EP0769621A1 - Micropump and micromotor - Google Patents

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EP0769621A1
EP0769621A1 EP96108658A EP96108658A EP0769621A1 EP 0769621 A1 EP0769621 A1 EP 0769621A1 EP 96108658 A EP96108658 A EP 96108658A EP 96108658 A EP96108658 A EP 96108658A EP 0769621 A1 EP0769621 A1 EP 0769621A1
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EP
European Patent Office
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sleeve
rotor
micropump
pump
axis
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP96108658A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Weisener
Gerald Vögele
Mark Widmann
Carlo Bark
Andreas Hoch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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Publication date
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Priority to EP96108658A priority patent/EP0769621A1/en
Publication of EP0769621A1 publication Critical patent/EP0769621A1/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/102Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member the two members rotating simultaneously around their respective axes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C13/00Adaptations of machines or pumps for special use, e.g. for extremely high pressures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2250/00Geometry
    • F04C2250/10Geometry of the inlet or outlet
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2225/00Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229Prime mover or fluid pump making
    • Y10T29/49236Fluid pump or compressor making
    • Y10T29/49242Screw or gear type, e.g., Moineau type

Abstract

The invention concerns a micropump (1) for the substantially continuous delivery of a mass flow, the micropump having a sleeve axis (101) and an offset axis of rotation (100). An internal rotor (20) meshes with an external rotor (30) in a sleeve (60) and at least one outlet-side pressure opening (42n) in a first end-face insert part (42), which is inserted into the sleeve (60) of slightly largely diameter, is aligned in the axial direction (100). The invention further concerns a micromotor (2) of similar construction in which the diameter of the delivery hose corresponds approximately to that of the sleeve casing (60, 61). The pump and motor are extremely miniaturized yet still permit a continuous flow with high feed pressure and high output.

Description

  • Das technische Gebiet der Erfindung sind die Pumpen und Motoren kleinster Baugröße, im folgenden als Mikropumpe oder Mikromotor bezeichnet, wobei unter diesen Begriffen Größenordnungen verstanden werden, die im Durchmesserbereich unter 10 mm liegen, insbesondere unter 3 mm. Solche Pumpen können in technischen und medizinischen Bereichen vielseitig Einsatz finden, zum Beispiel in der Mikrosystemtechnik in Dosiergeräten, in der Medizintechnik als Antrieb für einen Mikrofräser oder als Blutstrom-Unterstützungspumpe.The technical field of the invention is the smallest size pumps and motors, hereinafter referred to as micropump or micromotor, whereby these terms are understood to mean orders of magnitude that are in the diameter range below 10 mm, in particular below 3 mm. Pumps of this type can be used in a variety of ways in technical and medical fields, for example in microsystem technology in metering devices, in medical technology as a drive for a micro-milling cutter or as a blood flow support pump.
  • Im Stand der Technik gibt es ein reichhaltiges Angebot an Beschreibungen zum Prinzip und der Funktionsweise von Zahnradpumpen mit einem Innenrad und einem Außenrad, wobei diese beiden Räder in einem kämmenden Eingriff stehen (vgl. DE-A 17 03 802, dort Anspruch 1, Seite 4 letzter Absatz und Seite 6, letzter Absatz, wo radial gerichtete Zuström- und Abströmkanäle beschrieben werden). Kennzeichnend für diese als Pumpen oder Motoren zu verwendenden Funktionseinheiten sind zwei gegeneinander versetzte Achsen, eine Achse des Innenrotors und die andere Achse des Außenrotors, wobei die beiden im kämmenden Eingriff stehenden Rotoren Druckräume (Druckkammern) umfänglich bilden, die sich in ihrer Größe und ihrer Lage zyklisch verändern.In the prior art there is a wide range of descriptions of the principle and mode of operation of gear pumps with an inner wheel and an outer wheel, whereby these two wheels are in meshing engagement (cf. DE-A 17 03 802 , there claim 1, page 4 last paragraph and page 6, last paragraph, where radially directed inflow and outflow channels are described). Characteristic of these functional units to be used as pumps or motors are two mutually offset axes, one axis of the inner rotor and the other axis of the outer rotor, the two intermeshing rotors circumferentially forming pressure chambers (pressure chambers), which vary in size and location change cyclically.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mikropumpe minimalen Bauvolumens zur Verfügung zu stellen, mit der eine kontinuierliche Strömung des zu fördernden Fluids erreicht und gleichwohl eine hohe Förderleistung bzw. ein hoher Förderdruck zur Verfügung gestellt wird. The object of the invention is to provide a micropump of minimal construction volume, with which a continuous flow of the fluid to be pumped is achieved and nevertheless a high delivery rate or a high delivery pressure is made available.
  • Erreicht wird das mit einer Mikropumpe dann, wenn die auslaßseitige Drucköffnung eines stirnseitigen Einsetzteiles für eine im Durchmesser etwas größere Hülse in axialer Richtung ausgerichtet ist (Anspruch 1). Auch die Einlaßöffnung des zweiten stirnseitigen Einsetzteiles für die im Durchmesser etwas größere Hülse kann in axialer Richtung ausgerichtet sein (Anspruch 2). Die gesamte Pumpe kann so in Achsrichtung einen durchgehenden Flüssigkeitsstrom erzeugen, der nur im Innenbereich, in den kämmenden Rotoren und bei der umfänglichen Verlagerung der Druckräume, in Umfangsrichtung orientiert ist. Sobald der zu fördernde Flüssigkeitsstrom in das stirnseitige Einsetzteil am Auslaßende eintritt, wird es von dort in axialer Richtung durch eine Drucköffnung herausgeführt, die in Achsrichtung gerichtet ist. Die Drucköffnung kann aus mehreren umfänglich beabstandeten Einzelbohrungen bestehen, sie kann aus einer Bohrung bestehen und sie kann aus einer Bohrung zusammen mit einer an der Innenseite des Auslaß-Einsetzteils vorgesehenen nierenförmigen Auffangnut gebildet werden (Anspruch 3).This is achieved with a micropump when the outlet-side pressure opening of an end-side insert is aligned in the axial direction for a sleeve that is somewhat larger in diameter (claim 1). The inlet opening of the second end insert for the sleeve, which is somewhat larger in diameter, can also be aligned in the axial direction (claim 2). The entire pump can generate a continuous flow of liquid in the axial direction, which is only in the Interior, in the meshing rotors and in the circumferential displacement of the pressure chambers, is oriented in the circumferential direction. As soon as the liquid flow to be conveyed enters the end insert at the outlet end, it is led out from there in the axial direction through a pressure opening which is directed in the axial direction. The pressure opening can consist of a plurality of circumferentially spaced individual bores, it can consist of a bore and it can be formed from a bore together with a kidney-shaped collecting groove provided on the inside of the outlet insert part (claim 3).
  • Der Vorteil der erfindungsgemäßen Pumpen liegt in ihrem einfachen Aufbau trotz ihrer nahezu unvorstellbaren Miniaturisierung, wobei der Zusammenbau der Mikropumpe mit einem Fertigungsverfahren (Anspruch 11) erfolgen kann, bei dem die weitgehend zylindrischen Teile in uniaxialer Richtung ineinandergefügt werden. Die beiden stirnseitigen Einsetzteile kommen in der Achsrichtung eingefügt dabei an den beiden Enden des Hülsenmantels zu liegen, während sie zwischen sich die ebenfalls in (derselben) Achsrichtung eingesetzten kämmenden Räder (Innenrad und Außenrad) axial lagern.The advantage of the pumps according to the invention lies in their simple construction in spite of their almost unimaginable miniaturization, whereby the assembly of the micropump can take place with a manufacturing process (claim 11) in which the largely cylindrical parts are inserted into one another in the uniaxial direction. The two end insert parts come inserted in the axial direction and lie on the two ends of the sleeve shell, while they axially support the intermeshing wheels (inner wheel and outer wheel) also inserted in the (same) axial direction.
  • Der Antrieb der Pumpe erfolgt z.B. an einem verlängerten Stück der Achse des Innenrotors (Anspruch 6) oder radial über die Hülse auf rein mechanischem oder elektromechanischem Weg (Anspruch 7). Bei elektromechanischer Antriebsweise kann zur weitgehendesten Miniaturisierung z.B. das Außenrad oder die Hülse integrierte Magnete besitzen, um als Läufer eines Synchronantriebs zu dienen, wobei die radial weiter außen liegende Hülse die elektromagnetischen Felder hindurchtreten läßt.The pump is driven e.g. on an extended piece of the axis of the inner rotor (claim 6) or radially over the sleeve in a purely mechanical or electromechanical way (claim 7). For the most extensive miniaturization in the case of electromechanical drives, e.g. the outer wheel or the sleeve have integrated magnets to serve as a rotor of a synchronous drive, the sleeve lying radially further outside allowing the electromagnetic fields to pass through.
  • Vorteilhaft werden geringfügige Förderverluste durch Umfangs-Ungenauigkeiten zur Lagerung des jeweils drehbaren Teiles im Mantel verwendet (Anspruch 8).Minor delivery losses due to circumferential inaccuracies are advantageously used for mounting the rotatable part in the jacket (claim 8).
  • Ein Motor zum Antreiben der erwähnten Pumpe zeichnet sich durch ebenfalls kleinste Bauweise aus, wobei er hohe Leistungsdichte zur Verfügung stellt und dabei sogar eine günstige Kennlinie (Drehmoment gegenüber Drehzahl) bereithält. Bei nicht allzu hohen Drehzahlen erreicht der Motor ein Drehmoment, mit dem eine Pumpe ohne Getriebe angetrieben werden kann. Die Antriebsenergie des Motors wird aus einem fluidischen Strom erzeugt, der durch die kämmenden Räder (Innenrad und Außenrad) läuft und am auslaßseitigen Ende in die Umgebung abgegeben wird. Das Antriebsfluid tritt durch einen Zufuhrschlauch oder -stutzen ein, der an der Hülse des Einsetzteiles oder am Einsetzteil selbst fest anbringbar ist (Anspruch 9).A motor for driving the pump mentioned is also characterized by the smallest design, and it has a high power density provides and even has a favorable characteristic curve (torque versus speed) ready. At not too high speeds, the motor reaches a torque with which a pump can be driven without a gear. The drive energy of the engine is generated from a fluidic current that runs through the meshing wheels (inner wheel and outer wheel) and is released into the environment at the outlet end. The drive fluid enters through a supply hose or connecting piece which can be fixedly attached to the sleeve of the insert part or to the insert part itself (claim 9).
  • Bei Anbringung am stirnseitigen Einsetzteil kann dieses gegenüber der Hülse leicht bis deutlich verlängert sein, um einen festen Sitz für den Zufuhrschlauch zu erhalten.When attached to the front insert part, this can be slightly to significantly longer than the sleeve in order to obtain a firm fit for the supply hose.
  • Die Anbringung des Zufuhrschlauches impliziert, daß der Durchmesser des Zufuhrschlauches etwa in der Größe des Durchmessers des Mikromotors liegt, die im Anspruch 10 umschrieben ist.The attachment of the supply hose implies that the diameter of the supply hose is approximately the size of the diameter of the micromotor, which is described in claim 10.
  • Bei Verwendung des fluidischen Antriebes bestehen keine Schwierigkeiten hinsichtlich einer elektrischen Isolation bei kleinsten Baugrößen. Das fluidische Antriebsmedium kann gleichzeitig als Kühlmedium, Schmiermedium, Spülmedium und Lagerflüssigkeit dienen.When using the fluidic drive, there are no difficulties with regard to electrical insulation in the smallest sizes. The fluidic drive medium can simultaneously serve as a cooling medium, lubricant, flushing medium and storage liquid.
  • Der Motor (Anspruch 9) ist mit gleichen Bauelementen aufgebaut, wie die Pumpe (Anspruch 1), lediglich andere Funktionselemente sind jeweils fest oder drehbar miteinander verbunden. Für den Motor und für die Pumpe gibt es bei einem uniaxialen Ineinanderstecken (Anspruch 11) der erwähnten Funktionselemente mehrere Möglichkeiten, sie zu realisieren, je nachdem welches Teil an welchem fest angeordnet ist, welches Teil an welchem drehbar angeordnet ist und mit welchem Teil sich die Anordnung an einem festen Punkt abstützt. Beim Antrieb mit einem Zuführschlauch wird der Abstützort der Zuführschlauch selbst sein. Beim Betreiben der Pumpe mittels eines verlängerten Achsabschnitts wird eine langgestreckte Antriebswelle verwendet.The motor (claim 9) is constructed with the same components as the pump (claim 1), only other functional elements are fixed or rotatable. For the motor and for the pump, there are several options for realizing them with a uniaxial insertion into one another (claim 11), depending on which part is fixedly arranged on which part, which part is rotatably arranged on which part and with which part the Arrangement is supported at a fixed point. When driving with a supply hose, the support location will be the supply hose itself. An elongated drive shaft is used when operating the pump by means of an extended shaft section.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert und ergänzt.
  • Figur 1
    ist ein Beispiel für eine Pumpe 1 mit Einsetzteil 41 und Antriebsachse 50.
    Figur 1a
    ist eine Möglichkeit, die Bauelemente der Figur 1 fest bzw. drehbar zueinander zu gestalten, wobei eine Schraffur eine feste Anbringung andeutet. Flächen, die aneinander angrenzen ohne im Grenzbereich schraffiert zu sein, sind gegeneinander beweglich.
    Figur 2
    ist ein Beispiel für einen Motor 2 mit verlängertem Einsetzteil 41, auf das ein Zuführschlauch für ein Antriebsfluid gesteckt werden kann.
    Figur 2a
    ist ein Beispiel der Schaffung zueinander beweglicher oder fester "Grenzzonen" für den Motor der Figur 2, wobei eine Schraffur eine feste Grenzzone andeutet.
    Figur 3a, Figur 3b und Figur 3c
    zeigen drei radiale Stellungen eines Innenrotors 20 gegenüber einem Außenrad 30, die beide im kämmenden Eingriff stehen.
    Figur 4
    veranschaulicht eine Seitenansicht einer Hülse 60 mit darin eingesetzten zwei Stirnteilen 41,42, sowie eine Schnittansicht A-A.
    Figur 5
    ist ein Aufbau, bei dem im praktischen Versuch eine Pumpe 1 in einen Förderkanal geschaltet ist, der von einem Saugende S zu einem Druckende D führt. Gewählt ist hier eine umfängliche Antriebsrichtung an der Hülse 60 der Pumpe 1.
    Figur 6a, Figur 6b und Figur 6c
    zeigen Anschlußmöglichkeiten für einen Schlauch SH, mit dem Fluid für den Antrieb des Motors 2 zugeführt wird. Der Schlauch ist undrehbar befestigt.
    Figur 7a, Figur 7b, Figur 7c und Figur 7d
    zeigen Anschlußmöglichkeiten für einen Antrieb A entweder an der Welle 50 oder am Einsetzteil 41 oder am Außenmantel 60 mit einem umfänglichen Antrieb 63a,63b, wie er im Aufbau in der Figur 5 verdeutlicht ist. Figur 7b ist ein elektromechanischer Antrieb nach dem Prinzip des Synchronmotors.
    Figur 8
    veranschaulicht in drei Skizzen A, B und C drei unterschiedliche Ausgestaltungen von Einlaß- oder Auslaßöffnungen 41n,42n in den Stirnteilen 41,42 gemäß Figur 1.
    The invention is explained and supplemented below using several exemplary embodiments.
    Figure 1
    is an example of a pump 1 with insert 41 and drive shaft 50.
    Figure 1a
    is a way to make the components of Figure 1 fixed or rotatable to each other, a hatching indicates a fixed attachment. Surfaces that are adjacent to each other without being hatched in the border area are movable against each other.
    Figure 2
    is an example of a motor 2 with an extended insert part 41, on which a supply hose for a drive fluid can be plugged.
    Figure 2a
    is an example of creating mutually movable or fixed "boundary zones" for the motor of Figure 2, with hatching indicating a fixed boundary zone.
    Figure 3a, Figure 3b and Figure 3c
    show three radial positions of an inner rotor 20 relative to an outer wheel 30, both of which are in meshing engagement.
    Figure 4
    illustrates a side view of a sleeve 60 with two end parts 41, 42 inserted therein, and a sectional view AA.
    Figure 5
    is a structure in which, in a practical experiment, a pump 1 is connected into a delivery channel which leads from a suction end S to a pressure end D. A circumferential drive direction on the sleeve 60 of the pump 1 is selected here.
    Figure 6a, Figure 6b and Figure 6c
    show connection options for a hose SH, with the fluid for driving the motor 2 is supplied. The hose is non-rotatably attached.
    Figure 7a, Figure 7b, Figure 7c and Figure 7d
    show connection options for a drive A either on the shaft 50 or on the insert part 41 or on the outer casing 60 with a circumferential drive 63a, 63b, as is illustrated in the structure in FIG. Figure 7b is an electromechanical drive based on the principle of the synchronous motor.
    Figure 8
    illustrates in three sketches A, B and C three different configurations of inlet or outlet openings 41n, 42n in the end parts 41, 42 according to FIG. 1.
  • Die Figur 1 zeigt eine Schemaskizze einer Mikropumpe 1, die in einer Größenordnung von unter 10 mm Durchmesser liegt, die aber insbesondere mit dem Fertigungsverfahren der Draht- und Senkerosion auf Größenordnungen reduzierbar ist, die unter 2,5 mm Durchmesser liegen. Die Länge der Pumpe beträgt bei dem Außendurchmesser von 2,5 mm nur noch etwa 4 mm, gemessen in Achsrichtung 100. FIG. 1 shows a schematic sketch of a micropump 1, which is of an order of magnitude of less than 10 mm in diameter, but which, in particular, can be reduced to orders of magnitude which are less than 2.5 mm in diameter using the wire and die-sinking EDM method. With an outer diameter of 2.5 mm, the length of the pump is only about 4 mm, measured in the axial direction 100.
  • Auch andere Fertigungsverfahren sind einsetzbar, so die LIGA-Technik, Kunststoffspritzguß, Keramikspritzguß, Strangpressen, Metallsintern oder Mikrofräsen oder -drehen oder allgemeines Mikrozerspanen.Other manufacturing processes can also be used, such as LIGA technology, plastic injection molding, ceramic injection molding, extrusion molding, metal sintering or micro-milling or turning, or general micro-machining.
  • Die Mikropumpe 1 besteht aus einer Hülse 60, in der fünf Funktionselemente teilweise beweglich und teilweise fest integriert sind, wobei im Fall der "festen Integration" Funktionselemente, die keine relative Bewegung zueinander ausführen oder deren Funktion eine feste Verbindung erfordert auch aus einem Teil bestehen können, wenn dies die Fertigung zuläßt. An jeder Stirnseite der Hülse 60 ist jeweils ein Stirneinsatz 41 bzw. 42 vorgesehen, die beide eine außermittige Bohrung zur Aufnahme einer Pumpenachse 50 aufweisen. Die Bohrungen fluchten entlang einer ersten Achse 100, die gegenüber der Mittenachse 101 der Hülse 60 nach radial außen geringfügig versetzt ist.The micropump 1 consists of a sleeve 60, in which five functional elements are partially movable and partially firmly integrated, whereby in the case of "fixed integration" functional elements that do not have any relative movement to one another execute or their function requires a fixed connection can also consist of a part, if the production permits. An end insert 41 and 42 is provided on each end face of the sleeve 60, both of which have an eccentric bore for receiving a pump axis 50. The bores are aligned along a first axis 100, which is slightly offset radially outward with respect to the central axis 101 of the sleeve 60.
  • Die beiden Stirneinsätze 41,42 sind axial beabstandet und zwischen ihnen sind zwei miteinander rotierende und ineinander kämmende Rotoren vorgesehen, ein Außenrotorteil 30 und ein Innenrotorteil 20. Der Innenrotor 20 hat nach außen gerichtete, umfänglich gleichmäßig beabstandet verteilt angeordnete Zähne. Die Zähne kämmen mit dem Außenrotorteil 30, das nach innen offene Längsnuten 30a,30b,... aufweist, die umfänglich gleichmäßig beabstandet sind und in ihrer Gestalt zu den Zähnen des Innenrotors 20 so passen, daß jeder Zahn des Innenrotors bei seiner kämmenden Drehbewegung eine in axialer Richtung gerichtete Dichtlinie auf der Innenfläche der zugehörigen Nut 30a,30b,... des Außenrades 30 bildet. Alle Dichtlinien bewegen sich in der Antriebsrichtung A um die Achse 100, wobei die zwischen jeweils zwei Dichtlinien definierten Förder- oder Pumpenkammern 20a,30a;20b,30b (etc.) sich bei der Drehbewegung zu der Auslaßbohrung 42n hin in ihrem in Figuren 3a bis 3c gezeigten Volumen reduzieren, auf der einen Hälfte der Pumpe, und auf der gegenüberliegenden Hälfte sich stetig vergrößern, um einen sich wiederholenden Zyklus von minimalem zu maximalem Kammervolumen und zurück zu ergeben.The two end inserts 41, 42 are axially spaced and between them two rotatable and intermeshing rotors are provided, an outer rotor part 30 and an inner rotor part 20. The inner rotor 20 has outwardly directed, circumferentially evenly spaced teeth. The teeth mesh with the outer rotor part 30, which has inwardly open longitudinal grooves 30a, 30b, ... which are evenly spaced around the circumference and match the shape of the teeth of the inner rotor 20 so that each tooth of the inner rotor has a meshing rotational movement forms in the axial direction sealing line on the inner surface of the associated groove 30a, 30b, ... of the outer wheel 30. All sealing lines move in the drive direction A about the axis 100, the delivery or pump chambers 20a, 30a; 20b, 30b (etc.) defined between two sealing lines moving during the rotational movement towards the outlet bore 42n in FIGS 3c, reduce the volume shown on one half of the pump, and on the opposite half, to give a repeating cycle from minimum to maximum chamber volume and back.
  • Das Innenrad 20 beschreibt zusammen mit der Antriebsachse 50 eine Rotationsbewegung, ein Antrieb kann über eine längere biegsame Welle eine Drehbewegung A einkoppeln, es kann auch ein elektrischer Antrieb direkt an der Achse 50 angeordnet sein.The inner wheel 20, together with the drive axis 50, describes a rotational movement, a drive can couple in a rotary movement A via a longer flexible shaft, and an electric drive can also be arranged directly on the axis 50.
  • Ein Beispiel der Definition fester Grenzzonen (eng benachbarte Flächen zweier aneinandergrenzender Teile der Pumpe) ist in Figur 1a dargestellt. Schraffuren kennzeichnen eine feste (nicht drehbare) Grenzzone, die übrigen Grenzzonen erlauben eine Drehbewegung der angrenzenden Teile.An example of the definition of fixed boundary zones (closely adjacent areas of two adjoining parts of the pump) is shown in FIG. 1a. Hatches indicate a fixed (not rotating) border zone, the other border zones allow a rotating movement of the adjacent parts.
  • Während die Drehachse 50 zusammen mit dem fest daran angeordneten Innenrad 20 und das Außenrad 30 in der Hülse 60 drehbar sind, sind die anderen Teile dieses Beispiels der Mikropumpe - die Stirneinsätze 41, 42 und die sich über die Länge der Pumpe 1 erstreckende Hülse 60 - umfänglich fest miteinander verbunden. Die Achse 50 ist drehgelagert in den Bohrungen der Stirneinsätze 41, 42, ebenso drehgelagert ist das Außenrad 30 in der fest stehenden Hülse 60. Damit bewegen sich bei einem Drehantrieb über die Achse 50 gemäß Figur 1a, repräsentiert durch einen Winkelgeschwindigkeits-Vektor A, sowohl das Außenrad 30 als auch das Innenrad 20 unter rotatorischer Bewegung der Dichtungslinien gemäß Figuren 3 und gleichzeitiger Drehung der sich dabei verändernden Kammervolumen 20a,30a (usw) zwischen dem Außenrad und dem Innenrad.While the axis of rotation 50 together with the fixed inner wheel 20 and the outer wheel 30 are rotatable in the sleeve 60, the other parts of this example are the micropump - the end inserts 41, 42 and the sleeve 60 extending over the length of the pump 1 - extensively firmly connected. The axis 50 is rotatably supported in the bores of the end inserts 41, 42, and the outer wheel 30 is likewise rotatably supported in the fixed sleeve 60. Thus, when rotating, the axis 50 according to FIG. 1a, represented by an angular velocity vector A, both move the outer wheel 30 as well as the inner wheel 20 with rotational movement of the sealing lines according to FIG. 3 and simultaneous rotation of the changing chamber volumes 20a, 30a (etc.) between the outer wheel and the inner wheel.
  • Die festen Grenzzonen können z.B. durch Klebung hergestellt werden.The fixed border zones can e.g. be made by gluing.
  • Die Kammervolumina werden dabei in Richtung zum geringsten Abstand der Achse 100 der Drehachse 50 von der Hülse 60 hin jeweils kleiner, womit die in ihnen geförderte Flüssigkeit unter erhöhten Druck gesetzt wird, während sie sich auf der anderen Seite nach Überschreiten des geringsten Abstandes zwischen Achse 100 und innerer Mantelfläche 61 der Hülse 60 wieder vergrößern.The chamber volumes become smaller in the direction of the smallest distance between the axis 100 of the axis of rotation 50 and the sleeve 60, whereby the liquid conveyed therein is put under increased pressure, while on the other hand, after the smallest distance between the axis 100 has been exceeded and enlarge the inner surface 61 of the sleeve 60 again.
  • Zusammen mit nierenförmigen Öffnungen 41n,42n in den Stirnseiten 41,42, die so angeordnet sind, daß ihre geringste radiale Breite jeweils an dem Ort beginnt, an dem der Abstand zwischen der Achse 100 und dem Innenmantel 61 der Hülse 60 am geringsten ist, während sich ihre maximale radiale Breite an dem Ort befindet, der nahe dem größten Abstand von Achse 100 zu der inneren Mantelfläche 61 der Hülse 60 liegt, wird eine Förderpumpe erhalten. Die Einström-Niere 41n, die sich auf der Seite der Zuströmung der zu fördernden Flüssigkeit V' befindet, ist gegensinnig zu derjenigen Ausströmniere 42n gelagert, die in der erwähnten Figur 1a am Ausströmort des unter Druck geförderten Fördervolumens V dargestellt ist. Die Figur 1a zeigt also an der Ausströmseite eine Ausström-Niere 42n, die sich in der gezeigten Drehrichtung A der Pumpe vom geringsten Abstand der Achse 100 zum größten Abstand der Achse 100 von der inneren Mantelfläche 61 hin radial gesehen verbreitert, während sich die Einström-Niere 41n in dem Stirneinsatz 41 befindet und sich mit ihrer größten radialen Breite vom Ort des größten Abstandes der Achse 100 zur inneren Mantelfläche 61 der Hülse 60 zum geringsten Abstand der Achse 100 von der inneren Mantelfläche 61 der Hülse 60 in ihrem radialen Ausmaß verringert.Together with kidney-shaped openings 41n, 42n in the end faces 41, 42, which are arranged in such a way that their smallest radial width begins at the point at which the distance between the axis 100 and the inner jacket 61 of the sleeve 60 is the smallest, while If its maximum radial width is at the location which is close to the greatest distance from axis 100 to the inner lateral surface 61 of the sleeve 60, a feed pump is obtained. The inflow kidney 41n, which is on the inflow side of the liquid V 'to be conveyed, is mounted in the opposite direction to that outflow kidney 42n, which is shown in the aforementioned FIG. 1a at the outflow location of the delivery volume V conveyed under pressure. FIG. 1a therefore shows an outflow kidney 42n on the outflow side, which widens radially in the direction of rotation A of the pump shown from the smallest distance of the axis 100 to the greatest distance of the axis 100 from the inner lateral surface 61, while the inflow Kidney 41n is located in the end insert 41 and is reduced in its radial extent with its greatest radial width from the location of the greatest distance of the axis 100 to the inner lateral surface 61 of the sleeve 60 to the smallest distance of the axis 100 from the inner lateral surface 61 of the sleeve 60.
  • Die Abmessung und die Breitenveränderung der beiden Nieren 41n,42n sind abgestimmt auf folgende Kriterien:
    • Ein Kurzschluß der Förderung, d.h. eine durchgehende Verbindung zwischen der Einlaß-Niere und der Auslaß-Niere wird in allen Drehpositionen verhindert; damit wird die umfängliche Erstreckung der Nieren 41n,42n definiert.
    • Der Ein- und Auslaßquerschnitt der Nieren - die radiale Abmessungsveränderung - orientiert sich an dem Fußkreisdurchmesser des Außenrades 30 und dem Fußkreisdurchmesser des Innenrades 20, wobei die Querschittsfläche so groß als möglich gewählt werden sollte, um geringen Druckverlust zu erhalten, allerdings bei Einhaltung der erwähnten Dimensionierungsvorschrift.
    The dimensions and the change in width of the two kidneys 41n, 42n are matched to the following criteria:
    • A short circuit in the delivery, ie a continuous connection between the inlet kidney and the outlet kidney is prevented in all rotational positions; this defines the circumferential extent of the kidneys 41n, 42n.
    • The inlet and outlet cross-section of the kidneys - the radial change in dimension - is based on the root diameter of the outer wheel 30 and the root diameter of the inner wheel 20, the cross-sectional area should be chosen as large as possible in order to obtain low pressure loss, but while observing the dimensioning instructions mentioned .
  • Die beiden Nieren können auch als gekrümmte Nuten 41k,42k in die innere flache Wandung der Stirnseiten eingebracht sein, wobei dann jeweils eine zylindrische Bohrung 41b,42b jeweils in Achsrichtung der Pumpe als Auslaß und Einlaß vorgesehen wird. Das erhöht die Stabilität, die bei den geringen Bauelementgrößen nicht unwichtig ist. Verschiedene Möglichkeiten der Einlaßniere und Auslaßniere sind in der Figur 8 gezeigt.The two kidneys can also be introduced as curved grooves 41k, 42k in the inner flat wall of the end faces, in which case a cylindrical bore 41b, 42b is provided as an outlet and an inlet in the axial direction of the pump. This increases the stability, which is not unimportant given the small component sizes. Different possibilities of the inlet kidney and outlet kidney are shown in FIG .
  • Eine Einzelfertigung der aus nur sechs (oder weniger) Bauelementen bestehenden Pumpe ist vorteilhaft möglich mit der erwähnten Draht- und Senkerosion, wobei alle Pumpenteile mit Zylinderkoordinaten ausreichend beschreibbar sind, was für die Fertigung bedeutet, daß eine Dimension keine zusätzliche Bearbeitung benötigt. Die Stirneinsätze 41 und 42 sind mit Drahterosion fertigbar. Die Achse 50 ist ohnehin zylindrisch, der Innenrotor 20 ist ebenfalls mit Drahterosion fertigbar, ebenso wie der Außenrotor 30. Die Hülse 60 schließlich ist auch ein Pumpen-Bauelement, das mit Drahterosion gefertigt werden kann.One-off production of the pump, which consists of only six (or fewer) components, is advantageously possible with the wire and sink erosion mentioned, with all pump parts included Cylinder coordinates can be adequately described, which means for production that one dimension does not require any additional processing. The end inserts 41 and 42 can be manufactured with wire erosion. The axis 50 is cylindrical anyway, the inner rotor 20 can also be manufactured with wire erosion, just like the outer rotor 30. The sleeve 60 is also a pump component that can be manufactured with wire erosion.
  • Werden die zuvor erwähnten nierenförmigen Einlaß- und Auslaß-Nuten 41k,42k in den Innenseiten der Stirneinsätze 41, 42 gefertigt, so kann dafür die Senkerosion eingesetzt werden.If the kidney-shaped inlet and outlet grooves 41k, 42k mentioned above are produced in the inner sides of the end inserts 41, 42, die-sinking erosion can be used for this.
  • Als Werkstoff für die Fertigung der Mikropumpe empfiehlt sich gesintertes oder Hartmetall, das verzugsarm und feinkörnig ist, leicht mit der Draht- und Senkerosion bearbeitet werden kann und weitgehend medizinisch verträglich ist. Günstiger in medizinischer Hinsicht ist ein Keramikwerkstoff, der aber nur in größeren Stückzahlen verarbeitbar ist und für die Herstellung von einzelnen Funktionsmustern nicht so geeignet ist. Werden die Erosionsverfahren eingesetzt, so muß auf elektrische Leitfähigkeit des Werkstoffes geachtet werden, wird ein Keramik-Spritzgußverfahren eingesetzt - mit Formen, die z.B. durch Draht- und Senkerosionen gefertigt sein können - so ist die elektrische Leitfähigkeit des Werkstoffes der Mikropumpe nicht mehr erforderlich. Bei großen Stückzahlen können Kunststoff-, Metall- oder Keramik-Spritzgußverfahren zur Anwendung kommen.Sintered or hard metal is recommended as the material for the manufacture of the micropump, which is low-warpage and fine-grained, can be easily machined with wire and die erosion and is largely medically compatible. In medical terms, a ceramic material is cheaper, but it can only be processed in large quantities and is not so suitable for the production of individual functional samples. If the erosion processes are used, attention must be paid to the electrical conductivity of the material, a ceramic injection molding process is used - with molds that e.g. can be produced by wire and sink erosion - so the electrical conductivity of the material of the micropump is no longer necessary. For large quantities, plastic, metal or ceramic injection molding processes can be used.
  • Die anhand der Figuren 1 und 1a und des Fertigungsverfahrens beschriebene Pumpe 1 läßt sich ohne weiteres in medizinischen Anwendungen, wie Kathetern verwenden. Der erwähnte Antrieb A kann dabei durch eine dünne, biegbare Welle vorgenommen werden. Der Antrieb der Mikropumpe kann aber auch durch einen mit Flüssigkeit angetriebenen Motor 2 erreicht werden, der in gleicher Weise gefertigt wird, das gleiche Aussehen hat, wie die beschriebene Pumpe 1, nur ist für den Motor 2 ein fluidischer Antrieb durch die Zufluß-Niere 41n mit einem Schlauch SH gewählt, der an dem Stirneinsatz 41 fest angeordnet ist (Figuren 2,2a). Da die Hülse 60 bei dem fluidischen Mikromotor 2 fest an dem Außenrad 30 angebracht ist - beispielsweise durch Kleben oder einen Paßsitz oder durch eine Schweiß- oder Lötverbindung - wird die Hülse 60 gedreht und kann ihre Abtriebskraft A' als Antriebskraft A auf die Pumpe 1 übertragen. Der Abtrieb A' der Figur 2a wird dabei mechanisch starr an die Antriebsachse 50 der Pumpe 1 der Figur 1a gekoppelt.The pump 1 described with reference to FIGS. 1 and 1a and the manufacturing process can be used without any problems in medical applications such as catheters. The drive A mentioned can be made by a thin, bendable shaft. The drive of the micropump can also be achieved by a liquid-driven motor 2, which is manufactured in the same way and has the same appearance as the pump 1 described, only for the motor 2 a fluidic drive through the inflow kidney 41n selected with a hose SH, which is fixedly arranged on the end insert 41 (Figures 2.2a). Since the sleeve 60 in the fluidic micromotor 2 is fixedly attached to the outer wheel 30 - for example by gluing or a snug fit or by a welded or soldered connection - the sleeve 60 is rotated and its output force A 'can be transmitted to the pump 1 as drive force A. . The output A 'of Figure 2a is mechanically rigidly coupled to the drive axis 50 of the pump 1 of Figure 1a.
  • Der Antrieb der Pumpe 1 kann - statt über die Welle 50 mit der Drehrichtung A - auch über die Hülse 60 erfolgen, wie in den Figuren 7c und 7d an Beispielen gezeigt wird. Ebenso ist es möglich, die Antriebsrichtung umzukehren, um dann auch die Förderwirkung der Mikropumpe in eine Förderrichtung von V nach V' zu erreichen.The pump 1 can be driven via the sleeve 60 instead of via the shaft 50 with the direction of rotation A, as is shown in FIGS. 7c and 7d using examples. It is also possible to reverse the drive direction in order to then also achieve the delivery effect of the micropump in a delivery direction from V to V '.
  • Sind alle zuvor erwähnten Pumpenteile mit Zylinderkoordinaten ausreichend beschreibbar, können sie auch in einer Achsrichtung montiert werden, wobei ein Zusammenfügen der sechs grundlegenden Bauteile der Pumpe 1 oder des Motors 2 nur in dieser axialen Richtung (uniaxial) zusammengesteckt und an bestimmten vorgegebenen Bereichen (in den zuvor erwähnten Grenzzonen) mechanisch starr verbunden werden oder beweglich bleiben. Diese uniaxiale Montagemöglichkeit bietet Vorteile für eine automatisierte Serienfertigung, die bei solcherart kleinen Bauvolumen wünschenswert ist.If all of the above-mentioned pump parts with cylinder coordinates can be adequately described, they can also be mounted in an axial direction, with the six basic components of the pump 1 or the motor 2 being joined together only in this axial direction (uniaxially) and in certain predetermined areas (in the previously mentioned border zones) are mechanically rigidly connected or remain movable. This uniaxial mounting option offers advantages for automated series production, which is desirable with such a small construction volume.
  • Die in den Figuren 1 und 2 gezeigten Konzeptionen einer Pumpe 1 oder eines Motors 2 werden in der Figur 1a bzw. in der Figur 2a für ein Ausführungsbeispiel spezifiziert, wobei Grenzzonen schraffiert dargestellt werden, die eine feste (beispielsweise klebende oder formschlüssige) Verbindung zeigen, während diejenigen Grenzflächen zwischen jeweils zwei Bauelementen, die keine Schraffur haben, drehbeweglich gegeneinander sind. Bei der Figur 1a sind die beiden Stirneinsätze 41,42 drehstarr (fest) mit der Hülse 60 an deren Innenmantel 61 verbunden. Bei der Pumpe gemäß Figur 2a sind diese Grenzzonen drehbeweglich ausgestaltet. Bei der Pumpe gemäß Figur 1a ist eine weitere feste Verbindung zwischen der Achse 50 und dem Innenrad 20 vorgesehen, diese Verbindung ist bei dem Motor gemäß Figur 2a wiederum drehbeweglich, stattdessen ist bei dem Motor in der Figur 2a die Grenzzone zwischen der Hülse 60 und dem Außenrad 30 drehstarr verbunden, welche Grenzzone bei der Pumpe 1 gemäß Figur 1a drehbeweglich ist.The concepts of a pump 1 or a motor 2 shown in FIGS. 1 and 2 are specified in FIG. 1 a or in FIG. 2 a for an exemplary embodiment, border zones being shown hatched, which show a firm (for example adhesive or form-fitting) connection, while those interfaces between two components that do not have hatching are rotatable relative to one another. In FIG. 1a, the two end inserts 41, 42 are rigidly connected to the sleeve 60 on its inner jacket 61. In the pump according to FIG. 2a, these boundary zones are designed to be rotatable. In the pump according to FIG. 1a there is a further fixed connection between the axis 50 and the inner wheel 20 provided, this connection is in turn rotatable in the motor according to FIG. 2a, instead in the motor in FIG. 2a the boundary zone between the sleeve 60 and the outer wheel 30 is connected in a rotationally rigid manner, which boundary zone in the pump 1 according to FIG. 1a is rotatable.
  • Weitere Möglichkeiten für Motor 2 ergeben sich aus den Figuren 6a, 6b und 6c; weitere Möglichkeiten für Pumpen ergeben sich aus den Figuren 7a, 7b, 7c und 7d.Further possibilities for motor 2 result from FIGS. 6a, 6b and 6c; further possibilities for pumps result from FIGS. 7a, 7b, 7c and 7d.
  • In Figur 6a ist ein fluidischer Motor gezeigt, der über einen Schlauch SH Antriebsfluid V erhält. Der Schlauch ist in einer Achse 101 an dem stirnseitigen Einsetzteil 41 (Basisträger oder Basisteil) fest aufgesteckt. Der Basisträger 1 dreht sich also nicht, stattdessen rotieren Innenrad 20 und Außenrad 30, welche letzteres die Hülse 60 mitnimmt. Der Schlauch SH ist beispielhaft an der Position 44 mechanisch unbeweglich abgestützt. Die Figur 6a entspricht von ihrem Aufbau her der Figur 2a, bei der der Schlauch SH noch nicht gezeigt war. Das Basisteil 41 ist zur Anbringung des Schlauches SH axial verlängert, um eine leichte Aufsteckmöglichkeit zu erhalten. Der Durchmesser von Schlauch und Basisteil ist demgemäß gleich, der Schlauch zur Zuführung des Fluids V hat demnach eine Größenordnung in Durchmesserrichtung, die derjenigen des Motors 2 entspricht. Der Abtrieb und damit die Antriebskraft erfolgt über die Hülse 60, Rotationsachse ist demgemäß die Hülsenachse 101. FIG. 6a shows a fluidic motor which receives drive fluid V via a hose SH. The hose is firmly attached in an axis 101 to the end insert 41 (base support or base part). The base carrier 1 does not rotate, instead, the inner wheel 20 and outer wheel 30 rotate, the latter taking the sleeve 60 with them. The hose SH is mechanically immovably supported at position 44, for example. The structure of FIG. 6a corresponds to that of FIG. 2a, in which the hose SH has not yet been shown. The base part 41 is axially extended for attaching the hose SH in order to obtain an easy plug-on possibility. The diameter of the hose and base part is accordingly the same, the hose for supplying the fluid V accordingly has an order of magnitude in the diameter direction which corresponds to that of the motor 2. The output and thus the driving force takes place via the sleeve 60; the axis of rotation is accordingly the sleeve axis 101.
  • In der Figur 6b ist der Schlauch SH fest gegenüber der Umgebung abgestützt, gekennzeichnet schematisch durch die Bezugsziffer 51. Die feste Abstützung kann auch durch die Eigensteifheit des Schlauches SH erfolgen, ohne daß direkt bei dem Motor 2 eine feste Abstützung erforderlich ist. Der Schlauch SH ist hier auf die Hülse 60 aufgesteckt, der Abtrieb erfolgt über die Achse 50, wobei die Rotationsachse die Achse 100 ist. Die Achse 50 ist für diese Ausführungsform in Axialrichtung verlängert, um den Abtrieb mechanisch zu koppeln. Hinsichtlich der schraffierten Grenzzonen und der diesbezüglichen drehstarren Anbringung wird auf die vorhergehende Erläuterung verwiesen.In FIG. 6b , the hose SH is firmly supported with respect to the surroundings, indicated schematically by the reference number 51. The fixed support can also be provided by the inherent stiffness of the hose SH, without a fixed support being required directly for the motor 2. The hose SH is plugged onto the sleeve 60 here, the output takes place via the axis 50, the axis of rotation being the axis 100. For this embodiment, the axis 50 is extended in the axial direction in order to mechanically couple the output. With regard to the hatched border zones and the related torsionally rigid attachment, reference is made to the referenced above.
  • In Figur 6c ist der Schlauch SH auch an der Hülse 60 angekoppelt, alternativ an einem nach hinten verlängerten Stirneinsatz 41. Der Abtrieb erfolgt hier über einen axial verlängerten Deckel 42, der der zweite Stirneinsatz auf der vorderen Stirnseite der Pumpe 2 ist. Die Rotationsachse ist die Achse 101 (Hülsenachse), die Achse 50 taumelt leicht, d.h. die Drehachse 100 bewegt sich auf einer Kreisbahn. In FIG. 6c , the hose SH is also coupled to the sleeve 60, alternatively to an end insert 41 which is extended towards the rear. The output takes place here via an axially extended cover 42, which is the second end insert on the front end of the pump 2. The axis of rotation is the axis 101 (sleeve axis), the axis 50 wobbles slightly, ie the axis of rotation 100 moves on a circular path.
  • Die Figur 7a entspricht als Pumpenvariante der Figur 1a, wobei eine Welle 58 vorgesehen ist, die eine Dreheinkopplung d auf die axial verlängerte Achse 50 aufbringt. Die Drehachse ist 100 (Achse der Welle 50), die Hülse 60 steht still und ist mechanisch bei 51 starr gekoppelt. In der Figur 7a rotieren Innenrad 20 und Außenrad 30 in der Hülse 60. Starr in der Hülse 60 sind die beiden stirnseitigen Einsätze 41 und 42, die axiale nicht verlängert werden müssen. FIG. 7 a corresponds to the pump variant of FIG. 1 a, a shaft 58 being provided which applies rotary coupling d to the axially elongated axis 50. The axis of rotation is 100 (axis of the shaft 50), the sleeve 60 is stationary and is mechanically rigidly coupled at 51. In FIG. 7a, the inner wheel 20 and outer wheel 30 rotate in the sleeve 60. Rigid in the sleeve 60 are the two end inserts 41 and 42, which do not have to be extended axially.
  • In Figur 7b ist eine Spulenanordnung 63 gezeigt, die ein elektromagnetisches Feld in die Pumpe 1 einkoppelt. Der Rotor dieses als Synchronmotor ausgestalteten Beispiels ist das Außenrad 30, das z.B. als Permanentmagnet ausgeführt sein kann. Die Hülse 60 muß für diese Ausführungsform fest angeordnet sein und gleichzeitig elektromagnetische Felder passieren lassen, also z.B. aus Kunststoff oder Keramik gefertigt sein. Drehbar sind in der Figur 7b das Außenrad 30 und das Innenrad 20 in der Hülse 60. Über eine feste Ankopplung zwischen Innenrad 20 und Achse 50 wird die Lagerung der beiden Rotoren 20,30 in den Stirneinsätzen 41,42 erreicht, die ihrerseits fest an der Hülse 60 angeordnet sind. Die Rotationsachse für das Außenrad 30 ist die Hülsenachse 101, die Drehachse ist die Achse 100 der Drehachse 50. Der Einlaß 41n und der Auslaß 42n sind in umfängliche Richtung unbeweglich und damit an einer radial definierten Stelle. FIG. 7b shows a coil arrangement 63 which couples an electromagnetic field into the pump 1. The rotor of this example designed as a synchronous motor is the outer wheel 30, which can be designed, for example, as a permanent magnet. For this embodiment, the sleeve 60 must be arranged in a fixed manner and at the same time allow electromagnetic fields to pass through, for example, be made of plastic or ceramic. The outer wheel 30 and the inner wheel 20 in the sleeve 60 can be rotated in FIG. 7b. The bearings of the two rotors 20, 30 in the end inserts 41, 42, which in turn are firmly attached to the Sleeve 60 are arranged. The axis of rotation for the outer wheel 30 is the sleeve axis 101, the axis of rotation is the axis 100 of the axis of rotation 50. The inlet 41n and the outlet 42n are immovable in the circumferential direction and thus at a radially defined point.
  • Figur 7c veranschaulicht eine mechanische Antriebweise über ein Ritzel oder Antriebsrad 63a, das umfänglich an der Hülse 60 im wesentlichen schlupffrei angreift. Die Rotationsachse der Anordnung ist die Hülsenachse 101. Der stirnseitige Einsatz 41 steht still und ist zur mechanischen Befestigung 44 in Achsrichtung verlängert. Fest an der Hülse 60 und deren Innenmantel 61 ist das Außenrad 30 angeordnet. Das Innenrad ist drehbeweglich auf der Achse 50 angebracht, während die Achse 50 selbst drehstarr an den beiden Stirneinsätzen 41,42 angeordnet ist, die ihrerseits wieder drehbar an dem Innenmantel 61 der Hülse 60 lagern. In diesem Aufbau der Pumpe 2 der Figur 7c ist die praktische Erprobung anhand der Figur 5 erfolgt, in der ein umfänglicher Zylinderring 63a als Antriebsrad oder -ritzel verwendet wurde. FIG. 7c illustrates a mechanical drive mode via a pinion or drive wheel 63a, which is circumferentially connected to the sleeve 60 in the attacks essentially slip-free. The axis of rotation of the arrangement is the sleeve axis 101. The end-face insert 41 stands still and is extended in the axial direction for mechanical fastening 44. The outer wheel 30 is arranged fixedly on the sleeve 60 and its inner casing 61. The inner wheel is rotatably mounted on the axle 50, while the axle 50 itself is arranged in a rotationally rigid manner on the two end inserts 41, 42, which in turn are rotatably supported on the inner jacket 61 of the sleeve 60. In this construction of the pump 2 in FIG. 7c, the practical testing was carried out using FIG. 5, in which a circumferential cylinder ring 63a was used as the drive wheel or pinion.
  • Figur 7d veranschaulicht mit einem alternativen Antriebsrad oder -ritzel 63b den Antrieb am axial verlängerten Stirneinsatz 41, wobei die Hülse bei 51 mechanisch fest verankert ist. Die Rotationsachse ist die Hülsenachse 101, die Achse 50 taumelt leicht, d.h. die Drehachse 100 der Achse 50 bewegt sich auf einer Kreisbahn. FIG. 7d illustrates the drive on the axially elongated end insert 41 with an alternative drive wheel or pinion 63b, the sleeve being mechanically firmly anchored at 51. The axis of rotation is the sleeve axis 101, the axis 50 wobbles slightly, ie the axis of rotation 100 of the axis 50 moves on a circular path.
  • Ebenso wie in der Figur 7b eine elektromagnetisch nach dem Synchronprinzip angetriebene Pumpe gezeigt ist, kann die Figur 7d mit dem mechanischen Eingriffsritzel 63b in eine solche Synchronvariante umgewandelt werden, wobei der Basisträger 41 eine entsprechende Permanentmagnet-Gestaltung erhält. Die Hülse 60 ist hinsichtlich ihrer metallischen oder nichtmetallischen Ausgestaltung dann freigestellt.Just as a pump driven electromagnetically according to the synchronous principle is shown in FIG. 7b, FIG. 7d can be converted into such a synchronous variant with the mechanical engagement pinion 63b, the base carrier 41 being given a corresponding permanent magnet design. The sleeve 60 is then free with regard to its metallic or non-metallic design.
  • Das Funktionsprinzip der Figuren 3 mit den mehreren umlaufenden Dichtlinien, die einzelne Förderkammern zwischen sich begrenzen, die sich auf der einen Halbseite der Pumpe vergrößern (Saugseite) und auf der gegenüberliegenden Halbseite sich von einem Maximum hin verkleinern (Druckseite), ist in Seitenansicht in der Figur 4 noch einmal ersichtlich. Die Hülse 60 trägt die beiden Stirneinsätze 41,42 konzentrisch und zwischen den Stirneinsätzen 41,42 sind die Rotoren 20 und 30 gezeigt, die in den Figuren 3 zur Definition der Dichtlinien in Aufsicht dargestellt wurden. Die in den Figuren 3 schematisch dargestellte Einlaß-Niere 41k und Auslaß-Niere 42k sind in der Figur 4 in Schnittebene gedreht, so daß erkennbar ist, daß sie direkt zu den nach Außen weisenden Stirnseiten der Rotorteile 20,30 führen. Die drehstarre Befestigung zwischen Achse 50 und dem Innenrad 20 erfolgt über eine Abflachung 50f, die zusätzlich zu einer klebeweise Befestigung formschlüssige Kraftübertragung zur Verfügung stellen kann.The principle of operation of FIGS. 3 with the several circumferential sealing lines, which delimit individual delivery chambers between them, which enlarge on one half side of the pump (suction side) and decrease on the opposite half side from a maximum (pressure side), is a side view in FIG Figure 4 can be seen again. The sleeve 60 carries the two end inserts 41, 42 concentrically and between the end inserts 41, 42 the rotors 20 and 30 are shown, which were shown in FIG. 3 to define the sealing lines in supervision. The schematic in Figures 3 Inlet kidney 41k and outlet kidney 42k shown are rotated in the sectional plane in FIG. 4, so that it can be seen that they lead directly to the outwardly facing end faces of the rotor parts 20, 30. The torsionally rigid attachment between the axle 50 and the inner wheel 20 takes place via a flattened portion 50f which, in addition to an adhesive attachment, can provide positive force transmission.
  • Bereits anhand der Figur 7c wurde erläutert, wie die Pumpe aufgebaut ist, die in der Figur 5 in einem praktischen Versuchsaufbau hinsichtlich ihrer Leistungswerte und Kenndaten erprobt wurde. Diese Pumpe ist mittig in der Figur 5 erkennbar, ein Zuströmweg und ein Abströmweg führen von der Saugseite S über das zugeführte zu pumpende Fluid V' über die Pumpe 1 zu einer Druckseite D, auf der das Fluid V einen erhöhten Druck hat. Drücke, die mit diesem Pumpaufbau erreicht werden konnten, lagen bei einem Differenzdruck von etwa 50 bar, bei einer Pumpenleistung von 200 ml/min, wobei ergänzt werden sollte, daß die Abmessungen der Pumpe 1 in der Größenordnung von 10 mm Außendurchmesser der Hülse 60 lagen.It was already explained with reference to FIG. 7c how the pump is constructed, which was tested in FIG. 5 in a practical test setup with regard to its performance values and characteristic data. This pump can be seen in the center of FIG. 5, an inflow path and an outflow path lead from the suction side S via the supplied fluid V 'to be pumped via the pump 1 to a pressure side D on which the fluid V has an increased pressure. Pressures that could be achieved with this pump structure were at a differential pressure of about 50 bar, at a pump output of 200 ml / min, whereby it should be added that the dimensions of the pump 1 were in the order of 10 mm outside diameter of the sleeve 60 .
  • Erwähnt werden soll zur Figur 5, die in sich selbsterklärend ist, daß die Antriebshülse 63a an der Hülse 60 der Pumpe fest angekoppelt war und Antriebskraft über ein Antriebsrohr 77, das entsprechend zentrisch gelagert ist, auf die Pumpe übertragen wurde. An den stirnseitigen Einsätzen 41,42, die axial verlängert waren, sind Adapterhülsen angeordnet, die gemäß der Figur 7c zur drehfesten Lagerung dieser stirnseitigen Einsetzteile 41,42 dienen. Zur Messung ist ein Dehnmeßstreifen DMS 74 um das Zuführrohr 71 gelegt. Bohrungen 73 in dem Meßaufbau dienen der Ermittlung von Leckagen beim Fördern und der Antrieb 76 ist schematisch mit Eingriff auf das Antriebsrohr 77 dargestellt.It should be mentioned in relation to FIG. 5, which is self-explanatory that the drive sleeve 63a was firmly coupled to the sleeve 60 of the pump and drive power was transmitted to the pump via a drive tube 77, which is correspondingly mounted centrally. On the end inserts 41, 42, which were axially extended, adapter sleeves are arranged which, according to FIG. 7c, serve for the rotationally fixed mounting of these end insert parts 41, 42. A strain gauge DMS 74 is placed around the feed pipe 71 for the measurement. Bores 73 in the measuring structure serve to determine leaks during conveying and the drive 76 is shown schematically with engagement with the drive tube 77.
  • Mit der Figur 5 konnten Eckdaten und Leistungs-Grenzwerte der Pumpe 1 erprobt werden.With FIG. 5, basic data and performance limit values of pump 1 could be tested.
  • Bei der fluidischen Mikropumpe 1 wird die Flüssigkeit durch einen rotierenden Verdrängerkolben 30/20 gepumpt, der durch Rotation seine Kammervolumina so verändert, daß Flüssigkeit durch den Einlaß 41n kontinuierlich angesaugt und auf der Auslaßseite 42n kontinuierlich ausgestoßen werden kann. Im Gegensatz zu den meisten anderen Pumpsystemen des Standes der Technik ermöglicht die Erfindung auch den umgekehrten Betrieb als fluidischen Motor.In the fluidic micropump 1, the liquid is pumped through a rotating displacement piston 30/20, which changes its chamber volumes by rotation such that liquid can be continuously sucked in through the inlet 41n and continuously ejected on the outlet side 42n. In contrast to most other pump systems of the prior art, the invention also enables the reverse operation as a fluidic motor.
  • Aufgrund der fluidischen Energieübertragung sind die hier vorgeschlagenen Systeme gekennzeichnet durch ein hohes Leistungsgewicht, hohe erzeugbare Drücke, hohe Abtriebsmomente und hohe Durchflußraten.Because of the fluidic energy transfer, the systems proposed here are characterized by a high power-to-weight ratio, high pressures that can be generated, high output torques and high flow rates.
  • Als Herstellungsverfahren für derartige Motor-/Pumpsysteme können für prototypische Realisierungen die Verfahren Drahterosion und Senkerosion eingesetzt werden. Die derzeitigen Drahterodiermaschinen arbeiten mit Auflösungen von 0,5µm und erreichen Konturtoleranzen von 3 µm bei Oberflächenrauhigkeiten von minimal Ra=0,1µm. Noch genauere und feinere Maschinen befinden sich derzeit in Entwicklung. Die Erodierverfahren können einerseits direkt zur Herstellung von Prototypen von Mikropumpen/-motoren benutzt werden, andererseits lassen sich mit ihrer Hilfe Formen und Werkzeuge zur Produktion von Teilen nach alternaiven Fertigungsverfahren (Keramik, Metall, Kunststoff) in Großserie herstellen. Die genannten alternativen Fertigungsverfahren für die Herstellung der Motor- und Pumpeneinzelteile können sein Strangpressen, Feinsintern, Spritzgießen oder Druckgießen. Weitere Herstellungsverfahren, wie das LIGA-Verfahren erscheinen ebenso geeignet.The wire erosion and die sinking erosion processes can be used as the manufacturing processes for such motor / pump systems for prototypical realizations. The current wire EDM machines work with resolutions of 0.5 µm and achieve contour tolerances of 3 µm with surface roughness of at least R a = 0.1 µm. Even more precise and finer machines are currently under development. On the one hand, the eroding processes can be used directly for the production of prototypes of micropumps / motors, on the other hand, molds and tools for the production of parts according to alternative manufacturing processes (ceramic, metal, plastic) can be mass-produced. The alternative manufacturing processes mentioned for the production of the motor and pump components can be extrusion, fine sintering, injection molding or die casting. Other manufacturing processes, such as the LIGA process, also appear to be suitable.
  • Die Herstellung durch Erodieren erbringt folgende Ergebnisse:
    • Figure imgb0001
      Kostengünstige und einfache Herstellung von Einzelteilen oder Kleinserien
    • Figure imgb0001
      Große Breiten/Höhenverhältnisse (Aspektverhältnisse bis maximal 12 mm; im Vergleich zu dem LIGA-Verfahren: 1 mm)
    • Figure imgb0001
      Schräge Wandungen von bis zu 30° möglich
    • Figure imgb0001
      Bearbeitung sehr unterschiedlicher und harter Materialien möglich, sofern sie elektrisch leitfähig sind, wie bspw. Hartmetall, Silizium und elektrisch leitfähige Keramiken.
    • Figure imgb0001
      Technologie mit geringem technologischem Risiko.
    The production by eroding yields the following results:
    • Figure imgb0001
      Inexpensive and simple production of individual parts or small series
    • Figure imgb0001
      Large width / height ratios (aspect ratios up to a maximum of 12 mm; compared to the LIGA process: 1 mm)
    • Figure imgb0001
      Sloping walls of up to 30 ° possible
    • Figure imgb0001
      Machining of very different and hard materials possible, provided they are electrically conductive, such as hard metal, silicon and electrically conductive ceramics.
    • Figure imgb0001
      Technology with low technological risk.
  • Die Vorteile der hydraulischen Mikromotoren und Mikropumpen:
    • Figure imgb0001
      Einfacher Aufbau
    • Figure imgb0001
      robust, unempfindlich gegenüber Verschmutzungen
    • Figure imgb0001
      Keine Ventile notwendig
    • Figure imgb0001
      Direkt umkehrbare Pumprichtung bzw. Drehrichtung des Motors
    • Figure imgb0001
      Hohe Antriebsmomente
    • Figure imgb0001
      Hohes Leistungsgewicht
    • Figure imgb0001
      Relativ starre Drehmoment/Drehzahl-Kennlinie
    • Figure imgb0001
      Antriebsmedium (Fluid) beim Motor kann zum Kühlen oder Spülen verwendet werden
    • Figure imgb0001
      Keine elektrischen Verbindungen notwendig (bspw. in exgeschützter Umgebung oder bei Gehirn- und Herzoperationen).
    The advantages of hydraulic micromotors and micropumps:
    • Figure imgb0001
      Easy construction
    • Figure imgb0001
      robust, insensitive to dirt
    • Figure imgb0001
      No valves necessary
    • Figure imgb0001
      Directly reversible pump direction or direction of rotation of the motor
    • Figure imgb0001
      High drive torques
    • Figure imgb0001
      High weight to performance ratio
    • Figure imgb0001
      Relatively rigid torque / speed characteristic
    • Figure imgb0001
      Drive medium (fluid) in the motor can be used for cooling or flushing
    • Figure imgb0001
      No electrical connections necessary (e.g. in an explosion-protected environment or during brain and heart operations).
  • Einsatzfelder der Mikropumpe bzw. des fluidischen Mikromotors:
    • Figure imgb0001
      Mikrohydraulikaggegat: duch Kopplung der Mikropumpe mit einem Motor zur Erzeugung hydraulischer Energie
    • Figure imgb0001
      Analyse-/Dosierpumpe: zur Entnahme bzw. Abgabe genau definierter Flüssigkeitsvolumina in Chemie, Medizin, Lebensmittelindustrie, Maschinenbau
    • Figure imgb0001
      Volumenzähler/Strömungsmesser: Anwendungen in der Meßtechnik
    • Figure imgb0001
      Heizungsbrennerpumpe
    • Figure imgb0001
      Antrieb eines Mikrofräsers für medizinische und technische Anwendungen
    • Figure imgb0001
      Endoskopantrieb
    • Figure imgb0001
      Dilatationskatheter mit integrierter Mikropumpe zur Aufrechterhaltung des Blutstroms während der Ballondilatation
    • Figure imgb0001
      Medikamentierungskatheter mit intergrierter Mikropumpe zur Aufrechterhaltung des Blutstroms während der Medikamentierung (bspw. Lysebehandlung)
    • Figure imgb0001
      Blutstromunterstützungspumpe
    • Figure imgb0001
      Verstellaggregat für Ultraschallspiegel (Transducer) in Kathetern
    • Figure imgb0001
      Antrieb für ein rotierendes Schneidwerkzeug an Endoskopen, Kathetern
    • Figure imgb0001
      Miniaturgenerator: durch Kopplung der fluidischen Mikropumpe mit einem elektrischen Miniaturgenerator zur Erzeugung elektrischer Energie
    • Figure imgb0001
      Pumpen für fluidische bzw. hydraulische Mikrosysteme
    • Figure imgb0001
      Kompressor für ein Miniaturkühlaggregat: bspw. zur Kühlung von Prozessoren)
    • Figure imgb0001
      Antriebselemente für große Stellkräfte
    • Figure imgb0001
      Sonnenblendschutz: in Mehrfachscheiben wird lichtdämpfende Flüssigkeit zwischen die Scheiben gepumpt.
    Fields of application of the micropump or the fluidic micromotor:
    • Figure imgb0001
      Micro hydraulic unit: by coupling the micro pump with a motor to generate hydraulic energy
    • Figure imgb0001
      Analysis / dosing pump: for taking or dispensing precisely defined liquid volumes in chemistry, medicine, food industry, mechanical engineering
    • Figure imgb0001
      Volume counter / flow meter: Applications in measurement technology
    • Figure imgb0001
      Heating burner pump
    • Figure imgb0001
      Drive of a micro router for medical and technical applications
    • Figure imgb0001
      Endoscope drive
    • Figure imgb0001
      Dilatation catheter with integrated micropump to maintain blood flow during balloon dilation
    • Figure imgb0001
      Medication catheter with integrated micropump to maintain the blood flow during medication (e.g. lysis treatment)
    • Figure imgb0001
      Blood flow support pump
    • Figure imgb0001
      Adjustment unit for ultrasound mirrors (transducers) in catheters
    • Figure imgb0001
      Drive for a rotating cutting tool on endoscopes, catheters
    • Figure imgb0001
      Miniature generator: by coupling the fluidic micropump with an electrical miniature generator to generate electrical energy
    • Figure imgb0001
      Pumps for fluidic or hydraulic microsystems
    • Figure imgb0001
      Compressor for a miniature cooling unit: e.g. for cooling processors)
    • Figure imgb0001
      Drive elements for large actuating forces
    • Figure imgb0001
      Sun protection: in multiple panes light-absorbing liquid is pumped between the panes.
  • Die Kontur der Räder 20,30 ist die Äquidistante einer Epi- oder Hypozykloide und berechnet sich nach einem allgemein bekannten Ansatz.The contour of the wheels 20, 30 is the equidistant of an epi- or hypocycloid and is calculated using a generally known approach.
  • Die Mikropumpe besteht in ihren Basisteilen aus folgenden Bauteilen:
    • Figure imgb0001
      Basisträger (erster Stirneinsatz) 41
    • Figure imgb0001
      Achse 50
    • Figure imgb0001
      Deckel (zweiter Stirneinsatz) 42
    • Figure imgb0001
      Innenrad 20
    • Figure imgb0001
      Außenrad 30
    • Figure imgb0001
      Hülse 60.
    The basic components of the micropump consist of the following components:
    • Figure imgb0001
      Base support (first forehead insert) 41
    • Figure imgb0001
      Axis 50
    • Figure imgb0001
      Lid (second forehead insert) 42
    • Figure imgb0001
      Inner wheel 20
    • Figure imgb0001
      Outer wheel 30
    • Figure imgb0001
      Sleeve 60.
  • Bei der Mikropumpe 1 ist das Innenrad 20 mit der Achse 50 gemäß Figur 2a fest verbunden. Ebenso sind Deckel 42 und Basisträger 41 über die Hülse 60 miteinander fest verbunden. Die Verbindungen können dabei in Form einer Klebeverbindung, eines Preßsitzes, einer Schweiß- oder Lötverbindung etc. ausgeführt sein. Der Antrieb der Pumpe 1 erfolgt durch Drehung der Achse 50, z. B. durch einen elektrischen Mikromotor, einen fluidisch angetriebenen Mikromotor 2 gemäß Figur 2a oder durch eine biegsame Welle 58 gemäß Figur 7a. Als Folge davon wird Flüssigkeit je nach Drehrichtung vom Basisteil 41 zum Deckel 42 oder umgekehrt gepumpt.In the micropump 1, the inner wheel 20 is firmly connected to the axle 50 according to FIG. 2a. Likewise, cover 42 and base support 41 are firmly connected to one another via sleeve 60. The connections can be in the form of an adhesive connection, a press fit, a welded or soldered connection, etc. The pump 1 is driven by rotating the axis 50, for. B. by an electric micromotor, a fluidically driven micromotor 2 according to FIG. 2a or by a flexible shaft 58 according to FIG. 7a. As a result, depending on the direction of rotation, liquid is pumped from the base part 41 to the cover 42 or vice versa.
  • Beim Mikromotor 2 gemäß Figuren 2,2a sind Basisteil 41 und Deckel 42 fest mit der Achse 50 verbunden. Zudem ist das Außenrad 30 mit der Hülse 60 verbunden. Zum Betrieb des Motors wird an der Zuflußseite des Basisteils 41 ein Fluid unter Druck zugeführt. Als Folge davon dreht sich die Hülse 60 (Abtrieb) um ihre Achse 101. Das Fluid verläßt den Mikromotor auf der Abflußseite mit geringerem Druck als auf der Zuflußseite. Die Druckdifferenz abzüglich Verlusten wird dabei in mechanische Energie umgewandelt. Eine Umkehrung der Druck- und Abflußseite bewirkt eine Umkehrung der Drehrichtung A' des Motors.In the micromotor 2 according to FIGS. 2, 2 a, the base part 41 and cover 42 are firmly connected to the axis 50. In addition, the outer wheel 30 is connected to the sleeve 60. To operate the engine, a fluid is supplied under pressure on the inflow side of the base part 41. As a result, the sleeve 60 (output) rotates about its axis 101. The fluid leaves the micromotor on the outflow side with less pressure than on the inflow side. The pressure difference minus losses is converted into mechanical energy. A reversal of the pressure and discharge side causes a reversal of the direction of rotation A 'of the motor.
  • Die Funktion der Mikropumpe 1 und des Mikromotors 2 beruht auf dem Verdrängerprinzip. Hierbei vergrößern und verkleinern sich die Arbeitsräume 20a,20b zyklisch, wie an den Figuren 3 erläutert.The function of the micropump 1 and the micromotor 2 is based on the displacement principle. Here, the working spaces 20a, 20b increase and decrease cyclically, as explained in FIGS. 3.
  • Beim Mikromotor 2 strömt ein Fluid unter hohem Druck in den sich vergrößernden Arbeitsraum und bewirkt durch die Druckdifferenz zwischen Ein- und Auslaß ein Drehmoment auf die Räder 20,30. Bei der Mikropumpe 1 werden die Räder 20,30 angetrieben. Das Fluid wird von dem sich vergrößernden Arbeitsraum angesaugt und im sich verkleinernden Arbeitsraum auf ein höheres Druckniveau gebracht. Angetrieben wird die Mikropumpe 1 mit Hilfe eines kleinen Elektromotors oder dem fluidischen Mikromotor 2. Weitere Antriebsmöglichkeiten sind gegeben durch entsprechende Wellen.In the micromotor 2, a fluid flows under high pressure into the enlarging work space and, due to the pressure difference between the inlet and outlet, causes a torque on the wheels 20, 30. In the micropump 1, the wheels 20, 30 are driven. The fluid is sucked in by the enlarging work space and brought to a higher pressure level in the shrinking work space. The micropump 1 is driven with the aid of a small electric motor or the fluidic micromotor 2. Further drive options are provided by appropriate shafts.
  • Über die Saugseite strömt das Fluid beim Pumpen gemäß den Figuren 3 in den Pumpenraum 20a,30a ein, über die Druckseite wird das Fluid herausgepreßt. Zur Verdeutlichung ist in den Figuren 3 ein Zahn des Innenrades mit einem schwarzen Punkt markiert. Für den Mikromotor erfolgt einfach eine Umkehrung des Pumpprinzips. Beim Betrieb als Motor wird über den Zufluß ein hoher Druck in die Kammer 20a,30a auf der Zuflußseite eingebracht, der auf die Zahnflanken wirkt und eine Kraft erzeugt, die größer ist als die Gegenkraft auf der Auslaßseite, da dort ein geringerer Druck herrscht. Das resultierende Drehmoment treibt den Motor an.When pumping according to FIGS. 3, the fluid flows into the pump chamber 20a, 30a via the suction side, and the fluid is pressed out via the pressure side. For clarification, a tooth of the inner wheel is marked with a black dot in FIGS. The pump principle is simply reversed for the micromotor. When operating as a motor, a high pressure is introduced via the inflow into the chamber 20a, 30a on the inflow side, which acts on the tooth flanks and generates a force which is greater than the counterforce on the outlet side, since there is a lower pressure there. The resulting torque drives the motor.
  • ModifikationenModifications
    • Figure imgb0001
      Der Antrieb der Pumpe 1 kann statt über die Welle 50 auch über die Hülse 60 erfolgen (Figuren 7c,7d). Dies hat den Vorteil, daß die Hülse 60 über einen starren Antrieb angetrieben werden kann, wohingegen beim Antrieb der Welle 50, die taumelt, ein flexibles Anschlußstück angewendet wird.
      Figure imgb0001
      The pump 1 can also be driven via the sleeve 60 instead of via the shaft 50 (FIGS. 7c, 7d). This has the advantage that the sleeve 60 can be driven via a rigid drive, whereas a flexible connecting piece is used for driving the shaft 50, which tumbles.
    • Figure imgb0001
      Der Abtrieb A' des Motors 2 kann statt an der Hülse 60 auch an der Welle 50 erfolgen. Dabei wird der Abtrieb über ein flexibles Anschlußstück oder eine Gelenkwelle angeschlossen. Der Vorteil bei diesem Abtrieb besteht darin, daß das ausströmende Antriebsfluid nicht durch ein eventuell angeschlossenens Werkzeug abfließen muß, sondern dahinter austritt bzw. zurückgeführt werden kann.
      Figure imgb0001
      The output A 'of the motor 2 can also take place on the shaft 50 instead of on the sleeve 60. The output is connected via a flexible connector or a cardan shaft. The advantage of this output is that the outflowing drive fluid does not have to flow through a possibly connected tool, but can exit or be returned behind it.
    • Figure imgb0001
      Zum Ausgleich des Axialspaltes zwischen der Kombination Innen-/Außenrad 20,30 und dem sich anschließenden Basisteil 41 und Deckel 42 können am Basisteil 41 und Deckel 42 zusätzliche Ausgleichstaschen 41k,42k angebracht werden (Axialspaltkompensation).
      Figure imgb0001
      To compensate for the axial gap between the combination inner / outer wheel 20, 30 and the adjoining base part 41 and cover 42, additional compensation pockets 41k, 42k can be attached to the base part 41 and cover 42 (axial gap compensation).
    • Figure imgb0001
      Die Bohrungen 41d,41e,41f,41g,41h in Basisteil und Deckel, durch die die Flüssigkeit ein- bzw. austritt, können bei empfindlichen Fluiden (z. B. Blut) auch in Form einer Niere 41n,42n untereinander verbunden werden, dargestellt in Figur 8 mit 41n.
      Figure imgb0001
      The bores 41d, 41e, 41f, 41g, 41h in the base part and cover, through which the liquid enters and exits, can also be connected to one another in the form of a kidney 41n, 42n in the case of sensitive fluids (e.g. blood) in Figure 8 with 41n.
    • Figure imgb0001
      Für den fluidischen Mikromotor 2 kann aus Gründen der verminderten Reibung statt einer Gleitlagerung auch eine hydrodynamische Lagerung eingesetzt werden. Dabei wird die Flüssigkeit für das Lager von der Zuflußseite her zugeführt.
      Figure imgb0001
      For reasons of reduced friction, instead of a plain bearing, a hydrodynamic bearing can also be used for the fluidic micromotor 2. The liquid for the bearing is supplied from the inflow side.
    • Figure imgb0001
      Als weitere Möglichkeit, die Reibung zu reduzieren, können statt der Gleitlagerung auch Miniaturkugellager, Rollenlager oder Steinlager eingesetzt werden.
      Figure imgb0001
      As a further option to reduce friction, miniature ball bearings, roller bearings or stone bearings can also be used instead of plain bearings.
    • Figure imgb0001
      Die Reibung kann auch durch Oberflächenbeschichtung der Bauteile mit einer reibungsvermindernden Schicht, beispielsweise Graphit oder Teflon, verringert werden.
      Figure imgb0001
      The friction can also be reduced by surface coating the components with a friction-reducing layer, for example graphite or Teflon.
    • Figure imgb0001
      Das Funktionsprinzip des Motors 2 hat eine einseitige Durchbiegung der Achse 50 zur Folge. Der dadurch entstehende einseitige Radialspalt kann durch eine Radialspaltkompensation ausgeglichen werden.
      Figure imgb0001
      The principle of operation of the motor 2 results in a one-sided deflection of the axis 50. The resulting one-sided radial gap can be compensated for by radial gap compensation.
    • Figure imgb0001
      Für medizinische Anwendungen kann als Antriebsmedium für den Mikromotor 2 eine physiologische Flüssigkeit wie bspw. Kochsalzlösung oder Blutplasma verwendet werden.
      Figure imgb0001
      For medical applications, a physiological liquid such as saline or blood plasma can be used as the drive medium for the micromotor 2.
    • Figure imgb0001
      Der fluidische Mikromotor/-pumpe kann zur Drehzahlregelung bzw. Drehwinkelerkennung mit einem Winkeldrehgeber aus Lichtleitfasern versehen werden, die die Stellungen der Zähne von Innen- und Außenrad 20,30 abtasten. Dies ermöglicht eine genaue Erfassung des Drehwinkels des Motors oder der Pumpe und eine exakte Regelung der Drehzahl.
      Figure imgb0001
      The fluidic micromotor / pump can be provided with an angle encoder made of optical fibers for speed control or rotation angle detection, which scan the positions of the teeth of the inner and outer wheel 20,30. This enables an exact detection of the rotation angle of the motor or the pump and an exact regulation of the speed.
    • Figure imgb0001
      Die Drehzahlregelung bzw. Drehwinkelerkennung kann alternativ über einen integrierten Drucksensor erfolgen, der die Pulsation des Kammerdruckes mißt und so den Drehwinkel an die Regelung weitergibt.
      Figure imgb0001
      The speed control or angle of rotation detection can alternatively take place via an integrated pressure sensor, which measures the pulsation of the chamber pressure and thus transmits the angle of rotation to the control.
    • Figure imgb0001
      Als komplettes Mikrosystem kann die Mikropumpe 1 bzw. der Mikromotor 2 mit einem Drucksensor und zugehöriger Ansteuerelektronik versehen werden. Zudem lassen sich noch Ein-/Ausschalt-/Überdruck-/Druckbegrenzungs- oder Rückschlagventile integrieren. Durch die Schaffung von fluidischen, elektrischen und optischen Schnittstellen läßt sich ein komplett abgeschlossenes Mikrosystem schaffen.
      Figure imgb0001
      As a complete microsystem, the micropump 1 or the micromotor 2 can be provided with a pressure sensor and associated control electronics. In addition, on / off / overpressure / pressure limiting or check valves can also be integrated. By creating fluidic, electrical and optical interfaces, a completely closed microsystem can be created.
    • Figure imgb0001
      Alternative Herstellungsverfahren sind Feinsintern (Metall, Keramik), Strangpressen, Draht-, Senkerosion, Druckgießen, Spritzgießen, Mikrozerspanen, Laserschneiden. Für die kostengünstige Produktion sollte ein Verfahren zum Einsatz kommen, das im Mehrfachnutzen arbeitet. Durch die Produktion großer Stückzahlen und den Einsatz automatisierter Montageverfahren lassen sich die Mikropumpen bzw Mikromotoren ähnlich wie Chips kostengünstig, u. U. sogar als Einwegartikel, fertigen, da Material und Energieverbrauch relativ gering sind.
      Figure imgb0001
      Alternative manufacturing processes are fine sintering (metal, ceramics), extrusion, wire, die sinking, die casting, injection molding, micro machining, laser cutting. A process that works in multiple ways should be used for cost-effective production. Through the production Large quantities and the use of automated assembly processes, the micropumps or micromotors can be inexpensively similar to chips, u. U. even as a disposable item, because the material and energy consumption are relatively low.
  • Der Ein- und Auslaß erfolgt bei der fluidischen Mikropumpe 1 bzw. beim Mikromotor 2 in Richtung der Drehachse 50. Dies hat den Hintergrund, daß der Motor gleichzeitig als Träger eines Werkzeugs dienen kann und die Fluidzuführung dann von der anderen Seite erfolgt. Dieser Aufbau für Pumpe und Motor ist auf medizinische Anwendungen abgestimmt und ermöglicht einen sehr kleinen Querschnitt. Selbstverständlich sind bei einem anderen Aufbau auch seitliche Anströmungsöffnungen durch Umlenkführungen möglich.The inlet and outlet take place in the fluidic micropump 1 or in the micromotor 2 in the direction of the axis of rotation 50. This is because the motor can simultaneously serve as a tool holder and the fluid is then supplied from the other side. This structure for the pump and motor is tailored to medical applications and enables a very small cross-section. In the case of a different construction, it is of course also possible to have lateral flow openings through deflection guides.
  • Weiterhin ermöglicht diese Aufbauform eine möglichst kleine Gesamtzahl von Teilen für Mikropumpe und Motor. Sämtliche Bauteile der Pumpe können deshalb als 2 ½-D Strukturen (Prismatische Form, die durch Extrusion einer ebenen Kurve in den Raum entsteht) hergestellt werden.Furthermore, this design enables the smallest possible total number of parts for the micropump and motor. All components of the pump can therefore be manufactured as 2½-D structures (prismatic shape, which is created by extruding a flat curve into the room).
  • Beim fluidischen Mikromotor 2 handelt es sich um ein offenes System. Das Antriebsmedium (Fluid) tritt frei aus dem Auslaß 42n in die Arbeitsumgebung. Da das System nicht gekapselt ist, treten an den Lagerstellen die Leckageverluste ebenfalls frei in die Arbeitsumgebung aus. Der Begriff des "offenen Systems" lehnt sich eng an die obige Aufbauweise mit sehr wenigen Teilen an. Bekannte Ausführungsformen kapseln das gesamte System, ob Motor oder Pumpe aufgrund der Verwendung von Öl als Energieträger. Bei der vorliegenden Ausführung wird davon ausgegangen, daß das Antriebsmedium bzw. das gepumpte Fluid in die Umgebung abgegeben werden kann. Bei den medizinischen Systemen erlaubt dies eine Kühlung des Werkzeugs und Spülung der Bearbeitungsstelle, was auch bei technischen Systemen (z.B. Bohrwerkzeug usw.) genutzt werden kann.The fluidic micromotor 2 is an open system. The drive medium (fluid) freely exits the outlet 42n into the working environment. Since the system is not encapsulated, the leakage losses at the bearing points also flow freely into the working environment. The term "open system" is based closely on the above structure with very few parts. Known embodiments encapsulate the entire system, whether motor or pump, due to the use of oil as an energy source. In the present embodiment, it is assumed that the drive medium or the pumped fluid can be released into the environment. In the case of medical systems, this allows the tool to be cooled and the machining site rinsed, which can also be used in technical systems (for example, drilling tools, etc.).
  • Bei der konstruktiven Gestaltung des offenen Systems sollten ausreichende Lagerspaltlängen zwischen Basisteil 41, Deckel 42 und der sich drehenden Hülse 60 vorgesehen werden, die ein Ansaugen von Falschluft durch den Labyrinthdichtungseffekt verhindern.When constructing the open system, sufficient bearing gap lengths should be provided between the base part 41, cover 42 and the rotating sleeve 60, which prevent false air from being sucked in due to the labyrinth seal effect.
  • Weiterhin erlaubt der offene Aufbau die Ausführung von einfachen hydrodynamischen Lagern Basisteil-Hülse und Deckel-Hülse.Furthermore, the open structure allows the implementation of simple hydrodynamic bearings, base part sleeve and cover sleeve.
  • Die Hülse 60 des Mikromotors 2 stützt sich über die Lagerung, bestehend aus Basisteil 41 und Deckel 42, ab. Konventionelle Systeme stützen sich meist über das umgebende Gehäuse ab. Es besteht bei den letztgenannten ein geschlossener Kraftfluß. Beim vorgeschlagenen Motor 2 besteht eine feste Verbindung zwischen dem sogenannten Basisteil 41 und dem Deckel 42 über die Achse 50, die beide Teile fest und starr zueinander verbindet.The sleeve 60 of the micromotor 2 is supported by the bearing, consisting of the base part 41 and cover 42. Conventional systems are mostly supported by the surrounding housing. There is a closed power flow in the latter. In the proposed motor 2, there is a fixed connection between the so-called base part 41 and the cover 42 via the axis 50, which firmly and rigidly connects the two parts to one another.
  • Die Verdrehsicherung des Basisteils 41 und des Deckels 42 sowie der sie verbindenden Achse 50 erfolgt mittels Achsabflachung und/oder Klebstoffsicherung. Andere Verbindungstechniken Schweißen, Löten, Schrumpfverbindung durch Erhitzung der Hülse und Abkühlung von Deckel und Basisteil sind auch möglich.The base 41 and the cover 42 and the axis 50 connecting them are secured against rotation by means of axle flattening and / or adhesive securing. Other joining techniques welding, soldering, shrink connection by heating the sleeve and cooling the lid and base part are also possible.
  • Durch einfache Drehrichtungsumkehr des Antriebs wird die Pumprichtung umgekehrt. Beim Motor gilt entsprechendes: Durch Wechseln der Druck- und Saugseite wird die Drehrichtung des Motors umgekehrt.The pump direction is reversed by simply reversing the direction of rotation of the drive. The same applies to the motor: By changing the pressure and suction side, the direction of rotation of the motor is reversed.
  • Die spezielle Konstruktion nach Fig. 1a der Mikropumpe und nach Fig. 2a des Mikromotors läßt sowohl den Betrieb als Motor als auch den Betrieb als Pumpe zu, wenn das System bei Pumpfunktion extern (Welle bei Fig. 1a und Hülse bei Fig. 2a) angetrieben wird.The special construction according to FIG. 1a of the micropump and according to FIG. 2a of the micromotor permits both operation as a motor and operation as a pump if the system is driven externally when the pump function is active (shaft in FIG. 1a and sleeve in FIG. 2a) becomes.
  • Die Hülse 60 des Mikromotors kann direkt als Werkzeugträger benutzt werden. Beispiel dafür kann ein Fräswerkzeug sein. Dieses Werkzeug ist innen hohl und hat eine integrierte Spülung, die zur Kühlung oder zur Späneabfuhr genutzt werden kann.The sleeve 60 of the micromotor can be used directly as a tool holder. An example of this can be a milling tool. This tool is hollow on the inside and has an integrated flush, which can be used for cooling or chip removal.
  • Die Systeme können mit einem Lichtwellenleiter zur Drehzahlerkennung bzw. -regelung erweitert werden. Zu diesem Zweck werden die rotierenden Zähne 20a,20b an einer Stelle abgetastet, so daß sowohl Drehgeschwindigkeit als auch Drehwinkel inkrementell erfaßt werden können.The systems can be expanded with an optical fiber for speed detection or control. For this purpose, the rotating teeth 20a, 20b are scanned at one point, so that both the rotational speed and the rotational angle can be detected incrementally.
  • Der Mikromotor 2 ist insbesondere für medizinsche Anwendungen vorgesehen. Dabei kann er als Träger von Schneidwerkzeugen, Fräswerkzeugen, Sensoren (insbesondere Ultraschallsensoren, Spiegeln u.a.), Stellantrieben für Endoskope und andere zu bewegende medizinische Instrumente eingesetzt werden. Der Mikromotor weist bei der Anwendung in medizinischen Systemen Vorteile bezüglich seines körperverträglichen Antriebsmediums auf; es wird auf elektrische Komponenten verzichtet, die bei Ihrem Einsatz elektromagnetische Felder erzeugen und damit negative Auswirkungen beispielsweise auf Nervenleitung u.a. haben; hydraulische Komponenten haben höchste Leistungsdichten und führen damit auf kleinste Baugrößen.The micromotor 2 is intended in particular for medical applications. It can be used as a carrier for cutting tools, milling tools, sensors (especially ultrasonic sensors, mirrors, etc.), actuators for endoscopes and other medical instruments to be moved. When used in medical systems, the micromotor has advantages with regard to its body-compatible drive medium; There are no electrical components that generate electromagnetic fields when they are used and thus have negative effects on nerve conduction, etc. to have; Hydraulic components have the highest power densities and thus lead to the smallest sizes.
  • Der fluidische Mikromotor und die Mikropumpe sind aufgrund ihres Aufbaus leicht zu reinigen sowie ggf. zu sterilisieren und sind damit für den Einsatz in der Medizin gut geeignet.Due to their design, the fluidic micromotor and the micropump are easy to clean and, if necessary, sterilize and are therefore well suited for use in medicine.
  • Bei Anwendungen, bei denen es nicht auf höchste Dichtigkeiten ankommt, können die Komponenten mit einem relativ großen Spiel gefertigt werden, was den Einsatz von kostengünstigen Produktionstechnologien wie bspw. Spritzguß zuläßt. Diese Systeme können dann als Einmalartikel Verwendung finden.In applications where the highest level of tightness is not important, the components can be manufactured with a relatively large clearance, which allows the use of cost-effective production technologies such as injection molding. These systems can then be used as single-use items.
  • Das Antriebsmedium (Fluid) kann bei der Anwendung als Kühlung, Schmierung oder Spülung verwendet werden.The drive medium (fluid) can be used as cooling, lubrication or flushing.
  • Die Öffnungen auf der Einlaß- und Auslaßseite können in verschiedenen Formen gemäß Figur 8 ausgeführt sein. So ist die Form einer durchgehenden Niere 41n möglich (A in Figur 8), die in Basisteil 41 und Deckel 42 eingebracht ist. Diese Form kann alternativ angenähert werden durch Bohrungen 41d,41e,41f...41h (B in Figur 8), was eine höhere Stabilität dieser Bauteile zur Folge hat, da die Stege zwischen den Bohrungen 41d bis 41h die Festigkeit wesentlich erhöhen. Die Durchmesser der umfänglich aufgereihten Bohrungen 41d bis 41h nehmen stetig zu.The openings on the inlet and outlet side can be designed in various forms as shown in FIG. The shape of a continuous kidney 41n is possible (A in FIG. 8), which is introduced into the base part 41 and cover 42. This shape can alternatively be approximated by bores 41d, 41e, 41f ... 41h (B in FIG. 8), which increases the stability of these components The consequence is that the webs between the bores 41d to 41h significantly increase the strength. The diameters of the circumferentially aligned bores 41d to 41h are continuously increasing.
  • Eine weitere Alternative ist die Ausführung einer einzigen durchgehenden Bohrung 41b in Kombination mit einer nierenförmigen Vertiefung 41k (C in Figur 8), die keine sehr große festigkeitsmäßige Schwächung bedeutet, aber andererseits einen ausreichend großen Durchfluß sicherstellt. Insbesondere bei medizinischen Anwendungen, in denen Blut gepumpt wird, werden die Blutkörperchen geschont, da die Gefahr des Abscherens wesentlich verringert ist.Another alternative is to make a single through bore 41b in combination with a kidney-shaped recess 41k (C in FIG. 8), which does not mean a very large weakening in strength, but on the other hand ensures a sufficiently large flow. In particular in medical applications in which blood is pumped, the blood cells are spared because the risk of shearing is significantly reduced.
  • Die in Figur 8 auf der Einlaßseite des Basisträgers 41 gezeigten Formen sind gleichermaßen für die Auslaßseite (Deckel 42) gültig.The shapes shown in FIG. 8 on the inlet side of the base support 41 apply equally to the outlet side (cover 42).
  • Vorgeschlagen wird eine Mikropumpe (1) zur weitgehend kontinuierlichen Förderung eines Massenstroms, die eine Hülsenachse (101) und eine versetzte Drehachse (100) aufweist, bei der in einer Hülse (60) ein Innenrotor (20) mit einem Außenrotor (30) in kämmendem Eingriff stehen, wobei daß zumindest eine auslaßseitige Drucköffnung (42n) eines ersten stirnseitigen Einsetzteiles (42), das in die im Durchmesser etwas größere Hülse (60) eingesetzt ist, in axialer Richtung (100) ausgerichtet ist. In gleicher Bauweise ist ein Mikromotor (2) vorgeschlagen, bei dem der Zufuhrschlauch in seiner Durchmesserdimension etwa der Größe des Hülsenmantels 60,61 entspricht. Pumpe und Motor sind extrem miniaturisiert, gleichwohl erlauben Sie eine kontinuierliche Strömung bei hohem Förderdruck und hohe Förderleistung.A micropump (1) for the largely continuous delivery of a mass flow is proposed, which has a sleeve axis (101) and an offset axis of rotation (100), in which an inner rotor (20) with an outer rotor (30) in meshing manner in a sleeve (60) Are in engagement, whereby at least one outlet-side pressure opening (42n) of a first end-side insert (42), which is inserted into the sleeve (60), which is somewhat larger in diameter, is aligned in the axial direction (100). In the same design, a micromotor (2) is proposed, in which the diameter of the feed hose corresponds approximately to the size of the sleeve shell 60, 61. Pump and motor are extremely miniaturized, nevertheless they allow a continuous flow with high delivery pressure and high delivery rate.

Claims (12)

  1. Mikropumpe (1) zur weitgehend kontinuierlichen Förderung eines Massenstroms, welche Pumpe eine Hülsenachse (101) und eine versetzte Drehachse (100) aufweist, bei der
    (a) in einer Hülse (60) ein Innenrotor (20) mit einem Außenrotor (30) in kämmendem Eingriff steht;
    dadurch gekennzeichnet, daß
    (b) zumindest eine auslaßseitige Drucköffnung (42n) eines ersten stirnseitigen Einsetzteiles (42), das in die im Durchmesser etwas größere Hülse (60) eingesetzt ist, in axialer Richtung (100,101) ausgerichtet ist.
    Micropump (1) for largely continuous delivery of a mass flow, which pump has a sleeve axis (101) and an offset axis of rotation (100), in which
    (a) an inner rotor (20) is in meshing engagement with an outer rotor (30) in a sleeve (60);
    characterized in that
    (b) at least one outlet-side pressure opening (42n) of a first end-side insert (42), which is inserted into the sleeve (60), which is slightly larger in diameter, is aligned in the axial direction (100, 101).
  2. Mikropumpe nach Anspruch 1, bei der die Einlaß-Saugöffnung (41n) eines zweiten stirnseitigen Einsetzteiles (41) am anderen Ende der Hülse (60) (auch) in axialer Richtung (100,101) ausgerichtet ist.Micropump according to Claim 1, in which the inlet suction opening (41n) of a second end-side insertion part (41) at the other end of the sleeve (60) is (also) aligned in the axial direction (100, 101).
  3. Mikropumpe nach einem der erwähnten Ansprüche, bei der auf der Innenseite der stirnseitigen Einsetzteile (41,42) je eine nierenförmige Nut (41k,42k) vorgesehen ist, die in einen Großteil der Hälfte der durch Kämmung sich zyklisch im Volumen verändernden Förderkammern (30a,20a) zwischen Innenrotor und Außenrotor (20,30) münden.Micropump according to one of the mentioned claims, in which a kidney-shaped groove (41k, 42k) is provided on the inside of each of the end insert parts (41,42), which groove in a large part of half of the delivery chambers (30a, 20a) open between the inner rotor and outer rotor (20,30).
  4. Mikropumpe nach einem der erwähnten Ansprüche, bei der die Einsetzteile (41,42) weitgehend dicht mit ihren inneren Stirnflächen an den äußeren Stirnflächen des Innenrotors (20) und Außenrotors (30) angrenzen bzw. anliegen.Micropump according to one of the above-mentioned claims, in which the insert parts (41, 42) adjoin or lie largely tightly with their inner end faces on the outer end faces of the inner rotor (20) and outer rotor (30).
  5. Mikropumpe nach einem der erwähnten Ansprüche, bei der die Einlaßöffnung (41n) und die Auslaßöffnung (42n) axial gegenüber liegen, aber radial um etwa 180° gegeneinander versetzt bzw. verdreht sind.Micropump according to one of the mentioned claims, in which the inlet opening (41n) and the outlet opening (42n) lie axially opposite one another, but are offset or rotated radially relative to one another by approximately 180 °.
  6. Mikropumpe nach einem der erwähnten Ansprüche, bei der die Drehachse (50) in Achsrichtung (100) einseitig länger ist, um eine Ankopplung für eine mechanische Drehkraft (A) zu bilden.Micropump according to one of the mentioned claims, in which the axis of rotation (50) is longer on one side in the axial direction (100) in order to form a coupling for a mechanical torque (A).
  7. Mikropumpe nach einem der erwähnten Ansprüche 1 bis 5, bei der eines seiner von außen direkt oder durch elektromagnetische Felder indirekt zugänglichen Teile, insbesondere der Außenrotor (30) oder die Hülse (60) elektromechanisch (63a,63b) bzw. mechanisch (63) drehantreibbar sind.Micropump according to one of the claims 1 to 5 mentioned, in which one of its parts which are directly accessible from the outside or indirectly by electromagnetic fields, in particular the outer rotor (30) or the sleeve (60), can be driven in rotation electromechanically (63a, 63b) or mechanically (63) are.
  8. Mikropumpe nach einem der erwähnten Ansprüche, bei der geringe Förderverluste am Innenumfang (61) des Mantels (60) als Drehlager verwendet werden, entstehend durch geringfügigen Unterschied im Durchmesser oder Fertigungstoleranzen.Micropump according to one of the claims mentioned, in which low delivery losses on the inner circumference (61) of the casing (60) are used as rotary bearings, resulting from a slight difference in diameter or manufacturing tolerances.
  9. Motor zum Antreiben einer Pumpe nach einem der erwähnten Ansprüche oder zum Drehen eines Werkzeugs, wie Mikrofräser, bei dem
    (a) ein Innenrotor (20) in kämmendem Eingriff (20a,30a) mit einem Außenrad (30) steht, die beide stirnseitig von Einsetzteilen (41,42) gefaßt in einer längeren Hülse (60) angeordnet sind, wobei die Achse (100) des Innenrotors (20) und die Achse der Hülse (101) parallel versetzt sind;
    (b) ein Zufuhrschlauch (SH) an der Hülse (60) oder einem (41) der Einsetzteile (41,42) fest anbringbar ist, um ein Antriebsfluid (V) durch eine axiale Einlaßöffnung (41n) eines der Einsetzteile (41) zu den kämmenden Rädern (20,30) zu führen.
    Motor for driving a pump according to one of the claims mentioned or for rotating a tool, such as micro-milling cutter, in the
    (a) an inner rotor (20) is in meshing engagement (20a, 30a) with an outer wheel (30), both of which are arranged on the end face by insert parts (41, 42) in a longer sleeve (60), the axis (100 ) of the inner rotor (20) and the axis of the sleeve (101) are offset in parallel;
    (b) a supply hose (SH) can be fixedly attached to the sleeve (60) or one (41) of the insert parts (41, 42) in order to supply a drive fluid (V) through an axial inlet opening (41n) to one of the insert parts (41) to guide the meshing wheels (20, 30).
  10. Motor oder Pumpe nach einem der vorigen Ansprüche, die in einer Größenordnung gefertigt sind, die unterhalb von 10mm Durchmesser, insbesondere unterhalb von 3mm Durchmesser liegt, bei einer axialen Länge von unter 10mm, wobei die Pumpe oder der Motor weitgehend durch Drahterosion, ggf. unter vom Fertigungsumfang her stark begrenzter Senkerosion für die nicht zylindrischen Formen, wie Nierenuten (41k,42k) gefertigt sind.Motor or pump according to one of the preceding claims, which are manufactured in an order of magnitude that is less than 10 mm in diameter, in particular less than 3 mm in diameter, with an axial length of less than 10 mm, the pump or the motor largely by wire erosion, possibly under Die-sinking erosion for the non-cylindrical shapes, such as kidney grooves (41k, 42k), is very limited in terms of production.
  11. Verfahren zum uniaxialen Ineinanderfügen und Montieren von - in Fügerichtigung weitestgehend zylindrischen - Funktionsteilen (20,30,50,41,42,60) einer Pumpe oder eines Motors kleinster Baugröße (Mikropumpe, Mikromotor), insb. im Bereich unter 10 mm Durchmesser, bei dem ein erstes und ein zweites Einsetzteil (41,42) stirnseitig in eine Hülse (60) eingeschoben werden, um zwischen ihnen einen Innenrotor (20) und einen Außenrotor (30) mit gegeneinander versetzten Achsen (101,100) in axialer Richtung zu halten. Process for uniaxially fitting and assembling functional parts (20, 30, 50, 41, 42, 60) of a pump or a motor of the smallest size (micropump, micromotor), especially in the area under 10 mm in diameter, in order to be largely cylindrical a first and a second insert (41, 42) are pushed into a sleeve (60) on the end face in order to hold an inner rotor (20) and an outer rotor (30) with axially offset axes (101, 100) between them.
  12. Motor nach Anspruch 10 oder 9, bei dem auch die Auslaßöffnung (42n) eine axiale Richtung, parallel zu den Achsen (100,101) von Hülse und Innenrotor (20) aufweist.Motor according to Claim 10 or 9, in which the outlet opening (42n) also has an axial direction, parallel to the axes (100, 101) of the sleeve and inner rotor (20).
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