EP1862672A2 - Hose pump - Google Patents

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EP1862672A2
EP1862672A2 EP20070010552 EP07010552A EP1862672A2 EP 1862672 A2 EP1862672 A2 EP 1862672A2 EP 20070010552 EP20070010552 EP 20070010552 EP 07010552 A EP07010552 A EP 07010552A EP 1862672 A2 EP1862672 A2 EP 1862672A2
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EP
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ring
hose
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planet
gears
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EP20070010552
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Inventor
Franz Xaver Klämpfl
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/12—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action
    • F04B43/1253—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action by using two or more rollers as squeezing elements, the rollers moving on an arc of a circle during squeezing

Definitions

  • Peristaltic pumps are e.g. used in dialysis for blood transport.
  • Usual are roller pumps, in which a rotating roller carrier is provided, wherein the rollers gradually compress a piece of the tube over its length, thus conveying the liquid forward.
  • rolling the rollers on the hose creates friction (rolling resistance) and wear. The speed and thus the delivery rate can therefore be relatively low.
  • JP 2005 054 709 A a hose pump is described with a planetary gear in which a rigid ring is moved eccentrically to the sun gear by means of an internally toothed gear and the planetary wheel and thus continuously squeezes the hose.
  • the ring is not part of the planetary gear.
  • the internal gear, which is guided in the ring, must perform a tumbling motion without turning. This requires a complex constructive solution.
  • a peristaltic pump in which a toothed belt wraps around three on the rotor rotatably mounted crimping body with external teeth and continuously squeezes the hose during rotation of the rotor.
  • the tensioning of the toothed belt is effected by a stationary, flexible hose pressed against it from the outside.
  • the rotor has the speed of the motor, so that in high-speed motors, a transmission between the engine and rotor is required and the volume of construction is relatively large.
  • the invention has for its object to build a peristaltic pump of a few items and to minimize the rolling resistance, so that higher speeds are possible and the wear of the hose is low.
  • Figs. 1 and 2 denotes a pump body which carries a receiving part 2 for a flexible hose 3.
  • the receiving part 2 has a recess 4, in which the hose 3 is located on a part-circular bearing surface 4a and which is closed by a cover 5.
  • Die Aus strictlyung 4 ist mit dem Deckel 5sky.
  • In the recess 4 is a transmission of a sun gear 6, two planet gears 7, which are rotatably mounted on a planet carrier 8 on pin 9 and a flexible ring 10 with a smooth outer surface and an internal toothing, engage in the planet gears 7.
  • the sun gear 6 is fixedly mounted on a shaft 11 which is driven by an electric motor 12.
  • the sun gear 6 is engaged with the planetary gears 7.
  • the planetary gears 7 rotated by the sun gear 6 roll on the ring 10 retained in the circumferential direction, thereby causing the planet gear carrier 8 rotatable with them on the axis 8a of the sun gear 6 to rotate.
  • the speed of the planet carrier 8 is smaller than the speed of the sun gear 6. It results from the diameter ratio of the sun gear 6 to the planet 7.
  • the planet gears 7 and the ring 10 are dimensioned to each other so that the ring 10 is deformed oval. By the rotation of the planet carrier 8, it is deformed so that it is pressed continuously on the tube 3.
  • the medium to be conveyed flows in at the inlet 13 and is progressively conveyed to the outlet 14 by continuously advancing, approximately oval deformation of the non-rotating ring 10.
  • the respectively compressed point of the tube 3 moves approximately from A to B in Fig. 2 and is currently in place C.
  • the illustrated transmission 6, 7, 8, 10 has a very high reduction ratio and is particularly well suited for a peristaltic pump, since even at high speed of the electric motor 12 no external gear is required at this.
  • Fig. 3 shows a variant at the point III in Fig. 1.
  • elastic material 15 is applied to the contact surface 4a, which prevents excessive squeezing of the tube 3.
  • the tube 3 is located between serving as stops 17 and which rests on the material 15 and in the direction of contact surface 4a of the recess 4 movable is.
  • the pressing of the tube 3 is limited. The latter is not completely compressed and thus z. B. lowered the hemolysis rate of blood pumps.
  • FIG. 5 shows that in the interior of the ring 10, two further toothed wheels 18 engaging in its internal toothing are rotatably mounted on the planet carrier 8. These gears 18 serve as support wheels for the oval shape of the ring 10th

Abstract

Tube pump comprises a ring (10) having an inner toothed arrangement containing planetary wheels (7). A space is formed between a bearing surface (4a) and the ring to receive a tube (3).

Description

Schlauchpumpen werden z.B. in der Dialyse zum Bluttransport verwendet. Üblich sind Rollenpumpen, bei denen ein rotierender Rollenträger vorgesehen ist, wobei die Rollen ein Stück des Schlauches über seine Länge fortschreitend zusammendrücken und so die Flüssigkeit vorwärts befördern. Durch das Abrollen der Rollen auf dem Schlauch entsteht Reibung (Rollwiderstand) und Verschleiß. Die Drehzahl und damit die Förderrate können deswegen nur relativ gering sein.Peristaltic pumps are e.g. used in dialysis for blood transport. Usual are roller pumps, in which a rotating roller carrier is provided, wherein the rollers gradually compress a piece of the tube over its length, thus conveying the liquid forward. By rolling the rollers on the hose creates friction (rolling resistance) and wear. The speed and thus the delivery rate can therefore be relatively low.

In der japanischen Offenlegungsschrift JP 01056979 A ist eine Schlauchpumpe beschrieben, bei der der flexible Schlauch in einer Aussparung eines Aufnahmeteils zwischen einer teilkreisförmigen Anlagefläche und einem flexiblen, ortsfesten Ring liegt. Im Innern des Rings rotiert mittig ein motorisch angetriebener Steg, der zwei zu seiner Drehachse gegenüberliegend angeordnete Rollen trägt, die auf der Innenfläche des Rings abrollen und diesen fortschreitend gegen den Schlauch drücken. Die Haftreibzahl zwischen den Rollenmantelflächen und der Innenseite des elastischen Rings muss groß sein, damit die Rollen nicht gleiten. Der Steg, auf dem die Rollen gelagert sind, hat dabei die Drehzahl des Motors.
Bei schnelllaufenden Motoren ist ein Getriebe zwischen Steg und Motor erforderlich, sodass sich ein relativ großes Bauvolumen ergibt.In the Japanese Laid-Open Patent Publication JP 01056979 A a hose pump is described in which the flexible hose is located in a recess of a receiving part between a part-circular bearing surface and a flexible, stationary ring. In the interior of the ring rotates in the middle of a motor-driven web, which carries two opposite to its axis of rotation arranged rollers which roll on the inner surface of the ring and press this progressively against the hose. The static friction coefficient between the roller shell surfaces and the inside of the elastic ring must be large, so that the rollers do not slide. The web on which the rollers are mounted, has the speed of the motor.
In high-speed engines, a gear between bridge and motor is required, resulting in a relatively large volume of construction.

Dies gilt auch für die Schlauchpumpe gemäß der deutschen Offenlegungsschrift DE 3320091 A1 bei der ein band- oder gurtförmiges Trennteil durch drei Laufrollen fortschreitend gegen den Schlauch angedrückt wird.This also applies to the peristaltic pump according to the German Offenlegungsschrift DE 3320091 A1 in which a band or belt-shaped separating member is progressively pressed against the hose by three rollers.

In den Dokumenten DE 2140872 , DE 7012535 , DE 3108129 , DE 4119083 , DE 19848215 und DE 2643259 sind Schlauchpumpen mit direkt auf dem Schlauch abrollenden Rollen beschrieben, bei denen der die Rollen tragende Rotor oder die Rollen durch einen Planetenradantrieb in Drehbewegung versetzt werden. Dabei walzen die Rollen auf dem Schlauch ab und verursachen durch die Rollreibung Verschleiß.In the documents DE 2140872 . DE 7012535 . DE 3108129 . DE 4119083 . DE 19848215 and DE 2643259 Peristaltic pumps are described with rolling directly on the hose rollers in which the rollers carrying the rollers or the rollers are rotated by a planetary gear in rotary motion. The rollers roll on the hose and cause wear due to the rolling friction.

In US 2899 906 ist eine Schlauchpumpe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschrieben, bei der die Planetenräder an der Innenfläche eines flexiblen Ringes abrollen. Dieser Ring ist in Umfangsrichtung nicht exakt geführt und kann sich deshalb gegenüber dem Schlauch verschieben und sich auf seiner Außenseite abnützen. Durch das Abrollen der Planetenräder auf der glatten Innenseite des Ringes ist dieser durch die Zähne der Planetenräder einem starken Verschleiß unterworfen. Eine optimale Kraftübertragung über eine lange Zeit ist nicht gewährleistet.In US Pat. No. 2,899,906 is a peristaltic pump according to the preamble of Patent claim 1 described, in which the planet wheels roll on the inner surface of a flexible ring. This ring is not exactly guided in the circumferential direction and can therefore move relative to the hose and wear on its outside. By rolling the planetary gears on the smooth inside of the ring this is subjected by the teeth of the planet gears a strong wear. Optimum power transmission over a long time is not guaranteed.

In JP 2005 054 709 A ist eine Schlauchpumpe mit einem Planetengetriebe beschrieben, bei der ein starrer Ring exzentrisch zum Sonnenrad mit Hilfe eines innenverzahnten Zahnrades und des Plantenrades bewegt wird und so den Schlauch fortlaufend quetscht. Der Ring ist nicht Bestandteil des Planetengetriebes. Das innenverzahnte Zahnrad, das im Ring geführt ist, muss eine taumelnde Bewegung durchführen, ohne sich dabei zu drehen. Dies erfordert eine aufwändige konstruktive Lösung.In JP 2005 054 709 A a hose pump is described with a planetary gear in which a rigid ring is moved eccentrically to the sun gear by means of an internally toothed gear and the planetary wheel and thus continuously squeezes the hose. The ring is not part of the planetary gear. The internal gear, which is guided in the ring, must perform a tumbling motion without turning. This requires a complex constructive solution.

In DE 93 16 550 U1 ist eine Schlauchpumpe beschrieben, bei der ein Zahnriemen drei auf dem Läufer drehbar gelagerte Quetschkörper mit Außenverzahnung umschlingt und den Schlauch bei der Rotation des Läufers fortlaufend quetscht. Das Spannen des Zahnriemens erfolgt durch einen von außen gegen ihn gedrückten, ortsfesten, flexiblen Schlauch. Der Läufer hat die Drehzahl des Motors, sodass bei schnelllaufenden Motoren ein Getriebe zwischen Motor und Läufer erforderlich ist und das Bauvolumen dadurch relativ groß wird.In DE 93 16 550 U1 a peristaltic pump is described in which a toothed belt wraps around three on the rotor rotatably mounted crimping body with external teeth and continuously squeezes the hose during rotation of the rotor. The tensioning of the toothed belt is effected by a stationary, flexible hose pressed against it from the outside. The rotor has the speed of the motor, so that in high-speed motors, a transmission between the engine and rotor is required and the volume of construction is relatively large.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schlauchpumpe aus wenigen Einzelteilen aufzubauen und den Rollwiderstand zu minimieren, so dass auch höhere Drehzahlen möglich sind und der Verschleiß des Schlauches gering ist.The invention has for its object to build a peristaltic pump of a few items and to minimize the rolling resistance, so that higher speeds are possible and the wear of the hose is low.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Patentanspruches 1.This object is achieved by the features of claim 1.

Die Erfindung ist nachfoldend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

  • Fig. 1 einen Schnitt durch eine Schlauchpumpe nach der Erfindung,
  • Fig. 2 eine Frontansicht der Schlauchpumpe nach Fig. 1 bei geöffnetem Deckel,
  • Fig. 3 und 4 Varianten der Schlauchlagerung bei der Schlauchpumpe gemäß den Fig. 1 und 2, und
  • Fig. 5 und 6 zwei Frontansichten von Varianten der Schlauchpumpe gemäß den Fig. 1 und 2 bei geöffnetem Deckel.
The invention is explained nachfoldend with reference to the drawing. Show it:
  • 1 shows a section through a hose pump according to the invention,
  • 2 is a front view of the hose pump of FIG. 1 with the lid open,
  • Fig. 3 and 4 variants of the hose storage in the hose pump according to FIGS. 1 and 2, and
  • 5 and 6 are two front views of variants of the peristaltic pump according to FIGS. 1 and 2 with the lid open.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 ein Pumpenkörper bezeichnet, der ein Aufnahmeteil 2 für einen flexiblen Schlauch 3 trägt. Das Aufnahmeteil 2 weist eine Aussparung 4 auf, in der der Schlauch 3 an einer teilkreisförmigen Anlagefläche 4a liegt und die durch einen Deckel 5 verschlossen ist. In der Aussparung 4 befindet sich ein Getriebe aus einem Sonnenrad 6, zwei Planetenrädern 7, die auf einem Planetenradträger 8 auf Bolzen 9 drehbar gelagert sind und einem flexiblen Ring 10 mit glatter Außenfläche und einer Innenverzahnung, in die Planetenräder 7 eingreifen. Das Sonnenrad 6 sitzt fest auf einer Welle 11, die durch einen Elektromotor 12 angetrieben wird.In Figs. 1 and 2, 1 denotes a pump body which carries a receiving part 2 for a flexible hose 3. The receiving part 2 has a recess 4, in which the hose 3 is located on a part-circular bearing surface 4a and which is closed by a cover 5. Die Ausnehmung 4 ist mit dem Deckel 5 verbunden. In the recess 4 is a transmission of a sun gear 6, two planet gears 7, which are rotatably mounted on a planet carrier 8 on pin 9 and a flexible ring 10 with a smooth outer surface and an internal toothing, engage in the planet gears 7. The sun gear 6 is fixedly mounted on a shaft 11 which is driven by an electric motor 12.

Das Sonnenrad 6 ist im Eingriff mit den Planetenrädern 7. Die durch das Sonnenrad 6 in Drehung gesetzten Planetenräder 7 wälzen sich auf dem in Umfangsrichtung festgehaltenen Ring 10 ab und versetzen dadurch den mit ihnen auf der Achse 8a des Sonnenrades 6 drehbaren Planetenradträger 8 in Drehbewegung. Die Drehzahl des Planetenradträgers 8 ist kleiner als die Drehzahl des Sonnenrades 6. Sie ergibt sich aus dem Durchmesserverhältnis Sonnenrad 6 zu Planetenrad 7. Die Planetenräder 7 und der Ring 10 sind zueinander so dimensioniert, dass der Ring 10 oval verformt wird. Durch die Drehung des Planetenradträgers 8 wird er so verformt, dass er fortlaufend auf den Schlauch 3 gedrückt wird.The sun gear 6 is engaged with the planetary gears 7. The planetary gears 7 rotated by the sun gear 6 roll on the ring 10 retained in the circumferential direction, thereby causing the planet gear carrier 8 rotatable with them on the axis 8a of the sun gear 6 to rotate. The speed of the planet carrier 8 is smaller than the speed of the sun gear 6. It results from the diameter ratio of the sun gear 6 to the planet 7. The planet gears 7 and the ring 10 are dimensioned to each other so that the ring 10 is deformed oval. By the rotation of the planet carrier 8, it is deformed so that it is pressed continuously on the tube 3.

Bei der gezeichneten Drehrichtung der Komponenten 6, 7, 8, 11 strömt das zu befördernde Medium am Eingang 13 ein und wird durch kontinuierlich fortschreitende, etwa ovale Verformung des nicht rotierenden Rings 10 fortschreitend zum Ausgang 14 befördert. Die jeweils zusammengedrückte Stelle des Schlauches 3 wandert etwa von A nach B in Fig. 2 und befindet sich gerade am Ort C.In the illustrated direction of rotation of the components 6, 7, 8, 11, the medium to be conveyed flows in at the inlet 13 and is progressively conveyed to the outlet 14 by continuously advancing, approximately oval deformation of the non-rotating ring 10. The respectively compressed point of the tube 3 moves approximately from A to B in Fig. 2 and is currently in place C.

Das dargestellte Getriebe 6, 7, 8. 10 weist eine sehr hohe Untersetzung auf und eignet sich besonders gut für eine Schlauchpumpe, da auch bei hoher Drehzahl des Elektromotors 12 kein äußeres Getriebe an diesem erforderlich ist.The illustrated transmission 6, 7, 8, 10 has a very high reduction ratio and is particularly well suited for a peristaltic pump, since even at high speed of the electric motor 12 no external gear is required at this.

Die Fig. 3 zeigt eine Variante an der Stelle III in Fig. 1. Dabei ist auf der Anlagefläche 4a elastisches Material 15 aufgebracht, das ein zu starkes Quetschen des Schlauches 3 verhindert.Fig. 3 shows a variant at the point III in Fig. 1. In this case, elastic material 15 is applied to the contact surface 4a, which prevents excessive squeezing of the tube 3.

Zwischen diesem Material 15 und dem Schlauch 3 liegt gemäß Fig. 4 ein U-förmiges Aufnahmeteil 16, in dem der Schlauch 3 zwischen den als Anschläge dienenden Seiten 17 liegt und das auf dem Material 15 aufliegt und in Richtung zu Anlagefläche 4a der Aussparung 4 bewegbar ist. Dadurch wird der Pressweg des Schlauches 3 begrenzt. Letzterer wird nicht vollständig zusammengepresst und damit z. B. die Hämolyse-Rate von Blutpumpen gesenkt.4 is a U-shaped receiving part 16, in which the tube 3 is located between serving as stops 17 and which rests on the material 15 and in the direction of contact surface 4a of the recess 4 movable is. As a result, the pressing of the tube 3 is limited. The latter is not completely compressed and thus z. B. lowered the hemolysis rate of blood pumps.

Die Fig. 5 zeigt, dass im Inneren des Ringes 10 zwei weitere, in dessen Innenverzahnung eingreifende Zahnräder 18 auf dem Planetenradträger 8 drehbar gelagert sind. Diese Zahnräder 18 dienen als Stützräder für die ovale Form des Ringes 10.FIG. 5 shows that in the interior of the ring 10, two further toothed wheels 18 engaging in its internal toothing are rotatably mounted on the planet carrier 8. These gears 18 serve as support wheels for the oval shape of the ring 10th

Analog dazu sind gemäß Fig. 6 insgesamt vier Zahnräder 19 als Stützräder vorgesehen.Analogously, four gears 19 are provided as support wheels shown in FIG.

Bei der beschriebenen Schlauchpumpe ist die Drehzahl des Elektromotors 12 durch den Planetenradantrieb 6, 7, 8, 10 zum Planetenradträger 8 hin stark untersetzt, so dass kein zusätzliches Getriebe erforderlich ist und der elastische Ring 10 des Planetenradantriebes 6, 7, 8, 10 den Schlauch 3 fortlaufend quetscht.In the hose pump described, the rotational speed of the electric motor 12 by the planetary gear 6, 7, 8, 10 down to the planet 8 out, so that no additional gear is required and the elastic ring 10 of the planetary gear 6, 7, 8, 10 the hose 3 continuously squeezes.

Bezugszeichen listeReference number list

11
Pumpenkörperpump body
22
Aufnahmeteilreceiving part
33
Schlauchtube
44
Aussparungrecess
4a4a
Anlageflächecontact surface
55
Deckelcover
66
Sonnenradsun
77
Planetenradplanet
88th
Planetenradträgerplanet
8a8a
Drehachseaxis of rotation
99
Bolzenbolt
1010
Ringring
1111
Wellewave
1212
Elektromotorelectric motor
1313
Eingangentrance
1414
Ausgangoutput
1515
elastisches Materialelastic material
1616
Aufnahmeteilreceiving part
1717
Anschlägeattacks
1818
Zahnrädergears
1919
Zahnrädergears
A,BFROM
StelleJob
CC
Ortplace

Claims (2)

Schlauchpumpe mit einem Aufnahmeteil (2) für einen flexiblen Schlauch (3) in einer Aussparung (4), welche eine teilkreisförmige Anlagefläche (4a) für den Schlauch (3) aufweist und in der ein flexibler, in Umfangsrichtung festgehaltener Ring (10) mit glatter Außenfläche liegt, auf dessen Innenseite zwei auf einem drehbaren Planetenradräger (8) drehbar gelagerte Planetenräder (7) abrollen, in deren Verzahnung ein auf der Drehachse des Planetenradrägers (8) angeordnetes, motorgetriebenes Sonnenrad (6) eingreift, wobei der Raum zwischen Anlagefläche (4a) und Ring (10) zur Aufnahme des Schlauches (3) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (10) eine Innenverzahnung aufweist, in die die Planetenräder (7) eingreifen.Peristaltic pump having a receiving part (2) for a flexible hose (3) in a recess (4) which has a part-circular bearing surface (4a) for the hose (3) and in which a flexible, circumferentially retained ring (10) with smoother Outside surface is located on the inside of two on a rotatable Planetenradräger (8) rotatably mounted planetary gears (7) roll in the toothing a on the axis of rotation of the Planetenradrägers (8) arranged, motor-driven sun gear (6) engages, wherein the space between abutment surface (4a ) and ring (10) for receiving the hose (3) is formed, characterized in that the ring (10) has an internal toothing, in which engage the planet gears (7). Schlauchpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Ringes 10 mindestens ein weiteres, in dessen Innenverzahnung eingreifendes Zahnrad (18, 19) zum Spannen des Ringes (10) liegt.Hose pump according to claim 1, characterized in that in the interior of the ring 10 at least one further, in the internal toothing engaging gear (18, 19) for clamping the ring (10).
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