DE69822531T2

DE69822531T2 - Volumetrische Pumpe mit einer Zweirichtungsdichtung

Info

Publication number: DE69822531T2
Application number: DE69822531T
Authority: DE
Inventors: Stephen C. Salt Lake City Jacobsen; Clark Salt Lake City Davis
Original assignee: Sarcos LC
Current assignee: Sarcos LC
Priority date: 1997-01-23
Filing date: 1998-01-20
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2018-01-21
Also published as: EP0855507A3; JPH10227288A; EP0855507A2; DE69822531D1; CA2227859A1; CA2227859C; US5931647A; EP0855507B1

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft eine leichte, preiswerte und darum wegwerfbare volumetrische Pumpe, die für eine Vielzahl von Anwendungszwecken geeignet ist, einschließlich medizinischer Systeme wie beispielsweise intravenöse (IV)-Therapiesysteme und dergleichen.
Die intravenöse Verabreichung von Flüssigkeiten an Patienten ist ein allseits bekanntes medizinisches Verfahren, beispielsweise zur Verabreichung lebenserhaltender Nährstoffe an Patienten, deren Verdauungstrakt krankheits- oder verletzungsbedingt nicht normal arbeitet, zur Verabreichung von Antibiotika für die Behandlung verschiedener schwerer Infektionen, zur Verabreichung schmerzlindernder Mittel an Patienten, die an akuten oder chronischen Schmerzen leiden, zur Verabreichung von chemotherapeutischen Mitteln zur Behandlung von Krebspatienten usw.
Die intravenöse Verabreichung von Medikamenten erfordert häufig den Einsatz einer IV-Pumpe, die an ein sogenanntes IV-Verabreichungsgerät angeschlossen oder darin eingebaut ist, welches beispielsweise eine Flasche mit einer zu verabreichenden Flüssigkeit enthält, die in der Regel kopfüber aufgehängt ist, ein steriles Kunststoffschlauch-Set sowie eine Pumpe zum Pumpen von Flüssigkeit von der Flasche durch das IV-Gerät zum Patienten. Es können auch weitere Mechanismen eingebaut werden, um den Flüssigkeitsfluss zum IV-Versorgungsschlauch und möglicherweise auch zu einigen Überwachungsvorrichtungen manuell zu unterbrechen.
IV-Pumpen nach dem Stand der Technik untergliedern sich im allgemeinen in zwei Grundtypen: elektronische Pumpen und nicht-elektronische Einweg-Pumpen (Wegwerf-Pumpen). Obgleich die elektronischen Pumpen inzwischen stark miniaturisiert wurden und auch einige Wegwerf-Komponenten enthalten, sind sie doch im allgemeinen kostenintensiv, erfordern häufige Wartung bei fortgesetztem Gebrauch und sind unter Umständen für den Nichtfachmann schwierig zu bedienen, wenn beispielsweise eine Selbstbehandlung gewünscht wird.
Die nicht-elektrischen Einweg-Pumpen bestehen im allgemeinen aus kleinen elastomerischen Beuteln innerhalb eines Hartschalengehäuses, in dem die Beutel mit IV-Lösung unter Druck befällt sind. Der Druck, der durch Kontraktion des elastomerischen Beutels erzeugt wird, drängt die IV-Lösung mit einer konstanten Durchflussrate durch eine feste Öffnung in die Vene des Patienten. Obgleich diese Pumpen viel preiswerter sind als die elektronischen Pumpen und bei ihnen jeglicher Wartungsaufwand entfällt, da sie nach jedem Gebrauch weggeworfen werden, gehören zu ihren Nachteilen jedoch die fehlende Überwachungsmöglichkeit, die fehlende Möglichkeit, unterschiedliche Durchflussraten zu wählen, ein begrenztes Flüssigkeitsfassungsvermögen und nach wie vor relativ hohe Kosten für ein Wegwerfprodukt.
Aus US-Patentschrift 5,144,882 der Hewlett-Packard Company ist ein Kolbenpumpenstangen-Abdichtungssystem bekannt, das eine Dichtung 6 enthält, welche die Kolbenstange 3 abdichtet, wobei die Dichtung 6 eine kreisrunde Nut aufweist, in der eine Feder aufgenommen ist, welche die Dichtung 6 gegen die Stange 3 gespannt hält. Eine Verunreinigung der zu pumpenden Flüssigkeit durch Dichtungspartikel wird durch eine Scheibe 10 im Inneren der Dichtung verhindert, wobei die Scheibe 10 eine mittig ausgeformte Öffnung mit einem Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der Querschnitt der Stange 3, wobei die Scheibe 10 aus einem elastischen Material hergestellt ist, dergestalt, dass die Scheibe 10 als ein Schaber fungiert, der Partikel entfernt, die sich an der Stange 3 abgelagert haben.
Aus US-Patentschrift 3,345,076 der Crane Packing Company ist eine Wischer-/Schaberdichtung bekannt, der auf eine Stange 10 einwirkt, wobei der Wischer 17 eine innere Lippe 25 und eine äußere Lippe 24 enthält, welche das Abstreifen von Flüssigkeiten von der Stange 10 sowohl beim nach innen gerichteten als auch beim nach außen gerichteten Hub der Stange gestattet.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine neue und verbesserte volumetrische Pumpe bereitzustellen, die sich besonders für den Einsatz in IV-Verabreichungsgeräten, anderen medizinischen Geräten und dergleichen eignet.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Pumpe bereitzustellen, die leicht herzustellen ist und kostengünstige Bauteile enthält.
Es ist ebenfalls eine Aufgabe der Erfindung, eine Pumpe bereitzustellen, die so beschaffen ist, dass sie während des Betriebes Luftblasen aus dem Pumpenhohlraum beseitigt.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine solche Pumpenkonstruktion bereitzustellen, bei der die Notwendigkeit einer geringen Toleranz minimiert wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Pumpe bereitzustellen, die effizient und zuverlässig ist.
Es ist eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung, eine Pumpe bereitzustellen, die sich problemlos miniaturisieren lässt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Pumpe zum Pumpen von Flüssigkeiten von einer Flüssigkeitsquelle zu einer Abflussstelle bereitgestellt, wie nach Anspruch 1 beansprucht.
In einem bestimmten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung arbeitet die Pumpe mit einer einfachen umfänglichen Sphinkterdichtung, um die gepumpte Flüssigkeit zurückzuhalten oder ihren Verlust oder ihr Auslaufen zu verhindern. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält ein Gehäuse mit einem darin ausgebildeten länglichen Hohlraum und mit einer Öffnung auf der einen Seite des Gehäuses, die neben dem einen Ende angeordnet ist und damit in strömungsmäßiger Verbindung steht, wobei das andere Ende geschlossen ist. Des weiteren ist ein Streifen aus einem elastischen Material über der Öffnung in dem Gehäuse angeordnet, wobei der Streifen eine Öffnung enthält, die an dem einen Ende des Hohlraums angeordnet und auf den Hohlraum ausgerichtet ist. Die Öffnung wird durch zwei Abzweigungen definiert, die sich so von dem Streifen aus erstrecken, dass sie die Öffnung umschließen. Eine Abzweigung des Streifens erstreckt sich in Richtung des Hohlraumes, und der andere Abzweig erstreckt sich vom Gehäuse weg. In der Öffnung ist eine längliche Stange gleitend so angeordnet, dass sich ein Ende der Stange in den Hohlraum hinein erstreckt und das andere Ende sich aus dem Gehäuse heraus erstreckt. Die Öffnung hat im wesentlichen die gleiche Querschnittsform wie die Stange und die gleichen – oder kleinere – Querschnittsabmessungen.
In dem Gehäuse befindet sich ein Einlass, durch den Flüssigkeit von einer Flüssigkeitsquelle in den Hohlraum fließen kann, und in dem Gehäuse befindet sich überdies ein Auslass, durch den Flüssigkeit von dem Hohlraum zu einer Flüssigkeitsempfangsstelle fließen kann.
Der elastische Materialstreifen umgibt und erfasst die Stange so, dass eine Sphinkterdichtung bereitgestellt wird, die im wesentlichen Flüssigkeit daran hindert, durch die Öffnung zu fließen, es aber der Stange gestattet, längs darin zu gleiten. Wenn sich die Stange in der einen oder anderen Richtung bewegt, wirken die Abzweigungen des Streifens so zusammen, dass sie wechselseitig die Flüssigkeit von der Stange abstreifen und als primäre und sekundäre Dichtung agieren.
Wenn die Stange in einer Richtung aus dem Gehäuse heraus bewegt wird, so wird in dem Hohlraum ein Unterdruck erzeugt, um durch den Einlass Flüssigkeit hereinzusaugen, und wenn die Stange anschließend in den Hohlraum hineinbewegt wird, so wird in dem Hohlraum ein Überdruck erzeugt, um Flüssigkeit aus dem Hohlraum durch den Auslass zu drängen. In dem oder nahe dem Einlass und Auslass können Ventile angeordnet werden, damit Flüssigkeit nur durch den Einlass in den Hohlraum fließen und nur über den Auslass aus dem Hohlraum herausfließen kann.
Es können eine Vielzahl von Antriebsmechanismen und Steuerungsverfahren vorgesehen werden, um zu bewirken, dass sich die Stange im Hohlraum hin- und herbewegt, um die Pumpwirkung zu erzeugen, beispielsweise Ratschenvorrichtungen, lineare Magnet-Schrittmotoren, Kur belmechanismen zur Umwandlung von Dreh- in lineare Bewegung, Schneckenmechanismen usw.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die oben genannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gegeben wird. Es zeigen:
1 ist eine seitliche Querschnittsansicht einer volumetrischen Pumpe unter Verwendung einer Sphinkterdichtung, die entsprechend den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde; und
2 ist eine fragmentarische seitliche Querschnittsansicht einer Ausführungsform der vorderen und hinteren Stützen für die Sphinkterdichtung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht einer volumetrischen Pumpe, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. Diese Pumpe enthält ein allgemein längliches Gehäuse 4, in dem ein länglicher Hohlraum 8 ausgebildet ist. Das Gehäuse 4 könnte beispielhaft mit einer Außenschale 12 aus Metall oder Kunststoff hergestellt sein, und ein Innenfüllstoff 16 könnte gegen die Schale 12 angeordnet sein, wobei der Hohlraum 8 mittig darin ausgebildet ist. Der Füllstoff könnte in ähnlicher Form auch aus Metall oder Kunststoff bestehen. Der Querschnitt des Gehäuses 4 könnte quadratisch, rund usw. sein.
In einem Ende des Gehäuses 4 ist ein Streifen 20 aus einem elastischen Material angeordnet, beispielsweise aus Latexkautschuk, Silikonkautschuk, Nitrilkautschuk, Polytetrafluorethylen, Polyurethan, EPDM usw. Der Materialstreifen 20 füllt das Ende des Gehäuses 4 so aus, dass eine strömungsmäßige Verbindung zwischen der Außenseite des Gehäuses und dem Hohlraum 8 verhindert wird, außer durch eine Öffnung 24, die in ihrer Position auf den Hohlraum 8 ausgerichtet ist.
In dem Gehäuse 4 ist allgemein neben dem Materialstreifen 20 ein Einlasskanal 36 ausgebildet, der mit dem Hohlraum 8 in strömungsmäßiger Verbindung steht, und in ähnlicher Form ist in dem Gehäuse ein Auslasskanal 40 ausgebildet, der mit dem Hohlraum am anderen Ende des Gehäuses in strömungsmäßiger Verbindung steht. (Der Einlass und der Auslass könnten natürlich auch an anderen Stellen angeordnet sein oder könnten auch kombiniert sein, wobei Rückschlagventile für die Steuerung der Fließrichtung verwendet werden.) Der Kanal 36 und der Kanal 40 koppeln den Hohlraum an eine Flüssigkeitsquelle 44 bzw. an eine Flüssigkeitsempfangsstelle 48. In Kanal 36 und Kanal 40 sind Ventile 110 bzw. 114 angeordnet und funktionieren (öffnen oder schließen) in Reaktion auf Antwortsignale von der Steuerungseinheit 118 dergestalt, dass Flüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle 44 in den Hohlraum 8 fließen kann und der Rückfluss verhindert wird und damit Flüssigkeiten vom Hohlraum 8 zur Flüssigkeitsempfangsstelle 48 fließen können und den Rückfluss zu verhindern. Bei der Flüssigkeitsquelle 44 könnte es sich um jede beliebige Quelle von Flüssigkeit handeln, die sie zur Flüssigkeitsempfangsstelle 48 pumpen soll, wie beispielsweise ein IV-Verabreichungsgerät, das eine Flasche mit Flüssigkeit enthält, die einem Patienten zugeführt werden soll, wobei es sich bei der Flüssigkeitsquelle 44 um die Flasche handelt und wobei es sich bei der Flüssigkeitsempfangsstelle 48 um den Patienten handelt, der die Flüssigkeit erhält. Wie aus der weiteren Besprechung hervorgehen wird, könnte die Flüssigkeitspumpe von 1 in einer Vielzahl von Umgebungen eingesetzt werden.
Eine alternative Anordnung für den Anschluss der Pumpe an die Flüssigkeitsquelle 44 und die Flüssigkeitsempfangsstelle 48 wäre die Verwendung eines einzelnen Kanals, der zum Hohlraum 8 reicht, wobei ein (Rückschlag-) Ventil die Flüssigkeitsquelle mit dem einzelnen Kanal verbindet und ein weiteres (Rückschlag-) Ventil den einzelnen Kanal mit der Flüssigkeitsempfangsstelle verbindet. Es wird später offenbar werden, wenn die Pumpwirkung der Pumpe besprochen wird, dass beim Ansaughub der Pumpe Flüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle durch das (Rückschlag-) Ventil und den einzelnen Kanal zur Kammer 8 fließen würde und dass beim Pumphub Flüssigkeit von der Kammer durch das andere (Rückschlag-) Ventil zur Flüssigkeitsempfangsstelle fließen würde.
In der Öffnung 24 des Materialstreifens 20 ist eine längliche Stange bzw. ein länglicher Kolben 60 angeordnet, die bzw. der sich zumindest teilweise in den Hohlraum 8 des Gehäuses 4 hinein erstreckt. Die Stange 60 kann einen kreisrunden Querschnitt haben und kann einen etwas kleineren Umfang als der Hohlraum 8 haben, so dass die Stange sich in einer Hubbewegung in der Öffnung 24 und im Hohlraum 8 vor und zurück bewegen kann, so dass gar kein oder allenfalls nur geringer Abrieb oder Widerstand bei bzw. von dem Material, das den Hohlraum bildet, herrührt.
Die Öffnung 24 in dem Streifen 20 aus elastischem Material wird durch zwei Abzweigungen oder Flansche 20a und 20b des Streifens 20 definiert. Die Abzweigungen sind in der bevorzugten Ausführungsform integral mit dem Streifen 20 ausgebildet. Abzweigung 20a erstreckt sich in der allgemeinen Richtung der Außenseite des Gehäuses 4 und in Richtung der Stange 60. Abzweigung 20b erstreckt sich in der allgemeinen Richtung des Hohlraumes 8. Die Abzweigungen 20a und 20b wirken dergestalt zusammen, dass sie die Öffnung 24 und folglich auch die darin angeordnete Stange 60 umschließen. Die Öffnung 24 ist vorzugsweise ähnlich geformt wie der Querschnitt der Stange 60 und ist vorzugsweise gleich groß oder geringfügig kleiner, um die Stange vollständig zu umfangen und zu ergreifen und so eine Sphinkterdichtung zu bilden und zu verhindern, dass Flüssigkeit den Hohlraum 8 unbeabsichtigt verlassen kann.
Da die Öffnung in dem Streifen 20 aus elastischem Material ausgebildet ist, entspricht sie der Form der Stange 60, auch wenn ihre Formen nicht identisch sind, obgleich für den Fachmann offensichtlich ist, dass, je mehr sich die Formen voneinander unterscheiden, die Dichtwirkung umso stärker nachlässt.
Die Abzweigungen 20a und 20b sind elastisch genug, um die Öffnung abzudichten, wenn die Stange 60 darin angeordnet wird. Wenn die Abzweigungen zu kurz sind, so erstrecken sie sich nicht weit voneinander, um eine eng anliegende Passung mit der Welle zu bilden, und wenn sie zu lang sind, so erstrecken sich beide so weit, dass jede Abzweigung in der Mitte ihrer Länge mit der Welle in Kontakt kommt und das Ende der Abzweigung nicht so starr mit der Welle in Kontakt steht, wie es gewünscht ist. Dieser Kontakt der Enden der Abzweigungen mit der Welle ist wichtig, damit die Abzweigungen möglichst effektiv Verunreinigungen und Flüssigkeit von der Stange abstreifen können, wenn sich die Stange hin- und her bewegt. Es wurde festgestellt, dass es optimal ist, den Abstand zwischen dem Streifenkörper und der Stange möglichst gering zu halten und die Abzweigungen in solcher Länge zu gestalten, dass sie sich in einem Winkel von etwa 5°–50° zur Welle befinden.
Die Steuerungseinheit 118 steuert nicht nur die Ventile 110 und 114, sondern auch die Funktion eines Elektromotors 122, dessen Antriebswelle 126 an ein Antriebsrad 126 gekoppelt ist. Wenn der Motor 22 arbeitet und die Antriebswelle 126 in eine Drehbewegung versetzt, so wird das Rad 130 gedreht. Ein Antriebsnippel 134 ist nahe dem Umfang des Antriebsrades 130 angebracht und ist schwenkbar an ein Ende der Triebstange 138 angekoppelt, die ihrerseits mit ihrem anderen Ende schwenkbar an das freie Ende der Pumpenstange 60 angekoppelt ist. Wenn das Antriebsrad 130 in Drehbewegung versetzt wird, so wird die Triebstange 138 in eine Hin- und Herbewegung versetzt, was wiederum eine Hin- und Herbewegung der Stange 60 in dem Hohlraum 8 bewirkt.
In der bevorzugten Ausführungsform umschließt ein zweites Gehäuse 140 das Gehäuse 4, die Pumpenstange 60, die Triebstange 138, das Antriebsrad 130 und einen Abschnitt der Antriebswelle 126 dergestalt, dass die Komponenten vor Verschmutzung oder Störungen durch die Außenwelt geschützt sind. Das Gehäuse 140 umfasst vorzugsweise steifes Material wie beispielsweise Stahl oder Kunststoff, außer um die Antriebswelle 126 herum, wo es einen Streifen 142 aus elastischem Material – ähnlich dem Streifen 20 – umfasst, in dem eine Öffnung 144 dergestalt ausgebildet ist, dass an der Antriebswelle 126 eine Sphinkter-Sterildichtung gebildet wird, die der Dichtung des Streifens 20 um die Pumpenstange 60 ähnelt. Jedoch dichtet im Fall der Antriebswelle 126 der Streifen 142 an der Öffnung 144 die Antriebswelle 126 nicht während einer Hin- und Herbewegung, sondern während einer Drehbewegung ab.
Während des Betriebes veranlasst die Steuerungseinheit 118, dass der Motor 122 arbeitet und sich dreht, wobei die Winkelposition der Antriebswelle 126 an die Steuerungseinheit zurückgemeldet wird. Anhand der Winkelposition der Antriebswelle 126 und somit des Antriebsrades 130 bewirkt die Steuerungseinheit ein abwechselndes Öffnen und Schließen der Ventile 110 und 114, so dass Flüssigkeit beim Rückwärtshub bzw. der Rückwärtsbewegung der Stange 60 von der Flüssigkeitsquelle 44 in den Hohlraum 8 fließen kann und dass Flüssigkeit beim Pumphub der Stange 60 vom Hohlraum 8 zur Flüssigkeitsempfangsstelle 48 fließen kann. Das direkte Steuern des Öffnens und Schließens der Ventile 110 und 114 dient letztendlich dem effektiven Pumpen von Flüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle 44 zur Flüssigkeitsempfangsstelle 48 durch Verhindern des freien Durchflusses, zu dem es kommt, wenn beide Ventile zur gleichen Zeit geöffnet sind (was beispielsweise geschehen kann, wenn die Flüssigkeitsquelle ein IV-Beutel wäre und dieser gedrückt wird). Bei der Steuerungseinheit 118 könnte es sich beispielsweise um einen herkömmlichen Mikroprozessor handeln, wie man ihn zur Steuerung der Funktion elektrischer Geräte benutzt.
Ein Vorteil der in 1 gezeigten Pumpe besteht darin, dass die Formen des Kolbens und des Hohlraums bewirken, dass Gasblasen bei jedem Kolbenhub aus dem Hohlraum verdrängt werden, anstatt sich im Hohlraum anzusammeln, insbesondere um die in dem Streifen 20 gebildete Dichtung herum. Dies gestattet eine größere volumetrische Genauigkeit der Pumpfunktion.
Wenn sich die Stange 60 in dem Hohlraum hin und her bewegt, um die gewünschte Pumpwirkung bereitzustellen, so entstehen Nebenkräfte, die auf die Dichtung einwirken, welche von der Öffnung 24 und der sich hin- und herbewegendnen Stange 60 gebildet wird. Diese Nebenkräfte haben die Form einer wechselnden Druckdifferenz, die wir als Hochdruck- und Niederdruckereignisse in dem Hohlraum 8 bezeichnen wollen. Wenn sich die Stange 60 nach außen bewegt, so nimmt der Druck im Hohlraum 8 ab. Ohne die Dichtung würde Umgebungsluft in den Hohlraum eindringen. Abzweigung 20a des Streifens 20 wird durch diese Druckdifferenz in Richtung der Stange 60 gedrängt, wodurch die Dichtung noch fester angedrückt wird. Abzweigung 20b des Streifens 20 streift Flüssigkeit von der Stange ab, wenn diese sich aus der Kammer herausbewegt. Während des Hineinbewegens der Stange 60 in den Hohlraum 8 entsteht in dem Hohlraum ein Hochdruck. Dieser Hochdruck drängt die Abzweigung 20b in Richtung der Stange 60, wodurch die Dichtung noch fester angedrückt und ein Flüssigkeitsverlust verhindert wird. Abzweigung 20a streift ebenfalls alle Partikel- oder sonstigen Verunreinigungen im Moment ihres Eindringens in den Hohlraum von der Stange 60 ab. Die Abzweigungen 20a und 20b des Streifens 20 agieren mit einer Rest- und Unterstützungswirkung, wenn sie jeweils die beschriebenen Funktionen der anderen übernehmen. Jedoch wird ihre Hauptfunktion durch ihre Ablenkung in Richtung der sich nach innen bewegenden Stange und die Umgebungsluft (Abzweigung 20a) bzw. durch ihre Ablenkung in Richtung der sich nach außen bewegenden Stange und den Hohlraum (Abzweigung 20b) verstärkt. Die Abzweigungen 20a und 20b und die Stange 60 bilden einen Komplex, der eine übermäßige Ausdehnung des Streifens 20 verhindert.
2 ist eine fragmentarische seitliche Querschnittsansicht der Stange 60, der Öffnung 24 in dem elastischen Streifen 20 unter Hinzufügung der vorderen und der hinteren Dichtungsstütze 90 bzw. 92. Die Stützen 90 und 92 erlauben einen größeren Über- oder Unterdruck der Flüssigkeit im Hohlraum 8, indem sie den Streifen 20 an der Öffnung 24 so stützen, dass er sich nicht mit der Bewegung der Stange 60 in den Hohlraum hinein ausdehnt (wodurch sich das elastische Material überdehnen und einen Qualitätsverlust erleiden würde und die Dichtung Schaden nehmen würde) bzw. nicht mit der Bewegung der Stange 60 aus dem Hohlraum 8 heraus zusammengedrückt wird. Es versteht sich, dass für diesen Zweck auch ein steiferer Komplex zwischen den Abzweigungen 20a und 20b und der Stange 60 verwendet werden könnte, doch ermöglichen die hier beschriebenen Stützen die Verwendung eines noch elastischeren Streifenmaterials. Ein höherer Flüssigkeitsdruck in dem Hohlraum verschärft das Problem des Ausdehnens und Zusammendrückens des Streifens 20, was die Stützen 90 und 92 zu verhindern helfen.
Die hintere Stütze 92 umfasst vorzugsweise eine nicht-flexible flache Platte mit einer darin ausgebildeten Öffnung 92a. Die Öffnung 92a weist vorzugsweise eine ähnliche Form auf wie – und ist vorzugsweise geringfügig größer als – der größere Abschnitt der Abzweigung 20b, so dass sich die Stange darin frei bewegen kann, und ist nahe dem Streifen 20 angeordnet. Während der Hineinbewegung der Stange 60 in den Hohlraum 8 bewirkt die Reibung der Stange 60 an den Abzweigungen 20a und 20b im allgemeinen eine Ausdehnung des Streifens 20 in Richtung des Hohlraums 8. Der Streifen 20 berührt jedoch die Stütze 92, bevor er sich so weit ausdehnt, dass das Material Schaden nimmt oder die Dichtung verloren geht. Wie die Stütze 92 umfasst auch die Stütze 90 vorzugsweise eine Platte mit einer darin ausgebildeten Öffnung 90a. Die Öffnungen 90a und 92a ermöglichen das ungehinderte Funktionieren der Abzweigungen 90 und 92 und ermöglichen gleichzeitig, dass die Stützen 90 und 92 den Streifen 20 in der gewünschten Art und Weise stützen.
Die im vorliegenden Text beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind lediglich Beispiele, die veranschaulichen, wie die Erfindung in bestimmten Geräten realisiert werden kann. Für den Fachmann werden Modifikationen und Abweichungen beispielsweise bei den verwendeten Materialien, den Größen und Formen der Komponenten sowie vergleichbare Konstruktionen ersichtlich sein, die aber allesamt in den Geltungsbereich der Erfindung fallen.

Claims

Pumpe zum Pumpen von Flüssigkeiten von einer Flüssigkeitsquelle (44) zu einer Flüssigkeitsempfangsstelle (48), umfassend: ein Gehäuse (4) mit einem darin ausgebildeten länglichen Hohlraum (8) und mit einer Öffnung auf der einen Seite des Gehäuses (4), die neben dem einen Ende des Hohlraumes (8) angeordnet ist und damit in strömungsmäßiger Verbindung steht, einen Streifen (20) aus einem elastischen Material, der über der Öffnung in dem Gehäuse angeordnet ist, eine längliche Stange (60), die in der Öffnung (24) im wesentlichen orthogonal zum dem Streifen (20) gleitend so angeordnet ist, dass sich ein Ende der Stange (60) in den Hohlraum (8) hinein erstreckt und das andere Ende sich aus dem Gehäuse (4) heraus erstreckt, wobei die Öffnung (24) im wesentlichen die gleiche Querschnittsform und die gleichen – oder kleinere – Querschnittsabmessungen aufweist wie die Stange (60), Einlassmittel zum Transportieren von Flüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle (44) in den Hohlraum (8), Auslassmittel zum Transportieren von Flüssigkeit von dem Hohlraum (8) zur Flüssigkeitsempfangsstelle (48), und Betätigungsmittel (122, 126, 130, 134, 138), die bewirken, dass sich die Stange (60) in Längsrichtung in dem Hohlraum (8) hin- und herbewegt und in der Öffnung (24) vor und zurück gleitet, so dass in dem Hohlraum (8) abwechselnd ein Unterdruck und ein Überdruck erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Streifen (20) eine erste und eine zweite Abzweigung (20b, 20a) enthält, die eine Öffnung (24) umschließen und definieren, welche an dem einen Ende des Hohlraums (8) angeordnet und auf den Hohlraum (8) ausgerichtet ist, dergestalt, dass die erste und eine zweite Abzweigung (20b, 20a) mit der Stange (60) in Kontakt stehen, wobei die Pumpe des weiteren eine vordere Stütze (90), die neben einer vorderen Seite des elastischen Streifens (20) angeordnet ist, und eine hintere Stütze (92), die neben einer hinteren Seite des elastischen Streifens (20) angeordnet ist, umfasst, wobei die vordere Stütze (90) und die hintere Stütze (92) so konfiguriert sind, dass sie den elastischen Streifens (20) stützen und die Bewegung des elastischen Streifens (20), zu der es kommt, wenn sich die Stange (60) bewegt, begrenzen, und wobei die hintere Stütze (92) und die vordere Stütze (90) jeweils eine Öffnung (92a, 90a) enthalten, welche in diesen Stützen unmittelbar neben der ersten bzw. der zweiten Abzweigung (20b, 20a) des Streifens (20) aus elastischem Material ausgebildet ist, dergestalt, dass eine uneingeschränkte Funktion der ersten und der zweiten Abzweigung (20b, 20a) möglich ist und gleichzeitig durch die vordere und die hintere Stütze (90, 92) verhindert wird, dass sich der elastische Streifen (20) bewegt.
Pumpe nach Anspruch 1, wobei sich die erste Abzweigung (20b) in Richtung des Hohlraums (8) in einem Winkel zwischen 5° und 50° zu der Stange erstreckt und sich die zweite Abzweigung von dem Hohlraum in einem Winkel zwischen 5° und 50° zu der Stange (60) weg erstreckt.
Pumpe nach Anspruch 1, wobei der Materialstreifen (20) aus der Gruppe, bestehend aus Latexkautschuk, Silikonkautschuk, Nitrilkautschuk, Polytetrafluorethylen, Polyurethan und EPDM, ausgewählt ist.
Pumpe nach Anspruch 1, wobei das Einlassmittel sich nahe dem einen Ende des Hohlraums (8) befindet und wobei das Auslassmittel sich nahe dem anderen Ende des Hohlraums (8) befindet.
Pumpe nach Anspruch 1, wobei die Querschnittsabmessungen der Öffnung (24) kleiner sind als die Querschnittsabmessungen des Stange (60).
Pumpe nach Anspruch 1, wobei das Einlassmittel folgendes umfasst: einen ersten Kanal (36) zum Transportieren von Flüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle (44) in den Hohlraum (8), und ein erstes Rückschlagventilmittel (110), das in dem ersten Kanal (36) angeordnet ist, damit Flüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle (44) in den Hohlraum (8) fließen kann und damit verhindert wird, dass Flüssigkeit von dem Hohlraum (8) zur Flüssigkeitsquelle (44) fließt, und wobei das Auslassmittel folgendes enthält: einen zweiten Kanal (40) zum Transportieren von Flüssigkeit von dem Hohlraum (8) zur Flüssigkeitsempfangsstelle (48), und ein zweites Rückschlagventilmittel (114), das in dem zweiten Kanal (40) angeordnet ist, damit Flüssigkeit von dem Hohlraum (8) zu der Flüssigkeitsempfangsstelle (48) fließen kann und damit verhindert wird, dass Flüssigkeit von der Flüssigkeitsempfangsstelle (48) zu dem Hohlraum (8) fließt.
Pumpe nach Anspruch 1, wobei das Einlassmittel und das Auslassmittel folgendes enthalten: einen Kanal (36) der an den Hohlraum (8) angekoppelt ist, ein erstes Ventilmittel (110), das die Flüssigkeitsquelle (44) mit dem Kanal (36) verbindet, damit Flüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle (44) nur zu dem Kanal (36) und dem Hohlraum (8) fließen kann, und ein zweites Ventilmittel (114), das den Kanal (40) mit der Flüssigkeitsempfangsstelle (48) verbindet, damit Flüssigkeit nur von dem Hohlraum (8) und dem Kanal (40) zu der Flüssigkeitsempfangsstelle (48) fließen kann.
Pumpe nach Anspruch 1, wobei das Einlassmittel folgendes enthält: einen ersten Kanal (36) zum Transportieren von Flüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle (44) in den Hohlraum (8) sowie ein Öffnungsventilmittel (110), das auf die Betätigungsmittel (122, 126, 130, 134, 138) reagiert, was in dem Hohlraum (8) die Erzeugung eines Unterdrucks zum Öffnen bewirkt, damit Flüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle (44) in den Hohlraum (8) fließen kann, und wobei das Auslassmittel folgendes enthält: einen zweiten Kanal (40) zum Transportieren von Flüssigkeit von dem Hohlraum (8) zur Flüssigkeitsempfangsstelle (48) sowie ein Öffnungsventilmittel (114), das auf die Betätigungsmittel (122, 126, 130, 134, 138) reagiert, was in dem Hohlraum (8) die Erzeugung eines Überdrucks zum Öffnen bewirkt, damit Flüssigkeit von dem Hohlraum (8) zu der Flüssigkeitsempfangsstelle (48) fließen kann.
Pumpe nach Anspruch 8, wobei der erste Kanal (36) und der zweite Kanal (40) in einem einzigen Kanal ausgebildet sind.