DE3326784A1 - Peristaltisch arbeitende rollenpumpe - Google Patents

Peristaltisch arbeitende rollenpumpe

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DE3326784A1
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Artur Dipl.-Ing. 6690 St Wendel Meisberger
Hans-Jürgen Dipl.-Phys. Dr. 6690 St Wendel Neumann
Wolfram Dipl.-Ing. 6683 Spiesen-Elversberg Weber
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/12Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action
    • F04B43/1253Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action by using two or more rollers as squeezing elements, the rollers moving on an arc of a circle during squeezing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B43/1253Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action by using two or more rollers as squeezing elements, the rollers moving on an arc of a circle during squeezing
    • F04B43/1276Means for pushing the rollers against the tubular flexible member

Description

KÜHNEN &: WACKER
PATENTANWALTSBÜRO
REGISTERED REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE
-5-
PATENT ANWÄLTE
R.-A. KÜHNEN*, dipl-inc.
W. LUDERSCHMIDT**, DR.. dipl.-CHEm.
P.-A. WACKER*, DIPL.-ING.. DIPL.-WIRTSCH.-INC.
Fresenius AG
11 FR07 09 4/ze "* 6830 Bad Homburg
Peristaltisch arbeitende Rollenpumpe
Die Erfindung betrifft eine peristaltisch arbeitende Rollenpumpe, insbesondere eine Schlauchpumpe in der Medizintechnik, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Rollenpumpen der im Oberbegriff des Anspruches 1 umrissenen Gattung werden in der Medizin bevorzugt zum Pumpen von Blut oder anderen Flüssigkeiten eingesetzt, wie zum Beispiel in der Dialyse oder bei Zellseparatoren. Sie müssen einen hohen Sicherheitsstandard mit gleichzeitiger fehlersicherer Bedienung aufweisen.
Von der Grundkonzeption her weist eine Rollenpumpe einen Stator und einen Rotor auf. Der Stator ist an dem Pumpengehäuse ausgebildet und weist eine Vertiefung auf, an deren stetig verlaufender senkrechten Lagerwand ein Pumpenschlauch anliegt. Der Bereich, an dem der Pumpenschlauch an der Lagerwand anliegt, bildet das Pumpenbett, das die Kontur eines Kreisauschnittes hat, dessen Mittelpunktswinkel wenigstens 3 60 n/° beträgt, wobei η gleich der Anzahl der Rollen ist.
Durch den Mittelpunkt dieses Kreisausschnittes verläuft die
SSiSSSSBS-
TEL. 06171/56849 TEL. 08161/6209! TEL. 0851/36616
TELEX i 186343 real d TELEX 526547 pawa d
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Drehachse eines Rotors, der an seinen freien Enden drehbar gelagerte Rollen aufweist. Bei Drehung des Rotors in Arbeitsrichtung gelangen die Rollen mit dem Pumpenschlauch, der an der Kreiskontur des Pumpenbettes anliegt, in Berührung und drücken ihn bei weiterlaufender Drehung so weit zusammen, daß er flüssigkeitsdicht abschließt. Durch ein weiteren Abrollen der Rollen auf dem Pumpenschlauch wird dasj, im Pumpenschlauch befindliche Fördermedium weitertransportiert.
Der Anschluß des in der Rollenpumpe befindlichen Pumpenschlauches nach außen hin zu dem restlichen Schlauchkomplex erfolgt mittels genormter Konnektoren, die an geeigneter Stelle im Bereich des Pumpenbettes an dem Pumpengehäuse befestigt sind, so daß ein druckseitiger und ein saugseitiger Anschluß besteht. Der externe Schlauch, der das zu fördernde Medium in die Rollenpumpe leiten soll, wird an dem einen Eingang des saugseitigen Anschlusses angesteckt, der externe Schlauch, der das geförderte Medium von der Rollenpumpe wegleiten soll, wird ebenfalls an dem einen Ende des druckseitigen Anschlusses angesteckt. Der eigentliche Pumpenschlauch, der meist aus einem anderen Material als die Förderschläuche besteht, muß auf eine passende Länge zugeschnitten werden, sodann wird das andere Ende des saugseitigen Anschlusses mit dem anderen Ende des druckseitigen Anschlusses über den Pumpenschlauch verbunden, wodurch ein geschlossener Kreislauf hergestellt ist. Da die Rollen, die an dem Rotor gelagert sind, nur einen schmalen Spalt zwischen sich und der Lagerwand bilden, ist das Einlegen des Pumpenschlauches in das Pumpenbett ein umständlicher Vorgang. Des weiteren können bei Einlegen des Pumpenschlauches in eine Rollenpumpe der oben geschilderten Gattung folgende Fehler auftreten: Seitenverkehrtes
gg Einlegen, d.h. die irrtümliche Vertauschung von druckseitigem und saugseitigem Anschluß; Einlegen des Pumpenschlauches mit unterschiedlichen oder nicht vorgesehenen Schlauchlängen innerhalb der Pumpe; Verdrillung des
Pumpenschlauches um seine zentrale Achse und Einlegen des Pumpenschlauches in einer falschen Position.
Es sind Rollenpumpen bekannt, bei denen durch konstruktive Maßnahmen versucht wird, das Einlegen des Pumpenschlauches zu erleichtern. Bei,, einer Ausführungsform ist das Pumpenbett klappbar bzw. beweglich gegenüber dem Rotor, um den Spalt zwischen den Rollen und der Lagerwand zu vergrößern, im anderen Fall ist das Pumpenbett unbeweglich, der Rotor ist aber in seiner Größe beeinflußbar, daß der Pumpenschlauch einlegbar ist.
Aus Gründen der Sicherheit in der Medizintechnik sind aber sowohl der Rotor als auch das Pumpenbett starr gebaut, um ein den Schlauch sicher okkludierendes System zu erhalten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit, eine peristaltisch arbeitende Rollenpumpe der im Oberbegriff des Anspruches 1 umrissenen Gattung zu schaffen, bei der die Möglichkeit besteht, den Pumpenschlauch sicher und schnell in das Pumpenbett einzulegen. Des weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Pumpenschlauch so einzulegen, daß weder irrtümlich druckseitiger und saugseitiger Anschluß vertauscht werden können, noch ein Pumpenschlauch falscher Länge oder mit falschem Durchmesser eingelegt wird.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.
Dadurch, daß das in die Pumpe einzulegende Schlauchsegment schleifenförmig gebogen ist, wobei sich die Enden in unmittelbarer gegenseitiger Nachbarschaft in einem gemein-3g samen Anschlußstück treffen, das am Pumpenbett lagegesichert anordenbar ist, ist sichergestellt, daß stets ein Pumpenschlauch mit korrekten Dimensionen in eine unverrückbare und unverwechselbare Position
in die Rollenpumpe eingelegt wird.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen zum Inhalt.
5
Dadurch, daß der Rotor in seinem Umfangsbereich zwischen zwei benachbarten Rollen einen radial nach außen weisenden Niederhalter aufweist, wird das Einlegen des Pumpenschlauches automatisch durchgeführt. Das automatische Einlegen, bzw. Einfädeln des Pumpenschlauches mittels des Niederhalters ist im Prinzip bei jedem Pumpenschlauch möglich, besonders vorteilhaft zeigt sich jedoch die Verwendung der Einfädelvorrichtung gepaart mit der erfindungsgemäßen Rollenpumpe.
Besonders vorteilhaft zeigt sich die Verwendung eines vorgefertigten schleifenförmigen Schlauchsystems, welches ein selbständig handelbares Teil darstellt, welches erfindungsfunktionell individualisiert ist.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von einer Ausführungsform anhand der Zeichnung.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Rollenpumpe in schematisch vereinfachter Darstellung.
Eine in der Figur mit 1 bezeichnete Rollenpumpe weist im wesentlichen ein Statorteil 2 auf, in dem ein Pumpenbett
on 3 ausgebildet ist. Das Pumpenbett 3 ist als eine Vertiefung in dem Statorteil 2 ausgebildet mit einer parallel zur Oberfläche des Statorteiles 2 verlaufenden Bodenfläche 4 und einer bezüglich der Bodenfläche 4 aufrecht stehenden Lagerwand 5. Bezüglich weiterer Einzelheiten
nc hinsichtlich Aufbau und Funktion des Pumpenbettes wird auf die parallele deutsche Patentanmeldung der gleichen Anmelderin vom gleichen Tag mit dem Titel "Pumpenbett für eine Rollenpumpe" vollinhaltlich Bezug genommen.
Im geometrischen Mittelpunkt des Pumpenbettes 3 ist ein Rotor 6 drehbeweglich gelagert. An dem Rotor 6 sind zwei Rollen 7, 8 drehbeweglich gelagert.'Bezüglich weiterer Einzelheiten hinsichtlich Aufbau und Funktion des Rotors wird auf die parallele deutsche Patentanmeldung der gleichen Anmelderin vom gleichen Tag mit dem Titel "Pumpenrotor für peristaltisch arbeitende Rollenpumpen" IQ vollinhaltlich Bezug genommen.
Ein Schlauchsystem 9 ist in dem Pumpenbett 3 bzw. dem Statorteil 2 angeordnet. Das Schlauchsystem 9 weist einen sich im Pumpenbett 3 befindlichen und an dessen Lagerwand 5 anliegenden
J5 Pumpenschlauch 10 auf, der schleifenförmig gebogen ist und dessen Enden in unmittelbarer gegenseitiger Nachbarschaft in einem "gemeinsamen Anschlußstück 11 zusammengefaßt sind. Die Befestigung des Pumpenschlauches 10 an dem Anschlußstück 11 erfolgt mittels Schlauchklemmen 12, 13 oder dgl., die den Pumpenschlauch 10, der über zwei vorspringende Zapfen 14 und 15 gestülpt wird, zusammenziehen und damit sichern. Die Zapfen 14 und 15 sind an dem Anschlußstück 11 im wesentlichen so angeordnet, daß sie jeweils in die Verlaufsrichtung des Pumpenschlauches 10 weisen. Im Inneren des Anschlußstückes 11 sind zwei Kanäle 16 und 17 ausgebildet, die mit den Zapfen 14 und 15 derart in Kontakt sind, daß ein ungehindertes Durchströmen des mit der Rollenpumpe 1 zu fördernden Mediums gegeben ist. In den Austrittsöffnungen der beiden Kanäle
go 16 und 17 sind zwei Anschlußschläuche 18 und 19 unverlierbar, z.B. durch Einkleben, angeordnet. Die beiden Anschlußschläuche 18 und 19 weisen an ihren freien Enden jeweils ein geeignetes, insbesondere genormtes, Teil einer Schlauchkupplung 20, 21, beispielsweise einen Luer-
gj- Konus auf. Im unmittelbaren Bereich des Anschlußstückes 11 weist das Statorteil einen Paßschlitz 22 auf, in den eine am Anschlußstück 11 unsymmetrisch vorspringende Paßzunge 23 eingreifen kann. Der Eingriff der Paßzunge 23
in den Paßschlitz 22 stellt zum einen sicher, daß das Schlauchsystem 9 aufgrund der kodierten Formgebung des Anschlußstückes 11 immer richtig in die Rollenpumpe 1 eingelegt wird, zum anderen wird durch die formschlüssige Verbindung zwischen dem Anschlußstück 11 und dem Statorteil 2 erreicht, daß das Schlauchsystem 9 lagefixiert in der Rollenpumpe 1 angeordnet ist.
Der Rotor 6 weist in seinem Umfangsbereich zwischen zwei benachbarten Rollen 7 und 8 einen bezüglich der Drehachse des Rotors 6 radial in den Bereich des Pumpenschlauches 10 ausragenden, bezüglich der Drehachse des Rotors 6 axial oberhalb des Pumpenschlauches 10 angeordneten Niederhalter 24 auf. Der Niederhalter 24 besteht aus einem Stift 25, der in geeigneter Weise, beispielsweise durch Einschrauben an dem Rotor 6 befestigt ist. Der Stift ist umfangsseitig mit einer Druckrolle 26 versehen, die bezüglich der Drehachse des Rotors 6 radial drehbar gehalten ist.
Die Wirkungsweise des Niederhalters 24 läßt sich wie folgt beschreiben:
Das Schlauchsystem 9 mit dem Pumpenschlauch 10 befindet sich nicht in der Rollenpumpe 1; der Rotor 6 wird manuell oder automatisch so eingestellt, daß der Niederhalter in Richtung des sich später dort befindenden Anschlußstückes 11 weist. Das Schlauchsystem 9 wird durch seitliches Einschieben des Anschlußstückes 11, wobei die Paßzunge mit dem Paßschlitz 22 in Eingriff gelangt, eingelegt. Der
3Q Niederhalter 24 ist an dem Rotor 6 so angeordnet, daß sich das Anschlußstück 11 nach dem vollständigen Einführen in das Statorteil 2 bezüglich der Drehachse des Rotors 6 axial näher an der Bodenfläche 4 befindet, als der Niederhalter 24. Aufgrund seiner materialspezifischen Flexibi-
gg lität ist in dieser Stellung des Rotors 6 der Pumpenschlauch gebogen, d.h. der Pumpenschlauch 10 liegt in den Bereichen 27 und 28 auf den beiden Rollen 7 und 8 auf und verläuft zu beiden Seiten schräg nach unten in
Richtung auf das Anschlußstück 11 zu. Bei anschließender Rotation des Rotors 6 läuft der Niederhalter 24 über den Pumpenschlauch 10 und drückt ihn bei weiterlaufender Drehung von außen nach innen in den Anlagebereich an der Lagerwand 5.
Das Ausfädeln bzw. Auswerfen des Pumpenschlauches 10 geschieht sinngemäß in umgekehrter Reihenfolge, d.h. der Rotor 6 wird wieder manuell oder automatisch in die oben beschriebene Stellung gebracht, das Anschlußstück wird aus dem Statorteil 2 herausgehoben und bei einer sich nunmehr anschließenden Drehung des Rotors 6 faßt der Niederhalter 24 den Pumpenschlauch 10 von unten und hebt ihn aus dem Pumpenbett 3 heraus.
Das Prinzip des Anschlußstückes 11 in Verbindung mit der ringförmigen Anordnung des Schlauchsystems 9 bietet weiterhin die Vorteile, daß der Pumpenschlauch 10 mit exakter und konstanter Länge in die Rollenpumpe 1 eingelegt werden kann und so ein Höchstmaß an absoluter Genauigkeit der gewünschten Flußrate gewährleistet ist.
Beim Einlegen zweier Pumpenschläuche 10 exakt gleicher Länge durch das~ Schlauchsystem 9 erfolgt eine ausgezeichnete Substitution der geförderten Mengen, d.h. eine Hin- und Herförderung exakt gleicher Volumina, wie es in der Medizin beispielsweise beim Ersatz von Blutkomponenten gefordert wird.
on Durch die Geometrie des Anschlußstückes 11 mit der unsymmetrisch vorspringenden Paßzunge 23 wird der Pumpenschlauch 10 in dem Pumpenbett 3 derart fixiert, daß unnötige Bewegungen des Pumpenschlauches 10 während des Betriebes vermieden werden.
Bei den sicherheitstechnisch sehr sicheren Rollenpumpen mit einem starren Stator und voll okkludierenden Rollen des Rotors bedeutet die automatische Einfädelvorrichtung
1 eine erhebliche Vereinfachung der Handhabung und eine Erhöhung der Sicherheit.

Claims (1)

  1. KÜHNEN & WACKER
    PATENTANWALTSBÜRO
    REGISTERED REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE ^ O J C. H O /
    PATENTANWÄLTE
    R.-A. KÜHNEN*, dipl.-ing.
    W. LUDERSCHMIDT**, DR., dipl.-CHEM.
    P.-A. WACKER*, DIPL.-ING., DIPL.-WIRTSCH.-ING.
    Fresenius AG
    Bad Homburg
    11 FR07 09 4/ze
    Patentansprüche
    Peristaltisch arbeitende Rollenpumpe mit einem Pumpenbett, mit einem drehend angetriebenen Rotor, der an seinem Umfang drehbare Rollen trägt, und mit einem Pumpenschlauch, der zwischen einem druckseitigen Anschluß und einem saugseitigen Anschluß radial außerhalb der Rollen entlang einer inneren Lagerwand des Pumpenbettes angeordnet ist und im Bereich der Rollen gegen die Lagerwand gedrückt und dadurch okkludiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der druckseitige Anschluß und der saugseitige Anschluß unter Bildung eines vorgefertigten Schlauchsystems (9) mit schleifenförmig gebogenem Pumpenschlauch (10) in unmittelbarer gegenseitiger Nachbarschaft angeordnet und in einem gemeinsamen Anschlußstück (11) zusammengefaßt sind, das am Pufnpenbett (3) lagege-
    sichert angeordnet ist. \
    2. Rollenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußstück (11) einteilig, insbesondere als Kunststofformteil, ausgebildet ist.
    3. Rollenpumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
    BÜRO 6370 OBERURSEL** BÜRO 8050 FREISING* ZWEIGBÜRO 8390 PASSAU
    LINDENSTRASSE 10 SCHNEGGSTRASSE 3-5 LUDWIGSTRASSE 2
    TEL. 06171/56849 TEL. 08161/62091 TEL. 0851/36616
    TELEX 4186343 real d TELEX 526547 pawa d
    -TELEGRAMMADRESSE PAWAMUC — POSTSCHECK MÜNCHEN 1360 52-802 ■
    gekennzeichnet, daß an der dem Pumpenschlauch (10) gegenüberliegenden Seite des Anschlußstückes (11) zwei Anschlußschläuche (18, 19) unverlierbar angeordnet sind, die an ihren freien Enden mit einem geeigneten, insbesondere genormten, Teil einer Schlauchkupplung (20, 21) versehen sind.
    4. Rollenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet," daß das Anschlußstück (11) ausschließ-
    IQ lieh in einer vorbestimmtem Stellung am Pumpenbett (3) anordenbar ist.
    5. Rollenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Stellung des Anschlußstückes (11)
    j5 durch dessen Formgebung definiert ist.
    6. Rollenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußstück (11) eine unsymmetrisch vorspringende Paßzunge (23) aufweist, welche in einem
    „Q Paßschlitz (22) am Pumpenbett (3) lagerbar ist.
    7. Rollenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der inneren Lagerwand
    (5) des Pumpenbettes (3) zwei gleiche vorgefertigte „c Schlauchsysteme (9) mit je einem Anschlußstück (11) axial nebeneinander und zueinander parallel anordenbar sind.
    8. Peristaltisch arbeitende Rollenpumpe, insbesondere nach
    einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem Pumpenbett, mit
    einem drehend angetriebenen Rotor, der an seinem Umfang drehbare Rollen trägt, und mit einem Pumpenschlauch, der zwischen einem druckseitigen Anschluß und einem saugseitigen Anschluß radial außerhalb der Rolle entlang einer inneren Lagerwand des Pumpenbettes angeordnet ist
    <
    und im Bereich der Rollen gegen die Lagerwand gedrückt und dadurch okkludiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (6) in seinem Umfangsbereich zwischen zwei
    benachbarten Rollen (7, 8) einen radial in den Bereich des Pumpenschlauches (10) ausragenden, axial oberhalb des Pumpenschlauches (10) angeordneten Niederhalter (24) aufweist.
    Rollenpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederhalter (24) stiftförmig ausgebildet ist.
    10. Rollenpumpe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederhalter (24) eine um eine radiale Achse drehbare Druckrolle (26) aufweist.
    11. Rollenpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckrolle (26) aus einem geeigneten Kunststoffmaterial besteht.
    12. Vorgefertigtes Schlauchsystem für eine peristaltisch arbeitende Rollenpumpe, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß der druckseitige Anschluß und der saugseitige Anschluß unter schleifenförmiger Biegung des Pumpenschlauches (10) in unmittelbarer gegenseitiger Nachbarschaft angeordnet und in einem gemeinsamen Anschlußstück (11) zusammengefaßt sind.
    13. Schlauchsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Pumpenschlauch (10) exakt abgelängt an dem Anschlußstück (11) vormontiert ist.
    14. Schlauchsystem nach Anspruch 12 ode>r 13, gekennzeichnet durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 2 bis 6.
    15. Rotor für peristaltisch arbeitende Rollenpumpen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8, dadurch gekennzeichnet, '
    daß der Rotor (6) im Umfangsbereich zwischen zwei benachbarten Rollen (7, 8) einen Niederhalter (24) aufweist, der radial bis annähernd in den Umfangsbereich
    1 der radial äußeren Anlageflächen der Rollen (7, 8) ausragt und in einer axialen Lage angeordnet ist, die mit einem der axial seitlichen Randbereiche der Anlageflächen der Rollen (7, 8) fluchtet.
    16. Rotor nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch die
    kennzeichnenden. Merkmale der Ansprüche 9 bis
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