軟管滾子泵的製作方法

2023-05-27 07:02:11 2

專利名稱：軟管滾子泵的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種軟管滾子泵，其具有定子、轉子和轉子驅動裝置，其中所述轉子包
括軟管滾子。 在這種軟管滾子泵中，在轉子和定子的軟管滾子軌道之間插入軟管，所述軟管通 過軟管滾子分別壓靠到軟管滾子軌道上，使得通過轉子的轉動和因此軟管滾子的迴轉運 動，液體通過軟管抽吸。這種軟管滾子泵尤其在醫學技術中被大量地使用，並且特別是在用 於抽吸如透析液或血液的醫用液體的透析中被採用，尤其是在血液透析或腹膜透析中被採 用。
背景技術：
在用於醫學技術的市場中建立的用於一次性泵軟管的軟管滾子泵中，簡單的基本 類型仍然佔有優勢。現在詳細闡述軟管滾子泵的這個很久以來已知的基本形式，本發明的 軟管滾子泵也基於所述基本形式。在此，參考標記相當於也在示出本發明的軟管滾子泵的 附圖1至8中所使用的參考標記，其中為了說明基本功能同樣參考這些附圖，在本發明的軟 管滾子泵中使用的所述基本功能與在現有技術中的完全一樣。 在此，轉子由旋轉地驅動的輪轂體4組成，在所述輪轂體上通常安裝有兩個徑向 向外地彈簧支撐的旋轉的翼狀件5，在所述翼狀件的外端分別固定有軟管滾子9，所述軟管 滾子力圖將軟管2環繞地擠壓在軟管滾子軌道上。軟管滾子軌道為軟管滾子泵的位置固定 的零件的組成部分，所述位置固定的零件經常被稱為泵底座或定子1。圖1說明了軟管滾 子滾道的在三個不同的部分內的功能分配。中間部分17(閉塞區域)包圍大約180度並且 為圓柱面。在該部分中，軟管由軟管滾子完全地閉塞。在兩側鏡像地連接的部分18(過渡 區域)在大約20至30度上延伸。在該區域內，轉子滾道的半徑不斷地增加，而泵軟管不脫 離閉塞。相反，翼狀件仍然隨著半徑增加而移動，直至到達對著過渡區域的終點的位置，在 所述位置上翼狀件運動到止擋上，所述止擋設置在輪轂體和翼狀件之間並且限制翼狀件和 軟管滾子的進一步的徑向的向外移動。這樣的止擋設置在每個軟管滾子泵中並且未圖示 地示出。緊接著在兩側鏡像地連接的最後的部分19(開放區域)中，滾子滾道的半徑繼續 增加，而翼狀件保持在所述止擋上，直至泵軟管在泵底座開口區域20的起始端前完全脫離 仍然通過軟管滾子的接合。在該開口區域內，泵軟管進入泵底座內並且再次離開。上述翼 狀件止擋具有如下附加的目的，即防止在拆除泵軟管時軟管滾子的在軟管滾子軌道上的撞 擊。為了這個目的，將止擋設置為使得它們在軟管滾子和滾子滾道之間保留大約lmm的剩 餘間隙，其明顯小於被閉塞的軟管的雙倍的壁厚(閉塞條件)。 為了避免泵軟管從泵底座中無意地脫離，市場上通常的泵具有多個軟管導翼21， 所述軟管導翼如各個叉狀件一樣從輪轂體徑向地向外指向並且以大約1至3mm的端面距離 終止在軟管滾子滾道前。為了避免摩擦和磨損，軟管導翼通常裝配有可旋轉的滾子並且對 泵軟管的穿入和穿出起到重要的作用。如果使轉子處於旋轉位置，在所述旋轉位置上軟管 導翼指向泵口的開口的方向，那麼在泵底座開口的鄰近的位置兩側的自由空間足夠使操作
4人員能夠沿泵底座底板方向如此深地引導流入側的半個泵軟管，使得在轉子的隨後的穿入 旋轉運動中，軟管導翼在軟管上方梳過並且在泵底座內掠過。因為在通常的軟管泵中，軟管 滾子移出至止擋上，所以軟管導翼必須按需要在軟管上施加大量的力，以便使軟管擠入軟 管滾子和滾子滾道之間的最初大約1mm寬的間隙，並且在此導致翼狀件相對彈簧力旋轉， 直至泵軟管完全地穿入並且由兩個軟管滾子滾壓。彈性體的泵軟管通過力作用變形，並且 試圖嵌入軟管滾子軌道和軟管導翼的端面之間的間隙內。為了可靠地排除這種情況，在傳 統的軟管泵中，在軟管導翼的端面和軟管滾子軌道之間的距離可以只是在大約2至3mm之 間。因為也存在用於在穿入過程中夾住泵軟管的充分的條件，同樣，導輪的朝向端面的倒圓 角半徑不遠大於lmm。有時泵軟管在穿入時仍然被夾住，這通常導致軟管損壞並且需要更換 軟管。泵軟管的損壞也能夠與泵軟管的對角線地強行擠入規定位置有關，所述損壞歸因於 在穿過軟管滾子的端面時的局部過載。當操作人員沒有將泵軟管足夠深地導入時，能夠出 現另一個故障情況，使得最近的軟管導翼的端面能夠容納在接近軟管滾子軌道時的軟管並 且將其損壞。在這種意外事故時，轉子軸的在輸出側的軸承也會過載，這能夠在數天或數月 後導致泵故障。第三個且更加緊要的可能的故障情況在於，操作人員沒有及時地將其手指 從泵底座挪開並且因此存在由於與軟管導翼或與軟管滾子碰撞而導致受傷的危險。
在穿出泵軟管時，在泵基座口的同側發生類似的過程當泵在如以前的角位置上 停止時，必須將泵軟管的入流側的端部如此遠地從泵基座中抬起，使得在再次接通轉子旋 轉運動後，最近的軟管導翼在泵軟管下方梳理並且以類似於輪胎槓桿運動的方式使該泵軟 管從泵基座中脫離。在這裡也能夠導致如在穿入時的相應的故障情況。
由於手動裝備軟管泵的上述缺點，在透析機中引入半自動的機構，所述半自動的 機構如下工作泵軟管在兩側保持在被稱為夾子的部件內，所述夾子由人在插入時以閉鎖 的方式插入泵口區域內。因此泵軟管處於用於隨後的穿入所需的位置上並且觸發位置信息 觸頭。以這種方式操作人員能夠將手移開並且操縱用於隨後的自動的穿入的開始按鈕。如 其用於隨後的自動的穿出所需要的一樣，通過轉子停止在穿出開始位置上並且提升執行件 將具有傾斜運動的夾子如此遠地從泵口區域內抬起，自動地發生泵軟管部分的穿出。
剛才所述的機構仍然具有的如下缺點，泵軟管在穿入和穿出時遭受到強的機械應 變並且在機器和泵軟管部分之間的幾何形狀和有關力的比例的協調中的小的錯誤能夠導 致故障。在某些使用情況下不能夠使用該機構，因為在穿出階段開始時它迫切需要泵軟管 部分的傾斜，所述穿出階段例如在具有多個泵軟管部分的磁帶盒式系統中是不可行的。因 為在原有的轉子機構上添加了用於從泵基座中抬起泵軟管部分的附加的電動或氣動的線 性單元，所以剛才所述的機構的另一個缺點在於提高的空間需求和增加的製造成本。
因此為了簡化軟管更換，部分地嘗試將泵軟管底座分為多個部分並且將其徑向向 外移動，以便能夠更好地插入或取出軟管。但是在這種情況下產生的問題是，在抽吸時分段 的軟管滾子導軌的接合位置連續地翻滾，使得能夠出現在泵功能中的故障(例如附加的跳 動或洩漏)，並且泵軟管的增加的磨損導致在泵運轉中的較低的可靠性。此外，這個解決方 案具有顯著地增加的結構空間需求並且具有許多附加的且不能旋轉地運動的部分和接縫， 所述附加的且不能旋轉地運動的部分和接縫提高了技術的耗費、影響外觀(接縫外觀)、導 致在導向裝置上的磨削痕跡和功能故障的危險(汙垢和增加的磨擦影響功能)、給機器空 間的密封造成困難並且導致夾住的危險。此外，任意寬地打開的泵底座也不能夠防止泵軟
5管部分在結構中作為預固定的環繼續通過移出至止擋的轉子徑向向外的擴寬並且因此叉 開地固定，這使得只是藉助於手的完全的安裝是可能的並且阻止通過形狀接合和力配合的 拆卸。此外，仍然產生軟管導翼的問題，所述軟管導翼導致已經在上面說明的問題範圍。
基於這個原因，通常放棄可調節的泵底座並且可調節地構成轉子來替代泵底座。 在這種情況下，通常設有具有調節元件的調節裝置，通過所述調節元件可沿徑向方向調節 軟管滾子的位置。因此軟管滾子能夠通過調節裝置縮進，以便在轉子和軟管滾子軌道之間 可靠地插入軟管。因此泵軟管在安裝和拆除時可在幾何形狀上完全地自由調節。這也消除 了分段的泵滾子軌道的問題。在此，從US 4， 568， 255和US 5， 549， 458中已知通過旋鈕沿徑向方向手動調節滾 子。但是這個手動的調節可能性是很少方便使用者的並且此外極其易於造成操作錯誤。
相反，從WO 95/17598A1以及US 4， 205， 948中已知滾子的通過獨自的調節驅動裝 置的可調節性，其中但是在這裡複雜的鉸接結構以及設置在轉子外的複雜的調節驅動裝置 是必需的。

發明內容
因此本發明的目的是，提供一種具有用於軟管滾子的調節裝置的軟管滾子泵，在
所述軟管滾子泵中，泵軟管部分的用於泵軟管的安裝和拆卸情況的完全的暴露導致在泵
軟管更換時的明顯改善的人機工程因素和可靠性，其中但是與沒有調節可能性的軟管泵相
比，只是應該達到最小的額外費用消耗，並且此外與被證明的現有技術相比應該確保保持
不變的可靠的泵功能。此外通過調節裝置，在結構空間以及機械、電子和軟體上的只是盡可
能少的附加的需求應該是必需的。此外在設計和清潔性能方面也不應該變差。 根據本發明，該目的由根據權利要求1的軟管滾子泵實現。現在根據本發明，這種
具有定子、轉子和轉子驅動裝置的軟管滾子泵具有制動裝置，其中轉子包括軟管滾子，所述
軟管滾子的位置可通過具有調節元件的調節裝置沿徑向方向調節，其中可通過制動裝置和
轉子驅動裝置的相互作用來改變軟管滾子的徑向位置。 因此與手動的調節可能性相比，獲得根據本發明的軟管滾子泵的明顯更簡單和更 可靠的操縱，而為此不需要單獨的調節驅動裝置和複雜的機械裝置。因此根據本發明，本來 存在的轉子驅動裝置能夠用作為滾子縮進機構的驅動，這保證成本節省地實施本發明。相 對於傳統的軟管泵，在泵運轉時也沒有產生不同的工作原理，使得在本發明中也保證在泵 運轉時的被證明的高的可靠性。在此也基本上只需要調節元件和制動裝置作為附加的元 件，使得藉助只是很少的附加的組成部分允許在很大程度上結構空間相同的機構並且因此 允許低的成本。 然而藉助本發明，可能的是，通過泵軟管部分的在縮進滾子後的完整的幾何形狀 的自由調節確保簡單的泵軟管、預固定的泵軟管(夾子)或裝配有泵軟管的盒子的簡單的 插入和取出。通過被選擇的原理，根據本發明的軟管滾子泵尤其也適用於具有盒子的應用， 在所述盒子中，例如剛性的盒體插入透析機內並且應該通過滾子泵進行流經盒子的液體 (例如血液)的輸送。在這種情況下，插入滾子泵內的軟管通常構成為突出於盒子的環。此 外，根據本發明的軟管滾子泵也適用於這樣的盒子，所述盒子裝配有多於一個的泵軟管。
此外有利的是，在根據本發明的軟管滾子泵中，通過操縱制動執行件可觸發制動裝置的制動作用。因此能夠通過有針對性地操縱制動裝置開始調節運動。因此通過操縱制 動裝置和轉子驅動裝置輕鬆地進行軟管滾子的調節。 為此有利的是，制動裝置的制動執行件由泵的控制裝置控制。因此尤其是用於軟 管滾子的在泵軟管部分上的耦聯或脫開的自動進行的過程也是可能的，使得在避免操作人 員受傷危險的情況下獲得泵底座蓋板的可能性。 此外有利的是，在此制動裝置阻止調節元件的運動，使得通過調節元件的制動和 轉子的旋轉能夠使調節元件相對於轉子運動，以便改變滾子的位置。因此獲得尤其簡單的 機械裝置，在所述機械裝置中能夠基本上不改變地接管現有的轉子並且必須設有與制動裝 置配合的相應的調節元件。 在此有利的是，調節元件與轉子同軸地可旋轉地安裝。因此獲得用於調節元件的 尤其簡單的運動幾何學，當滾子與調節元件同軸地旋轉時，為了移出或移入滾子所述調節 元件只是必須被制動。因此獲得在結構上極其簡單且節省空間的機械裝置。此外，調節元 件的這種可旋轉的支撐在設計和可清潔方面具有顯著的優點。此外有利的是，調節元件在 此形成與轉子同軸地可旋轉地安裝的調節盤。 此外有利的是，根據本方面的調節元件可旋轉地安裝在轉子上。因此有利的是，轉 子和調節元件形成單獨的組件，這反而允許簡單且節省空間的結構。在這裡通過可旋轉的 安裝也再次獲得裝置的較好的可清潔性以及較好的設計。在這種情況下能夠基本上使用已 經已知的轉子，在所述轉子上只是必須可旋轉地安裝調節元件。 在此有利的是，在根據本發明的軟管泵中，調節元件在正常運轉時與轉子一起旋
轉。在此有利的是，直接地且沒有球軸承地進行調節元件的安裝，使得在調節元件和在轉子
上的支撐件之間的在結構上有意產生的軸承摩擦導致無爆震的泵運轉。那麼為了徑向地調
節軟管滾子，調節元件只是相對於轉子制動並且因此相對於轉子運動，尤其是轉動。 此外有利的是，根據本發明的調節元件對稱地設置並且/或者尤其是在軟管滾子
移出的位置上可與轉子鎖合。通過調節元件的對稱的結構能夠防止例如在定子和轉子之間
的振動導致在調節元件和轉子之間的無意的旋轉或導致調節元件的無意的爆震，因為對稱
地構成的調節元件不能夠感受到在旋轉軸承位置上的與位置有關的不同的摩擦力傳遞。通
過調節元件與轉子的例如在移出軟管滾子並且調節元件處於轉子的正常運轉中的位置上
的可閉鎖性能夠可靠地防止在調節元件和轉子之間的無意的轉動。同樣可設想，插入用於
在調節元件和旋轉軸之間增加摩擦的元件。 此外有利的是，在根據本發明的軟管滾子泵中，制動裝置阻止在定子和調節元件 之間的相對的運動。因此通過制動裝置在調節元件相對於定子的運動中阻止調節元件，而 轉子繼續通過驅動軸相對於定子旋轉並且因此產生在轉子和調節元之間的相對運動。通過 這樣的機械裝置獲得尤其簡單但是可靠的調節可能性。 此外有利的是，根據本發明的軟管滾子泵的轉子包括可移動的支承元件，軟管滾 子可旋轉地安裝在所述支承元件上。這些支承元件能夠使軟管滾子例如彈簧加載地向外壓 靠在軟管上。在這裡能夠使用例如已經從現有技術中已知的翼狀件作為支承元件，所述翼 狀件通過旋轉接頭鉸接在轉子上。 此外有利的是，根據本發明，調節元件和/或轉子具有導向裝置，所述導向裝置與 一個或多個用於使軟管滾子徑向地運動的反作用元件配合。通過調節元件和轉子的相對運動反作用元件沿著導向裝置運動並且產生軟管滾子的徑向運動。因此與節省空間的機械裝 置一樣簡單的機械裝置是可能的，所述機械裝置與已知的軟管泵相比，最小的額外費用消 耗也是夠用的。在此，導向裝置的特殊的形式能夠與必需的調節幾何形狀最佳地匹配。
在此，在尤其優選的實施形式中導向裝置設置在調節元件上，而反作用元件設置 在轉子上。因為已經存在的轉子只是必須裝配反作用元件並且通過總是重新構成的調節元 件接管導向裝置，因此獲得在結構上尤其簡單的情況。 此外有利的是，在此反作用元件和/或導向裝置與用於軟管滾子的支承元件固定 地連接。因此當調節元件相對於轉子運動時，軟管滾子的支承元件直接通過反作用元件和 導向裝置的相互作用進行運動，有利的是進行旋轉。在此，在尤其有利的實施形式中，反作 用元件直接設置在用於軟管滾子的支承元件上，其中此外有利的是，它們直接設置在軟管 滾子的突出的軸部分上。此外有利的是，反作用元件能夠由導輪組成。 此外有利的是，根據本發明的導向裝置形成凸輪槽。反作用元件能夠接合在這些 凸輪槽內並且在調節元件相對於轉子運動時通過凸輪槽徑向運動。 此外有利的是，根據本發明，導向裝置形成環繞的環形導向裝置。因此在應用制動 時，在轉子旋轉角的控制過程發生故障時產生過載保護。尤其是通過反作用元件相對導向 裝置的端部的止擋有效地防止碰撞，其中有利的是，如此大地選擇導向裝置的傾斜度，使得 轉子機構在無意的旋轉運動時也不會過載。此外構成為環形導向裝置的導向裝置允許滾子 的移入和移出，而不必改變轉子的旋轉方向。相反地，在這樣的環形導向裝置中，移出軟管 滾子的區域與移入軟管滾子的區域相交替。因此通過調節元件的相對於轉子的簡單的繼續 旋轉允許軟管滾子的交替的移出和移入。 此外有利的是，在此根據本發明的導向裝置由兩個或多個相同的部分組成，在環 形導向裝置中尤其是由兩個或多個連續的相同的部分組成。通過對稱的結構，凸輪盤的支 承軸在滾子移入和移出期間不受到橫向力，因此將摩擦減少到最少並且允許針對較少的力 的設計。在環形導向裝置中，兩個或多個相同的部分在此相互連接。相同的部分的數量最 好相當於軟管滾子的數目。 此外有利的是，導向裝置具有螺旋形地向內延伸的區域，所述區域與用於使軟管 滾子運動的相應的反作用元件相關聯。因此這些螺旋形地向內延伸的區域在調節元件和轉 子的相對運動中向內牽拉反作用元件並且導致軟管滾子的縮進。有利的是，在此螺旋形地 向內延伸的區域的傾斜度設計成使得用於使軟管滾子沿徑向方向移動所需的轉矩在螺旋 形的區域內基本上是不變的。因此尤其可能的是，縮進滾子時連續增加的彈簧力與導向裝 置的連續增加的傾斜度相關聯，使得在軟管滾子的總的縮進路徑上達到始終不變的轉矩。 因此轉子驅動裝置的現有的轉矩能力能夠以更佳的方式用於縮進滾子並且驅動裝置不需 要比傳統的驅動裝置更高的轉矩設計。 此外有利的是，在此螺旋形地向內延伸的區域通過具有反向的並且有利的是更陡 的傾斜度的區域連接。因此軟管滾子能夠通過轉子的繼續旋轉再次移出，其中在這裡通過 彈簧總是沿軟管滾子的偏斜的方向發生移出。這也阻止反作用元件的在導向裝置的端部上 的止擋。 此外有利的是，導向裝置具有沒有傾斜度或具有閉鎖凹部的區域，在所述區域內， 反作用元件在縮進軟管滾子時靜止。在兩種情況下抵消在導向裝置和反作用元件之間的反作用並且用於使軟管滾子偏斜的彈簧保持張緊，而不移動調節元件。因此在移入的滾子的 位置上可能的是，制動裝置再次脫離接合併且在縮進滾子時斷開轉子驅動裝置。因此在"滾 子移入"位置上能夠沒有危險地且方便地取出或插入軟管，其中在這個位置上轉子仍舊保 持為是可旋轉的。此外在這個位置上能夠沒有危險地被取出並且再次插入轉子，例如用於 清潔目的或更換目的。 此外有利的是，根據本發明的導向裝置具有區域，在所述區域內移出的軟管滾子 可能徑向運動，而調節元件不相對於轉子運動。有利的是，該區域相當於具有移出的軟管滾 子的位置。在該位置上軟管滾子能夠在泵運轉時向內和向外進行其典型的往復運動，而在 這種情況下導向裝置沒有限制它們。此外有利的是，調節元件也能夠以一定的角度範圍在 這個位置周圍藉助移出的軟管滾子來調節，而導向裝置沒有移動軟管滾子。因此在調節元 件的在正常的泵運轉時被容納的位置周圍獲得一定的間隙。 此外有利的是，根據本發明的制動執行件設置在定子上。因此獲得在結構上簡單 地安裝的調節元件，所述調節元件只需要例如在轉子上的少的額外的結構空間。因為所有 可移動的部分能夠設置在定子上並且調節元件不必具有可移動的部分，所以可非常簡單地 控制制動裝置。 此外有利的是，根據本發明的制動裝置具有制動銷，所述制動銷與相應的切口配 合。因此通過形狀接合獲得尤其簡單的制動裝置，其中例如制動銷只是必須插入相應的切 口內並且因此調節元件能夠固定在定子上。 此外有利的是，在此制動銷設置在定子上並且切口設置在調節元件上。這導致尤 其簡單的結構。 此外有利的是，制動裝置可替代地具有可移動的制動塊，所述制動塊與剛性的制 動反作用元件配合。因此也獲得基於力配合的簡單的制動裝置。 此外有利的是，在此制動塊設置在定子上並且制動反作用元件設置在調節元件 上。因此調節元件也能夠沒有可移動的部分並且制動塊能夠通過制動執行件從定子開始運 動。 此外有利的是，根據本發明，軟管導翼設置在轉子上，所述軟管導翼與定子的軟管 滾子軌道的徑向距離大於所使用的軟管的壁厚的2倍，有利地大於所使用的軟管的壁厚的 3倍。這例如相當於多於4mm的距離，有利的是多於6mm的距離。因此有效地防止軟管的在 現有技術中出現的夾住和軋斷的問題，其中因此根據本發明的短的軟管導翼允許用於插入 軟管的軟管滾子能夠縮進轉子內並且因此只需要用於通過軟管導翼引導軟管的少的力消 耗。 此外有利的是，在此軟管導翼具有導輪，所述導輪的朝向外部端面的倒圓角半徑 大於泵軟管的外徑的20%，此外有利地，大於泵軟管的外徑的40%。也只是通過軟管滾子 的可調節性才允許這個大的半徑並且因此它防止軟管的在現有技術中出現的夾住。


現在藉助於實施例和附圖詳細地闡述本發明。在此示出
圖！示出根據本發明的軟管滾子泵的實施例的俯視圖；
圖2示出通過該實施例的軟管平面的剖視 圖3示出通過該實施例的凸輪盤平面的剖視圖；
圖4示出通過該實施例的轉子軸平面的剖視圖； 圖5示出通過在該實施例的軟管導翼的區域內的轉子軸平面的剖視圖； 圖6示出在縮進軟管滾子時的通過該實施例的軟管平面的剖視圖； 圖7示出縮進軟管滾子時的通過該實施例的凸輪盤平面的剖視圖；以及 圖8示出在根據本發明的制動裝置的區域內的通過該實施例的轉子軸平面的剖視圖。
具體實施例方式
在此本發明的實施例的通用的結構基於已經在開頭說明的被證明的基本類型，因 此在本發明的原則上的結構和泵功能方面可以參考現有技術的說明。關於在圖1中可看到 的元件，本發明與現有技術的區別僅僅在於更短的和更多地倒圓角的軟管導翼21。但是，此 外，在轉子和定子的基本元件方面，本發明與根據現有技術的軟管滾子泵相同。因此本發明
的實施例在泵運轉時也具有很久以來被證明的軟管滾子泵的同樣有利的特徵，但是其中現 在可能的是，通過在隨後的附圖中示出的調節可能性顯著地簡化軟管的插入和拆卸。 在此，根據本發明的軟管滾子泵的實施例的轉子基於傳統的轉子，並且只是通過 添加構成為凸輪盤10的調節元件、兩個作為用於構成為凸輪槽12的導向裝置的反作用元 件的相同的凸輪滾子11和軸向支撐保險墊片來補充，所述軸向支撐保險墊片用於將凸輪 盤10同軸地支撐在轉子上以形成具有用於軟管滾子的調節裝置的滾子縮進轉子。因此獲 得與傳統的軟管泵在很大程度上結構空間相同的機構並且具有與已知的軟管泵相比只是 最小程度地提高的成本。此外，只是制動裝置15必須還設置在定子1上，其中在實施例中， 通過制動銷選擇可簡單且有效地密封的制動裝置。 現在藉助於圖1至8詳細地闡述本發明的實施例。在此圖1至8示出轉子的在 "滾子移出"位置上或在"滾子移入"位置上和在不同旋轉角度位置上的機構簡圖。
在此轉子組件包括輪轂體4、翼狀件5、旋轉接頭6、彈簧7、滾子軸8、軟管滾子9、 凸輪盤10、凸輪滾子11、未示出的轉子驅動裝置3的旋轉軸和制動裝置15在轉子一側的接 合位置16，其用於阻塞凸輪盤10。 定子組件包括具有泵底座開口 20的泵底座1、軟管滾子軌道17至19、轉子軸的支 撐件和制動裝置15的執行件。 轉子組件與傳統的轉子的區別在於，額外地且與輪轂4無關地可旋轉地安裝的凸 輪盤10和延長的滾子軸8，在所述滾子軸8的端部上安裝有與軟管滾子9無關地可旋轉的 凸輪滾子ll，所述凸輪滾子11接合在凸輪盤的凸輪槽12內。可替代地是，凸輪滾子11也 能夠安裝在固定在翼狀件5上的單獨的軸上。 通過在定子一側的制動執行件建立在固定的定子和可旋轉地安裝的凸輪盤之間 的摩擦接合或形狀接合的連接(參見圖7和8)，為了移入軟管滾子9激活制動機構15。在 應用制動時，現在轉子驅動裝置3使凸輪體4旋轉大約120度(按照凸輪槽設計)，直至凸 輪滾子11達到"滾子移入"位置13(參見圖3和7)。通過彈簧7，翼狀件5並且因此軟管 滾子9和凸輪滾子11始終徑向向外地被擠壓，軟管滾子9支撐在所述翼狀件上。因此凸輪 滾子11隻是在凸輪槽12的徑向向外指向的滾道上運動。凸輪槽12在滾子縮進的角度範圍內螺旋形地向內延伸並且將轉子的旋轉運動轉換為軟管滾子9的縮進運動。 由於凸輪槽12的在寬的限度內可選擇的傾斜比，可能的是，在縮進軟管滾子9時
的連續增加的彈簧力與凸輪槽12的連續降低的傾斜度相關聯，使得達到保持不變的轉矩。
因此以最佳的方式利用轉子驅動裝置3的現有的轉矩能力來縮進滾子9。轉子驅動裝置3
不需要比傳統的轉子驅動裝置高的轉矩設計。 在完全縮進滾子9的情況下，凸輪滾子11使凸輪槽保持在"滾子移入"位置13。 在這個旋轉角度位置上，凸輪槽能夠具有零傾斜度的區域或小的閉鎖凹部。在兩種情況下 抵消在凸輪盤10和翼狀件運動之間的反作用並且彈簧7保持張緊，而使凸輪盤不能夠處於 旋轉運動。因此在"滾子移入"位置上可能的是，制動裝置15再次脫離接合併且因此在縮進 滾子9時斷開轉子驅動裝置3。明智的是，制動執行件以雙穩態無能量的方式(脈衝線路) 或者以在無能量時脫離接合的方式(彈簧回復位置)構成。以這種方式，只是用於制動裝 置的位置變換(脈衝線路)或只是在滾子的移入和移出運動期間消耗能量。
滾子在"滾子移入"位置13時達到在其上能夠沒有危險地且輕鬆地取出泵軟管並 且能夠沒有危險地取出並且再次插入滾子(例如用於清潔或更換目的)的位置。
由於彈簧7的和凸輪盤10的翼狀件運動學的合適的設計，通過軟管滾子9的縮進 產生的環形間隙大於泵軟管的外徑。因此在不精確地同軸的安裝和拆卸運動中也確保低力 的軟管更換。在拆卸時，用於泵運轉泵軟管通常具有圓形的形式，使得在移入軟管滾子9後 拆卸尤其地簡單。 在選擇制動裝置15時，根據存在的空間關係和待使用的制動執行件可設想多種 結構形式。例如制動執行件能夠選擇性地軸向(如在圖中所示)或徑向(如在閘瓦制動器 中)地作用在凸輪盤上。此外能夠通過純的形狀接合(如所示)、摩擦接合(如在閘瓦制 動器中)或形狀接合和摩擦接合的組合(如在軸齒的轉矩限制中)實現制動作用。所示銷 制動裝置在純的形狀接合中具有的優點是，具有高的容許誤差的非常有成本效益的實現、 最少的能量需求和制動銷的通過定子底部的穿透位置的有效的且衛生的密封。相反，藉助 摩擦接合或十分純的滑動嚙合徑向作用的制動器結構形式能夠達到，能夠使轉子處於用於 移入和移出滾子的任意的旋轉位置上並且在這個過程中，在控制錯誤的情況下防止轉矩過 載。在所有示出的制動器結構形式中，能夠再次在非對稱和對稱的結構形式之間進行選擇。 在非對稱的結構形式中，只是制動執行件作用在凸輪盤上。因此反作用力必須通過凸輪盤 軸承和發動機軸作為橫向力被承受。如果要避免該橫向力並且因此避免在滾子縮進時增加 的轉矩，那麼選擇具有相對於轉子軸點對稱地設置的成對的制動執行件的對稱的制動器結 構形式。 為了移出軟管滾子9，再次應用制動並且轉子以相反的旋轉方向旋轉。在此，在轉 子驅動裝置一側的機構只需要一些角度的一個衝擊。因為鬆弛的彈簧7驅動轉子旋轉運動 和滾子移出運動，所以通常在被切斷或者甚至被制動的轉子驅動裝置中能夠發生直至達到 "滾子移出"位置14的剩餘的角運動。在使用成對地連接的凸輪槽的優選的結構形式時，滾 子的移出也通過轉子的在與移入軟管滾子9時(參見圖7)相同的方向上的繼續旋轉來起 作用。 在"滾子移出"位置14上，凸輪槽12徑向向外和向內擴寬。以這種方式在泵運轉 時翼狀件5能夠向內和向外(在固定止擋上)進行其典型的往復運動，而凸輪滾子ll不徑
11向向外或向內地鄰接在凸輪槽12上。現在凸輪盤IO如在"滾子移入"位置上一樣不再通 過來自凸輪滾子11的彈簧力驅動並且也不再處於張緊。在凸輪滾子11再次能夠開始與凸 輪滾子滾道接觸前，在這個位置上凸輪盤10在兩個方向上具有一些度數的角度間隙。
由於在凸輪盤10和輪轂體4之間的簡單的無球軸承的旋轉支撐的摩擦，凸輪盤保 持在已獲得的旋轉位置上。制動裝置15脫離接合併且泵運轉能夠開始(參見圖4)。可替 代的是，在這個位置上能夠切斷在轉子驅動裝置和制動執行件上的能量供給，而從那裡不 產生不希望的運動。因此轉子也能夠在"滾子移出"位置上無危險地從泵底座安裝和拆除。
在泵運轉時，裝配有凸輪盤的轉子處於如傳統的軟管泵轉子一樣的情況。凸輪盤 10與制動裝置15脫離接合併且與凸輪滾子11脫離接合併且與轉子一起旋轉。因此在凸 輪盤10和輪轂體4之間不會導致例如由於定子或轉子的振動而引起的不希望的旋轉，所述 旋轉能夠導致凸輪滾子11在凸輪滾子滾道的側面上的爆震，凸輪盤嚴格地對成構成，使得 其不會受到在其旋轉支撐位置上的與位置有關的不同的摩擦力傳遞。在凸輪盤io和其支 撐的轉子軸之間的有意在結構上產生的支撐摩擦導致無爆震的泵運轉。在需要的情況下， 在結構上簡單的可能是，對於"滾子移出"位置，閉鎖裝置也插入在凸輪盤10和輪轂體4之 間，例如通過具有彈性的閉鎖凸起，所述閉鎖凸起使在凸輪盤和輪轂體之間在與凸輪槽12 無關地選擇的位置上容易獲得閉鎖位置，或者通過由于波紋地和彈性地構成的凸輪盤軸向 支撐盤的摩擦增加。 在此與在現有技術中的軟管滾子泵相比獲得如下區別和優點 獲得相對於傳統的軟管泵在很大程度上結構空間相同的機構，所述機構只具有一
個額外需要的、可簡單且有效地密封的穿過泵底座底部的制動銷通道。 通過只添加三個組成部分凸輪盤10、兩個相同的凸輪滾子11和用於凸輪盤的軸 向支撐保險墊片，轉子從傳統的轉子變為滾子縮進轉子。因此只產生用於調節機構的少量 的歐元數額的額外費用。 泵軟管部分的在縮進軟管滾子9後的完整的幾何形狀的自由調節成為可能，並且 因此簡單的泵軟管、預固定的泵軟管(夾子)或裝配有泵軟管的盒子的簡單的插入和取出 成為可能。 由於選擇的原理，根據本發明的軟管滾子泵也適合於具有盒子的使用，所述盒子 裝配有多於一個的泵軟管。 採用在結構技術和性能技術上沒有改變的轉子驅動裝置作為滾子縮進機構的驅 動；因此本發明是節省成本的並且證明是可靠的。 根據本發明的軟管滾子泵在泵運轉時相對於傳統的軟管滾子泵不具有不同的工 作方式，因此保證被高度證明的可靠性和尤其低的研發風險。 用於使在泵軟管部分上的軟管滾子耦聯和脫離的自動進行的過程是可能的，因此 在避免操作人員的受傷危險的情況下獲得用於泵底座蓋板的可能性。 泵軟管在其受擠壓後在很大程度上是直的並且通過彈性彎曲形成允許使其置於 泵底座內並且在外側緊貼在一定程度上圓形的軟管滾子軌道的形狀。無論泵軟管是否只是 在安裝時彎曲或者它是否已經在預固定的泵軟管環的製造過程中或在安裝在盒子上時彎 曲，在彎曲時不形成圓形的形狀，而是近似橢圓形的形狀。當泵軟管長度設置成使得軟管在 泵中既不在輪轂體4上拖過也不是如此的長，使得其不再適合泵底座時，形成橢圓形的形
12狀，使得最大直徑略微大於軟管滾子軌道的直徑。因此首先當泵軟管通過夾子或通過盒子 夾持時，可將泵軟管不間斷地並且不藉助於第二隻手置於環繞的環形間隙內，如通過滾子 縮進實現，並且在泵底座開口的一側沒有阻力地直至在泵底座內的需要的位置上。但是在 軟管滾子滾道的相對於泵底座開口一側上，軟管由於在前面所述的較大的橢圓形直徑鄰接 在軟管滾子軌道的引導斜面上並且由於摩擦不總是達到用於抽吸所需的深度位置上。因此 必須通過手的幫助或通過在開頭所述的藉助裝配有滾子的軟管導翼21的自動穿入的過程 進行完整的安裝。現在，移入的滾子的重要的優點在於，在非常小的力的情況下成功地進行 這個穿入過程，使得與其它所需的軟管導翼相比能夠如此短地構成軟管導翼21，使得在其 端面和軟管滾子滾道之間的剩餘間隙大於泵軟管的雙倍的壁厚。同樣能夠明顯大於傳統的 倒圓角半徑地選擇端面的倒圓角半徑。因此軟管應變能夠通過泵軟管的夾住和轉子軸的橫 向力傳遞來避免。 具有縮短的和大量地倒圓角的軟管導翼的上述自動進行的穿入過程以上述機構 的能夠在縮進滾子時旋轉的能力為前提，這通過具有零傾斜度或閉鎖凹部的凸輪槽12的 相應的"滾子移入"位置13來達到。 —個具體的特性由如下事實表明，軟管滾子9能夠在不拆除泵部分的情況下並且
藉助少量控制消耗移入和移出。因此首先在醫用的治療設備中，新的治療方法是可能的，在
所述治療設備中可開關的通過位置能夠有意地用於新的方法技術過程。 在根據本發明的機構中，軟管滾子9能夠很大程度地向內縮進，使得泵軟管能夠
完全地在幾何結構上自動調節並且低阻力地取出。通過泵軟管部分的藉助隨後自動穿入完
整的安裝位置內的簡單的閉鎖插入進行安裝。 在根據本發明的機構中，凸輪盤具有兩個對稱的凸輪槽區域，所述區域的起點和 終點在優選的實施形式中通過槽的每個具有較大的傾斜度的短塊連接。由於對稱的結構， 凸輪盤10的支撐軸在軟管滾子9移入和移出期間不加載橫向力，因此降低摩擦並且允許用 於少量的力的設計。由於兩個槽部分的用於形成環繞的環形槽12的連接，在應用制動時， 在轉子旋轉角的控制過程中出現故障時產生過載保護。不會發生由於凸輪滾子11的在凸 輪槽的端部上的止擋導致的碰撞。剛好如此大地選擇兩個連接槽的傾斜度，使得轉子機構 在無意的旋轉運動時也不會過載。
權利要求
一種軟管滾子泵，具有定子(1)、轉子和轉子驅動裝置，其中所述轉子包括軟管滾子(9)，所述軟管滾子(9)的位置能夠通過具有調節元件(10)的調節裝置沿徑向方向調節，其特徵在於，設有制動裝置(15)並且能夠通過所述制動裝置(15)和轉子驅動裝置的相互作用來改變所述軟管滾子(9)的徑向位置。
2. 如權利要求l所述的軟管滾子泵，其特徵在於，所述制動裝置(15)的制動作用能夠 通過操縱制動執行件觸發。
3. 如權利要求2所述的軟管滾子泵，其特徵在於，所述制動裝置(15)的所述制動執行 件由所述泵的控制裝置控制。
4. 如前述權利要求中任一項所述的軟管滾子泵，其特徵在於，所述制動裝置(15)阻止 所述調節元件(10)的運動，使得通過所述調節元件(10)的制動和所述轉子的旋轉能夠使 所述調節元件(10)相對於所述轉子運動，以便改變所述軟管滾子(9)的位置。
5. 如前述權利要求中任一項所述的軟管滾子泵，其特徵在於，所述調節元件(10)與所 述轉子同軸地可旋轉地安裝。
6. 如前述權利要求中任一項所述的軟管滾子泵，其特徵在於，所述調節元件(10)可旋 轉地安裝在所述轉子上。
7. 如前述權利要求中任一項所述的軟管滾子泵，其特徵在於，所述調節元件(10)在正 常運轉時與所述轉子一起旋轉。
8. 如前述權利要求中任一項所述的軟管滾子泵，其特徵在於，所述調節元件(10)對稱 地設置並且/或者能夠與所述轉子鎖合，尤其是鎖合在所述軟管滾子(9)移出的位置上
9. 如前述權利要求中任一項所述的軟管滾子泵，其特徵在於，所述制動裝置(15)阻止 在所述定子(1)和調節元件(10)之間的相對運動。
10. 如前述權利要求中任一項所述的軟管滾子泵，其特徵在於，所述轉子包括可移動的 支承元件(5)，在所述支承元件(5)上可旋轉地安裝有所述軟管滾子(9)。
11. 如前述權利要求中任一項所述的軟管滾子泵，其特徵在於，所述調節元件(10)和/ 或所述轉子具有導向裝置(12)，所述導向裝置(12)與一個或多個用於使所述軟管滾子(9) 徑向地運動的反作用元件(11)配合。
12. 如權利要求ll所述的軟管滾子泵，其特徵在於，所述反作用元件(11)和/或所述 導向裝置(12)與用於所述軟管滾子(9)的支承元件(5)固定地連接。
13. 如權利要求ll所述的軟管滾子泵，其特徵在於，所述導向裝置(12)形成凸輪槽。
14. 如權利要求ll所述的軟管滾子泵，其特徵在於，所述導向裝置(12)形成環繞的環 形導向裝置。
15. 如權利要求ll所述的軟管滾子泵，其特徵在於，所述導向裝置(12)由兩個或多個 相同的部分組成，在環形導向裝置中尤其是由兩個或多個連續的相同的部分組成。
16. 如權利要求ll所述的軟管滾子泵，其特徵在於，所述導向裝置(12)具有螺旋形地 向內延伸的區域，所述區域與用於使所述軟管滾子(9)運動的所述相應的反作用元件(11) 相關聯，其特徵在於，所述螺旋形地向內延伸的區域的傾斜度有利地設計成使得用於使所 述軟管滾子(9)沿徑向方向移動所需的轉矩在所述螺旋形的區域上基本上是不變的。
17. 如權利要求16所述的軟管滾子泵，其特徵在於，所述螺旋形地向內延伸的區域通 過具有反向的並且有利地更陡的傾斜度的區域連接。
18. 如權利要求ll所述的軟管滾子泵，其特徵在於，所述導向裝置(12)具有沒有傾斜 度或具有閉鎖凹部的區域(13)，在所述區域(13)內，所述反作用元件(11)在縮進所述軟管 滾子(9)時靜止。
19. 如權利要求ll所述的軟管滾子泵，其特徵在於，所述導向裝置(12)具有區域 (14)，在所述區域(14)內所述移出的軟管滾子(9)的徑向運動是可能的，而所述調節元件 (10)不相對於所述轉子運動。
20. 如前述權利要求中任一項所述的軟管滾子泵，其特徵在於，所述制動執行件設置所 述在所述定子(1)上。
21. 如前述權利要求中任一項所述的軟管滾子泵，其特徵在於，所述制動裝置(15)具 有制動銷，所述制動銷與相應的切口 (16)配合。
22. 如權利要求21所述的軟管滾子泵，其特徵在於，所述制動銷設置在所述定子(1)上 並且所述切口 (16)設置在所述調節元件(10)上。
23. 如前述權利要求中任一項所述的軟管滾子泵，其特徵在於，所述制動裝置(15)具 有可移動的制動塊，所述制動塊與剛性的制動元件配合。
24. 如權利要求23所述的軟管滾子泵，其特徵在於，所述制動塊設置在所述定子(1)上 並且所述制動反作用元件設置在所述調節元件(10)上。
25. 如前述權利要求中任一項所述的軟管滾子泵，其特徵在於，在所述轉子上設置有軟 管導翼(21)，所述軟管導翼(21)與所述定子(1)的所述軟管滾子軌道的徑向距離大於所使 用的軟管的壁厚的2倍，有利地大於所使用的軟管的壁厚的3倍。
26. 如權利要求25所述的軟管滾子泵，其特徵在於，所述軟管導翼(21)具有軟管導輪， 所述軟管導輪的朝向外部端面的倒圓角半徑大於所述泵軟管的外徑的20%，有利地大於所 述泵軟管的外徑的40%。
全文摘要
本發明涉及一種軟管滾子泵，其具有定子、轉子和轉子驅動裝置，其中所述轉子包括軟管滾子，所述軟管滾子的位置可通過具有調節元件的調節裝置沿徑向方向調節，並且其中設有制動裝置並且可通過制動裝置和轉子驅動裝置的相互作用改變所述軟管滾子的徑向位置。
文檔編號F04B43/12GK101784795SQ200880014442
公開日2010年7月21日 申請日期2008年5月2日 優先權日2007年5月2日
發明者馬丁·勞爾 申請人:弗雷森紐斯醫療護理德國有限責任公司