EP2886866B1 - Dosierpumpe zur Förderung pastöser Medien mit hohen Anforderungen an die Hygiene und an die Betriebssicherheit - Google Patents

Dosierpumpe zur Förderung pastöser Medien mit hohen Anforderungen an die Hygiene und an die Betriebssicherheit Download PDF

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EP2886866B1
EP2886866B1 EP14003759.9A EP14003759A EP2886866B1 EP 2886866 B1 EP2886866 B1 EP 2886866B1 EP 14003759 A EP14003759 A EP 14003759A EP 2886866 B1 EP2886866 B1 EP 2886866B1
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roller wheel
hose
lever
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linear guide
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Jürgen Schonlau
Markus Ermert
Wolfgang Hamm
Marc Leinweber
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Thomas Magnete GmbH
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Thomas Magnete GmbH
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B43/12—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action
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    • F04B43/1261—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 the rollers being placed at the outside of the tubular flexible member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F04B43/1276—Means for pushing the rollers against the tubular flexible member

Definitions

  • the invention relates to a peristaltic pump for delivery and metering according to the preamble of the first claim.
  • Peristaltic pumps are known and are preferably used for the promotion of pasty media, especially in medicine and in the care sector.
  • the pamphlets DE 741972 and EP 1 317 626 show exemplary peristaltic pumps.
  • the publication DE 18 75 008 U also shows a peristaltic pump, with a spring-loaded roller wheel.
  • At least one roller presses locally on the hose, wherein the hose is supported by a hose bearing, and thereby separates the pressure-side medium from the suction-side medium.
  • roller wheel Also assumed to be known is a design with springs mounted on the roller wheel. This requires a complex and trouble-prone design of the roller wheel and also makes it difficult to change the tube and possibly the cleaning of the working space. It is also known to store the roller wheel as a whole resilient, but this makes special demands on the drive of the roller wheel.
  • the replacement of the hose is particularly facilitated by the fact that the roller wheel is pivotally or linearly guided and pressed by a spring to the hose.
  • the roller wheel is pivotally or linearly guided and pressed by a spring to the hose.
  • the hose clamp is opened because a functional surface of the hood pushes the hose clamp against a plunger and this plunger opens the hose clamp.
  • the cleaning of the working space is facilitated because the roller wheel is separated from the working space by an elastic membrane. The membrane facilitates the cleaning of the working space considerably, because thereby the surfaces to be cleaned have only a few structural elements.
  • the high reliability of the pump drive is achieved by the low number of moving parts.
  • the drive of the roller wheel is mounted on the guide and advantageously the roller wheel forms the last gear of the driving gear.
  • the displacement of the roller wheel is measured relative to the tube bearing by a sensor and on the other hand, the rotation angle and the angular velocity of the roller bearing through a very robust combination of permanent magnets on the roller wheel and a Hall sensor measured on the guide.
  • the rotation angle and the rotational speed of the roller wheel are optically measured by means of light source, recesses and light sensor.
  • the pump according to the invention can be used in medical technology and in the care sector for the delivery and metering of highly viscous or pasty media.
  • the pump serves to convey a liquid or pasty medium which is enclosed by an elastic hose (1) mounted in a working space (5).
  • the hose is deformed by moving rollers (2), which press the hose against a bearing (11).
  • rollers (2) are mounted in a rotatably driven roller wheel (10), and a spring (13) presses the between the rollers (2) and the bearing (11) arranged hose (1) locally together.
  • the roller wheel (10) is separated by a membrane (4) from the working space (5), which is also bounded by a movable hood (6) containing the bearing (11).
  • roller wheel (10) is pivotally guided by a lever (12), and the spring means (13) presses the lever (12) against the hose.
  • roller wheel (10) is guided by a linear guide (22), wherein spring means (13) press the roller wheel (10) against the hose.
  • the linear guide slides in socket-fixed sockets (25) and supports the roller wheel.
  • the position of the lever (12) or the linear guide (22) by a displacement sensor (14) are monitored.
  • the said position is not determined by a mechanical stop, but by the elastic resistance of the hose (1) during operation of the pump.
  • the drive (15) of the roller wheel (10) consisting of an electric motor (16) and a gear (17) is advantageously fastened to the lever (12) guiding the roller wheel.
  • the transmission (17) is not shown.
  • the drive (15) is attached to the linear guide (22) of the roller wheel.
  • the roller wheel (10) forms in an advantageous embodiment, the last gear (18) of the transmission (17), the gear is not shown.
  • roller wheel (10) can carry a permanent magnet (19) or a plurality of permanent magnets, which together with a Hall sensor (24) on the guide (12) form a sensor for a rotation angle and a rotational speed of the roller wheel.
  • the roller wheel has recesses or holes which, in cooperation with a light source, enable an optical-electrical converter to measure the angle of rotation and the rotational speed of the roller wheel. This embodiment is not shown.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schlauchpumpe zur Förderung und Dosierung entsprechend dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.
    • Stand der Technik
  • Schlauchpumpen sind bekannt und werden bevorzugt zur Förderung von pastösen Medien eingesetzt, vor allem in der Medizin und im Pflegebereich. Die Druckschriften DE 741972 und EP 1 317 626 zeigen beispielhafte Schlauchpumpen.
  • Die Druckschrift DE 18 75 008 U zeigt ebenfalls eine Schlauchpumpe, und zwar mit einem federnd gelagerten Rollenrad.
  • In einer bekannten Ausführung einer Schlauchpumpe drückt jeweils mindestens eine Rolle lokal auf den Schlauch, wobei der Schlauch durch ein Schlauchlager abgestützt wird, und trennt dadurch das druckseitige Medium von dem saugseitigen Medium. Durch eine Verschiebung der Achse dieser Rolle in der Richtung der Erstreckung des Schlauchs erfolgt die Förderung. Für eine kontinuierliche Förderung sind mehrere Rollen erforderlich, die beispielsweise auf einem Rollenrad angeordnet sind.
  • Da alle beteiligten Bauteile, das Rollenrad, die Rollen, der Schlauch und das Schlauchlager, Maßtoleranzen aufweisen, ist ein Ausgleich für diese Toleranzen erforderlich. Es wird als bekannt vorausgesetzt, zu diesem Zweck das Schlauchlager federnd zu lagern. Das federnd gelagerte Schlauchlager erschwert den Schlauchwechsel und die Reinigung des Arbeitsraums, in dem der Schlauch gelagert ist.
  • Ebenfalls als bekannt vorausgesetzt wird eine Ausführung mit auf dem Rollenrad federnd gelagerten Rollen. Dies erfordert eine komplexe und störungsanfällige Gestaltung des Rollenrads und erschwert ebenfalls den Schlauchwechsel und gegebenenfalls die Reinigung des Arbeitsraums. Bekannt ist ebenfalls, das Rollenrad insgesamt federnd zu lagern, das stellt allerdings besondere Anforderungen an den Antrieb des Rollenrads.
  • Eine Überwachung der Funktion des Rollenantriebs mit elektrischen Sensoren ist bekannt, allerdings ist auch bekannt, dass die Ausfallswahrscheinlichkeit der Überwachungseinrichtungen in manchen Fällen größer ist als die Ausfallswahrscheinlichkeit des mechanischen Antriebs.
    • Aufgabe
  • Mittels dieser Erfindung soll das Auswechseln des Schlauchs und die Reinigung des Arbeitsraums erleichtert werden. Außerdem soll durch eine robuste Gestaltung des Rollenrads eine sehr hohe Zuverlässigkeit des Pumpenantriebs bei niedrigen Kosten erreicht werden. Schließlich soll die störungsfreie Funktion des Rollenrads durch zuverlässige Sensoren überwacht werden.
    • Lösung
  • Die Lösung der Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Patentanspruchs beschrieben, die Unteransprüche zeigen Weiterbildungen.
  • Das Auswechseln des Schlauches wird vor allem dadurch erleichtert, dass das Rollenrad schwenkbar oder linear geführt und durch eine Feder an den Schlauch angedrückt wird. Bei dem Auswechseln wird lediglich die Haube geöffnet, der alte Schlauch mit seiner Schlauchklemme herausgenommen, der neue Schlauch mit seiner Schlauchklemme eingelegt und die Haube geschlossen. Beim Schließen der Haube wird die Schlauchklemme geöffnet, weil eine Funktionsfläche der Haube die Schlauchklemme gegen einen Stößel drückt und dieser Stößel die Schlauchklemme öffnet.
    Die Reinigung des Arbeitsraums wird erleichtert, weil das Rollenrad von dem Arbeitsraum durch eine elastische Membran abgeteilt ist. Die Membran erleichtert die Reinigung des Arbeitsraums erheblich, weil dadurch die zu reinigenden Flächen nur wenige Strukturelemente aufweisen.
    Die hohe Zuverlässigkeit des Pumpenantriebs wird durch die geringe Zahl der beweglichen Bauteile erreicht. Dazu wird der Antrieb des Rollenrads an die Führung montiert und vorteilhafterweise bildet das Rollenrad das letzte Zahnrad des antreibenden Getriebes.
    Zur Überwachung des Antriebs wird einerseits die Verlagerung des Rollenrads relativ zum Schlauchlager durch einen Sensor gemessen und andererseits werden der Drehwinkel und die Winkelgeschwindigkeit des Rollenlagers durch eine sehr robuste Kombination von Permanentmagneten am Rollenrad und einem Hallsensor an der Führung gemessen.
    Alternativ werden der Drehwinkel und die Drehzahl des Rollenrads optisch gemessen, mittels Lichtquelle, Ausnehmungen und Lichtsensor.
    • Anwendung
  • Die erfindungsgemäße Pumpe ist in der Medizintechnik und im Pflegebereich zur Förderung und Dosierung von hochviskosen oder pastösen Medien einsetzbar.
  • Bilder:
    • Fig. 1 zeigt einen Teil der erfindungsgemäßen Pumpe in der Ausführung mit einem schwenkbaren Hebel
    • Fig. 2 zeigt einen Teil der erfindungsgemäßen Pumpe in der Ausführung mit einer Linearführung
    Beispielhafte Ausführung
  • Die Pumpe dient zur Förderung eines flüssigen oder pastösen Mediums, das von einem in einem Arbeitsraum (5) gelagerten elastischen Schlauch (1) umfasst ist. Dabei wird der Schlauch durch bewegliche Rollen (2) verformt, die den Schlauch gegen ein Lager (11) drücken.
  • Die Rollen (2) sind in einem drehend angetriebenen Rollenrad (10) gelagert, und eine Feder (13) drückt den zwischen den Rollen (2) und dem Lager (11) angeordneten Schlauch (1) örtlich zusammen.
  • Das Rollenrad (10) ist durch eine Membran (4) von dem Arbeitsraum (5) abgetrennt, der auch von einer beweglichen Haube (6) begrenzt ist, die das Lager (11) enthält.
  • In einer ersten Ausführung gemäß Fig. 1 ist das Rollenrad (10) durch einen Hebel (12) schwenkend geführt, und das Federmittel (13) drückt den Hebel (12) gegen den Schlauch.
  • In einer zweiten Ausführung gemäß Fig. 2 ist das Rollenrad (10) durch eine Linearführung (22) geführt, wobei Federmittel (13) das Rollenrad (10) gegen den Schlauch drücken.
  • Die Linearführung gleitet in gehäusefesten Buchsen (25) und lagert das Rollenrad.
  • Bei beiden Ausführungen kann die Lage des Hebels (12) oder der Linearführung (22) durch einen Wegsensor (14) überwacht werden. Dabei ist im Betrieb der Pumpe die genannte Lage nicht durch einen mechanischen Anschlag, sondern durch den elastischen Widerstand des Schlauchs (1) bestimmt.
  • Bei der ersten Ausführung ist der aus einem Elektromotor (16) und einem Getriebe (17) bestehende Antrieb (15) des Rollenrads (10) vorteilhafterweise an dem das Rollenrad führenden Hebel (12) befestigt.
  • Das Getriebe (17) ist nicht dargestellt.
  • Bei der zweiten Ausführung ist der Antrieb (15) an der Linearführung (22) des Rollenrads befestigt.
  • Das Rollenrad (10) bildet in einer vorteilhaften Ausführung auch das letzte Zahnrad (18) des Getriebes (17), das Zahnrad ist nicht dargestellt.
  • Daneben kann das Rollenrad (10) einen Permanentmagneten (19) oder eine Mehrzahl von Permanentmagneten tragen, die zusammen mit einem Hallsensor (24) auf der Führung (12) einen Sensor für einen Drehwinkel und eine Drehzahl des Rollenrads bilden.
  • Alternativ zu den Permanentmagneten weist das Rollenrad Aussparungen oder Löcher auf, die im Zusammenwirken mit einer Lichtquelle einem optisch-elektrischen Wandler ermöglichen, den Drehwinkel und die Drehzahl des Rollenrads zu messen. Diese Ausführung ist nicht dargestellt.
  • Beim Schließen der beweglichen Haube (6) öffnet eine Fläche (23) an der Haube (6) eine Schlauchklemme (20), indem er die Schlauchklemme gegen einen Stößel (21) drückt. Damit wird sichergestellt, dass die Schlauchklemme nur geöffnet wird, wenn das Rollenrad auf den Schlauch drückt.
    • Liste der Bezugszeichen
    • 1.
    Schlauch
    2.
    Rolle
    4.
    Membran
    5.
    Arbeitsraum
    6.
    Haube
    10.
    Rollenrad
    11.
    Lager
    12.
    Hebel
    13.
    Federmittel
    14.
    Wegsensor
    15.
    Antrieb
    16.
    Elektromotor
    17.
    Getriebe
    18.
    Zahnrad
    19.
    Permanentmagnet
    20.
    Schlauchklemme
    21.
    Stößel
    22.
    Linearführung
    23.
    Fläche
    24.
    Hallsensor
    25.
    Buchse

Claims (6)

  1. Pumpe zur Förderung eines flüssigen oder pastösen Mediums, das von einem in einem Arbeitsraum (5) gelagerten elastischen Schlauch (1) umfasst ist, wobei der Schlauch durch bewegliche Rollen (2) verformt wird, die den Schlauch gegen ein in einer Haube (6) angeordnetes Lager (11) drücken, und wobei die Rollen (2) in einem drehend angetriebenen Rollenrad (10) gelagert sind, wobei mindestens ein Federmittel (13) die verschiebliche Achse des Rollenrads (10) in die Richtung zum Schlauch (1) drückt, dadurch gekennzeichnet, dass das Rollenrad durch einen Hebel (12) schwenkend oder durch eine Linearführung (22) längs geführt ist, und wobei der aus einem Elektromotor (16) und einem Getriebe (17) bestehende Antrieb (15) des Rollenrads (10) an dem Hebel (12) oder an der Linearführung (22) befestigt ist, und wobei das Rollenrad (10) durch eine Membran (4) von dem Arbeitsraum (5) abgetrennt ist.
  2. Pumpe nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des Hebels (12) oder der Linearführung (22) durch einen Wegsensor (14) überwacht wird, wobei im Betrieb der Pumpe die genannte Lage nicht durch einen mechanischen Anschlag, sondern durch den elastischen Widerstand des Schlauchs (1) bestimmt ist.
  3. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Rollenrad (10) auch das letzte Zahnrad (18) des Getriebes (17) bildet.
  4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Rollenrad (10) einen Permanentmagneten (19) oder eine Mehrzahl von Permanentmagneten trägt, die zusammen mit einem Hallsensor (24) auf dem Hebel (12) oder der Linearführung (22) einen Sensor für einen Drehwinkel und eine Drehzahl des Rollenrads bilden.
  5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Rollenrad Aussparungen oder Löcher aufweist, die im Zusammenwirken mit einer Lichtquelle und einem optisch-elektrischen Wandler einen Sensor für einen Drehwinkel und eine Drehzahl des Rollenrads bilden.
  6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass beim Schließen der beweglichen Haube (6) eine Fläche (23) an der Haube (6) eine Schlauchklemme (20) öffnet, indem er die Schlauchklemme gegen einen Stößel (21) drückt.
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