WO2001048382A1 - Pumpenkörper für eine medizinische zahnradpumpe - Google Patents

Pumpenkörper für eine medizinische zahnradpumpe Download PDF

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Axel Rost
Rudolf Henes
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Storz-Endoskop Gmbh
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    • F04C2/16—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type

Definitions

  • Such a pump body for a medical gear pump is known from DE 197 25 462 AI.
  • both gear wheels which mesh with one another via helical teeth, are accommodated in the openings of the pump body without a journal bearing.
  • the pot-like pump body is closed off by a cover through which a coupling pin of the driving gear wheel passes.
  • Each opening is connected to an inlet connection and an outlet connection.
  • the assembly of the pump housing, cover and the meshing gears accommodated therein forms a compact pump body which can be connected to a drive body via a bayonet connection, in such a way that the coupling pin projecting from the driving gear engages in a corresponding coupling slot of the drive body.
  • the pump body is unlocked from the drive body via the bayonet connection, and the cover of the pump housing is removed, so that the two gear wheels can then be pulled out of the openings in the pump body.
  • the idler gear i.e. the gear which is not directly driven
  • the idler gear is pressed strongly against the inner wall of the pump housing not only by the differential pressure between the inlet and the outlet, but also by the drive of the driving gear.
  • This fact can lead to increased wear due to abrasion when the flow resistance is high, if the material pairing of the rotating wheel to the housing is not selected for optimal sliding conditions or the fits of the gears to the housing bores are not precisely manufactured.
  • With continuous operation under high load there is a relatively strong heat development within the pump housing.
  • a relatively higher torque is required to create high delivery pressures.
  • this increased torque places higher demands on the strength of the coupling or drive pin of the driving gear.
  • the object is achieved in that a pin protrudes from a bottom of the pump housing, onto which the rotating gear is pushed.
  • the pump body After using the pump, the pump body can be twisted off the drive body and discarded via the bayonet connection, and a new pump body can be put on for the next use of the pump.
  • the pin is cast onto the bottom of the pump housing. This measure has the advantage that the bearing journal is cast on or molded on during the manufacture of the pump housing, so that a particularly simple and inexpensive manufacture of the pump housing is made possible.
  • the pin is slightly tapered.
  • this measure has the advantage that a conical pin can be removed from an injection mold much more easily than a cylindrical pin, and the conicity also ensures simple centering of the gearwheel during assembly and operation.
  • Both the driving and the rotating gear can be designed as simple injection molded parts, which are then inserted into a pump housing, also designed as an injection molded part, and are closed by the cover. These parts are technically inexpensive and inexpensive to manufacture, so that a pump body is available for single use, or nevertheless ensures safe and sufficient pumping capacity even with relatively idle drive power.
  • Fig. 1 shows a section through a pump body along the planes of the axes of rotation of the gears
  • FIG. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1.
  • a pump body shown in FIGS. 1 and 2 is provided with the reference number 10 in its entirety.
  • the pump body 10 has a pot-like pump housing 12, which is closed on the bottom side by a bottom 14 connected in one piece with it.
  • the pump housing is designed as a molded plastic part, for example made of PC Macrolon material, as is offered by Bayer, Germany.
  • the pot-like pump housing 12 can be closed on the open side by a cover 16.
  • a circumferential seal 17 around the cover 16 ensures a tight seal of the interior of the pump housing 12.
  • two cylindrical overlapping openings 18 and 20 are recessed.
  • the openings 18 and 20 are on the one hand in connection with an inlet connection 22 which projects laterally from the pump housing 12.
  • the openings 18 and 20 are connected to an outlet nozzle 24 which also protrudes laterally and extends at the same height and parallel to the inlet connection 22.
  • a gear 30 is seated in the opening 18 and is provided on the side of the cover 16 with an axially projecting coupling pin 32.
  • the coupling pin 32 extends through an opening 34 in the cover
  • a seal 36 surrounds the coupling pin 32, so that a tight seal to the inside of the pump housing is ensured.
  • the gear 30 is thus the driving gear.
  • a pin 40 protrudes from the inside of the base 14, which is slightly conical and is molded directly onto the base 14, that is to say, is already cast on during the manufacture of the pump housing 12.
  • a second gear 42 is pushed onto the pin 40, that is to say the pin 40 engages in its central bearing opening 41.
  • Both gears 30 and 42 are each provided with helical teeth 44 and 46 and mesh with one another, as is the case is known from the aforementioned DE 197 25 462 AI, so that in this respect reference is made directly to this application.
  • the pump housing 12 is provided on its outside in the region of the cover 16 with a bayonet guide 48.
  • the coupling pin 32 of the driving gear 30 can be injection molded directly onto this gear 30 and can consist either of a metallic material or of the plastic material from which the driven gear 30 is made.
  • the outer end of the coupling pin 32 is designed as a slot pin and is accordingly connected by a slot coupling, not shown here, of the drive body of the pump when the bayonet connection is closed, as is also known from the aforementioned DE 197 25 462 AI.

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Abstract

Ein Pumpenkörper (10) für eine medizinische Zahnradpumpe zum Saugen und Spülen weist ein topfartiges Pumpengehäuse (12) mit zwei zylindrischen Öffnungen (18, 20) auf, in denen zwei kämmende Zahnräder (30, 42) aufgenommen sind. Das treibende Zahnrad (30) ist zapfenlagerfrei in der Öffnung (18) aufgenommen. Ein Deckel (16) dient zum Verschliessen des topfartigen Pumpengehäuses (12). Es ist vorgesehen, dass von einem Boden (14) des Pumpengehäuses (12) ein Zapfen (40) vorspringt, auf den das mitlaufende Zahnrad (42) aufgeschoben ist.

Description

Pumpenkörper für eine medizinische Zahnradpumpe
Die Erfindung betrifft einen Pumpenkörper für eine medizinische Zahnradpumpe zum Saugen und Spülen, mit einem topfartigen Pumpengehäuse mit zwei zylindrischen Öffnungen, in denen zwei kämmende Zahnräder aufgenommen sind, nämlich ein treibendes Zahnrad und ein mitlaufendes Zahnrad, wobei das treibende Zahnrad zapfenlagerfrei in der entsprechenden Öffnung aufgenommen ist, wobei jede Öffnung mit einem Einlaß und mit einem Auslaß verbunden ist, und mit einem Deckel zum Verschließen des topfartigen Pumpengehäuses.
Ein derartiger Pumpenkörper für eine medizinische Zahnradpumpe ist aus der DE 197 25 462 AI bekannt.
Bei der dort beschriebenen medizinischen Zahnradpumpe zum Saugen und Spülen sind beide Zahnräder, die über eine Schrägverzahnung miteinander kämmen, zapfenlagerfrei in den Öffnungen des Pumpenkörpers aufgenommen. Der topfartige Pumpenkörper ist über einen Deckel abgeschlossen, durch den ein Kupplungszapfen des treibenden Zahnrades durchreicht. Jede Öffnung steht mit einem Einlaßstutzen und mit einem Auslaßstutzen in Verbindung. Diese bilden somit einen Einlaß- bzw. einen Auslaß der medizinischen Zahnradpumpe.
Der Zusammenbau aus Pumpengehäuse, Deckel und den darin aufgenommenen kämmenden Zahnrädern bildet einen kompakten Pumpenkörper, der über einen Bajonettanschluß mit einem Antriebskörper verbindbar ist, und zwar derart, daß dann der vom treibenden Zahnrad vorstehende Kupplungszapfen in einen entsprechenden Kupplungsschlitz des Antriebskörpers eingreift.
Zum Reinigen der medizinischen Zahnradpumpe wird der Pumpenkörper über die Bajonettverbindung vom Antriebskörper entriegelt, der Deckel des Pumpengehäuses abgenommen, so daß dann die beiden Zahnräder aus den Öffnungen des Pumpenkörpers herausgezogen werden können.
Nach dem Reinigen und Sterilisieren können die beiden Zahnräder wieder eingeschoben, der Deckel aufgesetzt und der so montierte Pumpenkörper wieder auf den Antriebskörper aufgesetzt werden. Um keine zahlreichen Bakteriennischen zu schaffen und das Reinigen zu erleichtern, ist bei dieser medizinischen Zahnradpumpe vorgesehen, daß beide Zahnräder zapfenlagerfrei in den Öffnungen aufgenommen sind.
Sind die Zahnräder vom Pumpengehäuse abgenommen, sind im Innern des Pumpengehäuses lediglich die zylindrischen Öffnungen vorhanden, die einfach zu reinigen und zu sterilisieren sind.
Im praktischen Einsatz wurde nun festgestellt, daß das mitlaufende, also das nicht direkt angetriebene Zahnrad beim Betrieb nicht nur durch den Differenzdruck zwischen Einlaß und Auslaß, sondern auch durch den Antrieb des treibenden Zahnrades stark gegen die Innenwandung des Pumpengehäuses gedrückt wird. Dieser Umstand kann bei hohem Durchflußwiderstand zu einem erhöhten Verschleiß durch Abrieb führen, wenn die Materialpaarung des mitlaufenden Rades zum Gehäuse nicht für optimale Gleitverhältnisse gewählt ist oder die Passungen der Zahnräder zu den Gehäusebohrungen nicht präzise gefertigt sind. Bei Dauer-Betrieb unter hoher Belastung kommt es zu einer relativ starken Wärmeentwicklung innerhalb des Pumpengehäuses. Als weitere Folge wird ein relativ höheres Drehmoment benötigt, um hohe Förderdrücke zu schaffen. Dieses erhöhte Drehmoment stellt jedoch höhere Ansprüche an die Festigkeit des Kupplungs- bzw. Antriebszapfens des treibenden Zahnrades. Um diesem entgegenzuwirken, kann der Kupplungszapfen mit einem relativ großen Durchmesser versehen werden, was jedoch einen relativ hohen Verschleiß an der Wellendichtung in Folge einer erhöhten Umfangsgeschwindigkeit nach sich zieht. Der Kupplungszapfen steht ja vom Pumpenkörper vor, er muß daher über eine Wellendichtung durch den Boden des Pumpenkörpers hindurchgeführt werden. Ist die Zahnradpumpe für einen Mehrfach- oder Dauereinsatz vorgesehen, müssen also optimale Materialpaarungen zwischen dem Gehäuse und den darin drehenden Zahnrädern vorgesehen werden, und zwar entsprechend harte Materialien mit einer sehr guten Gleitfähigkeit .
Dies führt zu einem relativ hohen Materialaufwand und benötigt exakt gearbeitete Bauteile.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Pumpenkörper zu schaffen, der bei guter Pumpenleistung günstiger herzustellen ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß von einem Boden des Pumpengehäuses ein Zapfen vorsteht, auf den das mitlaufende Zahnrad aufgeschoben ist.
Diese Maßnahme hat nun den Vorteil, daß durch den Führungszapfen das mitlaufende Zahnrad durch den Zapfen so weit geführt ist, daß, außer im Rahmen vorgesehener Toleranzen, das mitlaufende Zahnrad vom treibenden Zahnrad nicht im Übermaß an die Innenwand des Pumpengehäuses gedrückt wird.
Dadurch brauchen dann nicht besonders verschleißfeste und aufwendig bearbeitete Materialien für die Zahnräder herangezogen werden, sondern es können wesentlich kostengünstigere Materialien verwendet werden. Dasselbe gilt für das Material des Pumpengehäuses . Presskraftspitzen, die von der Wand der Gehäuse-Öffnungen auf die geschwungenen Linienstücke der weichelastischen Zahnspitzen des stärker belasteten mitlaufenden Zahnrades einwirken, werden innerhalb des elastischen Bereiches des Zahnradmaterials durch den Zapfen abgefangen.
Materialabrieb am angetriebenen Zahnrad wird so wirksam verhindert. Ein mögliches Taumeln der Zahnräder innerhalb des Spieles der sich überlappenden Öffnungen wird stark reduziert.
Dies kann besonders dafür genutzt werden, daß ein Pumpenkörper für den Einmalgebrauch geschaffen werden kann, d.h. die Anforderung an die Materialien bestehen lediglich darin, daß ein einmaliger Gebrauch sicher gewährleistet ist. Dies eröffnet nun die Möglichkeit, kostengünstige Spritzgußmaterialien in relativ großen Toleranzbereichen heranzuziehen, um sowohl Pumpengehäuse als auch Zahnräder herzustellen.
Die einfache Handhabung und Montage wird dabei erleichtert, da der Zapfen als Orientierungsmerkmal und Zentrierhilfe für das nicht angetriebene Zahnrad bei der Montage dient.
Nach dem Gebrauch der Pumpe kann der Pumpenkörper über die Bajonettverbindung vom Antriebskörper abgedreht und verworfen, und für den nächsten Einsatz der Pumpe kann ein neuer Pumpenkörper aufgesetzt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Zapfen an den Boden des Pumpengehäuses angegossen. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß der Lagerzapfen gleich bei der Herstellung des Pumpengehäuses mit angegossen bzw. angespritzt wird, so daß ein besonders einfaches und kostengünstiges Herstellen des Pumpengehäuses ermöglicht ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Zapfen leicht konisch verjüngt.
Diese Maßnahme hat herstellungstechnisch den Vorteil, daß ein konischer Zapfen wesentlich einfacher von einem Spritzwerkzeug als ein zylindrischer Zapfen abziehbar ist, und die Konizität sorgt auch für eine einfache Zentrierung des Zahnrades bei der Montage und im Betrieb.
Sowohl das treibende als auch das mitlaufende Zahnrad können als einfache Spritzgußteile ausgebildet werden, die dann in ein ebenfalls als Spritzgußteil ausgebildetes Pumpengehäuse eingeschoben und über den Deckel verschlossen werden. Diese Teile können technisch wenig aufwendig und kostengünstig hergestellt werden, so daß ein Pumpenkörper für den Einmalgebrauch zur Verfügung steht, oder dennoch auch bei relativ müßigen Antriebsleistungen eine sichere und ausreichende Pumpleistung sicherstellt.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den jeweils angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines ausgewählten Ausführungsbeispiels in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Pumpenkörper längs der Ebenen der Drehachsen der Zahnräder und
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1.
Ein in den Fig. 1 und 2 dargestellter Pumpenkörper ist in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 versehen.
Der Pumpenkörper 10 weist ein topfartiges Pumpengehäuse 12 auf, das bodenseitig über einen einstückig damit verbundenen Boden 14 verschlossen ist. Das Pumpengehäuse ist als Kunststoff- Spritzteil ausgebildet, bspw. aus dem Material PC Macrolon, wie es von der Firma Bayer, Deutschland, angeboten wird.
An der offenen Seite kann das topfartige Pumpengehäuse 12 über einen Deckel 16 verschlossen werden. Eine um den Deckel 16 umfänglich umlaufende Dichtung 17 sorgt für einen dichten Abschluß des Innenraums des Pumpengehäuses 12.
Im Pumpengehäuse 12 sind, wie das insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, zwei zylindrische sich überschneidende Öffnungen 18 und 20 ausgespart.
Die Öffnungen 18 und 20 stehen einerseits mit einem Einlaßstutzen 22 in Verbindung, der seitlich vom Pumpengehäuse 12 absteht. Andererseits sind die Öffnungen 18 und 20 mit einem Auslaßstutzen 24 verbunden, der ebenfalls seitlich absteht und sich auf derselben Höhe und parallel zum Einlaßstutzen 22 erstreckt .
Dadurch ist einmal ein Einlaß 26 geschaffen, über den eine Flüssigkeit in das Pumpengehäuse 12 angesaugt werden kann. Dementsprechend ist ein Auslaß 28 geschaffen, über die die Flüssigkeit abgeführt werden kann.
In der Öffnung 18 sitzt ein Zahnrad 30, das auf Seiten des Dek- kels 16 mit einem axial vorstehenden Kupplungszapfen 32 versehen ist.
Der Kupplungszapfen 32 reicht durch eine Öffnung 34 im Deckel
16 hindurch und steht von diesem ab. Eine Dichtung 36 umgibt den Kupplungszapfen 32, so daß ein dichter Abschluß zur Innenseite des Pumpengehäuses gewährleistet ist.
Das Zahnrad 30 ist somit das treibende Zahnrad.
Wie insbesondere aus der Schnittdarstellung von Fig. 1 zu entnehmen, steht von der Innenseite des Bodens 14 ein Zapfen 40 vor, der leicht konisch ausgebildet ist und direkt an den Boden 14 angespritzt ist, also schon bei der Herstellung des Pumpengehäuses 12 mit angegossen wird.
Auf den Zapfen 40 ist ein zweites Zahnrad 42 aufgeschoben, also der Zapfen 40 greift in dessen mittige Lageröffnung 41 ein.
Beide Zahnräder 30 bzw. 42 sind jeweils mit einer Schrägverzahnung 44 und 46 versehen und kämmen miteinander, wie das an sich aus der eingangs erwähnten DE 197 25 462 AI bekannt ist, so daß insoweit auf diese Anmeldung direkt Bezug genommen wird.
Das Zahnrad 42 ist somit das mitlaufende Zahnrad.
Das Pumpengehäuse 12 ist an seiner Außenseite im Bereich des Deckels 16 mit einer Bajonettführung 48 versehen.
Der Kupplungszapfen 32 des treibenden Zahnrades 30 kann direkt an dieses Zahnrad 30 angespritzt sein und entweder aus einem metallischen Material oder aus dem Kunststoffmaterial bestehen, aus dem das angetriebene Zahnrad 30 hergestellt ist.
Das äußere Ende des Kupplungszapfens 32 ist als Schlitzzapfen ausgebildet und wird dementsprechend von einer hier nicht näher dargestellten Schlitzkupplung des Antriebskörpers der Pumpe beim Schließen der Bajonettverbindung in Verbindung gebracht, wie das ebenfalls aus der eingangs erwähnten DE 197 25 462 AI bekannt ist.
Anders ausgedrückt, der Pumpenkörper 10 kann auf einen an sich bekannten Antriebskörper aufgesetzt werden. Dabei erfolgt die Kupplung ohne weiteres Dazutun.
Aufgrund des Zapfens 40 ist eine Führung des mitlaufenden Zahnrades 44 beim Betrieb dahingehend gewährleistet, daß dieses Zahnrad durch den Differenz- bzw. Antriebsdruck nicht einem starken Verschleiß ausgesetzt ist, insbesondere weil keine intensive Reibung, sei es umfänglich, sei es stirnseitig, mit der Innenseite des Pumpengehäuses 12 stattfindet. Der Pumpenkörper 10 kann als Wegwerfteil ausgebildet sein, d.h., nach einem einmaligen Gebrauch braucht er nicht zerlegt und gereinigt werden, sondern kann weg geworfen werden. Es ist aber auch möglich, bei Auswahl entsprechend haltbarer Materialien den Pumpenkörper 10 zu zerlegen, die Einzelteile zu reinigen und zu sterilisieren und wieder zu einem in den Figuren dargestellten Pumpenkörper 10 zusammenzubauen.

Claims

Patentansprüche
Pumpenkörper für eine medizinische Zahnradpumpe zum Saugen und Spülen, mit einem topfartigen Pumpengehäuse (12), mit zwei zylindrischen Öffnungen (18, 20), in denen zwei kämmende Zahnräder (30, 42) aufgenommen sind, nämlich ein treibendes Zahnrad (30) und ein mitlaufendes Zahnrad (42), wobei das treibende Zahnrad ('30) zapfenlagerfrei in der entsprechenden Öffnung (18) aufgenommen ist, wobei die Öffnungen (18, 20) einerseits mit einem Einlaß (26) und andererseits mit einem Auslaß (28) verbunden sind, und mit einem Deckel (16) zum Verschließen des topfartigen Pumpengehäuses (12), dadurch gekennzeichnet, daß von einem Boden (14) des Pumpengehäuses (12) ein Zapfen (40) vorsteht, auf den das mitlaufende Zahnrad (42) aufgeschoben ist.
Pumpenkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (40) an den Boden (14) angegossen ist.
Pumpenkörper nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (40) sich leicht konisch verjüngt.
PCT/EP2000/012633 1999-12-23 2000-12-13 Pumpenkörper für eine medizinische zahnradpumpe WO2001048382A1 (de)

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