WO2023118581A1 - Pumpenkopf für eine membranpumpe - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a pump head for a diaphragm pump, the pump head comprising a connection part and a membrane, and the membrane forming a working space with the connection part.
- the working space can also be referred to as the pump chamber.
- the invention also relates to methods for producing a pump head.
- the invention further relates to a membrane pump which comprises a motor driving a lifting element and a pump head designed as described above.
- Such pump heads, diaphragm pumps and methods for producing a pump head are used many times in practice.
- such membrane pumps can be used in operations on patients, for example in order to pump away smoke coming from organs or other fluids coming from the patient. After an operation, it is currently necessary to sterilize the entire pump, which is time-consuming and expensive.
- the invention is based on the object of creating a diaphragm pump which is suitable for clinical applications on patients, can be manufactured in particular inexpensively and is easy to handle, while fulfilling the strict requirements placed on sterility and cleanliness.
- the invention proposes the features of claim 1.
- this is the solution according to the invention for a pump head of the type described above proposed that the pump head has a fixing element with which an internal quick-release fastener with a lifting element of the diaphragm pump can be formed in the diaphragm pump.
- the lifting element is preferably a connecting rod.
- Such a fixing element makes it possible to couple the pump head to the drive mechanism of the diaphragm pump and to detach it from it again quickly and with just a few manipulations.
- a quick-release fastener can be characterized in that the pump head can be detached from the pump housing and attached to it in one or a few hand movements.
- the quick-release fastener can be designed as a bayonet fastener, for example.
- the fixing element then has at least one bayonet claw and/or at least one bayonet strap.
- the quick-release fastener can be designed as a positive and/or non-positive connection.
- the quick-release fastener can also be designed as a snap-in connection, for example.
- the solution according to the invention has the advantage that the pump head can be easily detached. This entails particular advantages, particularly in clinical use. In the case of a pump, for example, only those areas that come into contact with the fluids coming from a patient are contaminated. These are therefore the connections and the working space of the pump. It is therefore sufficient in itself to sterilize the pump head.
- the simple exchangeability of the pump head caused by the invention now allows the pump head to be easily removed. Now the pump head can be sterilized or it will be preferably completely replaced. In the case of medical applications in particular, the use of a new disposable pump head that has already been packaged sterile is particularly preferred.
- the simple exchangeability of the pump head means that it can only be intended for single use as a disposable product.
- the pump head is preferably made only from inexpensive parts. The pump drive can still be designed for a long service life.
- the fixing element is connected to the membrane in a form-fitting and/or material-fitting manner.
- the fixing element is preferably at least partially encased by the membrane.
- the form fit can be achieved, for example, by putting the membrane over the fixing element.
- the fixing element can be designed like a head, ie becoming wider on the casing side.
- the creation of a material connection can be achieved, for example, by means of a two-component injection molding process.
- the material for the fixing element can first be injected into a tool, then the tool can be adjusted and the material of the membrane can be injected into the tool. Due to the high processing temperature, the two materials form a material bond, which significantly improves the hold of the fixing element.
- Both a form-fitting and a material-fitting connection are preferably provided.
- the membrane and the fixing element are designed in one piece.
- a corresponding tool mold can be produced and then the combined membrane Fixing element part are produced.
- a thermoplastic elastomer is used for this combined part, then it will be a soft material and/or a material that is softer than a material of the connection part.
- undercuts can be cut into the combined part, which can be detached by forced demoulding. In the case of low forces, which occur with a correspondingly small pump, the undercut will be sufficient to hold the diaphragm on the opposite fixing part during operation, so that the form fit will hold.
- the form fit may not be able to withstand greater forces. However, this can also be useful, since the internal quick-release fastener can then already be detached from the lifting element by manually pulling the pump head out, which is even easier than, for example, detaching it by means of a rotary movement.
- connection of the membrane to the fixing element and the one-piece configuration have in common that during operation a movement of the fixing element can move the membrane and change the working space as a result of the movement effected.
- the fixing element is mechanically connected to the lifting element, in particular the connecting rod.
- the lifting element performs a linear movement, which is not perfect with an eccentric drive, since a tilting movement occurs there without joint guides.
- the movement is preferably a lifting movement.
- the membrane therefore performs an oscillating movement, which periodically reduces and increases the working space.
- the pumping effect can thus be achieved by valves arranged in the pump head.
- the pumping effect is achieved during operation in that an increase in the working space creates a negative pressure in it and therefore fluid in it flows in .
- the fluid is compressed, resulting in overpressure.
- the inlet valve blocks and the outlet valve opens, so that the fluid is pumped out of the working chamber via the outlet.
- the fixing element has a latching element.
- the latching element is preferably a bayonet claw or a bayonet lug. The aforementioned quick release is then a bayonet lock.
- a pump head of the type described at the outset or the variants of the pump head described above it can be provided that at least two adjacent components of the pump head are connected to one another in a material-locking manner at at least one contact point.
- the integral connection is preferably produced by plastic welding, particularly preferably by laser welding.
- connection part to comprise a connection element which has an inlet and an outlet which are each fluidically connected to the working space, and for the connection part to have an intermediate element which is arranged between the connection part and the membrane.
- the intermediate element preferably delimits the working space.
- a wall of the working space is therefore formed by a surface of the intermediate element.
- an inlet valve and an outlet valve are arranged between the connecting element and the intermediate element.
- connection element is preferably a connection plate educated .
- intermediate element is preferably designed as an intermediate plate.
- the connection plate and/or the intermediate plate and/or the membrane can in particular be layered on top of one another.
- the inlet valve and the outlet valve can be made of the same material.
- the valves can be made of an elastomer, a thermoplastic elastomer and/or a silicone.
- the inlet valve can be arranged in an inlet chamber and preferably only partially fills it out, at least on the outflow side.
- the outlet valve can be arranged in an outlet chamber and preferably only partially fill it out, at least on the outflow side.
- the two chambers are preferably formed between the connection element and the intermediate element.
- the connecting part in particular the connecting element and/or the intermediate element, the valves, the membrane and/or the fixing element and/or the clamping device are made of plastic.
- the plastics used in each case can be the same or different for different parts.
- the plastics of at least two of the parts of the pump head preferably differ. Which plastics and plastic combinations can be particularly advantageous is explained in more detail elsewhere.
- the membrane and the connecting part are connected to one another in a materially bonded manner at at least one contact point.
- the integral connection is preferably produced by plastic welding.
- a preferred welding process for plastics is the laser welding process.
- Such a plastic welding process is generally a preferred welding process within the scope of this invention.
- other plastic welding processes are also possible and can lead to very good results, such as a butt welding process.
- the aforementioned integral connection is preferably formed between the aforementioned intermediate element of the connection part and the membrane.
- connection element and the intermediate element are connected to one another in a cohesive manner at at least one contact point.
- This integral connection is also preferably produced by laser welding.
- the integral connections have the advantage, among other things, that the pump head can be removed from the diaphragm pump as a one-piece overall arrangement and can therefore be easily replaced without having to replace a number of individual parts.
- connection element is preferably made of a thermoplastic.
- Thermoplastic is particularly preferably polypropylene.
- the connection element is particularly preferred in one frequency range a laser radiation transparent. The connecting element can therefore be passed by the laser during laser welding.
- the membrane to have a spring which, in the installed state, protrudes into a notch in a pump housing of the membrane pump.
- the tongue and the notch are preferably formed circumferentially. In this way, a secure fit and positioning of the membrane can be achieved. Tolerances in the structure can be compensated for by preloading the spring in the assembled state.
- a sleeve and the connecting part are connected to one another in a material-locking manner at at least one contact point.
- This integral connection is also preferably produced by plastic welding, in particular by laser welding.
- connection part in particular of the connection element
- sleeve should be matched to one another. These can therefore be made of materials as described in connection with welding plastic.
- one or the material of the sleeve can be a thermoplastic, in particular polypropylene, at least at one point of contact with the connection part, in particular with the connection element.
- the membrane and/or the intermediate element are clamped between the sleeve and the connecting part, in particular between the sleeve and the connecting element.
- the sleeve can have an outside with a clamping device
- the clamping device can at least partially surround the sleeve on the outside.
- connection part which have a sleeve which is integrally connected to the connection part, have the advantage that there is no need for an integral connection between the membrane and the intermediate element and/or between the connection element and the intermediate element.
- the material for the membrane can therefore be freely selected. In particular, this material does not have to be matched to the material of the intermediate element, since there does not have to be a material connection between these two components.
- valve chambers can be sealed between the sleeve and the connection part, in particular between the sleeve and the connection element described above. Further seals may not be necessary.
- the membrane is connected to the sleeve in a material-locking manner, preferably by plastic welding, particularly preferably by laser welding.
- the pump head has a clamping device with which the pump head can be clamped to a pump housing of the diaphragm pump.
- a quick-release fastener on the outside can preferably be formed with the tensioning device and the pump housing.
- the quick-release fastener is particularly preferably a bayonet fastener.
- Such configurations of the pump head are particularly advantageous because they have two quick-release fasteners, one on the inside for attaching the pump head to the diaphragm drive and one on the outside for attaching the pump head to the pump housing of the diaphragm pump can be replaced quickly and easily in just a few simple steps.
- the clamping device is first released and removed and then the pump head is removed from the lifting element.
- a new, preferably sterile, pump head can then be attached to the lifting element by means of the internal quick-release fastener and then attached to the pump housing by means of the external quick-release fastener and the clamping device.
- the clamping device can be detachably placed on the connection part.
- the quick-release fastener is preferably a bayonet fastener, but can also be designed in some other way, such as a snap fastener.
- the membrane and the connecting part have materials at at least one contact point to the membrane, for example at the at least one contact point already mentioned, which can be welded to one another by plastic, preferably by laser welding .
- the membrane and the connecting part are then connected to one another in a materially integral and germ-tight manner.
- the membrane and the above-mentioned intermediate element of the connection part preferably have materials at the at least one contact point to the membrane which can be welded to one another by plastic welding, preferably laser welding.
- a material of the membrane is a thermoplastic elastomer.
- the material of the fixing element preferably contains a material which is harder than the material of the membrane.
- Polypropylene for example, can be used as the hard component.
- the membrane consists of a rubber.
- thermoplastic elastomers appear to be disadvantageous because they are less mechanically resilient than pure elastomers such as rubber. A pure elastomer seems to optimally fulfill the desired properties of a membrane.
- thermoplastic elastomers are particularly advantageous as membrane material for short-term applications, since this material makes it possible to create particularly inexpensive, stable and replaceable pump heads.
- this material is ideal for welding plastic, since it can be plastically deformed under the influence of heat.
- the connecting element, the intermediate element and/or the fixing element preferably have the same base material.
- the base material is preferably a thermoplastic.
- the same material base has the advantage that the melting temperatures and the chemical properties will be identical or similar, so that an optimal result can be achieved when welding plastic.
- the entire connector may contain a similar plastic base.
- the membrane is preferably formed of a material having a similar melting point to a material of an adjacent portion such as a material of the intermediate member. Similar means that plastic welding is possible and leads to a materially bonded connection.
- the melting temperatures can differ by no more than 10° C., preferably by no more than 5° C.
- the membrane is preferably formed of a material having a polymer base similar to the polymer base of a contacting material, such as a material of the intermediate member in particular.
- the intermediate element can be formed from the thermoplastic polyolefin and the membrane from a thermoplastic elastomer based on olefin, such as in particular TPE-0 or TPE-V. Materials that are similar in this way can form particularly stable connections when welding plastic.
- a material of the connection part such as the material of the connection part already mentioned above, is a thermoplastic at at least one contact point to the membrane, for example at the contact point already mentioned.
- the thermoplastic is preferably polypropylene.
- a material of the intermediate element at the point of contact with the membrane is preferably a thermoplastic.
- the membrane is particularly preferably made of a thermoplastic elastomer and the connection part or the intermediate element made of a thermoplastic. This combination of materials is well suited for plastic welding and leads to a stable, tight and cost-effective pump head.
- the membrane or the connection part is transparent to light in a frequency range at at least one contact point to the membrane, for example at the aforementioned contact point.
- the aforementioned intermediate element of the connection part or the membrane is preferably permeable to light in the frequency range.
- the respective other part is then preferably laser-absorbing at the contact points.
- either the membrane is preferred or the connecting part or the intermediate element can be transparent and the other part can be laser-absorbent.
- a material that is transparent per se can be colored, for example by adding masterbatch.
- connection element and the intermediate element have materials at at least one contact point, for example at the at least one contact point mentioned above, which can be welded to one another by plastic, preferably laser welding.
- Advantageous materials have already been mentioned above.
- the connecting element and/or the intermediate element and/or the membrane are preferably produced by injection molding.
- the valves are preferably produced as stamped parts, but can also be produced by injection molding.
- connection element and the intermediate element are preferably made of a thermoplastic polypropylene.
- the connecting element is preferably transparent to the laser light used for laser welding, while the intermediate element absorbs the laser light.
- a fluid can be a gas or a liquid.
- the pump head is preferably designed as a pump head for a gas pump or a liquid pump.
- the pump head can also be designed for a diaphragm pump designed for pumping a gas-liquid mixture.
- the pump head is designed according to the invention, in particular as described above and/or according to one of the claims for protection relating to a pump head, and that the lifting element has a counter-fixing element, which in the diaphragm pump is the inner one Forms quick release with the fixing element.
- the counter-fixing element preferably has a bayonet claw and/or a bayonet lug.
- the lifting element can be mechanically connected to a motor shaft of the motor via an eccentric.
- the lifting element can perform an oscillating lifting movement.
- the pump housing has a closure element which, with one or the clamping device of the pump head, forms an external quick-release fastener, for example the aforementioned external quick-release fastener.
- the closure element preferably has a bayonet claw and/or a bayonet strap.
- the pump head can be removed and put on again in two steps. To remove it, first turn the clamping device and then unscrew the remaining part of the pump head from the lifting element. To put it on, this is done in the opposite order.
- the features of the independent claim directed to a method for producing a pump head are provided according to the invention.
- the pump head is designed according to the invention, in particular as described above and / or according to one of the protection claims directed at a pump head, and that the membrane is permanently connected by laser welding to the connecting part and / or the working space is sealed.
- the membrane is preferably non-detachably connected to the intermediate element of the connecting part by plastic welding and/or sealingly connected to the working space.
- the features of the additional independent claim directed to a further method for producing a pump head are provided according to the invention.
- the pump head is designed according to the invention, in particular as described above and/or according to one of the claims for protection directed to a pump head, and that the connecting part is a connecting element and an intermediate element and that the connecting element is connected by plastic welding to the intermediate element and/or to a sleeve, for example the sleeve already mentioned, in a non-detachable manner and/or to valve chambers formed between the connecting element and the intermediate element in a sealing manner.
- the valve chambers are preferably the previously mentioned inlet and outlet chambers.
- the preferred plastic welding method is laser welding.
- Fig. 1 a diaphragm pump with an exchangeable pump head according to FIG. 2 ,
- Fig. 2 a pump head according to the invention
- FIG. 3 the in Fig. 2 pump head shown on a
- FIG. 4 another exemplary embodiment of a pump head according to the invention
- Fig. 5 the in Fig. 4 attached to a pump.
- Fig. 1 shows an exemplary embodiment of a diaphragm pump 20 designed according to the invention.
- the diaphragm pump 20 has a motor unit 29 with a motor 30 and an electrical connection 31 for supplying the motor 30 with electricity.
- a transmission unit 32 connects to the motor unit 29, which converts the rotational movement generated by the motor 30 via an eccentric arranged in the pump housing 17 into an oscillating linear lifting movement of a lifting element designed as a connecting rod 16 converts .
- a part of the lifting element 16 is shown in FIG. 3 shown .
- the lifting element 16 can also be moved by another drive with or without a gear, such as a linear drive.
- An easily replaceable pump head 1 is screwed onto the pump housing 17 of the gear unit 32 . This is shown in Fig. 2 and figs. 3 shown in more detail.
- the pump head 1 and its connection to the rest of the membrane pump 20 is designed in such a way that it can be replaced with simple manipulations by rotating movements.
- the pump head 1 comprises a fixing element 2 , a membrane 3 , an intermediate element 5 designed as an intermediate plate, a connection element 6 designed as a connection plate, an inlet valve 11 and an outlet valve 12 .
- a working space 4 is delimited by the membrane 3 and the intermediate element 5 .
- the volume of the working space 4 can be changed.
- the fixing element 2 In pump operation, the fixing element 2 is moved up and down.
- the membrane 3 pulled onto the fixing element 2 then also oscillates in an up and down movement, so that the working space 4 is alternately reduced and enlarged.
- the fixing element 2 is at least partially encased by the membrane 3 .
- the membrane 3 can be slipped onto the fixing element 2 .
- the membrane 3 can also be materially connected to the fixing element 2 .
- the integral connection can be achieved, for example, by means of a two-component injection molding process.
- the fixing element 2 is in installed state connected by means of a quick connection with the lifting element 16. This quick connect is referred to as an inside quick connect because it is distinct within the diaphragm pump 20 .
- the quick connection is designed as a bayonet catch, in which the fixing element 2 has a number of bayonet claws 27 and the counter-fixing element 19 formed on the lifting element 16 has a number of bayonet tabs 28 of a corresponding number.
- connection part 21 comprises the connection element 6 and the intermediate element 5 .
- connection element 6 has an inlet 7 and an outlet 8 .
- the inlet 7 is connected to the working chamber 4 via an inlet channel 9 .
- the outlet 8 is connected to the working space 4 via an outlet channel 10 .
- An inlet chamber 13 accommodating an inlet valve 11 is formed in the inlet port 9 .
- the inlet chamber 13 has a diameter that narrows in the direction of flow.
- the intake valve 11 is located in the wider diameter area.
- An outlet chamber 14 accommodating an outlet valve 12 is formed in the outlet channel 10 .
- the outlet chamber 14 has a diameter that narrows in the direction of flow.
- the outlet valve 12 is arranged in the area in which the diameter of the outlet chamber 14 is not narrowed.
- the area of the diaphragm pump 20 to be sterilized comprises in particular the inlet channel 9 , the outlet channel 10 and the working space 4 .
- the intake valve 11 and the exhaust valve 12 are from the made of the same material. This can be an elastomer and/or a silicone.
- the inlet valve 11 and the outlet valve 12 can be designed in one piece or in several parts.
- the membrane 3 also has a preferably peripheral spring 15 which protrudes into a peripheral notch 34 of the pump housing 17 .
- the membrane 3 is materially bonded to the intermediate element 5 at a plurality of contact points 23 .
- the material connection was achieved by plastic welding, in the case described here by laser welding.
- the membrane 3 is made of a transparent thermoplastic elastomer and the intermediate element 5 is made of a laser-absorbing thermoplastic such as polypropylene.
- the intermediate element 5 is integrally connected to the connecting element 6 at a plurality of contact points 33 .
- the material connection has also been achieved by plastic welding, here by laser welding.
- the connecting element 6 is made of a thermoplastic that is transparent to the laser, such as transparent polypropylene.
- the inlet channel 9, the working space 4 and the outlet channel 10 form a sealed and sterile arrangement, which is advantageous for tasks in the surgical and medical field.
- the pump head 1 can be sterile, preferably packed in a blister.
- the pump head 1 is connected to the lifting element 16 , which is embodied as a connecting rod, via the internal quick-release fastener 22 , which is embodied as a bayonet fastener.
- the pump head 1 via the external ba onet lock connected to the pump housing 17 by means of the clamping device 18 .
- the closure 26 formed on the pump housing 17 has bayonet claws 27 into which bayonet lugs 28 formed on the clamping device 18 can engage.
- the pump head 1 is thus designed as a two-part overall arrangement, with a first part of the pump head 1 being formed by the clamping device 18 and the rest of the pump head 1 forming the other part. As previously described, the pump head 1 can be removed from the pump housing 17 and screwed onto it by means of a two-stage rotary movement of preferably 90° in each case.
- the clamping device 18 is slipped over the pump head 1 and then clamped with a rotational movement on the pump housing 17 .
- This quick-release fastener can be referred to as an external or external quick-release fastener 24 since it is located on the outside or outside of the diaphragm pump.
- Fig. 3 and figs. 4 shows another exemplary embodiment of a pump head 1 designed according to the invention, which is based, for example, on the configuration shown in FIG. 1 shown pump can be screwed on.
- a sleeve 35 is mounted, which is connected to the connection element 6 on the upper side in a material-locking manner, preferably by plastic welding, particularly preferably by laser welding.
- the sleeve 35 grips the membrane 3 and the intermediate element 5 on the underside and thus clamps them.
- This construction has the advantage that there is no need for a material connection between the membrane 3 and the intermediate element 5 and between the connection element 5 and the intermediate element 5 .
- the material for the membrane 3 can therefore be freely selected. In particular, this material does not have to be matched to the material of the intermediate element 5, since there is no need for a material connection between these two components.
- a seal then does not necessarily take place between the intermediate element 5 and the connecting element 6 , but in any case between the sleeve 35 and the connecting element 6 , since the connecting element 6 does not have to be connected to the sleeve 35 in a material-locking manner.
- the sleeve 35 has bayonet claws 27 (or bayonet lugs) and forms with these formed to match
- Bayonet tabs 28 (or bayonet claws) of the tensioning device 18 have a closure 24 , 26 on the outside.
- the pump head 1 can be fixed to the pump housing 17 with the clamping device 18 .
- the sleeve-shaped clamping device 18 grips under a projection of the pump housing 17 .
- a rotary movement of the clamping device 18 clamps it with the sleeve 35 and thus generates a prestress with which the pump head 1 is fixed.
- a bracing can also be designed with another quick-release fastener.
- the membrane 3 is connected to the sleeve 35 in a material-locking manner, preferably by plastic welding, particularly preferably by laser welding.
- the invention relates to a pump head 1 for a diaphragm pump 20, the pump head 1 comprising a connection part 21 and a diaphragm 3 and the diaphragm 3 having the Connection part 21 forms a working space 4 .
- the pump head 1 is characterized in that it has a fixing element 2 with which an internal quick-release fastener 22 with a lifting element 16 , in particular a connecting rod 16 , of the diaphragm pump 20 can be formed in the diaphragm pump 20 .
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Abstract
Pumpenkopf (1) für eine Membranpumpe (20), wobei der Pumpenkopf (1) ein Anschlussteil (21) und eine Membran (3) umfasst, die einen Arbeitsraum (4) ausbilden. Der Pumpenkopf (1) weist ein Fixierungselement (2) auf, mit dem in der Membranpumpe (20) ein innenliegender Schnellverschluss (22) mit einem Hubelement (16), insbesondere einem Pleuel (16), der Membranpumpe (20) ausgebildet ist. Ferner sind zwei aneinandergrenzenden Bauteile (3, 5, 6, 35) des Pumpenkopfes (1) stoffschlüssig an mindestens einer Kontaktstelle (23, 33, 36), insbesondere durch Kunststoffschweißen, miteinander verbunden.
Description
Pumpenkopf für eine Membranpumpe
Die Erfindung betri f ft einen Pumpenkopf für eine Membranpumpe , wobei der Pumpenkopf ein Anschlussteil und eine Membran umfasst und wobei die Membran mit dem Anschlussteil einen Arbeitsraum ausbildet . Der Arbeitsraum kann auch als Pumpenkammer bezeichnet werden .
Die Erfindung betri f ft ferner Verfahren zur Herstellung eines Pumpenkopfes .
Die Erfindung betri f ft weiter eine Membranpumpe , die einen ein Hubelement antreibenden Motor und einen wie zuvor beschrieben ausgebildeten Pumpenkopf umfasst .
Derartige Pumpenköpfe , Membranpumpen und Verfahren zur Herstellung eines Pumpenkopfes finden in der Praxis viel fach Anwendung . Beispielsweise können bei Operationen an Patienten derartige Membranpumpen eingesetzt werden, um beispielsweise von Organen stammenden Rauchentwicklungen oder anderweitige vom Patienten stammende Fluide abzupumpen . Nach einer Operation ist es derzeit erforderlich, die gesamte Pumpe zu sterilisieren, was aufwändig und teuer ist .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , eine Membranpumpe zu schaf fen, welche für klinische Anwendungen am Patienten geeignet ist , insbesondere kostengünstig herstellbar und einfach handhabbar ist und dabei die strengen Voraussetzungen erfüllt , welche an die Sterilität und Sauberkeit gestellt werden .
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung die Merkmale von Anspruch 1 vor . Insbesondere wird somit erfindungsgemäß bei einem Pumpenkopf der eingangs beschriebenen Art zur Lösung
der genannten Aufgabe vorgeschlagen, dass der Pumpenkopf ein Fixierungselement aufweist , mit dem in der Membranpumpe ein innenliegender Schnellverschluss mit einem Hubelement der Membranpumpe ausbildbar ist . Das Hubelement ist bevorzugt ein Pleuel .
Ein solches Fixierungselement erlaubt es , den Pumpenkopf schnell und mit wenigen Handgri f fen an die Antriebsmechanik der Membranpumpe anzukoppeln und wieder von dieser zu lösen .
Ein Schnellverschluss kann dadurch charakterisiert sein, dass der Pumpenkopf durch einen oder wenige Handgri f fe von dem Pumpengehäuse gelöst und an diesem befestigt werden kann . Der Schnellverschluss kann beispielsweise als ein Baj onettverschluss ausgebildet sein . Das Fixierungselement weist dann wenigstens eine Ba onettklaue und/oder wenigstens eine Ba onettlasche auf .
Der Schnellverschluss kann als eine formschlüssige und/oder kraf tschlüssige Verbindung ausgebildet sein . Der Schnellverschluss kann beispielsweise auch als eine Rastverbindung ausgebildet sein .
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil , dass der Pumpenkopf einfach lösbar ist . Dies bringt insbesondere im klinischen Einsatz besondere Vorteile mit sich . So werden bei einer Pumpe lediglich diej enigen Bereiche kontaminiert , welche mit den von einem Patienten stammenden Fluiden in Berührung kommen . Dies sind daher die Anschlüsse und der Arbeitsraum der Pumpe . Es genügt daher an sich, den Pumpenkopf zu sterilisieren .
Die durch die Erfindung bewirkte einfache Austauschbarkeit des Pumpenkopfes erlaubt es nun, den Pumpenkopf leicht abzunehmen . Nun kann der Pumpenkopf sterilisiert werden oder aber er wird
bevorzugt vollständig ausgewechselt . Gerade bei medi zintechnischen Anwendungen wird das Einsetzen eines neuen, bereits steril verpackten Einweg-Pumpenkopfes besonders bevorzugt sein . Insbesondere erlaubt die einfache Austauschbarkeit des Pumpenkopfes , dass dieser nur für den einmaligen Gebrauch als Einwegprodukt vorgesehen sein kann . Hierzu wird der Pumpenkopf bevorzugt nur aus kostengünstigen Teilen hergestellt . Der Pumpenantrieb kann hierbei weiterhin für eine lange Betriebsdauer ausgelegt sein .
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Fixierungselement mit der Membran formschlüssig und/oder stof f schlüssig verbunden ist . Für die formschlüssige Verbindung ist das Fixierungselement bevorzugt zumindest teilweise von der Membran umhüllt . Der Formschluss kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass die Membran auf das Fixierungselement gestülpt wird . Hierzu kann das Fixierungselement kopfartig, also umhüllungsseitig breiter werdend, ausgebildet sein . Die Schaf fung einer stof f schlüssigen Verbindung kann beispielsweise mittels eines Zweikomponentenspritzgussverfahrens erreicht werden . Hierzu kann zunächst das Material für das Fixierungselement in ein Werkzeug eingespritzt werden, sodann kann das Werkzeug angepasst werden und das Material der Membran kann in das Werkzeug eingespritzt werden . Durch die hohe Verarbeitungstemperatur gehen die beiden Materialien eine stof f schlüssige Verbindung ein, wodurch der Halt des Fixierungselements deutlich verbessert wird . Bevorzugt ist sowohl eine formschlüssige wie auch eine stof f schlüssige Verbindung vorgesehen .
Bei kleineren Pumpenköpfen kann es von Vorteil sein, wenn die Membran und das Fixierungselement einstückig ausgebildet sind . Hierzu kann eine entsprechende Werkzeugform hergestellt und dann im Wege des Spritzgusses das kombinierte Membran-
Fixierungselement-Teil hergestellt werden . Wird für dieses kombinierte Teil ein thermoplastisches Elastomer verwendet , so wird es sich um ein weiches Material handeln und/oder um ein Material , das weicher ist als ein Material des Anschlussteils . Um den Schnellverschluss zu bewirken, können in dem kombinierten Teil Hinterschneidungen eingeschnitten sein, welche durch Zwangsentformung herauslösbar sind . Bei geringen Kräften, die bei einer entsprechend klein ausgelegten Pumpe auftreten, wird die Hinterschneidung ausreichen, um die Membran im Betrieb am Fixierungsgegenteil zu halten, sodass der Formschluss hält . Der Formschluss kann wegen des weichen Materials möglicherweise keinen größeren Kräften standhaf ten . Dies kann j edoch auch nützlich sein, da dann der innenliegende Schnellverschluss bereits durch ein manuelles Heraus ziehen des Pumpenkopfes von dem Hubelement abgelöst werden kann, was noch einfacher ist als beispielsweise das Loslösen durch eine Drehbewegung .
Den zuvor genannten Ausgestaltungen der Verbindung der Membran mit dem Fixierungselement und der einstückigen Ausgestaltung ist gemeinsam, dass im Betrieb eine Bewegung des Fixierungselements die Membran bewegen und den Arbeitsraum durch die bewirkte Bewegung verändern kann . Bei Verwendung des Pumpenkopfes in einer Membranpumpe ist das Fixierungselement mit dem Hubelement , insbesondere dem Pleuel , mechanisch verbunden . Im Betrieb voll führt das Hubelement eine lineare Bewegung, die bei einem Exzenterantrieb nicht perfekt ist , da dort ohne Gelenkführungen eine Kippbewegung auf tritt . Bevorzugt ist die Bewegung eine Hubbewegung . Im Betrieb führt die Membran daher eine os zillierende Bewegung aus , welche den Arbeitsraum periodisch verkleinert und wieder vergrößert . Durch in dem Pumpenkopf angeordnete Ventile kann so die Pumpwirkung erzielt werden . Die Pumpwirkung wird im Betrieb dadurch erzielt , dass durch eine Vergrößerung des Arbeitsraums in diesem ein Unterdrück entsteht und daher Fluid in diesen
einströmt . In einem sich anschließenden Gegenhub wird das Fluid zusammengedrückt , es entsteht ein Überdruck . Das Einlassventil sperrt und das Auslassventil öf fnet sich, sodass das Fluid aus der Arbeitskammer über den Auslass herausgepumpt wird .
Es kann vorgesehen sein, dass das Fixierungselement ein Rastelement aufweist . Bevorzugt ist das Rastelement eine Ba j onettklaue oder eine Ba j onettlasche . Der zuvor genannte Schnellverschluss ist dann ein Baj onettverschluss .
Bei einem Pumpenkopf der eingangs beschriebenen Art oder der zuvor beschriebenen Varianten des Pumpenkopfes kann vorgesehen sein, dass zumindest zwei aneinandergrenzende Bauteile des Pumpenkopfes stof f schlüssig an mindestens einer Kontaktstelle miteinander verbunden sind . Die stof f schlüssige Verbindung ist bevorzugt durch Kunststof f schweißen, besonders bevorzugt durch Laserschweißen, erzeugt . Weiter unten werden einige Varianten beschrieben, bei denen genauer angegeben wird, welche Bauteile auf diese Weise in besonders bevorzugten Aus führungen miteinander verbunden sein können .
Es kann vorgesehen sein, dass das Anschlussteil ein Anschlusselement umfasst , das über einen Einlass und einen Auslass verfügt , welche j eweils mit dem Arbeitsraum fluidisch verbunden sind, und dass das Anschlussteil ein Zwischenelement hat , welche zwischen dem Anschlussteil und der Membran angeordnet ist . Bevorzugt begrenzt das Zwischenelement den Arbeitsraum . Eine Wandung des Arbeitsraums ist daher durch eine Oberfläche des Zwischenelements ausgebildet . Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass zwischen dem Anschlusselement und dem Zwischenelement ein Einlassventil und ein Auslassventil angeordnet sind .
Das Anschlusselement ist bevorzugt als Anschlussplatte
ausgebildet . Gleichsam ist das Zwischenelement bevorzugt als Zwischenplatte ausgebildet . Die Anschlussplatte und/oder die Zwischenplatte und/oder die Membran können insbesondere aufeinander geschichtet sein .
Es kann vorgesehen sein, dass das Einlassventil und das Auslassventil miteinander einstückig verbunden sind .
Das Einlassventil und das Auslassventil können aus dem gleichen Material gefertigt sein . Beispielsweise können die Ventile aus einem Elastomer, einem thermoplastischen Elastomer und/oder einem Silikon gefertigt sein .
Das Einlassventil kann in einer Einlasskammer angeordnet sein und füllt diese vorzugsweise zumindest abströmseitig nur teilweise aus . Entsprechend kann das Auslassventil in einer Auslasskammer angeordnet sein und diese vorzugsweise zumindest abströmseitig nur teilweise aus füllen . Die beiden Kammern sind bevorzugt zwischen dem Anschlusselement und dem Zwischenelement ausgebildet .
Zur Schaf fung eines möglichst kostengünstigen Pumpenkopfes kann vorgesehen sein, dass dieser ) vollständig aus Kunststof f ist .
Es kann vorgesehen sein, dass das Anschlussteil , insbesondere das Anschlusselement und/oder das Zwischenelement , die Ventile , die Membran und/oder das Fixierungselement und/oder die Spannvorrichtung aus Kunststof f sind . Die j eweils verwendeten Kunststof fe können bei unterschiedlichen Teilen gleich oder unterschiedlich sein . Bevorzugt unterscheiden sich j edoch die Kunststof fe von zumindest zwei der Teile des Pumpenkopfes . Welche Kunststof fe und Kunststof f kombinationen besonders vorteilhaft sein können, wird an anderer Stelle genauer ausgeführt .
Zur Schaf fung eines stabilen und dichten Pumpenkopfes kann bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Pumpenkopfes vorgesehen sein, dass die Membran und das Anschlussteil stof f schlüssig an mindestens einer Kontaktstelle miteinander verbunden sind .
Die stof f schlüssige Verbindung ist bevorzugt durch Kunststof f schweißen erzeugt . Ein bevorzugtes Schweißverfahren für Kunststof fe ist das Laserschweißverfahren . Ein solches Kunststof fschweißverfahren ist im Rahmen dieser Erfindung generell ein bevorzugt zu wählendes Schweißverfahren . Es sind allerdings auch andere Kunststof fschweißverfahren möglich und können zu sehr guten Ergebnissen führen wie etwa ein Spiegel schweiß verfahr en .
Bevorzugt ist die zuvor genannte stof f schlüssige Verbindung zwischen dem zuvor genannten Zwischenelement des Anschlussteils und der Membran ausgebildet .
Gleichsam kann vorgesehen sein, dass das Anschlusselement und das Zwischenelement stof f schlüssig an mindestens einer Kontaktstelle miteinander verbunden sind . Auch diese stof f schlüssige Verbindung ist bevorzugt durch Laserschweißen erzeugt .
Die stof f schlüssigen Verbindungen haben unter anderem den Vorteil , dass der Pumpenkopf als eine einteilige Gesamtanordnung von der Membranpumpe abnehmbar ist und daher einfach ausgetauscht werden kann, ohne dass mehrere einzelne Teile ausgetauscht werden müssen .
Bevorzugt ist das Anschlusselement aus einem Thermoplast . Der
Thermoplast ist besonders bevorzugt Polypropylen . Besonders bevorzugt ist das Anschlusselement in einem Frequenzbereich
einer Laserstrahlung transparent . Das Anschlusselement kann daher beim Laserschweißen von dem Laser passiert werden .
Es kann vorgesehen sein, dass die Membran eine Feder hat , welche im verbauten Zustand in eine Kerbe eines Pumpengehäuses der Membranpumpe ragt . Feder und Kerbe sind vorzugsweise umlaufend ausgebildet . Hierdurch kann ein sicherer Sitz und die Positionierung der Membran erreicht werden . Durch eine Vorspannung der Feder im assemblierten Zustand lassen sich Toleranzen im Aufbau kompensieren .
Ferner kann vorgesehen sein, dass eine Hülse und das Anschlussteil , insbesondere die Hülse und das Anschlusselement , stof f schlüssig an mindestens einer Kontaktstelle miteinander verbunden sind . Auch diese stof f schlüssige Verbindung ist bevorzugt durch Kunststof f schweißen, insbesondere durch Laserschweißen erzeugt .
Entsprechend sollten die Materialien des Anschlussteils , insbesondere des Anschlusselements , und der Hülse aufeinander abgestimmt sein . Diese können daher aus Materialien ausgebildet sein wie im Zusammenhang mit dem Kunststof f schweißen beschrieben . Insbesondere kann ein oder das Material der Hülse an mindestens einer Kontaktstelle zum Anschlussteil , insbesondere zum Anschlusselement , ein Thermoplast , insbesondere Polypropylen, sein .
Bevorzugt ist bzw . sind die Membran und/oder das Zwischenelement zwischen der Hülse und dem Anschlussteil , insbesondere zwischen der Hülse und dem Anschlusselement , eingeklemmt .
Die Hülse kann mit einer Spannvorrichtung einen außenseitigen
Schnellverschluss , insbesondere Baj onettverschluss , bilden .
Die Spannvorrichtung kann hierbei die Hülse außenseitig zumindest teilweise umgeben .
Die zuvor beschriebenen Ausgestaltungen, welche eine mit dem Anschlussteil stof f schlüssig verbundene Hülse aufweisen, haben den Vorteil , dass auf eine stof f schlüssige Verbindung zwischen Membran und Zwischenelement und/oder zwischen dem Anschlusselement und dem Zwischenelement verzichtet werden kann . Das Material für die Membran kann daher frei wählbar sein . Insbesondere muss dieses Material nicht an das Material des Zwischenelements angepasst sein, da keine stof f schlüssige Verbindung zwischen diesen beiden Bauteilen erfolgen muss .
Bei derartigen Ausgestaltungen kann eine Abdichtung der Ventilkammern zwischen der Hülse und dem Anschlussteil , insbesondere zwischen der Hülse und dem zuvor beschriebenen Anschlusselement , erfolgen . Weitere Abdichtungen können entbehrlich sein .
Optional kann vorgesehen sein, dass die Membran mit der Hülse stof f schlüssig, bevorzugt durch Kunststof f schweißen, besonders bevorzugt durch Laserschweißen, verbunden ist .
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Pumpenkopfes kann vorgesehen sein, dass der Pumpenkopf eine Spannvorrichtung aufweist , mit der der Pumpenkopf mit einem Pumpengehäuse der Membranpumpe verspannbar ist . Bevorzugt ist mit der Spannvorrichtung und dem Pumpengehäuse ein außenseitiger Schnellverschluss ausbildbar . Besonders bevorzugt ist der Schnellverschluss ein Baj onettverschluss . Derartige Ausgestaltungen des Pumpenkopfes sind besonders vorteilhaft , da sie durch den zwei fachen Schnellverschluss , einer innenliegend zur Befestigung des Pumpenkopfes an dem Membranantrieb und einer außenliegend zur Befestigung des Pumpenkopfes an dem Pumpengehäuse der Membranpumpe durch
wenige Handgri f fe schnell und einfach austauschbar ist . Zum Austauschen des Pumpenkopfes wird sich eine Ausgestaltung anbieten, bei der zunächst die Spannvorrichtung gelöst und abgenommen wird und dass sodann der Pumpenkopfes von dem Hubelement abgenommen wird . Ein neuer, vorzugsweise steriler, Pumpenkopf kann sodann mittels des innenliegenden Schnellverschlusses an dem Hubelement befestigt werden und sodann mittels des außenliegenden Schnellverschlusses und der Spannvorrichtung an dem Pumpengehäuse befestigt werden .
Vorzugsweise ist die Spannvorrichtung auf das Anschlussteil lösbar aufsetzbar .
Der Schnellverschluss ist bevorzugt ein Baj onettverschluss , kann j edoch auch anderweitig ausgebildet sein wie etwa als Schnappverschluss .
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Pumpenkopfes kann vorgesehen sein, dass die Membran und das Anschlussteil an mindestens einer Kontaktstelle zur Membran, beispielsweise an der bereits zuvor erwähnten mindestens einen Kontaktstelle , Materialien aufweisen, welche durch Kunststof f schweißen, vorzugsweise durch Laserschweißen, miteinander verschweißbar sind . Die Membran und das Anschlussteil sind dann miteinander stof f schlüssig und keimdicht verbunden . Bevorzugt weisen die Membran und das zuvor erwähnte Zwischenelement des Anschlussteils an der mindestens einen Kontaktstelle zur Membran Materialien auf , welche durch Kunststof f schweißen, vorzugsweise Laserschweißen, miteinander verschweißbar sind .
Es kann vorgesehen sein, dass ein Material der Membran, beispielsweise das zuvor genannten Material , ein thermoplastisches Elastomer ist . I st die Membran zusammen mit dem Fixierungselement in einem 2K-Sprit zgussverf ahren
hergestellt , enthält das Material des Fixierungselements bevorzugt ein Material , welches härter ist als das Material der Membran . Als Hartkomponente kann beispielsweise Polypropylen verwendet werden . Normalerweise und im Stand der Technik besteht die Membran aus einem Gummi . Thermoplastische Elastomere erscheinen auf den ersten Blick nachteilhaf t , da sie mechanisch weniger belastbar sind als reine Elastomere wie ein Gummi . Ein reines Elastomer scheint an sich die gewünschten Eigenschaften einer Membran optimal zu erfüllen . Die Anmelderin hat hier erstmals erkannt , dass thermoplastische Elastomere als Membranmaterial gerade für Anwendungen von kurzer Dauer besonders vorteilhaft ist , da dieses Material es ermöglicht , besonders kostengünstig stabile und auswechselbare Pumpenköpfe zu schaf fen . Beispielsweise eignet sich dieses Material hervorragend zum Kunststof f schweißen, da es unter Hitzeeinwirkung plastisch verformbar ist .
Das Anschlusselement , das Zwischenelement und/oder das Fixierungselement weisen bevorzugt ein gleiches Basismaterial auf . Bei dem Basismaterial handelt es sich bevorzugt um einen Thermoplast . Eine gleiche Materialbasis hat den Vorteil , dass die Schmel ztemperaturen und die chemischen Eigenschaften identisch oder ähnlich sein werden, sodass ein optimales Resultat beim Kunststof f schweißen erzielbar ist . Das gesamte Anschlussteil kann eine gleiche Kunststof fbasis enthalten .
Die Membran ist bevorzugt aus einem Material ausgebildet , welches einen ähnlichen Schmel zpunkt hat wie ein Material eines angrenzenden Teils wie etwa ein Material des Zwischenelements . Mit ähnlich ist gemeint , dass ein Kunststof f schweißen möglich ist und zu einer stof f schlüssigen Verbindung führt . Beispielsweise können sich die Schmel ztemperaturen um höchstens 10 ° C, vorzugweise um höchstens 5 ° C unterscheiden .
Weiter ist die Membran bevorzugt aus einem Material gebildet , welches eine Polymerbasis hat , die der Polymerbasis eines kontaktierenden Materials , wie insbesondere eines Materials des Zwischenelements , hat . Beispielsweise kann das Zwischenelement aus dem Thermoplast Polyolefin ausgebildet sein und die Membran aus einem thermoplastischen Elastomer auf Olefinbasis wie insbesondere TPE-0 oder TPE-V . Materialien, die sich in dieser Weise ähneln, können besonders stabile Verbindungen beim Kunststof f schweißen eingehen .
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Pumpenkopfes kann vorgesehen sein, dass ein Material des Anschlussteils , wie beispielsweise das bereits zuvor erwähnte Material des Anschlussteils , an mindestens einer Kontaktstelle zur Membran, beispielsweise an der bereits zuvor erwähnten Kontaktstelle , ein Thermoplast ist . Der Thermoplast ist bevorzugt Polypropylen . Bevorzugt ist an der Kontaktstelle zur Membran ein Material des Zwischenelements ein Thermoplast . Besonders bevorzugt ist die Membran wie zuvor erwähnt aus einem thermoplastischen Elastomer und das Anschlussteil bzw . das Zwischenelement aus einem Thermoplast . Diese Materialkombination eignet sich gut zum Kunststof f schweißen und führt zu einem stabilen, dichten und kostengünstigen Pumpenkopf .
Es kann in vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Membran oder das Anschlussteil an mindestens einer Kontaktstelle zur Membran, beispielsweise an der zuvor genannten Kontaktstelle , für Licht in einem Frequenzbereich transparent ist . Bevorzugt ist das zuvor genannte Zwischenelement des Anschlussteils oder die Membran für Licht in dem Frequenzbereich durchlässig . Das j eweils andere Teil ist dann bevorzugt an den Kontaktstellen laserabsorbierend . Für das Laserschweißen wird bevorzugt entweder die Membran
oder das Anschlussteil bzw . das Zwischenelement transparent sein und das j eweils andere Teil laserabsorbierend .
Zur Schaf fung eines laserabsorbierenden Teils kann ein an sich transparentes Material eingefärbt werden, beispielsweise durch Beimischen von Masterbatch .
Es kann in vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen sein, dass das Anschlusselement und das Zwischenelement an mindestens einer Kontaktstelle , beispielsweise an der mindestens einen zuvor erwähnten Kontaktstelle , Materialien aufweisen, welche durch Kunststof f schweißen, vorzugsweise Laserschweißen, miteinander verschweißbar sind . Vorteilhafte Materialien sind bereits zuvor genannt worden .
Das Anschlusselement und/oder das Zwischenelement und/oder die Membran werden bevorzugt durch Spritzguss hergestellt . Die Ventile werden bevorzugt als Stanzteile hergestellt , können aber auch durch Spritzguss hergestellt sein .
Das Anschlusselement und das Zwischenelement sind bevorzugt aus einem thermoplastischen Polypropylen . Bevozugt ist das Anschlusselement für zum Laserschweißen verwendetes Laserlicht transparent , während das Zwischenelement das Laserlicht absorbiert .
Ein Fluid kann ein Gas oder eine Flüssigkeit sein .
Der Pumpenkopf ist bevorzugt als Pumpenkopf für eine Gas- oder eine Flüssigkeitspumpe ausgebildet . Der Pumpenkopf kann auch für eine zum Pumpen eines Gas-Flüssigkeitsgemischs ausgelegte Membranpumpe ausgebildet sein .
Zur Lösung der genannten Aufgabe sind erfindungsgemäß die
Merkmale des auf eine Membranpumpe gerichteten nebengeordneten
Anspruchs vorgesehen . Insbesondere wird zur Lösung der
genannten Aufgabe somit erfindungsgemäß bei einer Membranpumpe der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, dass der Pumpenkopf erfindungsgemäß , insbesondere wie zuvor beschrieben und/oder nach einem der auf einen Pumpenkopf gerichteten Schutzansprüche , ausgebildet ist und dass das Hubelement ein Gegenfixierungselement aufweist , welches in der Membranpumpe den innenliegenden Schnellverschluss mit dem Fixierungselement ausbildet . Das Gegenfixierungselement weist bevorzugt eine Ba j onettklaue und/oder eine Ba j onettlasche auf .
Das Hubelement kann mit einer Motorwelle des Motors über einen Exzenter mechanisch verbunden sein . Das Hubelement kann eine os zillierende Hubbewegung aus führen .
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Membranpumpe kann vorgesehen sein, dass das Pumpengehäuse ein Verschlusselement aufweist , welches mit einer oder der Spannvorrichtung des Pumpenkopfes einen außenseitigen Schnellverschluss , beispielsweise den zuvor erwähnten außenseitigen Schnellverschluss , ausbildet . Das Verschlusselement weist bevorzugt eine Baj onettklaue und/oder eine Baj onettlasche auf .
Wenn auch der innenliegende Schnellverschluss als Baj onettverschluss ausgebildet ist , lässt sich der Pumpenkopf durch zwei Handgri f fe , entfernen und wieder aufsetzen, wobei zum Entfernen erst die Spannvorrichtung gedreht wird und dann der verbleibende Teil des Pumpenkopfes vom Hubelement abgedreht wird . Zum Aufsetzen erfolgt dies in entgegengesetzter Reihenfolge .
Zur Lösung der genannten Aufgabe sind erfindungsgemäß die Merkmale des auf ein Verfahren zur Herstellung eines Pumpenkopfes gerichteten nebengeordneten Anspruchs vorgesehen . Insbesondere wird zur Lösung der genannten Aufgabe somit erfindungsgemäß bei einem Verfahren zur Herstellung eines
Pumpenkopfes vorgeschlagen, dass der Pumpenkopf erfindungsgemäß , insbesondere wie zuvor beschrieben und/oder nach einem der auf einen Pumpenkopf gerichteten Schutzansprüche , ausgebildet ist und dass die Membran durch Laserschweißen mit dem Anschlussteil unlösbar und/oder den Arbeitsraum abdichtend verbunden wird . Bevorzugt wird die Membran durch Kunststof f schweißen mit dem Zwischenelement des Anschlussteils unlösbar und/oder den Arbeitsraum abdichtend verbunden .
Zur Lösung der genannten Aufgabe sind erfindungsgemäß die Merkmale des auf ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Pumpenkopfes gerichteten weiteren nebengeordneten Anspruchs vorgesehen . Insbesondere wird zur Lösung der genannten Aufgabe somit erfindungsgemäß bei einem Verfahren zur Herstellung eines Pumpenkopfes vorgeschlagen, dass der Pumpenkopf erfindungsgemäß , insbesondere wie zuvor beschrieben und/oder nach einem der auf einen Pumpenkopf gerichteten Schutzansprüche , ausgebildet ist und dass das Anschlussteil ein Anschlusselement und ein Zwischenelement umfasst und dass das Anschlusselement durch Kunststof f schweißen mit dem Zwischenelement und/oder mit einer Hülse , beispielsweise der bereits zuvor erwähnten Hülse , unlösbar und/oder zwischen dem Anschlusselement und dem Zwischenelement ausgebildete Ventilkammern abdichtend verbunden wird . Die Ventilkammern sind bevorzugt die bereits zuvor erwähnten Einlass- und Auslasskammer .
Bei den zuvor beschriebenen Verfahren ist die bevorzugte Kunststof fschweißmethode das Laserschweißen .
Die Erfindung wird nun anhand einiger weniger Aus führungsbeispiele näher beschrieben, ist j edoch nicht auf diese wenigen Aus führungsbeispiele beschränkt . Weitere Erfindungsvarianten und Aus führungsbeispiele ergeben sich
durch Kombination der Merkmale einzelner oder mehrere Schutzansprüche untereinander und/oder mit einzelnen oder mehreren Merkmalen der Aus führungsbeispiele und/oder der zuvor beschriebenen Varianten erfindungsgemäßer Vorrichtungen und Verfahren .
Es zeigt :
Fig . 1 eine Membranpumpe mit einem auswechselbaren Pumpenkopf gemäß Fig . 2 ,
Fig . 2 einen erfindungsgemäßen Pumpenkopf ,
Fig . 3 den in Fig . 2 gezeigten Pumpenkopf , der an einer
Pumpe befestigt ist ,
Fig . 4 ein weiteres Aus führungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pumpenkopfes ,
Fig . 5 den in Fig . 4 gezeigten Pumpenkopf , der an einer Pumpe befestigt ist .
Bei der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Aus führungsbeispiele der Erfindung erhalten in ihrer Funktion übereinstimmende Elemente auch bei abweichender Gestaltung oder Formgebung übereinstimmende Bezugs zahlen .
Fig . 1 zeigt ein Aus führungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten Membranpumpe 20 . Die Membranpumpe 20 hat eine Motoreinheit 29 mit einem Motor 30 und einem elektri schen Anschluss 31 zur Versorgung des Motors 30 mit Strom . An die Motoreinheit 29 schließt sich eine Getriebeeinheit 32 an, welche die von dem Motor 30 erzeugte Rotationsbewegung über einen in dem Pumpengehäuse 17 angeordneten Exzenter in eine os zillierende lineare Hubbewegung eines als Pleuel ausgebildeten Hubelements
16 umwandelt . Ein Teil des Hubelements 16 ist in Fig . 3 gezeigt .
In alternativen Aus führungsbeispielen kann das Hubelement 16 auch durch einen anderweitigen Antrieb mit oder ohne Getriebe bewegt werden wie etwa auch durch einen Linearantrieb .
Auf dem Pumpengehäuse 17 der Getriebeeinheit 32 ist ein einfach auswechselbarer Pumpenkopf 1 auf geschraubt . Dieser ist in Fig . 2 und Fig . 3 genauer dargestellt . Der Pumpenkopf 1 und dessen Verbindung zum Rest der Membranpumpe 20 ist hierbei derart ausgebildet , dass er mit einfachen Handgri f fen durch Drehbewegungen ausgewechselt werden kann . Einige nützliche Anwendungen sind bereits weiter oben beschrieben worden .
Der Pumpenkopf 1 umfasst ein Fixierungselement 2 , eine Membran 3 , ein als Zwischenplatte ausgebildetes Zwischenelement 5 , ein als Anschlussplatte ausgebildetes Anschlusselement 6 , ein Einlassventil 11 und ein Auslassventil 12 .
Ein Arbeitsraum 4 wird durch die Membran 3 und das Zwischenelement 5 begrenzt .
Das Volumen des Arbeitsraums 4 ist veränderbar . Im Pumpbetrieb wird das Fixierungselement 2 nach oben und unten bewegt . Die auf das Fixierungselement 2 gezogene Membran 3 os zilliert dann ebenfalls in einer Auf- und Abbewegung, sodass sich der Arbeitsraum 4 im Wechsel verkleinert und vergrößert .
Das Fixierungselement 2 ist zumindest teilweise durch die Membran 3 umhüllt . Hierbei kann die Membran 3 auf das Fixierungselement 2 aufgestülpt sein . Die Membran 3 kann auch stof f schlüssig mit dem Fixierungselement 2 verbunden sein . Die stof f schlüssige Verbindung kann wie zuvor beschrieben beispielsweise mittels eines Zweikomponentenspritzgussverfahrens erreicht werden . Das Fixierungselement 2 ist im
eingebauten Zustand mittels einer Schnellverbindung mit dem Hubelement 16 verbunden . Diese Schnellverbindung wird als innenseitige Schnellverbindung bezeichnet , da sie innerhalb der Membranpumpe 20 ausgeprägt ist . Die Schnellverbindung ist in dem gezeigten Aus führungsbeispiel als Baj onettverschluss ausgebildet , bei dem das Fixierungselement 2 mehrere Ba onettklauen 27 und das am Hubelement 16 ausgebi ldete Gegenfixierungselement 19 mehrere Ba onettlaschen 28 entsprechender Anzahl aufweisen .
Das Anschlussteil 21 umfasst das Anschlusselement 6 und das Zwischenelement 5 .
Das Anschlusselement 6 verfügt über einen Einlass 7 und einen Auslass 8 . Der Einlass 7 ist über einen Einlasskanal 9 mit dem Arbeitsraum 4 verbunden . Der Auslass 8 ist über einen Auslasskanal 10 mit dem Arbeitsraum 4 verbunden .
Im Einlasskanal 9 ist eine Einlasskammer 13 ausgeprägt , welche ein Einlassventil 11 beherbergt . Die Einlasskammer 13 hat einen in Strömungsrichtung verengenden Durchmesser . Das Einlassventil 11 ist in dem Bereich mit breiterem Durchmesser angeordnet .
Im Auslasskanal 10 ist eine Auslasskammer 14 ausgeprägt , welche ein Auslassventil 12 beherbergt . Die Auslasskammer 14 hat einen in Strömungsrichtung verengenden Durchmesser . Das Auslassventil 12 ist wie das Einlassventil in dem Bereich angeordnet , in dem der Durchmesser der Auslasskammer 14 nicht verengt ist . Der zu sterilisierende Bereich der Membranpumpe 20 umfasst insbesondere den Einlasskanal 9 , den Auslasskanal 10 und den Arbeitsraum 4 .
Das Einlassventil 11 und das Auslassventil 12 sind aus dem
gleichen Material gefertigt . Dies kann ein Elastomer und/oder ein Silikon sein . Das Einlassventil 11 und das Auslassventil 12 können einstückig oder mehrteilig ausgebildet sein .
Die Membran 3 verfügt des Weiteren über eine vorzugsweise umlaufende Feder 15 , welche in eine umlaufende Kerbe 34 des Pumpengehäuses 17 ragt .
Die Membran 3 ist an mehreren Kontaktstellen 23 mit dem Zwischenelement 5 stof f schlüssig verbunden . Der Stof fschluss ist durch Kunststof f schweißen, in dem hier beschriebenen Fall durch Laserschweißen, erreicht worden . Hierzu ist die Membran 3 aus einem transparenten thermoplastischen Elastomer und das Zwischenelement 5 aus einem laserabsorbierenden Thermoplast wie etwa Polypropylen ausgebildet .
Das Zwischenelement 5 ist mit dem Anschlusselement 6 an mehreren Kontaktstellen 33 stof f schlüssig verbunden . Der Stof fschluss ist ebenfalls durch Kunststof f schweißen, hier durch Laserschweißen, erreicht worden . Hierzu ist das Anschlusselement 6 aus einem für den Laser transparenten Thermoplast wie etwa transparentem Polypropylen ausgebildet .
Der Einlasskanal 9 , der Arbeitsraum 4 und der Auslasskanal 10 bilden eine dichte und sterile Anordnung, was für Aufgabenstellungen im chirurgisch-medi zinischen Bereich von Vorteil ist .
Der Pumpenkopf 1 kann steril , vorzugsweise in einem Blister, verpackt sein .
Der Pumpenkopf 1 ist über den innenliegenden Schnellverschluss 22 , der als Baj onettverschluss ausgebildet ist , mit dem als Pleuel ausgebildeten Hubelement 16 verbunden . Weiter ist der Pumpenkopf 1 über den außenliegenden Ba onettverschluss
mittels der Spannvorrichtung 18 mit dem Pumpengehäuse 17 verbunden . Hierzu weist der am Pumpengehäuse 17 ausgebildete Verschluss 26 Ba j onettklauen 27 auf , in welche an der Spannvorrichtung 18 ausgebildete Ba j onettlaschen 28 eingrei fen können .
Der Pumpenkopf 1 ist so als zweiteilige Gesamtanordnung ausgebildet , wobei ein erster Teil des Pumpenkopfes 1 von der Spannvorrichtung 18 gebildet ist und der Rest des Pumpenkopfes 1 das andere Teil bildet . Wie zuvor beschrieben kann durch eine zweistufige Drehbewegung von j eweils bevorzugt 90 ° der Pumpenkopf 1 von dem Pumpengehäuse 17 entfernt und auf dieses auf geschraubt werden .
Die Spannvorrichtung 18 wird hierzu über dem Pumpenkopf 1 gestülpt und dann mit einer Rotationsbewegung an dem Pumpengehäuse 17 festgespannt . Dieser Schnellverschluss kann als außenseitiger oder außenliegender Schnellverschluss 24 bezeichnet werden, da er außenseitig oder außerhalb der Membranpumpe liegt .
In Fig . 3 und Fig . 4 ist ein weiteres Aus führungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten Pumpenkopfes 1 dargestellt , welche beispielsweise auf der in Fig . 1 gezegiten Pumpe auf geschraubt sein kann .
Im Unterschied zu dem in Fig . 2 und Fig . 3 gezeigten Aus führungsbeispiel ist bei dem in Fig . 4 und Fig . 5 gezeigten Aus führungsbeispiel eine Hülse 35 aufgezogen, welche oberseitig mit dem Anschlusselement 6 stof f schlüssig, vorzugsweise durch Kunststof f schweißen, besonders bevorzugt durch Laserschweißen, verbunden ist . Die Hülse 35 umgrei ft unterseitig die Membran 3 und das Zwischenelement 5 und klemmt diese somit ein .
Diese Konstruktion hat den Vorteil , dass auf eine stof f schlüssige Verbindung zwischen Membran 3 und Zwischenelement 5 und zwischen dem Anschlusselement 5 und dem Zwischenelement 5 verzichtet werden kann . Das Material für die Membran 3 ist daher frei wählbar ist . Insbesondere muss dieses Material nicht an das Material des Zwischenelement 5 angepasst sein, da keine stof f schlüssige Verbindung zwischen diesen beiden Bauteilen erfolgen muss .
Eine Abdichtung erfolgt sodann nicht zwingend zwischen der Zwischenelement 5 und dem Anschlusselement 6 , sondern j edenfalls zwischen der Hülse 35 und dem Anschlusselement 6 , da das Anschlusselement 6 nicht mit der Hülse 35 stof f schlüssig verbunden sein muss .
Die Hülse 35 weist Ba j onettklauen 27 ( resp . Ba j onettlaschen) auf und bildet mit hierzu passend ausgebildeten
Baj onettlaschen 28 ( resp . Baj onettklauen) der Spannvorrichtung 18 einen außenseitigen Verschluss 24 , 26 . Mit der Spannvorrichtung 18 kann der Pumpenkopf 1 am Pumpengehäuse 17 fixiert werden . Hierzu untergrei ft die hülsenförmig ausgebildete Spannvorrichtung 18 einen Vorsprung des Pumpengehäuses 17 . Durch eine Drehbewegung der Spannvorrichtung 18 verspannt sich diese mit der Hülse 35 und erzeugt so eine Vorspannung, mit der der Pumpenkopf 1 fixiert wird . Anstelle des Baj onettverschlusses kann eine Verspannung auch mit einem anderen Schnellverschluss ausgebildet sein .
Optional kann vorgesehen sein, dass die Membran 3 mit der Hülse 35 stof f schlüssig, bevorzugt durch Kunststof f schweißen, besonders bevorzugt durch Laserschweißen, verbunden ist .
Die Erfindung betri f ft einen Pumpenkopf 1 für eine Membranpumpe 20 , wobei der Pumpenkopf 1 ein Anschlussteil 21 und eine Membran 3 umfasst und wobei die Membran 3 mit dem
Anschlussteil 21 einen Arbeitsraum 4 ausbildet . Der Pumpenkopf 1 ist dadurch gekennzeichnet , dass er ein Fixierungselement 2 aufweist , mit dem in der Membranpumpe 20 ein innenliegender Schnellverschluss 22 mit einem Hubelement 16 , insbesondere einem Pleuel 16 , der Membranpumpe 20 ausbildbar ist .
Bezugszeichenliste Pumpenkopf Fixierungselement Membran Arbeitsraum Zwischenelement Anschlusselement Einlass Auslass Einlasskanal Auslasskanal Einlassventil Auslassventil Einlasskammer Auslasskammer Feder Hubelement Pumpengehäuse Spannvorrichtung Gegenfixierungselement Membranpumpe Anschlussteil innenliegender Schnellverschluss Kontaktstelle zwischen 3 und 5 außenseitiger Schnellverschluss Verschlusselement Ba j onettklaue Ba j onettlasche Motoreinheit Motor elektrischer Anschluss Getriebeeinheit Kontaktstelle zwischen 5 und 6 Kerbe
35 Hülse
36 Kontaktstelle zwischen 35 und 6
Claims
Ansprüche Pumpenkopf (1) für eine Membranpumpe (20) , wobei der Pumpenkopf (1) ein Anschlussteil (21) und eine Membran (3) umfasst und wobei die Membran (3) mit dem Anschlussteil (21) einen Arbeitsraum (4) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkopf (1) ein Fixierungselement (2) aufweist, mit dem in der Membranpumpe (20) ein innenliegender Schnellverschluss (22) mit einem Hubelement (16) , insbesondere einem Pleuel (16) , der Membranpumpe (20) ausbildbar ist. Pumpenkopf (1) nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierungselement (2) mit der Membran (3) formschlüssig und/oder stoff schlüssig oder einstückig verbunden ist und/oder dass das Fixierungselement (2) ein Rastelement (27, 28) , insbesondere eine Ba j onettklaue (27) und/oder eine
Ba j onettlasche (28) aufweist. Pumpenkopf (1) nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei aneinandergrenzende Bauteile (3,5, 6,35) des Pumpenkopfes (1) stoff schlüssig an mindestens einer Kontaktstelle (23, 33, 36) , insbesondere durch Kunststoff schweißen, miteinander verbunden sind. Pumpenkopf (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil (21) ein Anschlusselement (6) umfasst, die über einen Einlass (7) und einen Auslass (8) verfügt, welche jeweils mit dem Arbeitsraum (4) fluidisch verbunden sind, und dass das Anschlussteil (21) ein Zwischenelement (5) hat, welche zwischen dem Anschlussteil (21) und der Membran (3)
angeordnet ist, insbesondere wobei das Zwischenelement (5) den Arbeitsraum (4) begrenzt und/oder wobei zwischen dem Anschlusselement (6) und dem Zwischenelement (5) ein Einlassventil (11) und ein Auslassventil (12) angeordnet sind . Pumpenkopf (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkopf (1) vollständig aus Kunststoff ist. Pumpenkopf (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (3) und das Anschlussteil (21) , insbesondere das Zwischenelement (5) , stoff schlüssig an mindestens einer Kontaktstelle (23) , insbesondere durch Kunststoff schweißen, miteinander verbunden sind. Pumpenkopf (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (6) und das Zwischenelement (5) stoff schlüssig an mindestens einer Kontaktstelle (33) , insbesondere durch Kunststoff schweißen, miteinander verbunden sind. Pumpenkopf (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hülse (35) und das Anschlussteil (21) , insbesondere das Anschlusselement (6) , stoff schlüssig an mindestens einer Kontaktstelle (36) , insbesondere durch Kunststoff schweißen, miteinander verbunden sind, insbesondere wobei die Membran (3) und/oder das Zwischenelement (5) zwischen der Hülse (35) und dem Anschlussteil (21) , insbesondere dem Anschlusselement (6) , eingeklemmt ist. Pumpenkopf (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkopf (1) eine
Spannvorrichtung (18) aufweist, mit der der Pumpenkopf (1) mit einem Pumpengehäuse (17) der Membranpumpe (20) verspannbar ist, insbesondere wobei mit der Spannvorrichtung (18) und dem Pumpengehäuse (17) ein außenseitiger Schnellverschluss (24) , vorzugweise ein Bajonettverschluss, ausbildbar ist. Pumpenkopf (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (3) und das Anschlussteil (21) an mindestens einer oder an der mindestens einen Kontaktstelle (23) zur Membran (3) Materialien aufweisen, welche durch Kunststoff schweißen, insbesondere durch Laserschweißen, miteinander verschweißbar sind. Pumpenkopf (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder das Material der Membran (3) ein thermoplastisches Elastomer ist, insbesondere wobei das Material der Membran (3) zusätzlich ein Polypropylen enthält. Pumpenkopf (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder das Material des Anschlussteils (21) , insbesondere ein oder das Material des Zwischenelements (5) , an mindestens einer oder an der mindestens einen Kontaktstelle (23) zur Membran (3) ein Thermoplast, insbesondere Polypropylen, ist. Pumpenkopf (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (3) oder das Anschlussteil (21) an mindestens einer oder an der mindestens einen Kontaktstelle (23) zur Membran (3) für Licht in einem Frequenzbereich transparent ist. Pumpenkopf (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche,
28 dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (6) und das Zwischenelement (5) an mindestens einer oder der mindestens einen Kontaktstelle (33) Materialien aufweisen, welche durch Kunststoff schweißen, insbesondere durch Laserschweißen, miteinander verschweißbar sind. Membranpumpe (20) umfassend einen ein Hubelement (16) antreibenden Motor (30) und einen Pumpenkopf (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere wobei das Hubelement (16) ein Gegenfixierungselement (19) aufweist, welches in der Membranpumpe (20) den innenliegenden Schnellverschluss (22) mit dem Fixierungselement (2) ausbildet . Membranpumpe (20) nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (17) ein Verschlusselement (26) aufweist, welches mit einer oder der Spannvorrichtung (18) des Pumpenkopfes (1) einen oder den außenseitigen Schnellverschluss (24) ausbildet. Verfahren zur Herstellung eines Pumpenkopfes (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (3) durch Kunststoff schweißen, insbesondere durch Laserschweißen, mit dem Anschlussteil (21) unlösbar und/oder den Arbeitsraum (4) abdichtend verbunden wird. Verfahren zur Herstellung eines Pumpenkopfes (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil (21) ein Anschlusselement (6) und ein Zwischenelement (5) umfasst und dass das Anschlusselement (6) durch Kunststoff schweißen, insbesondere durch Laserschweißen, mit dem Zwischenelement (5) und/oder mit einer oder der Hülse (35) unlösbar und/oder zwischen dem Anschlusselement (6) und dem Zwischenelement (5) ausgebildete Ventilkammern (13, 14) abdichtend verbunden
29 wird .
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