DE3912310A1

DE3912310A1 - RADIAL PERISTALTIC TUBE PUMP

Info

Publication number: DE3912310A1
Application number: DE19893912310
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Sc Techn Jacobi; Albrecht Dr Ing Mugler; Klaus Dr Ing Vogel; Steffi Dipl Ing Jolich
Original assignee: Technische Hochschule Karl-Marx-Stadt
Current assignee: Technische Hochschule Karl-Marx-Stadt
Priority date: 1988-05-09
Filing date: 1989-04-14
Publication date: 1989-11-16
Also published as: DD272036A1

Abstract

The invention relates to a radial-flow peristaltic pump which is suitable, in particular, for stationary and transportable infusion devices as well as for laboratory applications. The radial-flow peristaltic pump consists of radially displaceable rollers, guides for the radially displaceable annular segments and for the rollers, as well as of devices for setting defined forces on the flexible tube and of a fixed abutment. A defined pressure limitation, low-noise running, high reliability, compensation of manufacturing tolerances and wear as well as a simple design are thereby achieved.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Radialperistaltikschlauchpumpe zur präzisen Förderung von Flüssigkeiten und ist besonders für die Infusionstechnik in der Medizin geeignet.The invention relates to a radial peristaltic hose pump for precise conveyance of liquids and is especially for that Infusion technology suitable in medicine.

Characteristic of the known technical solutions

In der Medizin ist es häufig erforderlich auf dem Wege einer Infusion Flüssigkeiten in den menschlichen Körper zu bringen, wobei die Druckinfusion mit Hilfe von Infusionspumpen für die meisten medizinischen Applikationsgebiete die günstigste Infusionsmethode ist. Die Zufuhr von Infusionen muß unter sterilen Bedingungen, sowie mit einem kontinuierlichen Förderstrom mit hoher Fördergenauigkeit über eine längere Infusionszeit erfolgen. Spritzen- und Schlauchpumpen, bei denen die Sterilität durch den Einsatz von auswechselbaren sterilen Spritzen und Schläuchen erreicht wird, in denen sich die Infusionsflüssigkeit befindet, erfüllen diese Hauptforderungen. Schlauchpumpen werden zur Dauerinfusion verwendet, während mit Spritzenpumpen ein kontinuierlicher Förderstrom nur bis zu einer Spritzenfüllung möglich ist. Bei den Schlauchpumpenarten sind Rollen-, Taumelscheiben- und Peristaltikschlauchpumpen bekannt. Die Rollenschlauchpumpen zeichnen sich durch einen einfachen Aufbau, geringen technischen Aufwand und geringen Platzbedarf aus. Sie berollen jedoch den Schlauch und belasten ihn dadurch auf Schub, Zug und Druck, was zu Gestaltsänderungen und damit zu Förderungsgenauigkeiten und mechanischer Zerstörung des Schlauches, sowie zu hoher Belastung der zu infundierenden Stoffe führt. Lösungen gemäß EP 0 026 704 und DE-OS 32 02 251, die die Prinzipien der Taumelscheiben- und Peristaltikschlauchpumpen mit linearer Anordnung der Druckelemente beinhalten, beseitigen diese Nachteile, indem der Schlauch nur auf Druck belastet wird. Der Nachteil dabei ist vor allem, daß damit ein hoher technischer Aufwand vorhanden ist und ein großer Platzbedarf besteht. In medicine, it is often required by way of a Infusion to bring fluids into the human body the pressure infusion using infusion pumps for the most medical application areas the cheapest Infusion method is. The supply of infusions must be below sterile conditions, as well as with a continuous Flow rate with high delivery accuracy over a longer period Infusion time. Syringe and hose pumps, where sterility through the use of interchangeable sterile Syringes and hoses are reached in which the Infusion fluid, meet these main requirements. Peristaltic pumps are used for continuous infusion, while with Syringe pumps only have a continuous flow rate up to a syringe filling is possible. For the peristaltic pump types are roller, swashplate and peristaltic peristaltic pumps known. The roller hose pumps are characterized by a simple structure, little technical effort and low Space requirements. However, they roll the hose and strain it thereby pushing, pulling and pushing, resulting in changes in shape and thus to funding accuracy and mechanical destruction of the hose, as well as too high a load on the to be infused Leads fabrics. Solutions according to EP 0 026 704 and DE-OS 32 02 251, the principles of swashplate and Peristaltic peristaltic pumps with a linear arrangement of the Include printing elements, eliminate these disadvantages by the Hose is only loaded under pressure. The downside is especially that there is a high level of technical effort involved is and there is a large space requirement.

In DD WP 2 43 209 wird eine Infusionspumpe als Peristaltikschlauchpumpe mit radialer Anordnung der Druckelemente beschrieben, die die Vorteile der Rollenschlauchpumpe mit denen der Peristaltikschlauchpumpe mit linearer Anordnung der Druckelemente in sich vereinigt. Diese Infusionspumpe besitzt folgende Mängel. Durch konstanten Abstand der Rollen wirken sich Toleranzen bei der Fertigung der Pumpe und des Schlauches auf die Funktionssicherheit und die Druckbelastung des Schlauches negativ aus. Hinzu kommt, daß sich die Druckelemente beim Einlegen des Schlauches verkanten und damit die Funktion der Pumpe gefährden. Das endlose flexible Stahlband zum gedämpften Bewegen der Druckelemente läuft teilweise mit den Rollen um, was zu zusätzlichem Verschleiß führt. Bei der Drehung des Rotors der Pumpe entstehen durch das Anlaufen der Rollen an das erste Druckelement Stöße, die zu negativ wirkenden Schwingungen und Geräuschen führen. Des weiteren ist bei dieser Lösung keine einstellbare Druckbegrenzung möglich.In DD WP 2 43 209 an infusion pump is called Peristaltic peristaltic pump with radial arrangement of the Described printing elements that take advantage of Roller hose pump with those of the peristaltic hose pump with linear arrangement of the printing elements combined. These The infusion pump has the following shortcomings. By constant Spacing of the rollers affects tolerances in the manufacture of the Pump and the hose on the functional safety and the Pressure load on the hose is negative. In addition, that the pressure elements tilt when inserting the hose and thus endanger the function of the pump. The endless flexible steel band for dampened movement of the pressure elements partly runs around with the roles, which leads to additional Wear leads. When the rotor of the pump rotates arise from the start of the roles on the first Pressure element impacts that lead to negative vibrations and Lead noises. Furthermore, there is none in this solution adjustable pressure limitation possible.

Aim of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine Radialperistaltikschlauchpumpe mit Druckbegrenzung zu schaffen, die mit geringem technischen Aufwand herstellbar ist, bei einfachem Aufbau geringen Verschleiß besitzt und die medizinisch geforderten Parameter erfüllt.The aim of the invention is a radial peristaltic hose pump with pressure limitation to create those with low technical Effort can be produced, with a simple structure, low Has wear and the medically required parameters Fulfills.

State the nature of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radialperistaltikchlauchpumpe mit radialer Anordnung der Druckelemente zu entwickeln, die eine Druckbegrenzung ermöglicht, eine hohe Funktionssicherheit besitzt und keine extremen Forderungen an die Fertigungstoleranzen stellt, einen schwingungs- und geräuscharmen Lauf besitzt, sowie einen kleinen Bauraum beansprucht.The invention has for its object a Radial peristaltic peristaltic pump with radial arrangement of the Develop pressure elements that have a pressure limit enables, has a high level of functional reliability and none places extreme demands on the manufacturing tolerances has low-vibration and low-noise running, as well as a takes up little space.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im folgenden beschriebenen Elementen einer Radialperistaltikschlauchpumpe, die aus einer Grundplatte mit drehbar gelagertem Rotor und Rollen, radialbeweglichen Kreisringsegmenten und einem Gegenlager besteht, dadurch gelöst, daß am Rotor in einer Führung mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer definierten und einstellbaren, den Förderdruck begrenzenden, Radialkraft, z. B. in Form einer oder mehrerer Druckfedern, ballige Rollen radialbeweglich angeordnet sind und über die radialbeweglichen Kreisringsegmente den Schlauch gegen das feste Gegenlager pressen, oder eine den Förderdruck begrenzende Radialkraft durch das Gegenlager erzeugt wird und damit über die radialbeweglichen Kreisringsegmente und die balligen Rollen der Schlauch zusammengepreßt wird. Zwischen den radialbeweglichen Kreisringsegmenten ist ein festes Kreisringsegment zentrisch zur Achse des Rotors angeordnet. Die radialbeweglichen Kreisringsegmente werden in je einer ringförmigen Nut in der Grundplatte und/oder im Rotor gehalten und besitzen einen Durchbruch, durch den ein Führungselement geführt ist, welches beiderseitig am festen Kreisringsegment befestigt ist.According to the invention, this object is achieved with the following described elements of a radial peristaltic hose pump, which from a base plate with rotatably mounted rotor and Rollers, radially movable circular ring segments and one Counter bearing exists, solved in that on the rotor in a Guided tour with a device for generating a defined and adjustable radial force that limits the delivery pressure, e.g. B. in the form of one or more compression springs, spherical rollers are arranged radially movable and on the radially movable Circular ring segments the hose against the fixed counter bearing press, or a radial force that limits the delivery pressure is generated by the counter bearing and thus over the radially movable circular ring segments and the spherical rollers of the Hose is compressed. Between the radially movable ones Circular ring segments is a fixed circular ring segment centrally arranged to the axis of the rotor. The radially movable Circular ring segments are each in an annular groove in the Base plate and / or held in the rotor and have one Breakthrough through which a guide element is guided, which is attached on both sides to the fixed circular ring segment.

Die Wirkungsweise dieser beschriebenen Radialperistaltikschlauchpumpe mit Druckbegrenzung besteht darin, daß die radialbeweglichen Rollen über die Kreisringsegmente oder das bewegliche Gegenlager mit einer definiert einstellbaren Anpreßkraft gegen den Schlauch drücken. Dadurch wird erreicht, daß bei einem bestimmten Förderdruck die vom Schlauch über die Kreisringsegmente auf die Rollen mittels des Gegenlagers wirkende Kraft größer als die Anpreßkraft der Rollen oder des Gegenlagers ist und damit kein vollständiges Zusammendrücken des Schlauches mehr erfolgt, wodurch die Pumpe nicht mehr fördert und ihr Druck damit begrenzt ist. Durch die radialbeweglichen und balligen Rollen oder das radialbewegliche Gegenlager wird außerdem erreicht, daß auch größere Maßabweichungen im Rahmen der Fertigungstoleranzen ständig ausgeglichen werden und außerdem der Verschleiß minimiert wird, was eine hohe Funktionssicherheit der Pumpe gewährleistet. Durch das zwischen den radialbeweglichen Kreisringsegmenten angeordnete feste Kreisringsegment werden die Rollen ständig zentrisch um die Rotorachse geführt, wodurch Stöße und daraus resultierende Schwingungen und Geräusche vermieden werden. Die radialbeweglichen Kreisringsegmente werden in mindestens einer ringförmigen Nut und von einem Führungselement in ihrem Inneren gehalten, wodurch sie sich nicht verkanten können und eine gedämpfte Bewegung ausführen.The mode of operation of these described Radial peristaltic peristaltic pump with pressure limitation exists in that the radially movable rollers over the Circular ring segments or the movable counter bearing with one adjustable pressure force against the hose. This ensures that at a certain discharge pressure by means of the hose over the circular ring segments onto the rollers force acting on the counter bearing is greater than the contact pressure of the Rollers or the counter bearing and is therefore not a complete Squeezing the hose more takes place, causing the pump no longer promotes and their pressure is limited. Through the radially movable and crowned rollers or the radially movable Counter bearing is also achieved that larger Dimensional deviations within the scope of the manufacturing tolerances constantly be compensated and wear is minimized, which ensures a high level of functional reliability of the pump. By the between the radially movable circular ring segments Arranged fixed circular ring segment, the roles are constant centrically guided around the rotor axis, creating shocks and out of it resulting vibrations and noises can be avoided. The radially movable circular ring segments are in at least one annular groove and by a guide element in its interior held, whereby they can not tilt and a Carry out damped movement.

Mit der genannten einfachen Radialperistaltikschlauchpumpe, die sich durch eine geringe Anzahl von Elementen mit eindeutiger Anordnung auszeichnet, werden eine sichere Begrenzung des Förderdruckes, eine hohe Funktionssicherheit, ein geringer die Funktion nicht beeinflussender Verschleiß, eine gedämpfte Bewegung der Kreisringsegmente, ein schwingungs- und geräuscharmer Lauf, sowie eine Verringerung der erforderlichen Antriebsleistung erreicht.With the simple radial peristaltic peristaltic pump mentioned, the differentiated by a small number of elements with clear Arrangement distinguishes a safe limitation of the Delivery pressure, high functional reliability, low the Function not affecting wear, a damped Movement of the circular ring segments, a vibration and quiet running, as well as a reduction in the required Drive power reached.

Embodiment

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert. In den Zeichnungen zeigtThe invention is illustrated below using an exemplary embodiment explained. In the drawings shows

Fig. 1 Wirkprinzip der Radialperistaltikschlauchpumpe, Fig. 1 of the active principle Radialperistaltikschlauchpumpe,

Fig. 2 Radialperistaltikschlauchpumpe in schematischer Darstellung, Fig. Radialperistaltikschlauchpumpe 2 in a schematic representation,

Fig. 3 Schnitt A-A nach Fig. 2. Fig. 3 AA section in FIG. 2.

Die Radialperistaltikschlauchpumpe mit Druckbewegung besteht zum Beispiel aus einer Grundplatte 14 in der drehbar der Rotor 9 gelagert ist. Am Rotor 9 sind zwei ballige Rollen 3 radialverschiebbar in je einer Führung 1 angebracht. Zentrisch um den Rotor 9 sind radialbewegliche Kreisringsegmente 4 und ein in der Grundplatte 14 schwenk- und fixierbares Gegenlager 6 über einen Winkel von 200 Grad sowie ein festes Kreisringsegment 8 über einen Winkel von 160 Grad so angeordnet, daß Rollen 3 ständig geführt werden und damit stoßfrei laufen. Der Schlauch 7 wird zwischen die radialbeweglichen Kreisringsegmente 4 und das kreisförmig ausgebildete Gegenlager 6 eingelegt. Die beiden radialverschieblichen Rollen 3 werden durch je eine Druckfeder 2, die sich in der Führung 1 befinden, auf die radialbeweglichen Kreisringsegmente 4 gedrückt, wodurch der Schlauch 7 bei der Drehung A des Rotors 9 schrittweise zusammengedrückt und Flüssigkeit gefördert wird. Die radialbeweglichen Kreisringsegmente 4 werden in zwei ringförmigen Nuten 10 geführt und besitzen Bohrungen 11, durch die ein Federstahldraht 12 geführt ist, welcher beiderseitig am festen Kreisringsegment 8 befestigt ist. Dadurch führen die Kreisringsegmente 4 gedämpfte Bewegungen aus und können sich auch bei zum Schlaucheinlegen geöffnetem Gegenlager 6 nicht verkanten. Durch die radiale Verschiebbarkeit der Rollen 3 werden die fertigungsbedingten Maßabweichungen der Pumpe und des Schlauches 7, sowie Verschleiß ausgeglichen und eine große Funktionssicherheit gewährleistet. Die sichere Druckbegrenzung erfolgt durch die definierte Federkraft der Druckfedern 2. Durch Austausch der Druckfedern 2 oder durch Verändern des Vorspannweges der Druckfedern 2 mit Hilfe der Stellung des Gegenlagers 6 gegenüber den Kreisringsegmenten 4 durch eine Verdrehung B des Doppelexcenters 13, was einer Verlagerung des Arbeitspunktes auf der Druckfederkennlinie entspricht, kann die Federkraft und damit der zulässige Förderdruck geändert werden. The radial peristaltic hose pump with pressure movement consists, for example, of a base plate 14 in which the rotor 9 is rotatably mounted. On the rotor 9 , two spherical rollers 3 are mounted radially displaceably in a guide 1 . Centrally around the rotor 9 are radially movable circular ring segments 4 and a counter-bearing 6 which can be pivoted and fixed in the base plate 14 over an angle of 200 degrees and a fixed circular ring segment 8 over an angle of 160 degrees such that rollers 3 are guided continuously and thus without impact to run. The hose 7 is inserted between the radially movable circular ring segments 4 and the circular counter bearing 6 . The two radially displaceable rollers 3 are pressed by a compression spring 2 , which are located in the guide 1 , onto the radially movable circular ring segments 4 , as a result of which the hose 7 is gradually compressed during the rotation A of the rotor 9 and liquid is conveyed. The radially movable circular ring segments 4 are guided in two annular grooves 10 and have bores 11 through which a spring steel wire 12 is guided, which is fastened on both sides to the fixed circular ring segment 8 . As a result, the circular ring segments 4 perform damped movements and cannot tilt even when the counter bearing 6 is open for inserting the hose. Due to the radial displaceability of the rollers 3 , the manufacturing-related dimensional deviations of the pump and the hose 7 , as well as wear, are compensated for and a high level of functional reliability is ensured. The pressure is reliably limited by the defined spring force of the compression springs 2 . By replacing the compression springs 2 or by changing the preload of the compression springs 2 with the help of the position of the counter bearing 6 relative to the circular ring segments 4 by a rotation B of the double eccentric 13 , which corresponds to a shift in the working point on the compression spring characteristic, the spring force and thus the permissible delivery pressure can be changed.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen und SymboleList of the reference symbols and symbols used

1 Führung
2 Einrichtung zur Erzeugung einer definierten Kraft
3 Rollen
4 radialbewegliche Kreisringsegmente
5 Führung
6 Gegenlager
7 Schlauch
8 festes Kreisringsegment
9 Rotor
10 ringförmige Nut
11 Durchbruch
12 Führungselement
13 Doppelexzenter
14 Grundplatte 1 tour
2 Device for generating a defined force
3 rolls
4 radially movable circular ring segments
5 leadership
6 counter bearings
7 hose
8 fixed circular segment
9 rotor
10 annular groove
11 breakthrough
12 guide element
13 double eccentrics
14 base plate

Claims

1. Radial peristaltic hose pump consisting of a base plate with a rotatably mounted rotor with rollers, radially movable circular ring segments and a counter bearing, characterized in that on the rotor ( 9 ) at least one adjustable and / or interchangeable device ( 2 ) for generating a defined radial force in a guide ( 1 ) and this is followed by a roller ( 3 ) which is non-positively connected to radially movable circular ring segments ( 4 ); that furthermore a base plate ( 14 ), a guide ( 5 ) for the radially movable circular ring segments ( 4 ) and / or the rotor ( 9 ) has an annular groove ( 1 ) and on the base plate ( 14 ) a fixed circular ring segment ( 8 ) centrally Axis of the rotor ( 9 ) is arranged, which forms a full circle together with the radially movable circular ring segments ( 4 ).

2. Radial peristaltic hose pump according to claim 1, characterized in that the device ( 2 ) for generating a defined radial force consists of at least one compression spring.

3. Radial peristaltic hose pump according to claim 1, characterized in that the radially movable circular ring segments ( 4 ) have openings ( 11 ) in which a guide element ( 12 ) is arranged.

4. Radial peristaltic hose pump according to claim 1, characterized in that the rollers ( 3 ) are crowned.