WO2023006889A1

WO2023006889A1 - Zahnradpumpe mit axialkraftkompensationseinrichtung

Info

Publication number: WO2023006889A1
Application number: PCT/EP2022/071222
Authority: WO
Inventors: Martin Stelzle; Kai FUCHSBERGER; Simon Werner; Andreas Kuerten
Original assignee: NMI Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut an der Universität Tuebingen
Priority date: 2021-07-30
Filing date: 2022-07-28
Publication date: 2023-02-02

Abstract

Zahnradpumpe (50) zur Förderung eines flüssigen Mediums, mit: einem Gehäuse (510) mit einem Einlass (511) und einem Auslass (512), und einem im Gehäuse angeordneten magnetisierten Antriebszahnrad (531) zum Fördern des flüssigen Mediums vom Einlass (511) zum Auslass (512), wobei die Zahnradpumpe dazu eingerichtet ist, dass das Antriebszahnrad (531) magnetisch und durchführungsfrei von einer externen Antriebseinrichtung (90) antreibbar ist; wobei die Zahnradpumpe ferner eine Axialkraftkompensationseinrichtung (1501) aufweist, die dazu eingerichtet ist, einer von der externen Antriebseinrichtung (90) auf das magnetisierte Antriebszahnrad (531) in axialer Richtung wirkenden Kraft entgegenzuwirken. Ferner werden eine korrespondierende Antriebseinrichtung (90) und ein korrespondierendes System (2) vorgeschlagen.

Description

Zahnradpumpe mit Axialkraftkompensationseinrichtung

[0001] Die vorliegende Offenbarung betrifft Zahnradpumpen und insbesondere eine Zahnradpumpe mit flacher Bauweise. Die vorliegende Offenbarung betrifft ferner das Gebiet der Medizintechnik und Zahnradpumpen für medizintechnische Anwendungen.

[0002] Zahnradpumpen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Es handelt sich um Fördereinrichtungen zur Förderung eines Mediums bzw. einer Flüssigkeit. Zahnradpum pen bestehen üblicherweise aus drei Bauteilen, einem Gehäuse mit Zu- und Ablauf sowie üblicherweise zwei Zahnrädern. Je nach Anordnung und Art der Zahnräder unterscheidet man zwischen Außenzahnradpumpen, Innenzahnradpumpen, Zahnringpumpen und Schraubenpumpen. Im Rahmen dieser Offenbarung wird hierbei allgemein von Zahnrad pumpe gesprochen. Bei einer Außenzahnradpumpe mit Evolventenverzahnung wird das zu fördernde Medium in den Räumen zwischen Zähnen und Gehäuse transportiert. Die Pumpe ist durch den einfachen Aufbau robust und preiswert. Bei einer Innenzahnrad- und Zahnringpumpe läuft das treibende Zahnrad exzentrisch in der Innenverzahnung eines Zahnringes. Bei einer Zahnringpumpe wird das Medium durch den sich im Volumen verändernden Verdrängungsraum zwischen den Zahnlücken gefördert. Bei der Sichel pumpe wird das zu fördernde Medium in zwei Räumen zwischen den Zahnlücken der beiden in der Regel evolventenverzahnten Zahnräder gefördert, wobei die Zähne durch die Sichel abgedichtet werden. Beide Bauformen unterscheiden sich auch in den Größen- Verhältnissen von Zahnrad und Zahnring. Der Außenring einer Zahnringpumpe hat üblicherweise genau einen Zahn mehr als das Innenrad, meistens mit Trochoidenverzah- nung. Bei der Innenzahnrad- oder Sichelpumpe ist der Unterschied so groß, dass die Sichel zwischen den Zahnrädern Platz hat. Eine andere Bezeichnung für die Zahnring pumpe ist Eaton-Pumpe.

[0003] Bei konventionellen Zahnradpumpen im Stand der Technik werden die Zahnräder mittels einer Welle angetrieben, die durch eine Wellendichtung nach außen geführt wird und dort mechanisch an eine Antriebseinheit angeflanscht ist. Daher ist eine vollständige hermeti sche Verkapselung nicht möglich. Dies ist insbesondere für Anwendungen im Bereich der Medizintechnik nachteilhaft. Ferner ist eine besonders flache Bauform bzw. geringe Bauhöhe in gewissen Anwendungen wünschenswert, beispielsweise damit die Zahnrad pumpe einfach in geschlossene Fluidkreisläufe integriert werden kann.

[0004] DE 102018105674 B3, eine eigene Voranmeldung der Anmelderin, offenbart ein fluidgefülltes Kühlpad insbesondere für human- oder veterinärmedizinische Anwendungen mit einem ersten Wärmetauscher; einem zweiten Wärmetauscher, einem Wärmetrans portfluid; einem Leitungssystem; und einer integrierten Pumpeinrichtung (Umwälzpumpe) für das Wärmetransportfluid; wobei der erste Wärmetauscher und der zweite Wärmetau scher von dem Wärmetransportfluid durchflossen sind; wobei das Leitungssystem den ersten Wärmetauscher fluidisch mit dem zweiten Wärmetauscher verbindet; wobei die Pumpeinrichtung dazu eingerichtet ist einen Austausch des Wärmetransportfluid zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärmetauscher zu bewirken; und wobei das Kühlpad einen hermetisch abgeschlossenen Fluidkreislauf für das Wärmetransportflu id aufweist, wobei der Fluidkreislauf den ersten Wärmetauscher, den zweiten Wärmetau scher, das Leitungssystem und die Pumpeinrichtung aufweist. Ferner wird eine korres pondierende Kühlvorrichtung insbesondere für human- oder veterinärmedizinische Anwendungen vorgeschlagen mit einer Aufnahme eingerichtet zur Aufnahme eines Wärmetauschers eines vorstehend beschriebenen Kühlpads und einer Kühleinrichtung, wobei die Kühleinrichtung dazu eingerichtet ist, dem Wärmetauscher des Kühlpads Wärme zuzuführen oder von diesem abzuführen, wenn sich der Wärmetauscher des Kühlpads in der Aufnahme befindet. Die Kühlvorrichtung kann ferner eine Antriebseinrich- tung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine in dem Kühlpad integrierte Pumpeinrich tung anzutreiben.

[0005] Die in der DE 102018105674.5 beschriebene Pumpeinrichtung kann dazu ausgebildet sein, durchführungsfrei von einer externen Antriebseinrichtung angetrieben zu werden. Mit anderen Worten weist die Pumpeinrichtung vorzugsweise keine zusätzliche Öffnung für die Antriebseinrichtung auf. Dadurch kann die Wahrscheinlichkeit eines Austritts eines Wärmetransportfluids vermindert werden. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung kann darin bestehen, dass das Kühlpad mit seinem hermetisch geschlossenen Fluidkreislauf noch mals besser von der Außenwelt abgeschlossen ist. Vorzugsweise weist die Pumpeinrich tung keine mechanische, elektrische und/oder fluidische Durchführung auf. Beispielsweise ist keine mechanische Durchführung für eine Antriebsachse der Pumpeinrichtung vorge sehen. Gemäß einer Weiterbildung kann die Pumpeinrichtung magnetisch an eine externe Antriebseinrichtung ankoppelbar sein. Insbesondere kann die Pumpeinrichtung eine magnetisch gekoppelte Zahnradpumpe sein. Die Kraftübertragung kann somit ohne Durchführung magnetisch erfolgen.

[0006] Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Offenbarung als eine Aufgabe zugrunde, eine weiter verbesserte Zahnradpumpe bereitzustellen, insbesondere für human- oder veterinärmedizinische Anwendungen. Insbesondere wäre es wünschenswert einen effizienteren Betrieb einer Zahnradpumpe zu ermöglichen.

[0007] Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Zahnradpumpe zur Förderung eines flüssigen Mediums bereitgestellt, mit: einem Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass, und einem im Gehäuse angeordneten magnetisierten Antriebszahn rad zum Fördern des flüssigen Mediums vom Einlass zum Auslass, wobei die Zahnrad pumpe dazu eingerichtet ist, dass das Antriebszahnrad magnetisch (und durchführungs frei) von einer externen Antriebseinrichtung antreibbar ist. Die Zahnradpumpe kann ferner eine Axialkraftkompensationseinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, einer von einer externen Antriebseinrichtung auf das magnetisierte Antriebszahnrad in axialer Richtung wirkenden Kraft entgegenzuwirken. [0008] Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine

Antriebseinrichtung für eine Zahnradpumpe vorgeschlagen, wobei die Zahnradpumpe ein in einem Gehäuse der Zahnradpumpe angeordnetes magnetisiertes Antriebszahnrad zum Fördern des flüssigen Mediums von einem Einlass zu einem Auslass der Zahnradpumpe aufweist, wobei die Antriebseinrichtung eine magnetischer Stirnradkupplung aufweist und dazu eingerichtet ist, das Antriebszahnrad der Zahnradpumpe magnetisch und durchfüh rungsfrei anzutreiben; und eine Axialkraftkompensationseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, einer von der Antriebseinrichtung auf das magnetisierte Antriebszahnrad in axialer Richtung wirkenden Kraft entgegenzuwirken. Die Axialkraftkompensationseinrichtung ist also nicht notwendigerweise Teil der Zahnradpumpe, sondern kann auch Teil der An triebseinrichtung sein. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Zahnradpumpe als Einwegteil ausgeführt ist, insbesondere bei medizinischen Anwendungen. Beispielsweise kann die Antriebseinrichtung für unterschiedliche Patienten verwendet werden, wohinge gen die Pumpeinrichtung Teil eines patientenspezifischen Einweg-Artikels ist.

[0009] Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Pumpsystem vorgeschlagen mit einer Zahnradpumpe zur Förderung eines flüssigen Mediums; einer Antriebseinrichtung; und einer Axialkraftkompensationseinrichtung; wobei die Zahnrad pumpe ein Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass, und ein im Gehäuse angeord neten magnetisierten Antriebszahnrad zum Fördern des flüssigen Mediums vom Einlass zum Auslass aufweist, wobei die Zahnradpumpe dazu eingerichtet ist, dass das Antriebs zahnrad magnetisch und durchführungsfrei von der (externen) Antriebseinrichtung an- treibbar ist; wobei die Axialkraftkompensationseinrichtung dazu eingerichtet ist, einer von der Antriebseinrichtung auf das magnetisierte Antriebszahnrad in axialer Richtung wirken den Kraft entgegenzuwirken. Es kann als ein System mit der Kombination von Zahnrad pumpe, Axialkraftkompensationseinrichtung und Antriebseinrichtung bereitgestellt werden.

[0010] Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird die Verwendung einer freilaufenden (nicht angetriebenen) magnetischen Stirnradkupplung vorgeschlagen, um einer von einer Antriebseinrichtung auf ein magnetisierte Antriebszahnrad einer Zahnrad pumpe in axialer Richtung wirkenden Kraft entgegenzuwirken. Die freilaufende magneti sche Stirnradkupplung kann auf einer einer magnetischen Stirnradkupplung der Antriebs- einrichtung gegenüberliegenden Seite des magnetisierten Antriebszahnrads angeordnet sein.

[0011] Es versteht sich, dass die Zahnradpumpe, die Antriebseinrichtung und das Pumpsystem ähnliche oder identische korrespondierende Weiterbildungen aufweisen können, wie nachfolgend im Detail für die offenbarte Zahnradpumpe beschrieben.

[0012] Die Erfinder haben erkannt, dass insbesondere im Bereich der Medizintechnik und der

Labortechnik ein Bedarf an kostengünstigen, präzisen und kontaminationsfreien Pumpein richtungen besteht. Hierbei ist es wünschenswert, die Antriebseinrichtungen für mehrere Anwendungen wiederzuverwenden, wohingegen die Pumpeinrichtung als Einwegteil ausgeführt sein kann. Hierdurch können Kontaminationen und Hygieneprobleme vermie den werden. In medizinischen Anwendungen kommen oftmals sogenannte Schlauch oder Peristaltikpumpen zum Einsatz. Es handelt sich hierbei um ist eine Verdrängerpumpe, bei der das zu fördernde Medium durch äußere mechanische Verformung eines Schlauches durch diesen hindurchgedrückt wird. Der Schlauch kann hierbei als patientenspezifisches Einwegteil genutzt werden, um die hohen Hygienestandards in medizinischen Anwendun gen und Laboranwendungen zu erfüllen. Allerdings ist die Handhabung derartiger Peri staltikpumpen kompliziert. Insbesondere wenn der Schlauch nicht korrekt in die Antriebs einrichtung eingelegt ist, kann es zu Fehlern kommen. Beispielsweise wird nicht die korrekte Flüssigkeitsmenge befördert oder es kommt zu einem Funktionsausfall, wenn die ein inkorrekt eingelegter Schlauch verklemmt.

[0013] Zahnradpumpen können hier Abhilfe schaffen. Herkömmliche Zahnradpumpen waren jedoch zu aufwendig und teuer für den Einsatz in medizinischen Einwegartikeln. In der eingangs genannten DE 102018105674 B3 wird bereits eine Zahnradpumpe offenbart, welche Teil eines Kühlpads sein kann und sich für den Einsatz in medizinischen Einweg artikeln eignet. Eine derartige Zahnradpumpe kann magnetisch angetrieben werden und ist daher durchführungsfrei und vollständig verkapselt betreibbar. Die Erfinder haben erkannt, dass eine flache Bauform in vielen Anwendungen vorteilhaft ist. Beispielsweise kann eine Pumpeinrichtung mit flacher Bauform leicht in medizinische Einrichtungen wie beispielsweise in ein Kühlpad integriert werden. Um einen einfachen und kostengünstigen Aufbau zu ermöglichen, kann die Zahnradpumpe dazu eingerichtet sein, dass das An- triebszahnrad magnetisch von einer externen Antriebseinrichtung antreibbar ist. Mit anderen Worten kann das Antriebszahnrad also direkt bzw. unmittelbar magnetisch angetrieben werden, d.h. es ist nicht erforderlich eine Antriebswelle vorzusehen, über welche das Antriebszahnrad angetrieben wird. Es ist beispielsweise nicht erforderlich an einer aus einem Zahnrad herausragenden Welle vom Zahnrad beanstandete separate Magnete vorzusehen, welche dann angetrieben werden könnten. Stattdessen kann das Antriebszahnrad der Zahnradpumpe selbst magnetisch von einer externen Antriebsein richtung angetrieben werden.

[0014] Die Erfinder haben erkannt, dass ein derartiger Antrieb zu Reibungsverlusten, höherem Verschleiß und/oder einer höheren Leistungsaufnahme führen kann, da das magnetisch angetriebene Antriebszahnrad stets von der externen Antriebseinrichtung mit einer axialen Magnetkraft beaufschlagt wird und gegen eine Wand der Zahnradpumpe gepresst werden könnte. Eine verbesserte Lagerung des Antriebszahnrads innerhalb der Zahnrad pumpe könnte hier zwar grundsätzlich Abhilfe schaffen, allerdings wäre eine solche Lagerung aufwendig und insbesondere bei Einwegprodukten mit unverhältnismäßig hohen Kosten verbunden. Darüber hinaus könnten in einer Lagerung vorgesehene Schmiermittel zu einer Kontamination des zu fördernden Mediums führen. Die Erfinder schlagen daher vor, eine Axialkraftkompensationseinrichtung bereitzustellen, die dazu eingerichtet, einer von einer externen Antriebseinrichtung auf das magnetisierten An triebszahnrad in axialer Richtung wirkenden Kraft entgegenzuwirken. Mit axialer Richtung ist im Rahmen der vorliegenden Offenbarung eine Richtung entlang der Drehachse des Antriebszahnrads gemeint.

[0015] Die Zahnradpumpe kann dazu eingerichtet sein, mittels einer magnetischen

Stirnradkupplung durch die externe Antriebseinrichtung angetrieben zu werden. Dank des magnetischen Antriebs ist also keine mechanische Achse erforderlich, welche von einer externen Antriebseinrichtung zum Antriebszahnrad reichen würde. Beispielsweise kann die magnetische Stirnradkupplung mit 4- oder 6-poligen Magneten vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Antriebseinrichtung als Wirbelstromantriebseinrichtun gen oder Asynchronantrieb ausgeführt sein. [0016] In einer Weiterbildung kann die Axialkraftkompensationseinrichtung eine korrespondierende zweite magnetische Stirnradkupplung aufweisen, welche auf einer der magnetischen Stirnradkupplung der Antriebseinrichtung gegenüberliegenden Seite des magnetisierten Antriebszahnrads angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, einer vor der magnetischen Stirnradkupplung der Antriebseinrichtung auf das magnetisierte Antriebs zahnrad in axialer Richtung wirkenden Kraft entgegenzuwirken. Die zweite magnetische Stirnradkupplung kann ein freilaufender bzw. frei rotierender Rotor sein. Mit anderen Worten kann ein freilaufendes Magnetrad auf der gegenüberliegenden Seite des An triebszahnrad vorgesehen sein. Die von diesem freilaufenden Magnetrad auf das An triebszahnrad wirkende Kraft in axialer Richtung kann also betragsmäßig gleich jedoch mit entgegengesetztem Vorzeichen auf das Antriebszahnrad wirken. Beispielsweise können die magnetische Stirnradkupplung der externen Antriebseinrichtung und die zweite magnetische Standardkupplung der axial Kraftkompensationseinrichtung gleich ausgebil det sein. Hierdurch können in der Fertigung Gleichteile verwendet werden, was die Fertigung vereinfacht und die Kosten senkt. Alternativ kann eine zweite Antriebseinrich tung auf der der Antriebseinrichtung gegenüberliegenden Seite des magnetisierten Antriebszahnarzt vorgesehen sein und als axial Kraftkompensationseinrichtung wirken.

[0017] Die Zahnradpumpe kann frei von einer aus dem Zahnrad herausragenden Antriebsachse sein. Mit anderen Worten weist das magnetisierten Antriebszahnrad keine zusätzliche Achse auf, welche aus dem Zahnrad herausragt. Wie oben bereits erläutert kann das Antriebszahnrad direkt und unmittelbar magnetisch angetrieben werden, ohne dass eine Kraft mittels einer mit dem Antriebszahnrad verbundenen Welle zugeführt werden müsste. Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass eine flache Bauform ermöglicht wird.

[0018] Das Gehäuse der Zahnradpumpe kann einen feststehenden Achsstift zur zentralen

Lagerung des magnetisierten Antriebszahnrads aufweisen. Es kann jeweils eine Achse für jedes der Zahnräder der Zahnradpumpe fest im Gehäuse integriert sein. Insbesondere können Gehäuse und Achse einstückig mittels Spritzgießen gefertigt sein. Das Gehäuse kann eine Oberseite und eine Unterseite aufweisen. Sowohl die Oberseite als auch die Unterseite können jeweils einen feststehenden Achsstift zur zentralen Lagerung des magnetisierten Antriebszahnrad aufweisen. Hierdurch kann auf einfache und kostengüns- tige Weise eine Lagerung des magnetisierten Antriebszahnrad bereitgestellt werden. Das magnetisierte Antriebszahnrad kann zur Lagerung ein zentrales, axiales Loch aufweisen. Alternativ kann auf einer Oberseite und/oder Unterseite das magnetisierten Antriebszahn rad eine Bohrung zur Aufnahme des oder der feststehenden Achsstifte zur zentralen Lagerung vorgesehen sein.

[0019] Das magnetisierte Antriebszahnrad kann einen oder mehrere im Zahnrad integrierte Magnete aufweisen. Das Antriebszahnrad kann mehrere Magnete mit alternierender Polarisation aufweisen. Unter einer alternierenden Polarisation kann hierbei eine alternie rende Polarisation bezüglich einer axialen Richtung einer Drehachse des Antriebszahn rads verstanden werden. Beispielsweise wechseln sich jeweils ein Nord-Süd und Süd Nord ausgerichteter Magnet ab. Vorzugsweise erfolgt die Kraftübertragung durch Magne te, die im Zahnrad mit möglichst großem radialem Abstand zur Drehachse angeordnet sind. Hierdurch kann bei gegebener Magnetstärke ein möglichst hohes Drehmoment erreicht werden. Es bietet sich beispielsweise an, eine geradzahlige Anzahl von Magneten mit alternierender Polung und eine entsprechende Anordnung auf dem antreibenden Rotor vorzusehen.

[0020] Das Antriebszahnrad kann aus einem magnetisierbaren Material bestehen. Dies ermöglicht eine besonders effiziente Fertigung. Das Antriebszahnrad kann aus einem magnetisierbaren Komposit bestehen. Insbesondere kann das Antriebszahnrad mittels Spritzgießen aus einem magnetisierbaren Komposit hergestellt sein. Das Antriebszahnrad kann aus einem magnetisierbaren Ferrit-Polymer-Komposit bestehen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die Pumpe aus Kunststoff mittels Spritzgießverfahren hergestellt sein, die magnetisierbaren Zahnräder aus einem Komposit bestehend aus Polymer und Ferrit oder einem anderen magnetisierbaren, zu einem im Spritzgießverfah ren verarbeitbaren Komposit mischbaren magnetisierbaren Material. Ein oder mehrere Vorteile dieser Ausführungsform, insbesondere bei der Verwendung eines Ferrit-Polymer- Komposits, können darin bestehen, dass eine geringe Reibung, ein geringer Verschleiß und eine hohe Lebensdauer erreicht werden können, die Zahnradpumpe bzw. das Antriebszahnrad kostengünstig herstellbar und/oder problemlos entsorgbar sind. [0021] Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Zahnradpumpe zur Förderung eines flüssigen Mediums vorgeschlagen, mit einem Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass, und einem im Gehäuse angeordneten magnetisierten An triebszahnrad zum Fördern des flüssigen Mediums vom Einlass zum Auslass, wobei die Zahnradpumpe dazu eingerichtet ist, dass das Antriebszahnrad magnetisch und durchfüh rungsfrei von einer externen Antriebseinrichtung antreibbar ist; wobei das Antriebszahn rad aus eine magnetisierbaren Material besteht, insbesondere aus einem magnetisierba ren Komposit, insbesondere aus einem magnetisierbaren Ferrit-Polymer Komposit. Bei der Axialkraftkompensationseinrichtung kann es sich hierbei um ein optionales Merkmal handeln.

[0022] Das Gehäuse kann aus einem nichtleitenden Material bestehen, insbesondere aus einem graphitgefüllten Polyamid-Komposit. Beispielsweise kann das Gehäuse aus graphitgefüll tem Polyamid Komposit besehen. Ein Vorteil eines aus einem nichtleitenden Material bestehenden Gehäuses besteht darin, dass bei Gehäusen aus leitendem Material auftre tende Wirbelstromverluste vermieden werden können. Ein Vorteil eines Gehäuses aus einem graphitgefüllten Polyamid-Komposit besteht darin, dass vorteilhafte tribologische Eigenschaften und/odereine reduzierte Reibung im Gehäuse der Zahnradpumpe laufen den Zahnrads erreicht werden können.

[0023] Das Gehäuse der Zahnradpumpe kann ein Gehäuseoberteil und ein Gehäuseunterteil aufweisen. Das Gehäuse der Zahnradpumpe kann ein Gehäuseoberteil und ein Gehäu seunterteil bestehen. Das Gehäuseoberteil und das Gehäuseunterteil können identisch sein. Da keine Durchführung für eine Antriebsachse des Antriebszahnrads erforderlich ist, können Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil gleich ausgeführt sein. Alternativ oder zusätzlich können Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil symmetrisch ausgeführt sein. Hierdurch können die Fertigungskosten reduziert werden. Beispielsweise ist nur eine Form für das Spritzgießen von Ober- und Unterteil erforderlich. Zwischen Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil kann eine Dichtung vorgesehen sein.

[0024] In einer Weiterbildung können das Gehäuseoberteil und das Gehäuseunterteil durch Kleben miteinander verbunden sein. Das Gehäuseoberteil und das Gehäuseunterteil können an klebstofffreien definierten Kontaktflächen aneinander anliegen. Die Klebeflä- chen können gegenüber den definierten Kontaktflächen zurückversetzt sein. Ein sich ergebender Spalt zwischen den Klebeflächen kann mit Klebstoff gefüllt sein und eine Verbindung zwischen Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil hersteilen. Dadurch, dass Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil der Zahnradpumpe an definierten Kontaktflächen aneinander anliegen, ist eine präzise Fertigung bei gleichzeitig geringen Kosten möglich. Das durch die definierten Kontaktflächen bereitgestellte Spiel vermeidet ferner fluidische Nebenschlüsse. Vorzugsweise besteht nur ein minimales Spiel von beispielsweise weniger als 50 pm, vorzugsweise weniger als 20 pm zwischen Zahnrädern und Gehäu sewanderung.

[0025] Eine Gehäusefläche, an welcher das angetriebene Zahnrad anliegt, kann mit einer reibungsreduzierenden Beschichtung versehen ist. Beispielsweise kann hierbei eine Teflonbeschichtung zum Einsatz kommen. Es sind jedoch andere Beschichtungen mit niedrigem Reibungskoeffizienten und hoher Abriebfestigkeit möglich. Hierdurch kann die Effizienz und Lebensdauer weiter verbessert werden.

[0026] Das Gehäuse kann eine (maximale) Wandstärke von weniger als 5mm, insbesondere von weniger als 2mm insbesondere von weniger als 1 mm aufweisen. Dies erlaubt einen entsprechend geringen Abstand zwischen dem Antriebszahnrad und der Antriebseinrich tung. Dies ist vorteilhaft, wegen der mit abnehmendem Abstand steigenden magnetischen Kraftwirkung und zunehmendem Drehmoment.

[0027] Dine Höhe der Zahnradpumpe in axialer Richtung entlang einer Drehachse des magnetisierten Antriebszahnrads kann kleiner oder gleich 15 mm, insbesondere kleiner oder gleich 12 mm, insbesondere kleiner oder gleich 10 mm, insbesondere kleiner oder gleich 8 mm, insbesondere kleiner oder gleich 5 mm sein. Eine Höhe der Zahnradpumpe in axialer Richtung entlang einer Drehachse des magnetisierten Antriebszahnrads kann kleiner oder gleich einer dreifachen Dicke (Höhe in axialer Richtung) des magnetisierten Antriebszahnrads, insbesondere kleiner oder gleich einer zweifachen Dicke des magneti sierten Antriebszahnrads, insbesondere kleiner oder gleich einer 1,5-fachen Dicke des magnetisierten Antriebszahnrads sein. Ein Vorteil der jeweiligen Ausgestaltungen ist eine besonders flache Bauform. Eine besonders flache Bauform kann insbesondere dadurch bereitgestellt werden, da das magnetische Zahnrad direkt angetrieben werden kann. [0028] Das Gehäuse der Zahnradpumpe kann eine zylinderförmige Einwölbung aufweisen. Das magnetisierte Antriebszahnrad kann als ringförmiges Zahnrad ausgebildet sein, welches um die zylinderförmige Einwölbung rotiert. Die zylinderförmige Einwölbung kann dazu ausgebildet sein, dass das magnetische, ringförmige Zahnrad durch eine in die zylinder förmige Ausnehmung hereinragende magnetischen Stirnradkupplung einer externen Antriebseinrichtung antreibbar ist. Mit dieser Ausgestaltung kann eine Alternative Form der axial Kraftkompensationseinrichtung bereitgestellt werden. Die Magnetisierung des magnetisierten Antriebszahnrad kann hierbei in radialer Richtung bereitgestellt sein und eine korrespondierende radiale Magnetisierung der magnetischen Standardkupplung der extern Antriebseinrichtung vorgesehen sein.

[0029] Die Zahnradpumpe kann eine medizinische Zahnradpumpe sein. Insbesondere kann die Zahnradpumpe zur Förderung einer Infusionslösung oder einer Körperflüssigkeit ausge bildet sein.

[0030] Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.

[0031] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

[0032] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Fig.1 A und B zeigen schematische Darstellungen einer Zahnradpumpe in ge schlossenem Zustand und in offenem Zustand ohne Gehäuseoberteil;

Fig. 2 A bis C zeigen perspektivische schematische Darstellungen einer Zahnrad pumpe; Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Pumpsystems mit Zahnradpum pe, Antriebseinrichtung und Axialkraftkompensationseinrichtung;

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht einer Antriebseinrichtung mit Stirnradkupplung;

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer magnetisch gekoppelten Zahn radpumpe in Verbindung mit einer Axialkraftkompensationseinrichtung;

Fig. 6 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer magnetisch gekoppelten Zahnradpumpe in Verbindung mit einer Axialkraftkompensationseinrichtung;

Fig. 7 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Zahnradpumpe mit Axialkraftkompensationseinrichtung;

Fig. 8 zeigt eine Draufsicht einer schematischen Darstellung einer Zahnradpumpe mit Axialkraftkompensationseinrichtung;

Fig. 9A und B zeigen weitere schematische Darstellungen einer Zahnradpumpe und einer Antriebseinrichtung;

Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung eines Pumpsystems;

Fig. 11 zeigt Fotos von einer mittels Spritzgießen hergestellten Zahnradpumpe und eines magnetisierten Antriebszahnrads;

Fig. 12 zeigt einen Graphen einer Fördermenge über einer Umdrehungszahl einer Zahnradpumpe;

Fig. 13 zeigt eine schematische Darstellung eines Kühlsystems mit einem Kühlpad und einer Kühlvorrichtung; Fig. 14 zeigt eine schematische Darstellung einer Anwendung des Systems aus

Fig. 13,

Fig. 15 zeigt den inneren Aufbau des Kühlsystems mit Kühlpad und Kühlvorrich tung aus Fig. 13.

[0033] Fig. 1A zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht einer Zahnradpumpe 50 in geschlossenem Zustand. Fig. 1B zeigt eine schematische Darstellung der Zahnradpumpe 50 in offenem Zustand ohne Gehäuseoberteil. Die Zahnradpumpe ist eingerichtet zur Förderung eines flüssigen Mediums. Fig. 2A zeigt eine perspektivische Darstellung der Zahnradpumpe 50 in geschlossenem Zustand. Fig. 2B zeigt eine perspektivische Darstel lung der Zahnradpumpe 50 ohne Gehäuseoberteil 522. Fig. 2C zeigt eine perspektivische Darstellung der Zahnradpumpe 50 ohne Gehäuseoberteil 522 und ohne Zahnräder.

[0034] Die Zahnradpumpe 50 weist ein Gehäuse 510 mit einem Einlass 511 und einem Auslass 512 auf. In dem Gehäuse 510 ist ein Antriebszahnrad 531 angeordnet zum Fördern des flüssigen Mediums vom Einlass 511 zum Auslass 512. In dem gezeigten, nicht beschränkenden Ausführungsbeispiel ist die Zahnradpumpe als Außenzahnradpumpe ausgeführt, es kann sich jedoch auch um eine Innenzahnradpumpe, Zahnringpumpe oder Schraubenpumpe handeln. Die Zahnradpumpe 50 ist dazu eingerichtet, dass das An triebszahnrad 531 magnetisch und insbesondere durchführungsfrei von einer externen Antriebseinrichtung antreibbar ist. Wie in Fig. 1B und Fig. 2B gezeigt kann die Zahnrad pumpe 50 zwei ineinandergreifende Zahnräder 531, 532 aufweisen. Optional kann innerhalb des Gehäuses 510 in einem Einlassbereich eine erste Nut oder Vertiefung 513 vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann in einem Auslassbereich des Gehäuses 510 vor dem Auslass 512 eine zweite Nut oder Vertiefung 514 vorgesehen sein. Hier durch kann ein Druckausgleich bereitgestellt werden und etwaigen Druckschwankungen bei der Förderung durch die Zahnräder entgegengewirkt werden.

[0035] We in Fig. 1B schematisch dargestellt, kann das magnetisierte Antriebszahnrad einen oder mehrere im Zahnrad integrierte Magnete 533 aufweisen. In dem gezeigten Beispiel sind vier Magnete im Zahnrad vorgesehen, wobei die Magnete eine alternierende Polari- sation aufweisen. Beispielsweise zeigt bei den in Fig. 1B horizontal gegenüberliegenden Magneten 533 ein Südpol in axialer Richtung der Drehachse des Antriebszahnrads 531 nach oben und ein Nordpol nach unten. Entsprechend kann bei den in Fig. 1B vertikal gegenüberliegenden Magneten 533 ein Nordpol nach oben und ein Südpol nach unten zeigen.

[0036] In dem in Fig. 2A bis 2C gezeigten Beispiel kann das Antriebszahnrad 531 auch aus einem magnetisierbaren Material wie beispielsweise einem magnetisierbaren Ferrit- Polymer Komposit bestehen. Die Zahnräder können kostengünstig in großen Stückzahlen mittels Spritzgießen hergestellt werden. Da die Zahnräder als solche aus magnetisierba rem Material bestehen, kann eine gewünschte Magnetisierung in der Fertigung eingeprägt werden. Auch eine nachträgliche Magnetisierung ist denkbar. Damit kann eine entspre chende Zahnradpumpe auch nachträglich flexibel für Antriebseinrichtungen mit unter schiedlichen Magnetanordnungen angepasst werden. Das Gehäuse 510 kann, ganz oder teilweise, aus einem nichtleitenden Material, insbesondere aus einem graphitgefüllten Polyamid-Komposit bestehen.

[0037] In dem in Fig. 2A bis 2C gezeigten Beispiel kann das Gehäuse 510 der Zahnradpumpe 50 ein Gehäuseoberteil 522 und ein Gehäuseunterteil 521 aufweisen. Dabei sind Gehäuse oberteil 522 und Gehäuseunterteil 521 in dem gezeigten Beispiel identisch. Die beiden Gehäusehälften können durch Verkleben irreversibel und dicht miteinander verbunden werden. Das Gehäuseoberteil 522 und Gehäuseunterteil 521 liegen an definierten Kon taktflächen 524 aneinander an. Dadurch kann eine hohe Präzision in der Fertigung sichergestellt werden. Insbesondere können fluidische Nebenschlüsse, wie beispielsweise eine Überströmung oder Unterströmung der Zahnräder 531, 532, reduziert werden. Die Klebeflächen 525 sind gegenüber den klebstofffreien Kontaktflächen 524 zurückversetzt. Optional kann eine an die Klebeflächen angrenzende Nut vorgesehen sein, um über schüssigen Kleber aufzunehmen. Vorzugsweise sind die klebstofffreien Kontaktflächen innenliegend angeordnet und die die Klebeflächen weiter außen angeordnet. Dadurch wird das Risiko, dass ein zu transportierendes Medium mit Klebstoff in Kontakt kommen könnte, weiter verringert. [0038] Optionale Führungsstifte 526 und korrespondierende Führungslöcher 527 helfen bei der Ausrichtung von Gehäuseoberteil 522 und Gehäuseunterteil 521 relativ zueinander und erleichtern den Zusammenbau. Eine Gehäusefläche 528, an welcher das angetriebene Zahnrad 531 anliegt kann mit einer reibungsreduzierenden, vorzugsweise chemisch inerten Beschichtung versehen sein. Wie in Fig. 2C gezeigt, kann das Gehäuse 510 einen feststehende Achsstift 529 zur zentralen Lagerung des magnetisierten Antriebszahnrads 531 aufweisen. Das Zahnrad 531 kann eine entsprechende Vertiefung oder Bohrung 529‘zur Aufnahme das Achsstifts 529 aufweisen. Dies gilt entsprechend für das zweite Zahnrad 532. Eine Axialkraftkompensationseinrichtung kann optional vorgesehen sein.

Die vorstehend beschriebenen Zahnradpumpe können auch mit einer Antriebseinrichtung verwendet werden, wobei die Axialkraftkompensationseinrichtung Teil der Antriebseinrich tung ist.

[0039] Fig. 3 zeigt ein Pumpsystem 2 mit einer Zahnradpumpe 50 zur Förderung eines flüssigen Mediums, einer Antriebseinrichtung 90 und einer Axialkraftkompensationseinrichtung 1501. Bei der Zahnradpumpe 50 kann es sich um eine Zahnradpumpe handeln, wie vorstehend mit Bezug auf Fig. 1 A-B und Fig. 2A-C beschrieben. In Fig. 3 ist eine Schnitt darstellung abgebildet. Eine entsprechende Schnittebene ist beispielhaft durch die Zeichen A-A in Fig. 1B und Fig. 2A angedeutet. Die Zahnradpumpe weist ein Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass und ein im Gehäuse angeordnetes magnetisiertes Antriebszahnrad 531 zum Fördern des flüssigen Mediums vom Einlass zum Auslass auf. Die Zahnradpumpe 50 ist dazu eingerichtet, dass das Antriebszahnrad 531 magnetisch und durchführungsfrei von der externen Antriebseinrichtung 90 antreibbar ist. Die Axial kraftkompensationseinrichtung 1501 ist dazu eingerichtet, einer von der Antriebseinrich tung 90 auf das magnetisierte Antriebszahnrad 531 in axialer Richtung wirkenden Kraft entgegenzuwirken. Die von der Antriebseinrichtung 90 auf das magnetisierte Antriebs zahnrad 531 wirkende Kraft ist mit Bezugszeichen 99 dargestellt. Eine Von der Axialkraft kompensationseinrichtung bereitgestellte Gegenkraft ist mit Bezugszeichen 1512 darge stellt. Die Axialkraftkompensationseinrichtung 1501 kann Teil der Zahnradpumpe 50 oder Teil der Antriebseinrichtung 90 sein.

[0040] In dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel weist die Antriebseinrichtung 90 einen Motor 91 und eine magnetische Stirnradkupplung 92 auf. Die magnetische Stirnradkupplung 92 kann einen oder mehrere Magnete 93 aufweisen, um das Antriebszahnrad 531 der Zahnrad pumpe 50 magnetisch und durchführungsfrei anzutreiben. Vorzugsweise weisen die Stirnradkupplung 92 und das Antriebszahnrad 531 korrespondierende Magnete 93, 533 bzw. eine korrespondierende Magnetisierung auf.

[0041] In dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel weist die Axialkraftkompensationseinrichtung 1501 eine korrespondierende zweite magnetische Stirnradkupplung 1502 auf, welche auf einer der magnetischen Stirnradkupplung 92 der Antriebseinrichtung 90 gegenüberliegenden Seite des magnetisierten Antriebszahnrads 531 angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, einer vor der magnetischen Stirnradkupplung 92 der Antriebseinrichtung 90 auf das magnetisierte Antriebszahnrad 531 in axialer Richtung wirkenden Kraft 99 entgegenzuwir ken, wie durch den Pfeil 1512 dargestellt. Die zweite magnetische Stirnradkupplung 1502 kann ein freilaufendes Magnetrad bzw. ein freilaufender Rotor sein, welcher sich ohne eigenen Antrieb frei mit dem angetriebenen Zahnrad 531 mit bewegt. Zwar mag es auf den ersten Blick widersinnig erscheinen, dass die Antriebseinrichtung 90 nunmehr zusätz lich zum Antriebszahnrad 531 ein weiteres Element mit antreiben muss. Die Erfinder haben jedoch erkannt, dass die hierfür aufzuwendende Energie überkompensiert werden kann, da Reibungsverluste des Antriebszahnrads 531 in der Zahnradpumpe 50 verringert werden. Dies gilt insbesondere für Zahnradpumpen mit einfachem Aufbau ohne aufwän dige Lagerung des Antriebszahnrads 531. Die vorgeschlagene Lösung ermöglicht es, dass die Zahnradpumpe 50 kostengünstig hergestellt werden kann, beispielsweise als Einwegartikel für medizinische Anwendungen.

[0042] Fig. 4 zeigt eine Draufsicht einer Antriebseinrichtung 90 mit einem Motor 91 , einer magnetischen Stirnradkupplung 92 mit mehreren Magneten 93. Beispielsweise können korrespondierend zur Darstellung in Fig. 1B vier Magnete mit alternierenden Polarisatio nen vorgesehen sein.

[0043] Fig. 5 und 6 zeigen perspektivische Darstellungen eines Systems mit Antriebseinrichtung 90, Zahnradpumpe 50 und Axialkraftkompensationseinrichtung. Dabei zeigt Fig. 5 eine perspektivische Explosionsdarstellung und Fig. 6 ein System in Zusammengebautem Zustand. Das System aus Fig. 6 kann beispielsweise Teil eines Kühlsystems 1 sein, wie nachfolgen mit Bezug auf Fig. 13 bis 15 beschrieben. [0044] Fig. 7 bis 9 zeigen ein weiteres Beispiel einer Zahnradpumpe 50 und einer

Axialkraftkompensationseinrichtung 1501. Die Zahnradpumpe 50 kann im Wesentlichen aufgebaut sein, wie oben beschrieben. Im Folgenden soll insbesondere auf die Unter schiede eingegangen werden. Abweichend von den oben beschriebenen Ausführungs beispielen kann Gehäuse 510 eine zylinderförmige Einwölbung 542 aufweisen. Das magnetisierte Antriebszahnrad 531 ist in diesem Beispiel als ringförmiges Zahnrad 541 ausgebildet, welches um die zylinderförmige Einwölbung 542 rotiert. Die zylinderförmige Einwölbung 542 ist dazu ausgebildet, dass das magnetische, ringförmige Zahnrad 541 durch eine in die zylinderförmige Ausnehmung 542 hereinragende magnetischen Stirn radkupplung 92 einer externen Antriebseinrichtung 90 antreibbar ist. Diese Anordnung kann ebenfalls eine Axialkraftkompensationseinrichtung 1501 darstellen, da durch die Anordnung des nunmehr ringförmig ausgebildeten Antriebszahnrad 541, welche die zylinderförmige Einwölbung 542 umgibt, in welcher eine hereinragende magnetische Stirnradkupplung 92 vorgesehen ist, nunmehr eine radiale Kraftübertragung erfolgt. Entsprechend sind die Magnete 533 in dem magnetisierten Antriebszahnradring 542 in radialer Richtung ausgerichtet und auch die Magnete 93 in der Stirnradkupplung 92 ebenfalls in radialer Richtung ausgerichtet, wie beispielhaft in Figur 8 dargestellt.

[0045] Fig. 9A und Fig. 9B zeigen beispielhafte perspektivische Darstellungen des Systems in Verbindung mit einer Antriebseinrichtung 90.

[0046] Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung eines Pumpsystems 2, welches ein flüssiges Medium aus einem Behältnis 3 ansaugen kann. Das Pumpsystem2 weist einen Grund körper 701 und einen Deckel 702 auf. Die Zahnradpumpe 50 kann zwischen Grundkörper 701 und Deckel 702 aufgenommen werden. Hierbei kann die Antriebseinrichtung 90 im Grundkörper 701 angeordnet sein und die Axialkraftkompensationseinrichtung 1501 kann im Deckel 702 angeordnet sein. Die Zahnradpumpe 50 kann einfach zwischen Deckel 702 und Grundkörper 701 eingelegt werden. Auf diese Weise kann ein einfacher Wechsel zwischen verschiedenen Pumpen erfolgen, ohne dass eine aufwändige Reinigung des restlichen Pumpsystems 2 erforderlich wäre. Anders als bei Peristaltikpumpen ist es auch nicht erforderlich ein Schlauchsystem in Quetschelemente der Peristaltikpumpe einzufüh len, was zeitaufwendig und fehleranfällig ist. [0047] Vorzugsweise können die Zahnradpumpe 50 und das angrenzende Schlauchsystem bereits in einer sterilen Verpackung geliefert werden. Dadurch können Verschmutzungen vermieden werden und wertvolle Laborzeit gespart werden.

[0048] Fig. 11 zeigt Fotografien einer beispielhaften Zahnradpumpe 50, wie sie in dem in Fig. 10 gezeigten Pumpsystem eingelegt werden könnte, sowie eine beispielhafte Darstellung eines entsprechenden magnetisierten Antriebszahnrad das 531.

[0049] Fig. 12 zeigt einen beispielhaften Graphen einer Fördermenge gegenüber einer Umdrehungszahl einer Zahnradpumpe für das in Fig. 10 gezeigte System. Die horizontale Achse bezeichnet die Umdrehungszahl des Antriebszahnrads in Umdrehungen pro Minute. Die vertikale Achse bezeichnet die Fördermenge in Millilitern pro Minute. Wie aus Fig. 12 ersichtlich ergibt sich über einen weiten Bereich ein näherungsweise linearer Zusammenhang zwischen Fördermenge und Umdrehungszahl.

[0050] Fig. 13 zeigt eine schematische Darstellung eines Kühlsystems 1 mit einem Kühlpad 10 und einer Kühlvorrichtung 60. Das Kühlpad 10 kann insbesondere für human- oder veterinärmedizinische Zwecke eingesetzt werden. Das Kühlpad 10 weist einen ersten Wärmetauscher 20 und einen zweiten Wärmetauscher 30 auf. Der erste Wärmetauscher 20 und der zweite Wärmetauscher 30 sind voneinander beabstandet angeordnet und über ein Leitungssystem 40 fluidisch miteinander verbunden. Das Kühlpad 10 weist ferner eine Pumpeinrichtung 50 auf, die dazu eingerichtet ist, über das Leitungssystem 40 einen Austausch eines Wärmetransportfluids zwischen dem ersten Wärmetauscher 20 und dem zweiten Wärmetauscher 30 zu bewirken. Der erste Wärmetauscher 20 wird auch als körperseitiger Wärmetauscher bezeichnet. Der zweite Wärmetauscher 30 wird auch als geräteseitiger bzw. kühlvorrichtungsseitiger Wärmetauscher bezeichnet, da dieser dazu eingerichtet ist, von der Kühlvorrichtung 60 aufgenommen zu werden.

[0051] Bei der Pumpeinrichtung 50 kann es sich vorzugsweise um eine Zahnradpumpe handeln, wie oben beschrieben. Insbesondere bei einem batteriebetriebenen Kühlsystem kann die Effizient dank der vorgeschlagenen Axialkraftkompensationseinrichtung weiter verbessert werden. [0052] Das Leitungssystem 40 weist im vorliegenden Beispiel zwei Schlauchleitungen auf, einen Vorlauf 41 und einen Rücklauf 42. Der Vorlauf 41 ist mit einem Eingang 21 des ersten Wärmetauschers 20 und einem Ausgang 32 des zweiten Wärmetauschers 30 fluidisch verbunden. Der Rücklauf 42 ist mit einem Ausgang 22 des ersten Wärmetauschers 20 und einem Eingang 31 des zweiten Wärmetauschers 30 fluidisch verbunden.

[0053] Bei dem Kühlpad 10 kann es sich um ein vollintegriertes, geschlossenes fluidgefülltes Kühlpad handeln. Das Kühlpad 10 kann einen hermetisch abgeschlossenen Fluidkreislauf aufweisen. Es ist somit nicht erforderlich, das Kühlpad an einen externen Fluidkreislauf anzuschließen. Die Handhabung kann dadurch deutlich vereinfacht werden.

[0054] Die Kühlvorrichtung 60 für human- oder veterinärmedizinische Anwendungen weist auf: eine Aufnahme 61 eingerichtet zur Aufnahme des zweiten, geräteseitigen Wärmetau schers 30 des Kühlpads; eine Kühleinrichtung, insbesondere mit einem thermoelektri schen Kühlelement wie einem Peltierelement 81; wobei die Kühleinrichtung dazu einge richtet ist, dem zweiten, geräteseitigen Wärmetauscher 30 des Kühlpads 10 Wärme zuzuführen oder von diesem abzuführen, wenn sich der Wärmetauscher des Kühlpads in der Aufnahme befindet 61 ; und eine Antriebseinrichtung 90, die dazu eingerichtet ist, eine in dem Kühlpad 10 integrierte Pumpeinrichtung 50 anzutreiben. Dies ist beispielhaft in Fig. 15 dargestellt.

[0055] Fig. 14 zeigt eine schematische Darstellung eines Kühlsystems 1 mit einem Kühlpad 10, einer Kühlvorrichtung 60 und zusätzlich einer Orthese 70. Der geräteseitige zweite Wärmetauscher mit der integrierten Pumpeinrichtung 50 wird eine Aufnahme 61 der Kühlvorrichtung eingeschoben. Bei der Orthese 70 kann es sich um eine konventionelle Orthese handeln. Fig. 14 zeigt einen Nutzer 100 mit einer beispielhaften Knieorthese 70. Eine Dicke bzw. Bauhöhe des ersten Wärmetauschers 20 ist vorzugsweise derart ge wählt, dass der Wärmetauscher unter einer Orthese 70 getragen werden kann. Wie in Fig. 14 gezeigt führt das Leitungssystem 40 somit nunmehr von dem unter der Orthese 70 getragenen ersten Wärmetauscher 20 zur Kühlvorrichtung 60. Bei der Kühlvorrichtung 60 handelt es sich vorzugsweise um eine batteriebetriebene Kühlvorrichtung, welche mobil und unabhängig von weiterer Kälteinfrastruktur einsetzbar ist. Beispielsweise kann die Kühlvorrichtung 60 mit einem Schultergurt 66 getragen werden. Alternativ können, je nach erforderlicher Kühlleistung, auch kleinere Einheiten vorgesehen sein, welche z.B. am Gürtel oder direkt an der Kleidung oder am Körper getragen werden können.

[0056] Fig. 15 zeigt eine schematische Darstellung eines inneren Aufbaus einer Kühlvorrichtung

60 mit einem geräteseitigen Wärmetauscher 30. Beispielsweise kann es sich um eine Kühlvorrichtung 60 handeln, wie in Fig. 13 dargestellt.

[0057] In dem in Fig. 15 gezeigten Beispiel kann die Kühleinrichtung ein oder mehrere elektrisch betriebene(s) Peltierelement(e) 81 aufweisen, welches an einer Oberseite der Aufnahme

61 angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Kühleinrichtung ein oder mehrere elektrisch betriebene(s) Peltierelement(e) 81 ‘ aufweisen, welches an einer Unterseite der Aufnahme 61 angeordnet ist. elektrisch betriebene Peltierelement 81 oder die elektrisch betriebenen Peltierelemente 81, 81 ‘ temperieren mittels des zweiten Wärmetauschers 30 das durch die Pumpeinrichtung 50 umgewälzte Wärmetransportfluid im Fluidkreislauf des Kühlpads. Die Abwärme, d.h. die dem Wärmetransportfluid entnommene Wärme zuzüg lich der elektrischen Leistung des Peltierelements 81 können über einen oder mehrere Kühlkörper (nicht dargestellt) und optional einen oder mehrere Ventilatoren 84, 84‘ abgeführt werden. Überden geschlossenen Fluidkreislauf wird das nunmehr auf eine Solltemperatur abgekühlte Wärmetransportfluid 11 zu dem auf einem Hautareal auflie genden ersten Wärmetauscher 20 transportiert und nimmt dort Wärme auf, so dass das Hautareal wie gewünscht gekühlt wird. Wie eingangs erwähnt kann das System auch zum Wärmen gewünschter Hautareale eingesetzt werden, indem den Hautarealen mittels des Wärmetransportfluids 11 Wärme zugeführt wird.

[0058] In dem in Fig. 15 gezeigten Beispiel sind eine das Kühlpad 30 abdeckende Folie und eine Oberseite der Pumpeinrichtung 50 nicht dargestellt, um den inneren Aufbau des der Kühlvorrichtung 60 und des Wärmetauschers 30 zu zeigen. Im eingeschobenen Zustand kommt der geräteseitige Wärmetauscher 30 mit der integrierten Pumpeinrichtung 50 derart in der Aufnahme 61 der Kühlvorrichtung zum Liegen, das ein Zahnrad 95 der Zahnradpumpe unter einer Antriebseinrichtung 90 für die Pumpeinrichtung 50 zum Liegen kommt. Die Pumpeinrichtung 50 ist dazu ausgebildet durchführungsfrei von der Antriebs einrichtung 90 angetrieben zu werden. [0059] In dem in Fig. 15 gezeigten Beispiel kann die Axialkraftkompensationseinrichtung Teil der Antriebseinrichtung sein. Die Antriebseinrichtung 90 kann eine magnetische Stirnradkupp lung auf einer ersten Seite des Wärmetauschers 30 zum Antrieb der Pumpeinrichtung 50 aufweist. Eine Axialkraftkompensationseinrichtung kann auf einer gegenüberliegenden zweiten Seite des Wärmetauschers 30 mit der Pumpeinrichtung 50 vorgesehen sein (in der perspektivischen Darstellung nicht gezeigt), wobei die Axialkraftkompensationseinrich tung dazu ausgebildet ist, einer von einer magnetischen Stirnradkupplung axial entlang einer Drehachse eines Zahnrads 95 der Zahnradpumpe 50 wirken-den Kraft entgegenzu wirken.

[0060] Die vorliegende Offenbarung befasst sich insbesondere mit einer verbesserten

Zahnradpumpe, einer verbesserten Antriebseinrichtung und einem entsprechenden Pumpsystem. Die hierin offenbarten Lösungen können insbesondere im Bericht der Medizintechnik und bei Laboranwendungen vorteilhaft eingesetzt werden. Insbesondere können die hierin offenbarten Lösungen eine Alternative für im Bereich der Medizintechnik oftmals eingesetzten Peristaltikpumpen darstellen und/oder bestehende Nachteile von Zahnradpumpen abmildern.

Claims

Patentansprüche

1. Zahnradpumpe (50) zur Förderung eines flüssigen Mediums, mit: einem Gehäuse (510) mit einem Einlass (511) und einem Auslass (512), und einem im Gehäuse angeordneten magnetisierten Antriebszahnrad (531) zum Fördern des flüssigen Mediums vom Einlass (511) zum Auslass (512), wobei die Zahnradpumpe dazu eingerichtet ist, dass das Antriebszahnrad (531) magnetisch und durchführungsfrei von einer externen Antriebseinrichtung (90) antreibbar ist; wobei die Zahnradpumpe ferner eine Axialkraftkompensationseinrichtung (1501) aufweist, die dazu eingerichtet ist, einer von der externen Antriebseinrich tung (90) auf das magnetisierte Antriebszahnrad (531) in axialer Richtung wirken den Kraft entgegenzuwirken.

2. Zahnradpumpe nach Anspruch 1 , wobei die Zahnradpumpe (50) dazu eingerichtet ist, mittels einer magnetischen Stirnradkupplung (92) durch die externe Antriebs einrichtung (90) angetrieben zu werden.

3. Zahnradpumpe nach Anspruch 2, wobei die Axialkraftkompensationseinrichtung (1501) eine korrespondierende zweite magnetische Stirnradkupplung (1502) auf weist, welche auf einer der magnetischen Stirnradkupplung (92) der Antriebsein richtung (90) gegenüberliegenden Seite des magnetisierten Antriebszahnrads (531) angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, einer vor der magnetischen Stirn radkupplung (92) der Antriebseinrichtung (90) auf das magnetisierte Antriebszahn rad (531) in axialer Richtung wirkenden Kraft entgegenzuwirken.

4. Zahnradpumpe nach Anspruch 3, wobei die zweite magnetische Stirnradkupplung (1502) ein frei rotierender Rotor ist.

5. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zahnrad pumpe (50) frei von einer aus dem Antriebszahnrad (531) herausragenden An triebsachse ist.

6. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (510) einen feststehende Achsstift (529) zur zentralen Lagerung des magnetisier ten Antriebszahnrads (531) aufweist.

7. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das magneti sierte Antriebszahnrad (531) einen oder mehrere im Zahnrad integrierte Magnete (533) aufweist.

8. Zahnradpumpe nach Anspruch 7, wobei das Antriebszahnrad (531) mehrere Magnete (533) mit alternierender Polarisation aufweist.

9. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Antriebs zahnrad (531) aus einem magnetisierbaren Material besteht.

10. Zahnradpumpe nach Anspruch 9, wobei das Antriebszahnrad (531) aus einem magnetisierbaren Komposit besteht und insbesondere mittels Spritzgießen herge stellt ist.

11. Zahnradpumpe nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Antriebszahnrad (531) aus einem magnetisierbaren Ferrit-Polymer-Komposit besteht.

12. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (510) aus nichtleitendem Material besteht, insbesondere aus einem graphitgefüll ten Polyamid-Komposit.

13. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (510) der Zahnradpumpe (50) ein Gehäuseoberteil (522) und ein Gehäuseunterteil (521) aufweist, wobei Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil identisch sind.

14. Zahnradpumpe nach Anspruch 13, wobei das Gehäuseoberteil (522) und das Gehäuseunterteil (521) durch Kleben miteinander verbunden sind, wobei das Ge häuseoberteil und das Gehäuseunterteil an klebstofffreien definierten Kontaktflä chen (524) aneinander anliegen, wobei Klebeflächen (525) gegenüber den defi nierten Kontaktflächen (524) zurückversetzt sind.

15. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Gehäuse fläche (528), an welcher das angetriebene Zahnrad (531) anliegt mit einer rei bungsreduzierenden Beschichtung versehen ist.

16. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (510) eine Wandstärke von weniger als 5mm, insbesondere von weniger als 2mm insbesondere von weniger als 1 mm aufweist.

17. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Höhe der Zahnradpumpe (50) in axialer Richtung entlang einer Drehachse des magnetisier ten Antriebszahnrads (531) kleiner oder gleich 15 mm, insbesondere kleiner oder gleich 12 mm, insbesondere kleiner oder gleich 10 mm, insbesondere kleiner oder gleich 8 mm, insbesondere kleiner oder gleich 5 mm ist.

18. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Höhe der Zahnradpumpe (50) in axialer Richtung entlang einer Drehachse des magnetisier ten Antriebszahnrads (531) kleiner oder gleich einer dreifachen Dicke des magne tisierten Antriebszahnrads, insbesondere kleiner oder gleich einer zweifachen Di cke des magnetisierten Antriebszahnrads, insbesondere kleiner oder gleich einer 1,5-fachen Dicke des magnetisierten Antriebszahnrads ist.

19. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (510) eine zylinderförmige Einwölbung (542) aufweist, wobei das magnetisierte Antriebszahnrad (531) als ringförmiges Zahnrad (541) ausgebildet ist, welches um die zylinderförmige Einwölbung (542) rotiert, und wobei die zylinderförmige Ein wölbung dazu ausgebildet ist, dass das magnetische, ringförmige Zahnrad (541) durch eine in die zylinderförmige Einwölbung hereinragende magnetischen Stirn radkupplung (92) einer externen Antriebseinrichtung (90) antreibbar ist.

20. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zahnrad pumpe (50) eine medizinische Zahnradpumpe ist.

21. Antriebseinrichtung (90) für eine Zahnradpumpe (50), wobei die Zahnradpumpe ein in einem Gehäuse (510) der Zahnradpumpe angeordnetes magnetisiertes An triebszahnrad (531) zum Fördern des flüssigen Mediums von einem Einlass (511) zu einem Auslass (512) der Zahnradpumpe aufweist, wobei die Antriebseinrich tung (90) eine magnetischer Stirnradkupplung (92) aufweist und dazu eingerichtet ist, das Antriebszahnrad (531) der Zahnradpumpe (50) magnetisch und durchfüh rungsfrei anzutreiben; und eine Axialkraftkompensationseinrichtung (1501), die dazu eingerichtet ist, einer von der Antriebseinrichtung (90) auf das magnetisierte Antriebszahnrad (531) in axialer Richtung wirkenden Kraft entgegenzuwirken.

22. Pumpsystem (2) mit einer Zahnradpumpe (50) zur Förderung eines flüssigen Mediums; einer Antriebseinrichtung (90); und einer Axialkraftkompensationseinrichtung (1501); wobei die Zahnradpumpe (50) ein Gehäuse (510) mit einem Einlass (511) und einem Auslass (512), und ein im Gehäuse angeordneten magnetisierten An triebszahnrad (531) zum Fördern des flüssigen Mediums vom Einlass zum Auslass aufweist, wobei die Zahnradpumpe (50) dazu eingerichtet ist, dass das Antriebs zahnrad (531) magnetisch und durchführungsfrei von der Antriebseinrichtung (90) antreibbar ist; wobei die Axialkraftkompensationseinrichtung (1501) dazu eingerichtet ist, einer von der Antriebseinrichtung (90) auf das magnetisierte Antriebszahnrad (531) in axialer Richtung wirkenden Kraft entgegenzuwirken.