WO2008135245A1 - Schlauchrollenpumpe - Google Patents

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Martin Lauer
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Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a hose reel pump with a stator, a rotor and a rotor drive, wherein the rotor comprises hose reels.
  • hose roller pumps In such hose roller pumps, a hose is inserted between the rotor and the hose roller track of the stator, which is pressed by the hose rollers against the hose roller track, so that liquid is pumped through the hose by the rotation of the rotor and thus the orbital movement of the hose rollers.
  • hose roller pumps find a variety of applications, especially in medical technology, and are used in dialysis, in particular hemodialysis or peritoneal dialysis, for pumping medical fluids such as dialysis fluid or blood.
  • the rotor consists of the rotationally driven hub body 4, are mounted on the usually two radially outwardly spring assisted rotating rockers 5, at the outer end of each a hose reel 9 is attached, which seeks to squeeze the hose 2 circumferentially against the hose roller track.
  • the hose roller track is part of the stationary part of the hose roller pump, which is often referred to as a pump bed or stator 1.
  • FIG. 1 explains the functional division of the tubular roller track into three different segments.
  • the middle segment 17 (occlusion area) comprises about 180 degrees and represents a cylindrical surface. In this segment, the tube is completely occluded by the tube rolls.
  • the bilaterally mirror-inverted segments 18 (transition areas) extend over approximately 20 ... 30 degrees.
  • the radius of the roller track increases continuously, without the pump tube gets out of occlusion. Rather, the wings still follow the increase in radius until, towards the end of the transitional area, the point is reached at which the wings run up against stops which are arranged between the hub body and rocker and limit the further radial extension of the rockers and hose reels. Such stops are provided with each hose roller pump and not shown pictorially.
  • the radius of the roller track continues to increase while the rocker remains at the named stop until the pump hose has completely disengaged from the hose rollers before the start of the pump bed jaw area 20. In this mouth area, the pump tubing enters the pump bed and leaves it again.
  • the aforementioned swing stops have the additional task of preventing the hitting of the hose reels to the hose roller track with the pump hose removed.
  • the stops are set so that they allow a residual gap of about 1 mm between the hose roll and roller track, clearly less than twice the wall thickness of the occluded pump tube (occlusion condition).
  • the commercially available pumps have a plurality of hose guide wings 21, which point radially outward from the hub body like individual tines and terminate at a small frontal distance of approximately 1 to 3 mm in front of the hose roller track.
  • the hose guide wings are usually equipped with rotatable rollers to prevent friction and abrasion and play an important role in threading and unthreading the pump hose.
  • the hose guide vanes Since ordinary peristaltic pumps have the hose reels extended to the stops, the hose guide vanes must exert as much force on the hoses as is required to push it into the first approximately 1 mm gap between the hose reel and the roller track, with the rockers against the force to bring the springs to swing in until the pump tube is fully threaded and is overrun by both hose reels.
  • the elastomeric pump tube deforms by this application of force and tries to penetrate into the gap between the hose roller track and the end face of the hose guide vanes. In order to exclude this, the distance between the end face of the hose guide vanes and the hose roller track may only be about 2 ... 3 mm in the case of conventional peristaltic pumps.
  • the radius of curvature of the guide roller to the front side may not be much larger than 1 mm, because even so would create a sufficient condition for the pinching of the pump tubing during threading.
  • the pump tubing still binds when threading, which usually leads to hose damage and requires the replacement pump tubing.
  • the diagonal pushing in of the pump tubing into the desired position can occasionally be associated with damage to the pump tube, which are mostly due to the local overload when crossing the end edges of the hose reels. Another accident can occur if the pump hose is not inserted sufficiently deep by the operator, so that the end face of the nearest hose guide wing can absorb and damage the hose when approaching the hose roller track.
  • the mechanism just described still has the disadvantage that the pump tube is exposed to strong mechanical stresses during threading and unthreading and that small errors in the coordination of the geometric and force-related relationships between the machine and the pump tube segment can lead to disturbances.
  • the mechanism is not applicable because it imperatively requires a tilting of the pump tube segment at the beginning of the Ausfädelungsphase, which is not feasible, for example, in cassette systems with multiple pump tube segments.
  • Another disadvantage of the mechanism just described is the increased space requirements and in the increased manufacturing costs, as added to the original rotor mechanism, an additional electrically or pneumatically driven linear unit for lifting the pump tube segment from the pump bed.
  • an adjusting device is provided with an adjusting element, by means of which the position of the hose rolls in the radial direction is adjustable. This can be pulled through the adjustment for safe insertion of the hose between the rotor and hose roller track the hose rollers.
  • the pump tube is geometrically completely free when installing and removing. Also eliminates the problem of a segmented pump roller conveyor.
  • the object of the invention is therefore to provide a hose reel pump with an adjustment for the hose reels available, in which a complete exposure of the pump tube segment for the situation of installation and removal of the pump tubing for significantly improved ergonomics and safety when pump tubing provides, but only a minimal additional cost compared to peristaltic pumps without adjustment can be achieved should, and also a consistent reliable pumping function compared to the best available technology should be guaranteed.
  • only the least possible additional space and components of the mechanics, electronics and software is required by the adjustment.
  • a hose reel pump according to claim 1.
  • a hose roller pump with a stator, a rotor and a rotor drive, wherein the rotor comprises hose rollers whose position is adjustable via an adjusting device with an adjustment in the radial direction according to the invention now has a braking device, wherein the radial position of the hose rollers by the interaction of Braking device and rotor drive is changeable.
  • the already existing rotor drive can be used as the drive of the roller pull-in mechanism, which guarantees a cost-saving implementation of the present invention. Also, there is no difference in functionality to conventional peristaltic pumps in pumping operation, so that the proven high reliability in pumping operation is guaranteed even in the present invention. Essentially, only the adjusting element and the braking device are needed as additional elements, so that a largely space-same mechanism with only a few additional components and thus low cost is possible.
  • the hose roller pump according to the invention especially suitable for use with cassettes in which a rigid cassette body z. B. in a dialysis machine is inserted and the promotion of the liquid flowing through the cassette (such as blood) to be made by a roller pump.
  • the tube to be inserted into the roller pump is usually designed as a protruding from the cassette loop.
  • the tube roller pump according to the invention is also suitable for such cassettes, which are equipped with more than one pump tubing.
  • the braking effect of the braking device can be triggered by actuating a brake actuator.
  • the adjusting movement can be initiated by selective actuation of the braking device.
  • the adjustment of the hose rollers is thus carried out comfortably by operating the brake device and rotor drive.
  • the brake actuator of the braking device is controlled by the control of the pump.
  • this also makes an automatic process for coupling and uncoupling the hose reels to the pump hose segment possible, so that there is the possibility of the pump bed cover while avoiding injury to the operator.
  • the braking device inhibits the movement of the adjusting element, so that the adjusting element can be moved relative to the rotor by braking the adjusting element and by rotating the rotor in order to change the position of the rollers.
  • the adjusting element is rotatably mounted coaxially with the rotor.
  • a rotatable mounting of the adjusting element in terms of design and cleanability has significant advantages.
  • the adjusting element forms an adjusting disc, which is rotatably mounted coaxially with the rotor.
  • the adjusting element according to the invention is rotatably mounted on the rotor.
  • This rotor and adjusting advantageously form a single assembly, which in turn allows a simple and space-saving design. Again, results from the rotatable storage again better cleanability of the device and a better design. In this case, it is possible to resort essentially to an already known rotor on which only the adjusting element has to be rotatably mounted.
  • the adjusting element rotates with the rotor during normal operation.
  • the storage of the adjustment is advantageously carried out directly and without ball bearings, so that a deliberately constructive bearing friction between adjustment and storage on the rotor ensures a rattle-free pumping operation. Only for the radial adjustment of the hose rollers then the adjusting element is braked relative to the rotor and so moved relative to the rotor, in particular twisted.
  • the adjusting element according to the invention is designed symmetrically and / or latched to the rotor, in particular in a position in which the hose rollers are extended.
  • a symmetrical structure of the adjusting element can be prevented that vibrations z. B. between the stator and rotor to unwanted rotations between adjusting and rotor or lead to an unwanted rattling of the adjustment, since a symmetrically constructed adjustment can not learn depending on position different frictional force transmission to the pivot bearing.
  • a locking ability of the adjusting element with the rotor z. B. in the position in which the hose rollers are extended and in which the adjustment in the Normal operation of the rotor is an unwanted rotation between adjusting and rotor can be safely prevented. It is also conceivable to use an element to increase the friction between the adjusting element and the axis of rotation.
  • the braking device inhibits the relative movement between the stator and the adjusting element.
  • the adjusting element is inhibited by the braking device in its movement relative to the stator, while the rotor is further rotated via the drive shaft relative to the stator and thus a relative movement between the rotor and the adjusting element is generated.
  • the rotor of the hose reel pump according to the invention comprises movable bearing elements on which the hose reels are rotatably mounted.
  • the adjusting element and / or the rotor on a guide which cooperates with one or more counter-elements for the radial movement of the hose rollers. Due to the relative movement of the adjusting element and the rotor, the counter-elements move along the guide and generate a radial movement of the hose rollers.
  • the special shape of the guide can be optimally adapted to the required Verstellgeometrie.
  • the guide is arranged on the adjusting element, while the counter-elements are arranged on the rotor.
  • the counter-elements and / or the guide are firmly connected to the bearing elements for the hose reels.
  • the bearing elements of the hose reels are moved directly through the interaction of counter-elements and guide when the adjustment moves relative to the rotor, is advantageously rotated.
  • the counter-elements are arranged directly on the bearing elements for the hose reels, wherein they are further advantageously arranged directly on the projecting axle portions of the hose reels.
  • the counter elements can continue to advantageously consist of guide rollers.
  • the guide according to the invention forms a cam groove.
  • the counter-elements can engage and are moved radially in a movement of adjusting with respect to the rotor through the cam groove.
  • the guide according to the invention forms a circumferential ring guide.
  • a crash is effectively prevented by abutting a counter element against the ends of the guide, wherein the slope of the guide is advantageously just chosen so large that the rotor mechanism can not be overloaded even with unwanted rotational movements.
  • a guide designed as a ring guide allows retraction and extension of the rollers, without the direction of rotation of the rotor would have to be changed. Rather, alternate in such a ring guide areas in which the hose rollers are extended, with areas in which the hose rollers are retracted from.
  • the guide according to the invention consists of two or more identical segments, in a ring guide in particular of two or more consecutive identical segments. Due to the symmetrical construction, the bearing shaft of the cam disk is not loaded with transverse forces during the retraction and extension of the rollers, thus minimizing friction and allowing the design to be carried out at low forces.
  • the two or more identical segments are connected to each other.
  • the number of identical segments corresponds to the number of hose reels.
  • the guide has spirally inwardly extending portions which are associated with the respective counter-elements for movement of the hose reels. These spirally inwardly extending portions so pull the counter-elements in a relative movement of the adjusting element and the rotor inwards and ensure a retraction of the hose rollers.
  • the pitch of the spirally inwardly extending portions is designed so that the torque required to move the hose reels in the radial direction is substantially constant over the spiral portion.
  • the existing torque capacity of the rotor drive can be used in an optimized manner for pulling the rollers and the rotor drive requires no higher torque rating than a conventional rotor drive.
  • the spirally extending inwardly regions are connected by areas with opposite and advantageously stronger slope. So can the hose reels by further rotation of the rotor again be extended, the extension is done here anyway in the direction of the bias of the hose rollers on the springs. Also, a striking of the counter-elements is prevented at the ends of the guide.
  • the guide has areas without slope or with a Rastbeule in which rest the counter elements with retracted hose rollers.
  • the reaction between the guide and counter-elements is repealed and the springs for biasing the hose reels remain taut without moving the adjustment. Therefore, it is possible in the position of the retracted roles to disengage the brake device and turn off the rotor drive with retracted roles.
  • the pump tubing can be removed and inserted safely and conveniently, with the rotor still remaining rotatable in this position.
  • the rotor can be safely removed and replaced in this position, for example for cleaning or replacement purposes.
  • the guide according to the invention has areas in which a radial movement of the extended tube rollers is possible without the adjusting element being moved relative to the rotor.
  • these areas correspond to a position with extended hose rollers. In this position, the hose reels can perform their typical inward and outward swinging motion without the guide restricting them.
  • the adjusting element can also be adjusted by a certain angular range to this position with extended hose rollers without the guide would move the hose rollers. This results in a certain play around the position of the adjustment element assumed in the normal pumping operation.
  • the brake actuator according to the invention is arranged on the stator. This results in a structurally simple adjustment, which requires only little additional space, for example on the rotor. Also, the braking device is much easier to control, since all moving parts on the stator ange- can be arranged and the adjustment must have no moving parts.
  • the braking device according to the invention has a brake pin, which cooperates with a corresponding recess. This results in a particularly simple braking device by positive fit, with z. B. only the brake pin must be inserted into the corresponding recess and so can set the adjustment on the stator.
  • the brake pin is arranged on the stator and the recess on the adjusting element. This results in a particularly simple construction.
  • the braking device alternatively has a movable brake shoe, which cooperates with a rigid brake counter-element. Also, this results in a simple braking device, which is based on traction.
  • the brake shoe is arranged on the stator and the brake counter-element on the adjusting element.
  • the adjustment can get along without moving parts and the movement of the brake shoe via the brake actuator from the stator made.
  • hose guide vanes are arranged on the rotor whose radial distance to the hose roller track of the stator is greater than 2 times, advantageously greater than 3 times the wall thickness of the hose used. This corresponds for example to a distance of more than 4mm, advantageously more than 6mm.
  • FIG. 1 is a plan view of an embodiment of a hose reel pump according to the present invention
  • FIG. 5 shows a section through the rotor axis plane in the region of the hose guide vanes of the exemplary embodiment
  • FIG. 6 shows a section through the tube plane of the exemplary embodiment with retracted tube rolls
  • Figure 7 a section through the cam plate plane of the embodiment with retracted hose rollers
  • FIG. 8 shows a section through the rotor axis plane of the exemplary embodiment in the region of the braking device according to the invention.
  • the general structure of the embodiment of the present invention is based on the above-described proven basic type, so that reference is made to the description of the prior art with respect to the basic structure and the pumping function of the present invention.
  • the present invention differs from the prior art only by the shorter and more rounded hose guide wing 21. It is in the basic elements of the rotor and the stator but otherwise identical to a hose reel pump according to the prior art.
  • the embodiment of the present invention therefore has the same advantageous properties of long-time proven hose reel pumps in pumping operation, but now by the adjustment shown in the following drawings a considerably simplified insertion and removal of the hose is possible.
  • the rotor of the embodiment of the hose reel pump according to the invention builds on the conventional rotor, and is only by adding a running as a cam 10 adjustment element, two identical cam rollers 11 as counter-elements for the cam groove 12 executed as a guide and a thrust bearing for coaxial storage of the cam 10th added on the rotor to a roller intake rotor with adjusting device for the hose reels.
  • a braking device 15 must be arranged, in the embodiment, a light and effectively sealable brake device was selected via a brake pin.
  • FIGS. 1 to 8 show simplified representations of the mechanism in the positions "rollers extended” or “rollers retracted” and in different rotational angle positions of the rotor.
  • the rotor assembly includes the hub body 4, the wings 5, the swingarms 6, the springs 7, the roller axles 8, the hose rollers 9, the cam 10, the cam rollers 11, the rotating shaft of the rotor drive 3, not shown, and the rotor-side points of attack 16 of Braking device 15 for blocking the cam 10th
  • the stator assembly includes the pumping bed 1 with pump bed mouth 20, the hose roller conveyor 17 ... 19, the bearing of the rotor shaft and the actuator of the braking device 15th
  • the rotor assembly differs from ordinary rotors by the additionally independent of the hub 4 rotatably mounted cam 10 and the elongated roller axles 8, at whose ends 9 rotatable cam rollers 11 are mounted independently of the hose rollers, which engage in the cam grooves 12 of the cam.
  • the cam rollers 11 may be supported on separate axles attached to the rockers 5.
  • the braking mechanism 15 To retract the hose rollers 9, it is activated by the braking mechanism 15 in that the stator-side brake actuator produces a frictional or positive connection between the fixed stator and the rotatably mounted cam (see FIGS. 7 and 8).
  • the rotor drive 3 When the brake is applied, the rotor drive 3 now turns the hub body 4 by approximately 120 degrees (depending on the design of the cam groove) until the cam rollers 11 have moved into the position 13 "rollers retracted" (see FIGS.
  • the rockers 5 on which the hose reels 9 are mounted, and thus also the hose reels 9 and the cam rollers 11, are always pressed radially outward, so the cam rollers 11 ride only on the raceways 12 of the cam grooves 12 facing radially outwards in the angular range of the roller feeder spiral inward and transform the rotational movement of the rotor in a retraction movement of the hose rollers.
  • the existing torque capacity of the rotor drive 3 is utilized in an optimized manner for pulling the rollers 9.
  • the rotor drive 3 does not require a higher torque rating than a conventional rotor drive.
  • the resulting by the introduction of the hose rollers 9 annular gap is larger than the outer diameter of the pump tube by the appropriate design of the swing kinematics of the springs 7 and the cam 10. This ensures a low-power hose change even with not exactly coaxial installation and removal movement.
  • the braking device 15 diverse designs are grateful, depending on the available space and the brake actuators to be used.
  • the brake actuators may optionally act axially (as shown in the figures) or radially (as in a shoe brake) on the cam.
  • the pin brake shown in pure positive engagement has the advantages of a very inexpensive implementation with high tolerances, a minimum energy requirement and an effective and hygienic sealing of the passage point of the brake pin through the stator bottom.
  • frictionally engaged or sufficiently fine slip-toothed radially acting brake designs on the other hand, one can achieve that the rotor can be brought into any rotational position for retracting and extending the rollers and is protected against torque overload in the case of control errors in these operations. In all the brake designs described one can again choose between an asymmetric and a symmetrical design.
  • the cam-fitted rotor behaves like a conventional peristaltic pump rotor.
  • the cam 10 is disengaged from the brakes 15 and out of engagement with the cam rollers 11 and rotates with the rotor. So that it can not, for example by vibrations of the stator or rotor, to unwanted rotations between the cam 10 and hub body 4 may occur, which could lead to a rattling of the cam roller 11 to the flanks of the cam roller track, the cam is constructed strictly symmetrical, so they no Depending on the position may experience different Reibkraftübertragonne at its pivot point. The deliberately constructive bearing friction between the cam 10 and the rotor shaft supporting them ensures a rattle-free Pump operation.
  • a detent between the cam 10 and hub body 4 for example by a spring-loaded detent that conveys a detent position between the cam and hub body at 12 independently selected by the cam groove 12 a detent position Increased friction due to a wavy and resilient cam disk thrust washer.
  • the result is a mechanism that is largely space-equivalent to conventional peristaltic pumps with only one additionally required, easily and effectively sealable brake pin feedthrough through the pump bed bottom.
  • the rotor transforms from the conventional rotor to the roller feed rotor by adding only three components: a cam 10, two identical cam rollers 11, and an axial bearing lock washer for the cam. This results in only additional costs for the adjustment mechanism in the amount of a few euros.
  • a complete geometric cropping of the pump tube segment after retraction of the tube rollers 9 is possible, and thereby a simple insertion and removal of a simple pump tube, a prefixed pump tube (clip) or a pumping hose tipped cassette.
  • the hose reel pump according to the invention is also suitable for use with cartridges which are equipped with more than one pump hose.
  • the drive of the roller retraction mechanism uses a rotor drive that is unchanged in terms of construction and performance; As a result, the invention is cost-saving and proven reliable.
  • the tubular roller pump according to the invention has no different operation to conventional hose roller pumps in pumping operation, whereby a high proven reliability and a particularly low development risk is granted.
  • the pumptubes are largely straight after their extrusion and are brought by elastic bending in the mold, which allows them to insert into the pumping bed and put on the outside of the largely round tube roller track. Regardless of whether the pump tubing is bent during installation or whether it is already bent in the course of producing a prefixed pump tubing loop or when attached to cassettes, there is no round shape in the bending, but an approximately oval. If the pump tube length is designed so that the hose when pumping neither on the hub body 4 grinds nor is so long that it no longer fits into the pump bed, it creates an oval shape such that the largest diameter is slightly larger than the diameter of the hose roller conveyor.
  • the pump tubing can be in a train and without the aid of a second hand in a circumferential annular gap, as realized by the roll feed on the side of the Pumpbettmauls without resistance to the required place in the pump bed, especially if he through a clip or held by a cassette.
  • the hose abuts against the insertion of the hose roller track because of the previously described larger oval diameter and does not always get into the depth position required for pumping due to friction.
  • full installation by hand or by the procedure described at the beginning of the automatic insertion with the roller-tipped hose guide must be 21 take place.
  • a special feature is the fact that without removing the pump segment and with little control effort, the tube rollers 9 can be retracted and extended. Thus, especially in medical treatment devices new treatment methods are possible in which the switchable passage position can be used consciously for new procedural processes.
  • the tube rollers 9 can be pulled so far inward that the pump tube is completely geometrically released and can be removed with little resistance.
  • the installation is done by simply latching insertion of the pump tube segment with subsequent automatic threading in the full installation position.
  • the cam has two symmetrical cam groove areas, the beginning and end of which are connected in a preferred embodiment by a short piece of a groove with a greater pitch. Due to the symmetrical construction, the bearing shaft of the cam 10 is not loaded with transverse forces during retraction and extension of the hose rollers 9, thus the friction is minimized and the design allows for low forces.
  • the connection of the two groove segments to a circumferential annular groove 12 creates an effective overload protection in case of disturbances in the control operations of the rotor rotation angle when the brake is applied. A crash by striking the cam roller 11 at the ends of a cam groove can not take place.
  • the slope of the two connecting grooves is just chosen so large that the rotor mechanism can not be overloaded even with unwanted rotational movements.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung zeigt eine Schlauchrollenpumpe mit einem Stator, einem Rotor und einem Rotorantrieb, wobei der Rotor Schlauchrollen umfasst, deren Position über eine Verstellvorrichtung mit einem Verstellelement in radialer Richtung verstellbar ist, und wobei eine Bremsvorrichtung vorgesehen ist und die radiale Position der Schlauchrollen durch das Zusammenspiel von Bremsvorrichtung und Rotorantrieb veränderbar ist.

Description

02.05.2008 04477-07 La/es
Fresenius Medical Care Deutschland GmbH D-61352 Bad Homburg
Schlauchrollenpumpe
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schlauchrollenpumpe mit einem Stator, einem Rotor und einem Rotorantrieb, wobei der Rotor Schlauchrollen umfasst.
Bei solchen Schlauchrollenpumpen wird zwischen den Rotor und die Schlauchrollenbahn des Stators ein Schlauch eingelegt, welcher durch die Schlauchrollen jeweils gegen die Schlauchrollenbahn gedrückt wird, so dass durch die Rotation des Rotors und damit die Umlaufbewegung der Schlauchrollen Flüssigkeit durch den Schlauch gepumpt wird. Solche Schlauchrollenpumpen finden insbesondere in der Medizintechnik eine Vielzahl von Anwendungen und kommen gerade in der Dialyse, insbesondere der Hämo- oder Peritonealdialyse, zum Pumpen medizinischer Flüssigkeiten wie Dialyseflüssigkeit oder Blut zum Einsatz.
Unter den im Markt für Medizintechnik etablierten Schlauchrollenpumpen für Ein- mal-Pumpschläuche dominiert nach wie vor ein einfacher Basis-Typ. Diese seit langem bekannte Grundform einer Schlauchrollenpumpe, auf welcher auch die Schlauchrollenpumpe der vorliegenden Erfindung basiert, wird nun näher erläutert. Die Bezugszeichen entsprechen dabei den auch in den Figuren 1 bis 8, welche die Schlauchrollenpumpe der vorliegenden Erfindung zeigen, verwendeten Bezugszeichen, wobei zur Erklärung von Grundfunktionen, welche in der Schlauchrollenpumpe der vorliegenden Erfindung genauso wie im Stand der Technik verwendet werden, ebenfalls auf diese Figuren verwiesen wird.
Dabei besteht der Rotor aus dem drehend angetriebenen Nabenkörper 4, an dem in der Regel zwei radial nach außen federunterstützt drehende Schwingen 5 gelagert sind, an deren äußerem Ende jeweils eine Schlauchrolle 9 befestigt ist, welche den Schlauch 2 umlaufend gegen die Schlauchrollenbahn zu quetschen sucht. Die Schlauchrollenbahn ist Bestandteil des ortsfesten Teils der Schlauchrollenpumpe, welcher oft als Pumpbett oder Stator 1 bezeichnet wird. Figur 1 erklärt die funktionale Aufteilung der Schlauchrollenlaufbahn in drei unterschiedliche Segmente. Das mittlere Segment 17 (Okklusionsbereich) umfaßt etwa 180 Grad und stellt eine Zylinderfläche dar. In diesem Segment wird der Schlauch von den Schlauchrollen vollständig okkludiert. Die beidseitig spiegelbildlich anschließenden Segmente 18 (Übergangsbereiche) erstrecken sich über zirka 20...30 Grad. In diesem Bereich nimmt der Radius der Rollenlaufbahn kontinuierlich zu, ohne daß der Pumpschlauch außer Okklusion gerät. Vielmehr folgen die Schwingen noch der Radiuszunahme, bis gegen Ende des Übergangsbereichs der Punkt erreicht ist, an dem die Schwingen auf Anschläge auflaufen, welche zwischen Nabenkörper und Schwinge angeordnet sind und das weitere radiale Ausfahren der Schwingen und Schlauchrollen begrenzen. Solche Anschläge sind bei jeder Schlauchrollenpumpe vorgesehen und nicht bildlich dargestellt. Im daran beidseitig spiegelbildlich anschließenden letzten Segment 19 (Öffnungsbereich) nimmt der Radius der Rollenlaufbahn weiter zu, während die Schwinge am genannten Anschlag verbleibt, bis der Pumpschlauch noch vor Beginn des Pumpbettmaulbereichs 20 völlig außer Eingriff durch die Schlauchrollen gekommen ist. In diesem Maulbereich tritt der Pumpschlauch in das Pumpbett ein und verläßt es wieder. Die vorgenannten Schwingenanschläge haben die zusätzliche Aufgabe, das Anschlagen der Schlauchrollen an die Schlauchrollenbahn bei ausgebautem Pumpschlauch zu verhindern. Zu diesem Zweck sind die Anschläge so eingestellt, daß sie einen Restspalt von zirka 1 mm zwischen Schlauchrolle und Rollenlaufbahn zulassen, deutlich weniger als die doppelte Wandstärke des okkludierten Pumpschlauchs (Okklusi- onsbedingung).
Zur Vermeidung des ungewollten Austritts des Pumpschlauchs aus dem Pumpbett verfügen die marktüblichen Pumpen über mehrere Schlauchführungsflügel 21 , die wie einzelne Zinken radial vom Nabenkörper nach außen weisen und mit geringem stirnseitigen Abstand von zirka 1 bis 3 mm vor der Schlauchrollenlaufbahn enden. Die Schlauchführungsflügel sind zur Reibungs- und Abriebsvermeidung zumeist mit drehbaren Rollen bestückt und spielen beim Ein- und Ausfädeln des Pumpschlauchs eine wichtige Rolle. Bringt man den Rotor in eine Drehstellung, in der ein Schlauchführungsflügel in die Richtung der Öffnung des Pumpmauls zeigt, so reichen die beidseitigen Freiräume zu den benachbarten Stellen des Pumpbettmauls aus, dass die Bedienperson die einströmseitige Hälfte des Pumpschlauchs so tief in Richtung Pumpbettgrund einführen kann, dass bei der nachfolgenden Einfädel- Drehbewegung des Rotors der Schlauchführungsflügel den Schlauch überkämmt und in das Pumpbett streicht. Da bei gewöhnlichen Schlauchpumpen die Schlauchrollen bis an die Anschläge ausgefahren sind, müssen die Schlauchführungsflügel so viel Kraft auf die Schläuche ausüben, wie erforderlich ist, um diesen in den zunächst zirka 1 mm breiten Spalt zwischen Schlauchrolle und Rollenlaufbahn hineinzudrängen und dabei die Schwingen gegen die Kraft der Federn zum Einschwenken zu bringen, bis der Pumpschlauch vollständig eingefädelt ist und von beiden Schlauchrollen überrollt ist. Der elastomere Pumpschlauch verformt sich durch diese Kraftausübung und versucht, in den Spalt zwischen der Schlauchrollenbahn und der Stirnseite der Schlauchführungsflügel einzudringen. Um dies sicher auszuschließen, darf bei den herkömmlichen Schlauchpumpen der Abstand zwischen der Stirnseite der Schlauchführungsflügel und der Schlauchrollenbahn nur bei etwa 2...3 mm liegen. Ebenso darf der Abrundungsradius der Führungsrolle zur Stirnseite hin nicht viel größer sein als 1 mm, weil auch so eine hinreichende Bedingung für das Einklemmen des Pumpschlauchs beim Einfädelvorgang entstehen würde. Gelegentlich klemmt sich der Pumpschlauch beim Einfädeln dennoch ein, was in der Regel zur Schlauchbeschädigung führt und den Pumpschlauchaustausch erfordert. Auch das diagonale Hineindrängen des Pumpschlauchs in die Sollposition kann gelegentlich mit Beschädigungen des Pumpschlauchs verbunden sein, welche zumeist auf die lokale Überlastung beim Überschreiten der Stirnkanten der Schlauchrollen zurückzuführen sind. Ein weiterer Störfall kann auftreten, wenn der Pumpschlauch von der Bedienperson nicht ausreichend tief eingeführt wird, so dass die Stirnseite des nächstgelegenen Schlauchführungsflügels den Schlauch bei der Annäherung an die Schlauchrollenbahn aufnehmen und beschädigen kann. Bei einem solchen Vorfall kann auch das abtriebsseitige Kugellager der Rotorwelle überlastet werden, was Tage oder Monate später einen Pumpenausfall nach sich ziehen kann. Ein dritter und weitaus kritischerer möglicher Störfall besteht darin, dass die Bedienperson nicht rechtzeitig ihre Finger aus dem Pumpbett entfernt und dadurch die Gefahr von Verletzungen durch die Kollision mit dem Schlauchführungsflügel oder mit den Schlauchrollen besteht.
Beim Ausfädeln des Pumpschlauchs findet ein ähnliches Prozedere auf der gleichen Seite des Pumpbettmauls statt: bei stillstehender Pumpe in Winkelposition wie zuvor muß das einströmseitige Ende des Pumpschlauchs so weit aus dem Pumpenbett herausgehoben werden, dass nach dem Wiedereinschalten der Rotordrehbewegung der nächstgelegene Schlauchführungsflügel unter dem Pumpschlauch einkämmt und diesen ähnlich einer Reifenheberbewegung aus dem Pumpbett herausschält. Auch hier kann es zu entsprechenden Störfällen wie beim Einfädeln kommen.
Wegen der zuvor geschilderten Nachteile der manuell bestückten Schlauchpumpen wurde bei Dialysemaschinen ein halbautomatischer Mechanismus eingeführt, der wie folgt arbeitet: Der Pumpschlauch wird beidseitig in einem als Clip bezeichneten Bauteil gehaltert, welcher vom Personal beim Einlegen rastend in den Pumpmaulbereich eingeführt wird. Dadurch kommt der Pumpschlauch in die Lage, welche er für das nachfolgende Einfädeln benötigt, und ein Positionsmeldekontakt wird ausgelöst. Auf diese Weise kann die Bedienperson die Hände wegnehmen und den Startknopf für das nachfolgende automatische Einfädeln betätigen. Das Ausfädeln des Pumpschlauchsegments geschieht automatisch, indem der Rotor in der Ausfä- del-Startposition anhält und ein Hubaktor den Clip mit einer Kipp-Bewegung so weit aus dem Pumpmaulbereich heraushebt, wie es für das nachfolgende automatische Ausfädeln benötigt wird.
Der eben beschriebene Mechanismus hat immer noch den Nachteil, dass der Pumpschlauch starken mechanischen Beanspruchungen beim Ein- und Ausfädeln ausgesetzt ist und dass kleine Fehler in der Abstimmung der geometrischen und kräftemäßigen Verhältnisse zwischen Maschine und Pumpschlauchsegment zu Störungen führen können. Bei manchen Anwendungsfällen ist der Mechanismus nicht anwendbar, da er zwingend eine Verkippung des Pumpschlauchsegments zu Beginn der Ausfädelungsphase erfordert, welche beispielsweise bei Kassettensystemen mit mehreren Pumpschlauchsegmenten nicht durchführbar ist. Ein weiterer Nachteil des eben beschriebenen Mechanismus besteht in dem erhöhten Raumbedarf und in den erhöhten Herstellkosten, da zu dem ursprünglichen Rotormechanismus eine zusätzliche elektrisch oder pneumatisch angetriebene Lineareinheit zum Herausheben des Pumpschlauchsegments aus dem Pumpbett hinzukommt.
Zur Erleichterung des Schlauchwechsels wurde deshalb teilweise versucht, das Pumpschlauchbett in mehrere Teile aufzuteilen und diese radial nach außen zu verfahren, um den Schlauch besser einlegen bzw. entnehmen zu können. Hierbei ergibt sich jedoch das Problem, dass die Trennfugen der segmentierten Schlauchrollenbahn beim Pumpen fortlaufend überrollt werden, so dass Störungen in der Pumpfunktion (wie z.B. eine zusätzliche Pulsation oder eine Undichtigkeit) auftreten können und ein erhöhter Verschleiß des Pumpschlauchs eine geringere Sicherheit im Pumpbetrieb zur Folge hat. Zudem hat eine solche Lösung einen erheblich gesteigerten Bauraumbedarf und weist viele zusätzliche und nicht rotativ bewegliche Teile und Fugen auf, welche den technischen Aufwand erhöhen, das Aussehen beeinträchtigen (Fugenoptik), Schleifspuren an den Führungen und Gefahren des Funktionsausfalls nach sich ziehen (Schmutz und zunehmende Reibung beeinträchtigen die Funktion), die Abdichtung des Maschinenraums erschweren und Gefahren des Einklemmens nach sich ziehen. Zudem kann auch ein beliebig weit öffnendes Pumpbett nicht verhindern, dass das Pumpschlauchsegment in Ausführungen als vorfixierte Schleife weiterhin durch die bis zum Anschlag ausgefahrenen Rollen radial nach außen geweitet und damit spreizend fixiert wird, was den vollständigen Einbau nur unter Zuhilfenahme der Hände möglich macht und den Ausbau durch Form- und Kraftschluß behindert. Zudem ergibt sich weiterhin die Problematik der Schlauchführungsflügel, welche das bereits oben beschriebene Problemfeld nach sich ziehen.
Aus diesem Grund wird allgemein auf ein verstellbares Pumpbett verzichtet und statt dessen der Rotor verstellbar ausgeführt. Hierbei ist üblicherweise eine Verstellvorrichtung mit einem Verstellelement vorgesehen, durch welches die Position der Schlauchrollen in radialer Richtung verstellbar ist. Damit können zum sicheren Einlegen des Schlauches zwischen Rotor und Schlauchrollenbahn die Schlauchrollen durch die Verstellvorrichtung eingezogen werden. Hierdurch ist der Pumpschlauch beim Ein- und Ausbau geometrisch vollkommen freigestellt. Auch entfällt die Problematik einer segmentierten Pumprollenbahn.
Dabei ist aus US 4,568,255 und US 5,549,458 bekannt, die Rollen manuell über einen Drehknopf in radialer Richtung zu verstellen. Eine solche manuelle Verstellmöglichkeit ist aber wenig benutzerfreundlich und außerdem äußerst anfällig für Bedienfehler. Zudem sind die bekannten manuellen Verstellmöglichkeiten konstruktiv sehr aufwendig.
Eine Verstellbarkeit der Rollen über einen eigenen Verstellantrieb ist dagegen aus WO 95/17598 A1 sowie US 4,205,948 bekannt, wobei hier jedoch eine komplizierte Gelenkanordnung sowie der außerhalb des Rotors angeordnete komplizierte Verstellantrieb notwendig sind.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schlauchrollenpumpe mit einer Verstellvorrichtung für die Schlauchrollen zur Verfügung zu stellen, bei welcher ein vollständiges Freilegen des Pumpschlauchsegments für die Situation des Ein- und Ausbaus des Pumpschlauches für deutlich verbesserte Ergonomie und Sicherheit beim Pumpschlauchwechsel sorgt, wobei jedoch nur ein minimaler Mehrkostenaufwand im Vergleich zu Schlauchpumpen ohne Verstellmöglichkeit erreicht werden soll, und zudem eine gleichbleibende zuverlässige Pumpfunktion im Vergleich zum bewährten Stand der Technik gewährleistet sein soll. Zudem soll durch die Verstellvorrichtung nur möglichst wenig zusätzlicher Bedarf an Bauraum sowie an Komponenten der Mechanik, Elektronik und Software nötig werden. Zudem soll sich auch in den Gebieten Design und Reinigungsverhalten keine Verschlechterung ergeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe von einer Schlauchrollenpumpe gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine solche Schlauchrollenpumpe mit einem Stator, einem Rotor und einem Rotorantrieb, wobei der Rotor Schlauchrollen umfasst, deren Position über eine Verstellvorrichtung mit einem Verstellelement in radialer Richtung verstellbar ist, weist nun erfindungsgemäß eine Bremsvorrichtung auf, wobei die radiale Position der Schlauchrollen durch das Zusammenspiel von Bremsvorrichtung und Rotorantrieb veränderbar ist.
Im Vergleich zu manuellen Verstellmöglichkeiten ergibt sich hierdurch eine erheblich einfachere und sicherere Bedienung der erfindungsgemäßen Schlauchrollenpumpe, ohne dass hierzu ein eigener Verstellantrieb und eine komplizierte Mechanik nötig wären. So kann als Antrieb des Rolleneinziehmechanismus erfindungsgemäß der ohnehin vorhandene Rotorantrieb zum Einsatz kommen, was eine kostensparende Umsetzung der vorliegenden Erfindung garantiert. Auch ergibt sich keine unterschiedliche Funktionsweise zu herkömmlichen Schlauchpumpen im Pumpbetrieb, so dass die bewährte hohe Zuverlässigkeit im Pumpbetrieb auch bei der vorliegenden Erfindung garantiert ist. Als zusätzliche Elemente werden dabei im wesentlichen lediglich das Verstellelement und die Bremsvorrichtung benötigt, so dass ein weitgehend bauraumgleicher Mechanismus mit nur wenigen zusätzlichen Bestandteilen und damit geringen Kosten ermöglicht wird.
Dennoch ist es mit der vorliegenden Erfindung möglich, durch vollständiges geometrisches Freistellen des Pumpschlauchsegments nach Einziehen der Rollen ein einfaches Einlegen und Entnehmen des einfachen Pumpschlauches, eines vorfixierten Pumpschlauches (Clip) oder einer pumpschlauchbestϋckten Kassette zu gewährleisten. Durch das gewählte Prinzip ist die erfindungsgemäße Schlauchrollenpumpe insbesondere auch zur Anwendung mit Kassetten geeignet, bei denen ein starrer Kassettenkörper z. B. in eine Dialysemaschine eingelegt wird und die Förderung der die Kassette durchströmenden Flüssigkeit (wie z. B. Blut) durch eine Rollenpumpe vorgenommen werden soll. In diesem Fall ist der in die Rollenpumpe einzulegende Schlauch meist als von der Kassette abstehende Schleife ausgeführt. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Schlauchrollenpumpe auch für solche Kassetten geeignet, welche mit mehr als einem Pumpschlauch bestückt sind.
Weiterhin vorteilhafterweise ist in der erfindungsgemäßen Schlauchrollenpumpe die Bremswirkung der Bremsvorrichtung durch Betätigen eines Bremsaktors auslösbar. So kann durch gezieltes Betätigen der Bremsvorrichtung die Verstellbewegung eingeleitet werden. Die Verstellung der Schlauchrollen erfolgt damit komfortabel über Betätigung von Bremsvorrichtung und Rotorantrieb.
Vorteilhafterweise wird hierzu der Bremsaktor der Bremsvorrichtung von der Steuerung der Pumpe angesteuert. Insbesondere ist hierdurch auch ein automatisch ablaufender Vorgang zum An- und Abkoppeln der Schlauchrollen an das Pumpschlauchsegment möglich, so dass sich die Möglichkeit der Pumpbettabdeckung unter Vermeidung von Verletzungsgefahren für die Bedienperson ergibt.
Weiterhin vorteilhafterweise hemmt dabei die Bremsvorrichtung die Bewegung des Verstellelements, so dass das Verstellelement gegenüber dem Rotor durch Bremsen des Verstellelements und durch Drehen des Rotors bewegt werden kann, um die Position der Rollen zu verändern. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache Mechanik, bei welcher der bestehende Rotor im wesentlichen unverändert übernommen werden kann und lediglich ein entsprechend mit der Bremsvorrichtung zusammenwirkendes Verstellelement vorgesehen werden muss.
Vorteilhafterweise ist dabei das Verstellelement koaxial zum Rotor drehbar gelagert. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache Bewegungsgeometrie für das Verstellelement, welches zum Aus- bzw. Einfahren der Rollen lediglich abgebremst werden muss, während der Rotor koaxial zum Verstellelement verdreht wird. Hier- durch ergibt sich ein konstruktiv äußerst einfacher und platzsparender Mechanismus. Zu dem hat eine solche drehbare Lagerung des Verstellelements bezüglich des Designs und der Reinigbarkeit erhebliche Vorteile. Weiterhin vorteilhafterweise bildet das Verstellelement dabei eine Verstellscheibe, welche koaxial zum Rotor drehbar gelagert ist.
Weiterhin vorteilhafterweise ist das erfindungsgemäße Verstellelement am Rotor drehbar gelagert. Damit bilden Rotor und Verstellelement vorteilhafterweise eine einzige Baugruppe, was wiederum eine einfache und platzsparende Konstruktion erlaubt. Auch hier ergibt sich durch die drehbare Lagerung wieder eine bessere Reinigbarkeit der Vorrichtung sowie ein besseres Design. Hierbei kann im wesentlichen auf einen bereits bekannten Rotor zurückgegriffen werden, an welchem lediglich das Verstellelement drehbar gelagert werden muss.
Vorteilhafterweise dreht dabei bei der erfindungsgemäßen Schlauchpumpe das Verstellelement im Normalbetrieb mit dem Rotor mit. Die Lagerung des Verstellelements erfolgt dabei vorteilhafterweise direkt und ohne Kugellager, so dass eine bewußt konstruktiv erzeugte Lagerreibung zwischen Verstellelement und der Lagerung am Rotor für einen klapperfreien Pumpbetrieb sorgt. Lediglich zum radialen Verstellen der Schlauchrollen wird dann das Verstellelement gegenüber dem Rotor abgebremst und so gegenüber dem Rotor bewegt, insbesondere verdreht.
Weiterhin vorteilhafterweise ist das erfindungsgemäße Verstellelement symmetrisch ausgeführt und/oder mit dem Rotor verrastbar, insbesondere in einer Position, in welcher die Schlauchrollen ausgefahren sind. Durch einen symmetrischen Aufbau des Verstellelements kann verhindert werden, dass Schwingungen z. B. zwischen Stator und Rotor zu ungewollten Verdrehungen zwischen Verstellelement und Rotor bzw. zu einem ungewollten Klappern des Verstellelements führen, da ein symmetrisch aufgebautes Verstellelement keine lageabhängig unterschiedliche Reibkraftübertragung an der Drehlagerstelle erfahren kann. Auch durch eine Ver- rastbarkeit des Verstellelements mit dem Rotor z. B. in der Position, in welcher die Schlauchrollen ausgefahren sind und in welcher sich das Verstellelement im Normalbetrieb des Rotors befindet, kann ein ungewolltes Verdrehen zwischen Verstellelement und Rotor sicher verhindert werden. Ebenso ist es denkbar, ein Element zur Reibungssteigerung zwischen Verstellelement und Drehachse einzusetzen.
Weiterhin vorteilhafterweise hemmt bei der erfindungsgemäßen Schlauchrollenpumpe die Bremsvorrichtung die relative Bewegung zwischen Stator und Verstellelement. So wird das Verstellelement durch die Bremsvorrichtung in seiner Bewegung gegenüber dem Stator gehemmt, während der Rotor weiter über die Antriebswelle gegenüber dem Stator gedreht wird und so eine Relativbewegung zwischen Rotor und Verstellelement erzeugt wird. Durch einen solchen Mechanismus ergibt sich eine besonders einfache und dennoch sichere Verstellmöglichkeit.
Weiterhin vorteilhafterweise umfasst der Rotor der erfindungsgemäßen Schlauchrollenpumpe bewegliche Lagerelemente, an denen die Schlauchrollen drehbar gelagert sind. Diese Lagerelemente können die Schlauchrollen z. B. federbelastet nach außen gegen den Schlauch drücken. Hier können als Lagerelemente z. B. die bereits aus dem Stand der Technik bekannten Schwingen verwendet werden, welche über Schwingengelenke schwenkbar am Rotor angelenkt sind.
Weiterhin vorteilhafterweise weisen erfindungsgemäß das Verstellelement und/oder der Rotor eine Führung auf, welche mit einem oder mehreren Gegenelementen zur radialen Bewegung der Schlauchrollen zusammenwirkt. Durch die Relativbewegung von Verstellelement und Rotor bewegen sich die Gegenelemente entlang der Führung und erzeugen eine radiale Bewegung der Schlauchrollen. Hierdurch ist ein ebenso einfacher wie platzsparender Mechanismus möglich, welcher mit einem minimalen Mehrkostenaufwand im Vergleich zu bekannten Schlauchpumpen auskommt. Die spezielle Form der Führung kann dabei optimal an die benötigte Verstellgeometrie angepaßt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführung ist dabei die Führung am Verstellelement angeordnet, während die Gegenelemente am Rotor angeordnet sind. Hier- durch ergibt sich eine konstruktiv besonders einfache Situation, da der bereits bestehende Rotor lediglich mit den Gegenelementen ausgerüstet werden muss und die Führung über das ohne hin neu zu konstruierende Verstellelement übernommen wird.
Weiterhin vorteilhafterweise sind dabei die Gegenelemente und/oder die Führung fest mit den Lagerelementen für die Schlauchrollen verbunden. So werden die Lagerelemente der Schlauchrollen direkt durch das Zusammenspiel aus Gegenelementen und Führung bewegt, wenn das Verstellelement gegenüber dem Rotor bewegt, vorteilhafterweise verdreht wird. In einer besonders vorteilhaften Ausführung sind dabei die Gegenelemente direkt an den Lagerelementen für die Schlauchrollen angeordnet, wobei sie weiterhin vorteilhafterweise direkt an den auskragenden Achsabschnitten der Schlauchrollen angeordnet sind. Die Gegenelemente können weiterhin vorteilhafterweise aus Führungsrollen bestehen.
Weiterhin vorteilhafterweise bildet die erfindungsgemäße Führung eine Kurvennut. In eine solchen Kurvennut können die Gegenelemente eingreifen und werden bei einer Bewegung von Verstellelement gegenüber dem Rotor durch die Kurvennut radial bewegt.
Weiterhin vorteilhafterweise bildet die Führung erfindungsgemäß eine umlaufende Ringführung. Hierdurch entsteht ein wirksamer Überlastschutz bei Störungen der Steuerungsvorgänge des Rotordrehwinkels bei angezogener Bremse. Insbesondere wird ein Crash durch Anschlagen eines Gegenelements gegen die Enden der Führung effektiv verhindert, wobei die Steigung der Führung vorteilhafterweise gerade so groß gewählt wird, dass der Rotormechanismus auch bei ungewollten Drehbewegungen nicht überlastet werden kann. Zudem ermöglicht eine als Ringführung ausgebildete Führung ein Ein- und Ausfahren der Rollen, ohne dass die Drehrichtung des Rotors geändert werden müßte. Vielmehr wechseln sich bei einer solchen Ringführung Bereiche, in welchen die Schlauchrollen ausgefahren sind, mit Bereichen, in welchen die Schlauchrollen eingefahren sind, ab. Durch einfaches Weiterdrehen von Verstellelement gegenüber Rotor kann so ein abwechselndes Aus- und Einfahren der Schlauchrollen ermöglicht werden.
Weiterhin vorteilhafterweise besteht die erfindungsgemäße Führung dabei aus zwei oder mehreren identischen Segmenten, bei einer Ringführung insbesondere aus zwei oder mehreren aufeinanderfolgenden identischen Segmenten. Durch die symmetrische Konstruktion wird die Lagerwelle der Kurvenscheibe während des Ein- und Ausfahrens der Rollen nicht mit Querkräften belastet, somit die Reibung minimiert und die Auslegung auf geringe Kräfte ermöglicht. Bei einer Ringführung sind die zwei oder mehreren identischen Segmente dabei miteinander verbunden. Vorzugsweise entspricht die Zahl der identischen Segmente der Anzahl der Schlauchrollen.
Weiterhin vorteilhafterweise weist die Führung spiralförmig nach innen verlaufende Bereiche auf, welche den jeweiligen Gegenelementen zur Bewegung der Schlauchrollen zugeordnet sind. Diese spiralförmig nach innen verlaufenden Bereiche ziehen so die Gegenelemente bei einer Relativbewegung von Verstellelement und Rotor nach innen und sorgen für ein Einziehen der Schlauchrollen. Vorteilhafterweise ist die Steigung der spiralförmig nach innen verlaufenden Bereiche dabei so ausgelegt, dass das zur Bewegung der Schlauchrollen in radialer Richtung benötigte Drehmoment über den spiralförmigen Bereich im wesentlichen konstant ist. Insbesondere ist es so möglich, der kontinuierlich ansteigenden Federkraft beim Einziehen der Rollen eine kontinuierlich abnehmende Steigung der Führung zuzuordnen, so dass ein gleichbleibendes Drehmoment über den gesamten Einzugsweg der Schlauchrollen erreicht wird. So kann die vorhandene Drehmomentkapazität des Rotorantriebs in optimierter Weise zum Einziehen der Rollen genutzt werden und der Rotorantrieb benötigt keine höhere Drehmomentauslegung als ein herkömmlicher Rotorantrieb.
Weiterhin vorteilhafterweise sind die spiralförmig nach innen verlaufenden Bereiche dabei durch Bereiche mit gegenläufiger und vorteilhafterweise stärkerer Steigung verbunden. So können die Schlauchrollen durch Weiterdrehen des Rotors wieder ausgefahren werden, wobei das Ausfahren hier ohnehin in Richtung der Vorspannung der Schlauchrollen über die Federn erfolgt. Auch wird ein Anschlagen der Gegenelemente an Enden der Führung verhindert.
Weiterhin vorteilhafterweise weist die Führung Bereiche ohne Steigung oder mit einer Rastbeule auf, in welchen die Gegenelemente bei eingezogenen Schlauchrollen ruhen. In beiden Fällen wird die Rückwirkung zwischen Führung und Gegenelementen aufgehoben und die Federn zur Vorspannung der Schlauchrollen bleiben gespannt, ohne das Verstellelement zu bewegen. Deshalb ist es in der Position der eingefahrenen Rollen möglich, die Bremsvorrichtung wieder außer Eingriff zu bringen und den Rotorantrieb bei eingezogenen Rollen abzuschalten. So kann in der Position .Rollen eingefahren' der Pumpschlauch gefahrlos und bequem entnommen bzw. eingesetzt werden, wobei der Rotor in dieser Position weiterhin drehbar bleibt. Zudem kann der Rotor in dieser Position gefahrlos entnommen und wieder eingesetzt werden, etwa zu Reinigungs- oder Austauschzwecken.
Weiterhin vorteilhafterweise weist die erfindungsgemäße Führung Bereiche auf, in welchen eine radiale Bewegung der ausgefahrenen Schlauchrollen möglich ist, ohne dass das Verstellelement gegenüber dem Rotor bewegt wird. Vorteilhafterweise entsprechen diese Bereiche einer Position mit ausgefahrenen Schlauchrollen. In dieser Position können die Schlauchrollen im Pumpbetrieb ihre typische Pendelbewegung nach innen und nach außen durchführen, ohne dass die Führung sie hierbei einschränken würde. Weiterhin vorteilhafterweise kann das Verstellelement auch um einen gewissen Winkelbereich um diese Position mit ausgefahrenen Schlauchrollen verstellt werden, ohne dass die Führung die Schlauchrollen bewegen würde. So ergibt sich ein gewisses Spiel um die im normalen Pumpbetrieb eingenommene Stellung des Verstellelements.
Weiterhin vorteilhafterweise ist der erfindungsgemäße Bremsaktor am Stator angeordnet. So ergibt sich ein konstruktiv einfach aufgebautes Verstellelement, welches nur wenig zusätzlichen Bauraum z.B. am Rotor benötigt. Auch ist die Bremsvorrichtung erheblich einfacher anzusteuern, da alle beweglichen Teile am Stator ange- ordnet sein können und das Verstellelement keine beweglichen Teile aufweisen muss.
Weiterhin vorteilhafterweise weist die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung einen Bremsstift auf, welcher mit einer entsprechenden Aussparung zusammenwirkt. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache Bremsvorrichtung durch Form- schluss, wobei z. B. lediglich der Bremsstift in die entsprechende Aussparung eingeführt werden muss und so das Verstellelement am Stator festlegen kann.
Weiterhin vorteilhafterweise ist dabei der Bremsstift am Stator und die Aussparung am Verstellelement angeordnet. Dies ergibt eine besonders einfache Konstruktion.
Weiterhin vorteilhafterweise weist die Bremsvorrichtung alternativ eine bewegbare Bremsbacke auf, welche mit einem starren Bremsgegenelement zusammenwirkt. Auch so ergibt sich eine einfache Bremsvorrichtung, welche auf Kraftschluss beruht.
Vorteilhafterweise ist dabei die Bremsbacke am Stator und das Bremsgegenelement am Verstellelement angeordnet. Hierdurch kann das Verstellelement ohne bewegliche Teile auskommen und die Bewegung der Bremsbacke über den Bremsaktor vom Stator aus erfolgen.
Weiterhin vorteilhafterweise sind erfindungsgemäß am Rotor Schlauchführungsflügel angeordnet, deren radialer Abstand zur Schlauchrollenbahn des Stators größer als das 2-fache, vorteilhafterweise größer als das 3-fache der Wandstärke des verwendeten Schlauches ist. Dies entspricht z.B. einem Abstand von mehr als 4mm, vorteilhafterweise von mehr als 6mm. Hierdurch können die im Stand der Technik auftretenden Probleme des Einklemmens und Abquetschens des Schlauches effektiv verhindert werden, wobei die erfindungsgemäßen kurzen Schlauchführungsflügel dadurch ermöglicht werden, dass die Schlauchrollen zum Einlegen des Schlauches in den Rotor eingezogen werden können und so nur ein geringer Kraftaufwand zum Einführen des Schlauches durch die Schlauchführungsflügel nötig ist. Weiterhin vorteilhafterweise weisen die Schlauchführungsflügel dabei Führungsrollen auf, deren Abrundungsradius zur äußeren Stirnseite hin größer als 20%, weiterhin vorteilhafterweise größer als 40% vom Außendurchmesser des Pumpschlauches ist. Auch dieser große Radius wird erst durch die Verstellbarkeit der Schlauchrollen ermöglicht und verhindert so das im Stand der Technik auftretende Einklemmen des Schlauches.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels und den Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 : eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer Schlauchrollenpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung,
Figur 2: einen Schnitt durch die Schlauchebene des Ausführungsbeispiels,
Figur 3: einen Schnitt durch die Kurvenscheibenebene des Ausführungsbeispiels,
Figur 4: einen Schnitt durch die Rotorachsenebene des Ausführungsbeispiels,
Figur 5: einen Schnitt durch die Rotorachsenebene im Bereich der Schlauchführungsflügel des Ausführungsbeispiels,
Figur 6: einen Schnitt durch die Schlauchebene des Ausführungsbeispiels bei eingezogenen Schlauchrollen,
Figur 7: einen Schnitt durch die Kurvenscheibenebene des Ausführungsbeispiels bei eingezogenen Schlauchrollen und
Figur 8: einen Schnitt durch die Rotorachsenebene des Ausführungsbeispiels im Bereich der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung. Der allgemeine Aufbau des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung basiert dabei auf dem bereits anfangs beschriebenen bewährten Basis-Typ, so dass bezüglich dem prinzipiellen Aufbau und der Pumpfunktion der vorliegenden Erfindung auf die Beschreibung des Stands der Technik Bezug genommen wird. Bei den in Figur 1 sichtbaren Elementen unterscheidet sich die vorliegende Erfindung gegenüber dem Stand der Technik auch lediglich durch die kürzeres und stärker abgerundeten Schlauchführungsflügel 21. Sie ist in den Grundelementen des Rotors und des Stators aber ansonsten identisch mit einer Schlauchrollenpumpe gemäß dem Stand der Technik. Das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist deshalb im Pumpbetrieb auch die gleichen vorteilhaften Eigenschaften der seit langer Zeit bewährten Schlauchrollenpumpen auf, wobei nun jedoch durch die in den darauffolgenden Zeichnungen dargestellte Verstellmöglichkeit ein erheblich vereinfachtes Einlegen und Ausbauen des Schlauches möglich ist.
Der Rotor des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schlauchrollenpumpe baut dabei auf dem herkömmlichen Rotor auf, und wird lediglich durch das Hinzufügen eines als Kurvenscheibe 10 ausgeführten Verstellelements, zwei gleichen Kurvenrollen 11 als Gegenelementen für die als Kurvennut 12 ausgeführte Führung und einer Axiallagersicherungsscheibe zur koaxialen Lagerung der Kurvenscheibe 10 am Rotor zu einem Rolleneinzugsrotor mit Verstelleinrichtung für die Schlauchrollen ergänzt. Damit ergibt sich ein zu herkömmlichen Schlauchpumpen weitgehend bauraumgleicher Mechanismus, mit gegenüber bekannten Schlauchpumpen nur minimal erhöhten Kosten. Zusätzlich muss lediglich noch am Stator 1 eine Bremsvorrichtung 15 angeordnet werden, wobei im Ausführungsbeispiel eine leicht und effektiv abdichtbare Bremsvorrichtung über einen Bremsstift gewählt wurde.
Das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun anhand der Figuren 1 bis 8 näher beschrieben. Die Figuren 1 bis 8 zeigen dabei vereinfachte Darstellungen des Mechanismus in den Positionen „Rollen ausgefahren" bzw. „Rollen eingefahren" und in verschiedenen Drehwinkelstellungen des Rotors. Die Rotorbaugruppe umfaßt dabei den Nabenkörper 4, die Schwingen 5, die Schwingengelenke 6, die Federn 7, die Rollenachsen 8, die Schlauchrollen 9, die Kurvenscheibe 10, die Kurvenrollen 11 , die rotierende Welle des nicht gezeigten Rotorantriebs 3 und die rotorseitigen Angriffstellen 16 der Bremseinrichtung 15 zur Blockierung der Kurvenscheibe 10.
Die Statorbaugruppe umfaßt das Pumpbett 1 mit Pumpbettmaul 20, die Schlauchrollenbahn 17...19, die Lagerung der Rotorwelle und die Aktorik der Bremseinrichtung 15.
Die Rotorbaugruppe unterscheidet sich von gewöhnlichen Rotoren durch die zusätzlich unabhängig von der Nabe 4 drehbar gelagerte Kurvenscheibe 10 und die verlängerten Rollenachsen 8, an deren Enden unabhängig von den Schlauchrollen 9 drehbare Kurvenrollen 11 angebracht sind, welche in die Kurvennuten 12 der Kurvenscheibe eingreifen. Die Kurvenrollen 11 können alternativ auch auf an den Schwingen 5 befestigten separaten Achsen gelagert sein.
Zum Einfahren der Schlauchrollen 9 wird er Bremsmechanismus 15 aktiviert, indem der statorseitige Bremsaktor eine reib- oder formschlüssige Verbindung zwischen dem feststehenden Stator und der drehbar gelagerten Kurvenscheibe herstellt (siehe Fig. 7+8). Bei angezogener Bremse dreht nun der Rotorantrieb 3 den Nabenkörper 4 um zirka 120 Winkelgrade (je nach Auslegung der Kurvennut), bis die Kurvenrollen 11 in die Position 13 „Rollen eingefahren" gelangt sind (siehe Fig. 3+7). Durch die Federn 7 werden die Schwingen 5, an denen die Schlauchrollen 9 gelagert sind, und hiermit auch die Schlauchrollen 9 und die Kurvenrollen 11 stets radial nach außen gedrückt. Deshalb fahren die Kurvenrollen 11 nur auf den radial nach außen weisenden Laufbahnen der Kurvennuten 12. Die Kurvennuten 12 verlaufen im Winkelbereich des Rolleneinzugs spiralförmig nach innen und verwandeln die Drehbewegung des Rotors in eine Einzugsbewegung der Schlauchrollen 9.
Durch die in weiten Grenzen wählbaren Steigungsverhältnisse der Kurvennuten 12 ist es möglich, der kontinuierlich ansteigenden Federkraft beim Einziehen der Schlauchrollen 9 eine kontinuierlich abnehmende Steigung der Kurvennut 12 zuzuordnen, so dass ein gleichbleibendes Drehmoment erreicht wird. So wird die vorhandene Drehmomentkapazität des Rotorantriebs 3 in optimierter Weise zum Einziehen der Rollen 9 ausgenutzt. Der Rotorantrieb 3 benötigt keine höhere Drehmomentauslegung als ein herkömmlicher Rotorantrieb.
Bei vollständig eingezogenen Rollen 9 halten die Kurvenrollen 11 in der Position 13 „Rollen eingefahren" die Kurvennut. In dieser Drehwinkelstellung kann die Kurvennut eine Zone mit Nullsteigung oder eine kleine Rastbeule aufweisen. In beiden Fällen wird die Rückwirkung zwischen Kurvenscheibe 10 und Schwingenbewegung aufgehoben und die Federn 7 bleiben gespannt, ohne die Kurvenscheibe in eine Drehbewegung versetzten zu können. Deshalb ist es in der Position „Rollen eingefahren" möglich, die Bremse 15 wieder außer Eingriff zu bringen und den Rotorantrieb 3 damit bei eingezogenen Rollen 9 abzuschalten. Sinnvollerweise legt man den Bremsaktor bistabil energielos (Impulsschaltung) oder als energielos außer Eingriff (Federrückstellung) aus. Auf diese Weise wird Energie nur für den Stellungswechsel der Bremse (Impulsschaltung) oder nur während der Ein- oder Ausfahrbewegung der Rollen (Federrückstellung) verbraucht.
Der Rotor erreicht mit der Position 13 „Rollen eingefahren" eine Stellung, in der die Pumpschläuche gefahrlos und bequem entnommen werden können, und in der der Rotor gefahrlos entnommen und wieder eingesetzt werden kann (etwa zu Reini- gungs- oder zu Austauschzwecken).
Der durch den Einzug der Schlauchrollen 9 entstehende Ringspalt ist durch die geeignete Auslegung der Schwingenkinematik der Federn 7 und der Kurvenscheibe 10 größer als der Außendurchmesser des Pumpschlauchs. Damit wird ein kraftarmer Schlauchwechsel auch bei nicht exakt koaxialer Ein- und Ausbaubewegung gewährleistet. Beim Ausbau hat der Pumpschlauch durch den Pumpbetrieb im allgemeinen eine rundere Form angenommen, so dass der Ausbau nach dem Einfahren der Schlauchrollen 9 besonders einfach ist. Bei der Wahl der Bremseinrichtung 15 sind vielfältige Bauformen dankbar, je nach den vorhandenen Platzverhältnissen und den zu verwendenden Bremsaktoren. Beispielsweise können die Bremsaktoren wahlweise axial (wie in den Figuren dargestellt) oder radial (wie bei einer Backenbremse) auf die Kurvenscheibe wirken. Weiterhin kann die Bremswirkung durch reinen Formschluss (wie dargestellt), durch Reibschluss (wie bei einer Backenbremse) oder durch kombinierten Form- und Reibschluss (wie bei einer wellenverzahnten Drehmomentbegrenzung) zustande kommen. Die dargestellte Stiftbremse bei reinem Formschluss hat die Vorteile einer sehr preiswerten Realisierung mit hohen zulässigen Toleranzen, eines minimalen Energiebedarfs und einer effektiven und hygienischen Abdichtung der Durchtrittstelle des Bremsstiftes durch den Statorboden. Mit reibschlüssigen oder ausreichend feinen durchrutschverzahnten radial wirkenden Bremsenbauformen kann man dagegen erreichen, dass der Rotor in beliebiger Drehposition zum Ein- und Ausfahren der Rollen gebracht werden kann und bei Steuerungsfehlern bei diesen Vorgängen gegen Drehmomentüberlast gesichert ist. Bei allen geschilderten Bremsenbauformen kann man wiederum zwischen einer asymmetrischen und einer symmetrischen Bauform wählen. Bei der asymmetrischen Bauform wirkt nur ein Bremsaktor auf die Kurvenscheibe ein. Die Gegenkraft muß also durch die Kurvenscheibenla- gerung und die Motorwelle als Querkraft aufgenommen werden. Möchte man auch diese Querkraft und das dadurch erhöhte Drehmoment beim Rolleneinzug vermeiden, so wählt man die symmetrische Bremsenbauform mit zur Rotorachse punktsymmetrisch angeordneten paarigen Bremsaktoren.
Zum Ausfahren der Schlauchrollen 9 wird wiederum die Bremse angezogen und der Rotor in die entgegengesetzte Drehrichtung gedreht. Dabei benötigt der Mechanismus von der Seite des Rotorantriebs nur einen Anstoß von einigen Winkelgraden. Die restliche Winkelbewegung bis zum Erreichen der Position 14 „Rollen ausgefahren" kann in der Regel bei ausgeschaltetem oder sogar gebremsten Rotorantrieb geschehen, da die sich entspannenden Federn 7 die Rotordreh- und Rollenausfahrbewegung antreiben. Bei Verwendung der bevorzugten Bauform der paarweise verbundenen Kurvennuten funktioniert das Ausfahren der Rollen auch durch das Weiterdrehen des Rotors in die gleiche Richtung wie beim Einfahren der Schlauchrollen 9 (siehe Fig. 7).
In der Position 14 „Rollen ausgefahren" ist die Kurvennut 12 radial nach außen und nach innen verbreitert. Auf diese Weise können die Schwingen 5 im Pumpbetrieb ihre typische Pendelbewegung nach innen und nach außen (an den Festanschlag) durchführen, ohne dass die Kurvenrollen 11 radial nach außen oder nach innen an die Kurvennut 12 anschlagen. Die Kurvenscheibe 10 wird nun wie in der Position „Rollen eingefahren" nicht mehr durch die Federkräfte von den Kurvenrollen 11 aus angetrieben und auch nicht mehr unter Spannung gesetzt. Die Kurvenscheibe 10 hat in dieser Position ein Winkelspiel von einigen Grad in beide Richtungen, bevor die Kurvenrolle 11 wieder Kontakt mit der Kurvenrollenlaufbahn aufnehmen kann.
Durch die Reibung der einfachen kugellagerlosen Drehlagerung zwischen Kurvenscheibe 10 und Nabenkörper 4 bleibt die Kurvenscheibe in der gefundenen Drehstellung stehen. Die Bremseinrichtung 15 wird außer Eingriff gebracht und der Pumpbetrieb kann beginnen (siehe Fig. 4). In dieser Stellung kann alternativ die Energiezufuhr an den Rotorantrieb und an den Bremsaktor abgestellt werden, ohne dass sich daraus eine ungewollte Bewegung ergibt. Der Rotor kann somit auch in der Position „Rollen ausgefahren" gefahrlos aus dem Pumpbett ein- und ausgebaut werden.
Im Pumpbetrieb verhält sich der kurvenscheibenbestückte Rotor wie ein herkömmlicher Schlauchpumpenrotor. Die Kurvenscheibe 10 ist außer Eingriff zu den Bremsen 15 und außer Eingriff zu den Kurvenrollen 11 und dreht sich mit dem Rotor mit. Damit es nicht, etwa durch Schwingungen des Stators oder Rotors, zu ungewollten Verdrehungen zwischen Kurvenscheibe 10 und Nabenkörper 4 kommen kann, welche zu einem Klappern der Kurvenrolle 11 an die Flanken der Kurvenrollenlaufbahn führen könnte, ist die Kurvenscheibe streng symmetrisch konstruiert, so dass sie keine lageabhängig unterschiedlichen Reibkraftübertragungen an ihrer Drehlagerstelle erfahren kann. Die bewußt konstruktiv erzeugte Lagerreibung zwischen Kurvenscheibe 10 und der sie lagernden Rotorwelle sorgt für einen klapperfreien Pumpbetrieb. Im Bedarfsfall ist es konstruktiv leicht möglich, auch für die Position „Rollen ausgefahren" eine Rastung zwischen Kurvenscheibe 10 und Nabenkörper 4 einzufügen, etwa durch eine gefederte Rastnase, die zwischen Kurvenscheibe und Nabenkörper an von der Kurvennut 12 unabhängig gewählter Stelle eine Rastposition vermittelt oder durch Reibungssteigerung durch eine wellige und federnd ausgeführte Kurvenscheiben-Axiallagerscheibe.
Gegenüber Schlauchrollenpumpen aus dem Stand der Technik ergeben sich dabei folgende Unterschiede und Vorteile:
Es ergibt sich ein zu den herkömmlichen Schlauchpumpen weitgehend bauraum- gleicher Mechanismus mit nur einer zusätzlich notwendigen, leicht und effektiv abdichtbaren Bremsstiftdurchführung durch den Pumpbettgrund.
Der Rotor wandelt sich vom herkömmlichen Rotor zum Rolleneinzugsrotor durch Hinzufügen von nur drei Bestandteilen: eine Kurvenscheibe 10, zwei gleiche Kurvenrollen 11 und eine Axiallagersicherungsscheibe für die Kurvenscheibe. Hierdurch ergeben sich lediglich Mehrkosten für den Verstellmechanismus in Höhe von wenigen Euro.
Ein vollständiges geometrisches Freistellen des Pumpschlauchsegments nach Einziehen der Schlauchrollen 9 wird möglich, und hierdurch ein einfaches Einlegen und Entnehmen eines einfachen Pumpschlauches, eines vorfixierten Pumpschlauches (Clip) oder einer pumpschlauchbestückten Kassette.
Durch das gewählte Prinzip ist die erfindungsgemäße Schlauchrollenpumpe auch zur Anwendung mit Kassetten geeignet, welche mit mehr als einem Pumpschlauch bestückt sind.
Als Antrieb des Rolleneinziehmechanismus kommt ein bau- und leistungstechni- nisch unveränderter Rotorantrieb zum Einsatz; dadurch ist die Erfindung kostensparend und bewährt zuverlässig. Die erfindungsgemäße Schlauchrollenpumpe hat im Pumpbetrieb keine unterschiedliche Funktionsweise zu herkömmlichen Schlauchrollenpumpen, wodurch eine hohe bewährte Zuverlässigkeit und ein besonders geringes Entwicklungsrisiko gewährt ist.
Ein automatisch ablaufender Vorgang zum An- und Abkoppeln der Schlauchrollen an das Pumpschlauchsegment ist möglich, wodurch sich die Möglichkeit zur Pumpbettabdeckung unter Verwendung von Verletzungsgefahren für die Bedienperson ergibt.
Die Pumpschläuche sind nach ihrer Extrusion weitgehend gerade und werden durch elastisches Biegen in die Form gebracht, die es erlaubt, sie in das Pumpbett einzulegen und sich an der Außenseite an die weitgehend runde Schlauchrollenbahn anzulegen. Gleichgültig, ob der Pumpschlauch erst beim Einbau gebogen wird oder ob er schon im Verlauf der Herstellung einer vorfixierten Pumpschlauchschleife oder bei der Anbringung an Kassetten gebogen wird, entsteht bei der Biegung keine runde Form, sondern eine annähernd ovale. Wenn die Pumpschlauchlänge so ausgelegt ist, dass der Schlauch beim Pumpen weder am Nabenkörper 4 schleift noch so lang ist, dass er nicht mehr ins Pumpbett paßt, so entsteht eine ovale Form derart, dass der größte Durchmesser etwas größer ist als der Durchmesser der Schlauchrollenbahn. Somit lässt sich der Pumpschlauch in einem Zug und ohne Zuhilfenahme einer zweiten Hand in einen umlaufenden Ringspalt, wie durch den Rolleneinzug realisiert, auf der Seite des Pumpbettmauls ohne Widerstand bis an die erforderliche Stelle in das Pumpbett einlegen, vor allem, wenn er durch einen Clip oder durch eine Kassette gehaltert ist. Auf der dem Pumpbettmaul gegenüberliegenden Seite der Schlauchrollenlaufbahn stößt dann aber der Schlauch wegen des zuvor beschriebenen größeren Oval-Durchmessers an die Einführschräge der Schlauchrollenbahn an und gelangt reibungsbedingt nicht immer bis in die zum Pumpen benötigte Tiefenposition. Infolgedessen muss der vollständige Einbau durch Nachhelfen von Hand oder durch die anfangs beschriebene Prozedur des automatischen Einfädeins mit dem rollenbestückten Schlauchfüh- rungsflügel 21 erfolgen. Ein wichtiger Vorteil der eingefahrenen Rollen liegt nun darin, dass dieser Einfädelvorgang bei sehr geringen Kräften erfolgreich verläuft, so dass der Schlauchführungsflügel 21 im Vergleich zu den sonst erforderlichen Schlauführungsflügeln so kurz gestaltet werden kann, dass der Restspalt zwischen seiner Stirnfläche und der Schlauchrollenlaufbahn größer ist als die doppelte Wandstärke des Pumpschlauchs. Ebenso kann der Abrundungsradius der Stirnfläche deutlich größer gewählt werden als der herkömmliche. Damit können eine Schlauchbeanspruchung durch Einklemmen des Pumpschlauchs und eine Querkraftüberlastung der Rotorwelle vermieden werden.
Der eben beschriebene ablaufende automatische Einfädelvorgang mit verkürzten und stark abgerundeten Schlauchführungsflügeln setzt die Fähigkeit des beschriebenen Mechanismus voraus, sich bei eingezogenen Rollen drehen zu können, was durch die entsprechenden Positionen 13 .Rollen eingefahren1 der Kurvennut 12 mit Nullsteigung oder einer Rastbeule erreicht wird.
Eine Besonderheit stellt die Tatsache dar, dass ohne Ausbau des Pumpsegments und mit geringem Steuerungsaufwand die Schlauchrollen 9 ein- und ausgefahren werden können. Damit werden vor allem in medizinischen Behandlungsgeräten neue Behandlungsverfahren möglich, bei denen die schaltbare Durchzugstellung bewußt für neue verfahrenstechnische Abläufe genutzt werden kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Mechanismus können die Schlauchrollen 9 so weit nach innen eingezogen werden, dass der Pumpschlauch völlig geometrisch freigestellt wird und widerstandsarm entnommen werden kann. Der Einbau geschieht durch einfaches rastendes Einsetzen des Pumpschlauchsegments mit anschließendem automatischem Einfädeln in die vollständige Einbauposition.
Im erfindungsgemäßen Mechanismus weist die Kurvenscheibe zwei symmetrische Kurvennutbereiche auf, deren Anfang und Ende bei einer bevorzugten Ausführungsform durch je ein kurzes Stück einer Nut mit stärkerer Steigung verbunden sind. Durch die symmetrische Konstruktion wird die Lagerwelle der Kurvenscheibe 10 während des Ein- und Ausfahrens der Schlauchrollen 9 nicht mit Querkräften belastet, somit wird die Reibung minimiert und die Auslegung auf geringe Kräfte ermöglicht. Durch die Verbindung der beiden Nutsegmente zu einer umlaufenden Ringnut 12 entsteht ein wirksamer Überlastschutz bei Störungen in den Steuerungsvorgängen des Rotordrehwinkels bei angezogener Bremse. Ein Crash durch Anschlagen der Kurvenrolle 11 an die Enden einer Kurvennut kann nicht stattfinden. Die Steigung der beiden Verbindungsnuten ist gerade so groß gewählt, dass der Rotormechanismus auch bei ungewollten Drehbewegungen nicht überlastet werden kann.

Claims

02.05.2008 04477-07 La/esFresenius Medical Care Deutschland GmbH D-61352 Bad HomburgSchlauchrollenpumpePatentansprüche
1. Schlauchrollenpumpe mit einem Stator (1), einem Rotor und einem Rotorantrieb, wobei der Rotor Schlauchrollen (9) umfasst, deren Position über eine Verstellvorrichtung mit einem Verstellelement (10) in radialer Richtung verstellbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Bremsvorrichtung (15) vorgesehen ist und die radiale Position der Schlauchrollen (9) durch das Zusammenspiel von Bremsvorrichtung (15) und Rotorantrieb veränderbar ist.
2. Schlauchrollenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremswirkung der Bremsvorrichtung (15) durch Betätigen eines Bremsaktors auslösbar ist.
3. Schlauchrollenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsaktor der Bremsvorrichtung (15) von der Steuerung der Pumpe angesteuert wird.
4. Schlauchrollenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (15) die Bewegung des Verstellelements (10) hemmt, so dass das Verstellelement (10) gegenüber dem Rotor durch Bremsen des Verstellelements (10) und durch Drehen des Rotors bewegt werden kann, um die Position der Schlauchrollen (9) zu verändern.
5. Schlauchrollenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellelement (10) koaxial zum Rotor drehbar gelagert ist.
6. Schlauchrollenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellelement (10) am Rotor drehbar gelagert ist.
7. Schlauchrollenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellelement (10) im Normalbetrieb mit dem Rotor mitdreht.
8. Schlauchrollenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellelement (10) symmetrisch ausgeführt ist und/oder mit dem Rotor verrastbar ist, insbesondere in einer Position, in welcher die Schlauchrollen (9) ausgefahren sind.
9. Schlauchrollenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (15) die relative Bewegung zwischen Stator (1 ) und Verstellelement (10) hemmt.
10. Schlauchrollenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor bewegliche Lagerelemente (5) umfasst, an denen die Schlauchrollen (9) drehbar gelagert sind.
11. Schlauchrollenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellelement (10) und/oder der Rotor eine Führung (12) aufweisen, welche mit einem oder mehreren Gegenelementen (11 ) zur radialen Bewegung der Schlauchrollen (9) zusammenwirkt.
12. Schlauchrollenpumpe nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenelemente (11 ) und/oder die Führung (12) fest mit Lagerelementen (5) für die Schlauchrollen (9) verbunden sind.
13. Schlauchrollenpumpe nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (12) eine Kurvennut bildet.
14. Schlauchrollenpumpe nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (12) eine umlaufende Ringführung bildet.
15. Schlauchrollenpumpe nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (12) aus zwei oder mehreren identischen Segmenten besteht, bei einer Ringführung insbesondere aus zwei oder mehreren aufeinanderfolgenden identischen Segmenten.
16. Schlauchrollenpumpe nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (12) spiralförmig nach innen verlaufende Bereiche aufweist, welche den jeweiligen Gegenelementen (11 ) zur Bewegung der Schlauchrollen (9) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der spiralförmig nach innen verlaufenden Bereiche vorteilhafterweise so ausgelegt ist, dass das zur Bewegung der Schlauchrollen (9) in radialer Richtung benötigte Drehmoment über den spiralförmigen Bereich im wesentlichen konstant ist.
17. Schlauchrollenpumpe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die spiralförmig nach innen verlaufenden Bereiche durch Bereiche mit gegenläufiger und vorteilhafterweise stärkerer Steigung verbunden sind.
18. Schlauchrollenpumpe nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (12) Bereiche (13) ohne Steigung oder mit einer Rastbeule aufweist, in welchen die Gegenelemente (11 ) bei eingezogenen Schlauchrollen (9) ruhen.
19. Schlauchrollenpumpe nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (12) Bereiche (14) aufweist, in welchen eine radiale Bewegung der ausgefahrenen Schlauchrollen (9) möglich ist, ohne dass das Verstellelement (10) gegenüber dem Rotor bewegt wird.
20. Schlauchrollenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsaktor am Stator (1 ) angeordnet ist.
21. Schlauchrollenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (15) einen Bremsstift aufweist, welcher mit einer entsprechenden Aussparung (16) zusammenwirkt.
22. Schlauchrollenpumpe nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsstift am Stator (1 ) und die Aussparung (16) am Verstellelement (10) angeordnet ist.
23. Schlauchrollenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (15) eine bewegbare Bremsbacke aufweist, welche mit einem starren Bremsgegenelement zusammenwirkt.
24. Schlauchrollenpumpe nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsbacke am Stator (1 ) und das Bremsgegenelement am Verstellelement (10) angeordnet ist.
25. Schlauchrollenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Rotor Schlauchführungsflügel (21 ) angeordnet sind, deren radialer Abstand zur Schlauchrollenbahn des Stators (1 ) größer als das 2-fache, vorteilhafterweise größer als das 3-fache der Wandstärke des verwendeten Schlauches ist.
26. Schlauchrollenpumpe nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlauchführungsflügel (21 ) Schlauchführungsrollen aufweisen, deren Abrun- dungsradius zur äußeren Stirnseite hin größer als 20%, vorteilhafterweise größer als 40% vom Außendurchmesser des Pumpschlauchs ist.
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