EP0147567A2 - Zahnradpumpe, insbesondere für medizinische Zwecke - Google Patents

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EP0147567A2
EP0147567A2 EP84113140A EP84113140A EP0147567A2 EP 0147567 A2 EP0147567 A2 EP 0147567A2 EP 84113140 A EP84113140 A EP 84113140A EP 84113140 A EP84113140 A EP 84113140A EP 0147567 A2 EP0147567 A2 EP 0147567A2
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EP
European Patent Office
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pump
shaft
gear pump
hub
wheel
Prior art date
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EP84113140A
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English (en)
French (fr)
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EP0147567A3 (en
EP0147567B1 (de
Inventor
Wolfgang Zenglein
Franz-Josef Weinbeer
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Fresenius SE and Co KGaA
Original Assignee
Fresenius SE and Co KGaA
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Publication date
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Publication of EP0147567A3 publication Critical patent/EP0147567A3/de
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/082Details specially related to intermeshing engagement type machines or pumps
    • F04C2/084Toothed wheels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C15/00Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0057Driving elements, brakes, couplings, transmission specially adapted for machines or pumps
    • F04C15/0061Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions
    • F04C15/0073Couplings between rotors and input or output shafts acting by interengaging or mating parts, i.e. positive coupling of rotor and shaft
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C15/00Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0057Driving elements, brakes, couplings, transmission specially adapted for machines or pumps
    • F04C15/0061Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions
    • F04C15/0069Magnetic couplings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2225/00Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber
    • F05C2225/04PTFE [PolyTetraFluorEthylene]

Definitions

  • the invention relates to a gear pump, in particular for medical purposes, according to the preamble of claim 1.
  • Gear pumps are used in medicine, for example in the field of dialysis.
  • a generic gear pump which is also used in this area of medicine, among other things, has a pump housing which has a base plate, a cover plate and a middle housing part arranged between them.
  • At least two pump wheels are arranged in the pump chamber of the middle part of the housing, which in the generic gear pump consist of a special steel such as Waukesha 88.
  • the pump wheels are mounted on rotating shafts, a magnet being attached to the shaft of the driving pump wheel, which is in engagement with the driven pump wheel, which forms part of a magnetic coupling for transmitting the driving forces to the shaft of the driving pump wheel.
  • Both the shafts of the pump wheels and their bearing bushes for storage in the pump housing are made of a high-strength metal, such as Widia steel, in the generic gear pump, so that the parts are guided at high speed running pump wheels and their shafts is ensured.
  • the generic gear pump has the serious disadvantage that despite the use of expensive materials that are considered wear-resistant, despite a considerable number of gear pumps, which are used in particular in the medical field, after a relatively short period of use, there are considerable signs of wear, particularly in the area of the shafts Pump wheels and their bearings occur in the pump housing. As tests carried out within the scope of the invention have shown, these wear phenomena are due to material decomposition of the bearings and the shafts due to the use of aggressive cleaning media such as, for example, acetic acid.
  • the provision of fixed axles for the pump wheels initially ensures that no bearings are required for rotating shafts in the gear pump according to the invention, which bearings are very sensitive to wear, particularly when using aggressive cleaning agents.
  • the gear pump according to the invention thus has the advantage that it has high stability even when used in areas in which cleaning of the gear pump by means of aggressive media is unavoidable, since bearing wear cannot occur.
  • gear pump according to the invention Another advantage of the gear pump according to the invention is that no or no significant wear occurs in the area between the pump wheels and fixed axles due to the use of suitable plastics, so that there is no shift in the wear problem from the mounting of the rotating shafts to the mounting the pump wheels rotating on the fixed axles. Further investigations carried out within the scope of the invention have shown that the use of pump wheels made of plastic is also entirely possible for the above-mentioned critical fields of application, in particular in the field of medicine.
  • the provision of the hollow shaft which is connected on the one hand to the driving pump wheel and on the other hand to one of the magnets of the magnetic coupling, ensures that a drive connection between the magnet and the driving pump wheel is possible, although the driving pump wheel is arranged freely rotating on a fixed axis is. Furthermore, there is the advantage that also in the area there is no measurable wear on the hollow shaft, since it also consists of a very resistant plastic with very good running properties.
  • the shaft that connects the driving pump wheel to the magnet is designed as a hollow shaft in the gear pump according to the invention, which rotates on the fixed axis, there are no problems with flexibility in the gear pump according to the invention, since the hollow shaft extends over its entire length on the fixed axis Axle can support and also has a much larger effective diameter than in the previously described basically conceivable possibility of a rotating shaft with a diameter that would correspond approximately to the diameter of the axes of the gear pump according to the invention. A correspondingly larger dimensioning of such conceivable plastic shafts is unsuitable for reasons of the increased space requirement and the growing overall size of the gear pump.
  • pump wheels and the hollow shaft are formed from polytetrafluoroethylene graphite according to the advantageous further development according to claim 2, particularly favorable running properties result on the fixed axle journal and furthermore this material has proven to be particularly resistant to all media used in the field of dialysis.
  • the driving pump unit and the hollow shaft can be formed in one piece, which has advantages in terms of production.
  • these two components of the gear pump according to the invention can also be connected to one another in other ways, should this be necessary for any design reasons.
  • the pump wheel and the hollow shaft could be connected to one another by means of a pin connection.
  • journal of the driven pump wheel is guided only in the cover plate of the pump housing, there is the advantage that a further guide recess in the base plate of the pump housing can be omitted, which reduces the manufacturing outlay.
  • Such one-sided guidance of the axle journal is possible in the gear pump according to the invention because the axle journal is not excessively long and, in addition, on the side of the driven pump wheel, no forces are transmitted to the axle journal that great guidance would be required on both sides.
  • the magnet of the magnetic coupling is arranged on a hub which can be fastened to the hollow shaft, there is the advantage that the fastening of the magnet can be provided on a part which is independent of the hollow shaft, so that the formation of the hollow shaft itself above all from the point of view optimal running properties on the fixed axle journal and wear resistance takes into account, whereas the problem of fastening the magnet is limited to the hub, which then only has to be fastened to the hollow shaft.
  • the gear pump 1 shows a gear pump 1 according to the invention, which is particularly suitable for medical purposes such as dialysis.
  • the gear pump 1 has a pump housing 2 which has a base plate 3, a cover plate 4 and a housing middle part 5.
  • the middle housing part 5 is arranged between the base plate 3 and the cover plate 4 and connected to them, for example, by means of screws or similar fastening means.
  • the middle housing section 5 has a pump chamber 6, in which in the example case two pump wheels 7 and 8 are arranged.
  • the pump wheel 7 is the driving pump wheel, while the pump wheel 8 is driven.
  • the pump wheel 8 is in engagement with the pump wheel 7.
  • a hood 9 is further fastened in a manner not shown.
  • a magnet 11 is arranged, which forms part of a magnetic coupling, not shown, for transmitting the driving forces for the gear pump 1.
  • the pump wheels 7 and 8 are each arranged on a fixed axle journal 12 or 13.
  • the axle journals 12 and 13 are fastened in corresponding guide recesses 14 and 15 of the cover plate 4, for which purpose an adhesive was used in the example.
  • V4A steel for example, has proven to be a suitable material for the axle journals 12 and 13, while an adhesive called Loctite 648, for example, is suitable as a connecting means with the cover plate 4.
  • Polytetrafluoroethylene graphite (Teflon graphite) has proven to be a particularly suitable material for the pump wheels 7 and 8, since this material has particularly good running properties, so that wear occurs between the pump wheels 7 and 8 and the associated axle journals 12 and 13, respectively does not occur or occurs to a negligible extent. Furthermore, the material mentioned for the pump wheels 7 and 8 is resistant to all common media, in particular in the medical field such as, for example se must be promoted in the dialysis of gear pumps, or be used for their cleaning.
  • the pump wheels 7 and 8 can be provided with helical teeth, for which purpose the driving pump wheel 7 can be serrated 6 ° to the left, for example, while the driven impeller 8 can be ... helically geared 6 ° to the right.
  • the driving pump wheel 7 is connected to a shaft 16, which according to the invention is designed as a hollow shaft.
  • the shaft 16 is integrally connected to the pump wheel 7 and consists of the same material.
  • the one-piece design of the pump wheel 7 and the shaft 16 results in a compact and stable structural unit which is also suitable for the transmission of high torques.
  • the one-piece construction of pump wheel 7 and shaft 16 illustrated in the example case can, however, also be replaced by another connection between the named components if necessary, for which purpose a pin connection is suitable, for example.
  • the pump wheel 7 and the shaft 16 designed as a hollow shaft each have a passage recess 17 or 18, which in the case of the one-piece construction form a single continuous passage recess.
  • the shaft 16 On the side facing away from the impeller 7, the shaft 16 has a locking recess 19 which has an area 20 extending in the axial direction of the shaft and an area 21 extending in the radial direction of the shaft 16.
  • the magnet 11 is arranged on a hub 24, which in the example has a cylindrical sleeve 25 with an inner recess 26 and an annular flange 27 arranged at one end of the sleeve 25.
  • the annular flange 27 has a:.
  • Inner recess 28 with a diameter which corresponds to that of the inner recess of the sleeve 25.
  • the sleeve 25 is further provided with two radially opposite recesses 29 and 30, in which locking pins 31 and 32 are fastened, for example by means of an adhesive.
  • the magnet 11 itself is arranged on the outer circumference of the sleeve 25 and can also be attached to the sleeve 25 by means of an adhesive.
  • the pump wheel 7 and the shaft 16 connected to it are arranged on the journal 12, the shaft 16 being supported over its entire length on the journal 12, so that despite the plastic material for the Wave 16 no deflections are to be feared.
  • these have passage recesses 34 and 35, respectively.
  • the hub 24 with the magnet 11 attached to it is arranged in the example case on the area of the shaft 16 protruding into the space 10 of the hood 9, the locking pins 31 and 32 in the corresponding rig recesses 19 and 22 respectively intervention.
  • the locking recesses 19 and 23 and the locking pins 31 and 32 form a bayonet lock, which builds up its locking action after rotation of the hub 24, the locking pins 31 and 32 initially in the axial regions 20 and 36 of the locking recesses 19 and 22 will be introduced.
  • the locking pins 31 and 32 are inserted into the radial areas 21 and 23 of the locking recesses 19 and 22, after which the locking pins 31 and 32 engage behind the corresponding adjacent wall areas of the shaft 16, so that the hub 24 slides off the hollow shaft 16 is prevented.
  • the assembly steps described above show that the gear pump l according to the invention can be assembled in an extremely inexpensive and rapid manner and that, owing to the provision of two fixed axle journals 12 and 13, a number of complex manufacturing and assembly steps are omitted, as are the case with gear pumps with rotating shafts. would be required for the pump wheels 7 and 8.
  • the gear pump 1 according to the invention the drive connection between the magnet 11 and the driving pump wheel 7 is nevertheless ensured in an extremely simple manner by means of the shaft 16 designed as a hollow shaft, with a sufficiently high stability being achieved despite its plastic construction, since the shaft 16 is over their entire length is supported on the journal 12.
  • the wear is not increased as the shaft 16, like the pump wheels 7 and 8, is made of a wear-resistant material Plastic with very good running properties can be manufactured, which is also resistant to all common media, especially in the medical field.

Abstract

Eine Zahnradpumpe (1) weist ein Pumpengehäuse (2) auf, in dem zwei feststehende Achszapfen (12, 13) angeordnet sind. Auf den Achszapfen (12, 13) sind ein treibendes Pumpenrad (7) und ein angetriebenes Pumpenrad (8) gelagert. Das treibende Pumpenrad (7) ist im Beispielsfalle einstückig mit einer als Hohlwelle ausgebildeten Welle (16) verbunden, auf der eine Nabe (24) mit einem Magneten (11) als Teil einer Magnetkupplung der Zahnradpumpe (1) angeordnet ist. Mit dieser Ausbildung wird ein Verschleiß der Achszapfen (12, 13) in deren Lagerbereich im Pumpengehäuse (2) bei Eirwirkung von aggressiven Reinigungsmitteln wie Essigsäure verhindert, da die Achszapfen (12 und 13) nicht in ihren Lagern drehen. Andererseits ist durch das Vorsehen der als Hohlwelle ausgebildeten Welle (16) die Antiebsverbindung zwischen dem treibenden Pumpenrad (7) und dem zur Magnetkupplung gehörenden Magneten (11) hergestellt, wobei einem Verschleiß der auf dem Achszapfen (12) drehenden Welle (16) durch Ausbildung derselben aus einem auch für die Pumpenräder (7 und 8) verwendeten besonders gleitfähigen Kunststoff entgegengewirkt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe, insbesondere für medizinische Zwecke, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Zahnradpumpen werden in der Medizin beispielsweise im Bereich der Dialyse verwendet. Eine gattungsgemäße Zahnradpumpe, die unter anderem auch in diesem Bereich der Medizin Anwendung findet, weist ein Pumpengehäuse auf, das eine Grundplatte, eine Deckplatte und ein zwischen diesen angeordnetes Gehäusemittelteil aufweist. In der Pumpkammer des Gehäusemittelteiles sind wenigstens zwei Pumpenräder angeordnet, die bei der gattungsgemäßen Zahnradpumpe aus einem Sonderstahl wie beispielsweise Waukesha 88 bestehen. Die Pumpenräder sind auf drehenden Wellen befestigt, wobei auf der Welle des treibenden Pumpenrades, das mit dem angetriebenen Pumpenrad in Eingriff steht, ein Magnet befestigt ist, der einen Teil einer Magnetkupplung zur Übertragung der Antriebskräfte auf die Welle des treibenden Pumpenrades bildet. Sowohl die Wellen der Pumpenräder als auch deren Lagerbuchsen zur Lagerung im Pumpengehäuse bestehen bei der gattungsgemäßen Zahnradpumpe aus einem hochfesten Metall, wie beispielsweise Widia-Stahl, damit eine saubere Führung der teilweise mit hoher Drehzahl laufenden Pumpenräder und deren Wellen sichergestellt ist.
  • Hierbei ist jedoch nachteilig, daß die gattungsgemäße Zahnradpumpe aufgrund der verwendeten teueren Materialien und der aufwendigen Herstellung insbesondere im Bereich der Lagerung der drehenden Wellen der Pumpenräder nur sehr kostenintensiv zu fertigen ist.
  • Weiterhin weist die gattungsgemäße Zahnradpumpe den gravierenden Nachteil auf, daß trotz der Verwendung teuerer Materialien, die als verschleißfest gelten, trotzdem bei einer erheblichen Zahl von Zahnradpumpen, die insbesondere im medizinischen Bereich Anwendung finden, nach relativ kurzer Benutzungsdauer beträchtliche Verschleißerscheinungen insbesondere im Bereich der Wellen der Pumpenräder und deren Lagerungen im Pumpengehäuse auftreten. Wie im Rahmen der Erfindung durchgeführte Untersuchungen ergeben haben, sind diese Verschleißerscheinungen auf Materialzersetzungen der Lager und der Wellen aufgrund der Verwendung von aggressiven Reinigungsmedien wie beispielsweise Essigsäure zurückzuführen. Da jedoch eine Reinigung der Zahnradpumpen insbesondere im Bereich der Dialyse mit derartig aggressiven Reinigungsmitteln aus Hygienegründen unumgänglich ist, eignet sich die gattungsgemäße Zahnradpumpe nur sehr bedingt für die Anwendung im Bereich der Medizin, da sie sich trotz der Verwendung teuerer Materialien häufig als verschleiß- und störanfällig erwiesen hat.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Zahnradpumpe, insbesondere für medizinische Zwecke, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 umrissenen Gattung zu schaffen, die einerseits eine kostengünstige Herstellung und andererseits hohe Verschleißfestigkeit auch für Anwendungsfälle, bei denen aggressive Reinigungsmedien verwendet werden, ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Durch das Vorsehen von feststehenden Achsen für die Pumpenräder wird zunächst erreicht, daß bei der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe keine Lager für drehende Wellen erforderlich sind, die insbesondere bei der Verwendung aggressiver Reinigungsmittel sehr verschleißempfindlich sind. Somit weist die erfindungsgemäße Zahnradpumpe den Vorteil auf, daß sie auch bei der Verwendung in Bereichen, in denen die Reinigung der Zahnradpumpe mittels aggressiver Medien unumgänglich ist, hohe Standfestigkeit hat, da ein Lagerverschleiß nicht auftreten kann.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe besteht darin, daß auch im Bereich zwischen Pumpenrädern und feststehenden Achsen durch die Verwendung von geeigneten Kunststoffen kein bzw. kein nennenswerter Verschleiß auftritt, so daß es nicht zu einer Verlagerung des Verschleißproblemes von der Lagerung der drehenden Wellen zu der Lagerung der auf den feststehenden Achsen drehenden Pumpenrädern kommt. Daß die Verwendung von aus Kunststoff bestehenden Pumpenrädern auch für die genannten kritischen Anwendungsgebiete, insbesondere im Bereich der Medizin, durchaus möglich ist, haben weitere im Rahmen der Erfindung durchgeführte Untersuchungen erwiesen.
  • Durch die Paarung der Pumpenräder aus Kunststoff mit den feststehenden Achsen ergibt sich weiterhin der Vorteil, daß bei der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe keinerlei Schmierung erforderlich ist, da die Kunststoffpumpenräder sehr gute Laufeigenschaften aufweisen, die eine Schmierung entbehrlich machen.
  • Durch das Vorsehen der Hohlwelle, die einerseits mit dem treibenden Pumpenrad verbunden ist und andererseits mit einem der Magneten der Magnetkupplung, wird erreicht, daß eine Antriebsverbindung zwischen dem Magneten und dem treibenden Pumpenrad möglich ist, obwohl das treibende Pumpenrad frei drehend auf einer feststehenden Achse angeordnet ist. Weiterhin ergibt sich der Vorteil, daß auch im Bereich der Hohlwelle keine meßbare Abnutzung auftritt, da diese auch aus einem sehr widerstandsfähigen Kunststoff mit sehr guten Laufeigenschaften besteht.
  • Zwar wäre es grundsätzlich denkbar, das Pumpenrad auf einer aus einem entsprechenden Kunststoff bestehenden drehenden Welle zu befestigen, deren gute Laufeigenschaften ebenfalls zumindest einen verminderten Verschleiß im Bereich der Wellenlager erwarten ließe. Jedoch hat sich gezeigt, daß eine derartige Ausführung zu einer zu schwachen und flexib-- - len Pumpenradwelle führen würde, so daß diese Ausführung ungeeignet erscheint. Da die Welle, die das treibende Pumpenrad mit dem Magneten verbindet bei der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe als Hohlwelle ausgebildet ist, die auf der feststehenden Achse umläuft, ergeben sich bei der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe hinsichtlich Flexibilität keinerlei Probleme, da sich die Hohlwelle über ihre gesamte Länge auf der feststehenden Achse abstützen kann und überdies einen wesentlich größeren wirksamen Durchmesser aufweist, als bei der zuvor beschriebenen grundsätzlich denkbaren Möglichkeit einer drehenden Welle mit einem Durchmesser, der ungefähr dem Durchmesser der Achsen der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe entsprechen würde. Eine entsprechende größere Dimensionierung derartiger denkbarer Kunststoffwellen ist aus Gründen des erhöhten Platzbedarfes und der damit wachsenden Gesamtgröße der Zahnradpumpe ungeeignet.
  • Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
  • Sind die Pumpenräder und die Hohlwelle gemäß der vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 2 aus Polytetrafluoräthylen-Graphit ausgebildet, ergeben sich besonders günstige Laufeigenschaften auf den feststehenden Achszapfen und weiterhin hat sich dieser Werkstoff als resistent insbesondere gegenüber allen im Bereich der Dialyse verwendeten Medien erwiesen.
  • Gemäß Anspruch 3 können das treibende Pumpenaggregat und die Hohlwelle einstückig ausgebildet sein, was hinsichtlich der Fertigung Vorteile mit sich bringt. Selbstverständlich können diese beiden Bauteile der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe auch auf andere Weise miteinander verbunden werden, falls dies aus irgendwelchen konstruktiven Gründen erforderlich sein sollte. So könnten das Pumpenrad und die Hohlwelle beispielsweise mittels einer Stiftverbindung miteinander verbunden werden.
  • Ist der Achszapfen des angetriebenen Pumpenrades nur in der Deckplatte des Pumpengehäuses geführt, ergibt sich der Vorteil, daß eine weitere Führungsausnehmung in der Grundplatte des Pumpengehäuses entfallen kann, was den Fertigungsaufwand vermindert. Eine derartige einseitige Führung des Achszapfens ist bei der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe deshalb möglich, da der Achszapfen nicht übermäßig lang ist und außerdem auf der Seite des angetriebenen Pumpenrades keine so großen Kräfte auf den Achszapfen übertragen werden, daß eine beiderseitige Führung erforderlich wäre.
  • Die Möglichkeit, die feststehenden Achszapfen sowohl des angetriebenen wie des treibenden Pumpenrades in die Deckplatte des Pumpengehäuses einzukleben ergibt insbesondere in fertigungstechnischer Hinsicht Vorteile, da das Kleben sowohl von der Material- als auch der Montageseite her wenig aufwendig ist.
  • Ist der Magnet der Magnetkupplung auf einer Nabe angeordnet, die an der Hohlwelle befestigt werden kann, ergibt sich der Vorteil, daß die Befestigung des Magneten an einem von der Hohlwelle unabhängigen Teil vorgesehen werden kann, so daß die Ausbildung der Hohlwelle selbst vor allem den Gesichtspunkten optimaler Laufeigenschaften auf dem feststehenden Achszapfen und Verschleißfestigkeit Rechnung trägt, wohingegen das Problem der Befestigung des Magneten auf die Nabe beschränkt ist, die dann lediglich noch an der Hohlwelle befestigt werden muß.
  • Besonders vorteilhaft ist dies durch Aufkleben des Magneten auf der Nabe gelöst, deren Montierbarkeit auf der Hohlwelle weiterhin dadurch optimiert werden kann, wenn die Nabe und die Hohlwelle mittels eines Bajonettverschlusses miteinander verbunden werden können.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.
  • Es zeigt
    • Fig. 1 eine leicht vereinfachte Darstellung eines Längsschnittes durch eine erfindungsgemäße Zahnradpumpe,
    • Fig. 2 eine teilweise geschnittene vergrößerte Darstellung eines Pumpenrades und einer damit verbundenen Hohlwelle der Zahnradpumpe gemäß Fig. l,
    • Fig. 3 eine Ansicht auf das Zahnrad und die Hohlwelle gemäß Fig. 2 aus Richtung des Pfeiles III in Fig. 2 und
    • Fig. 4 eine Fig. 2 entsprechende Darstellung eines Längsschnittes durch eine Nabe und eines darauf befestigten Magneten der Zahnradpumpe gemäß Fig. 1.
  • Gemäß Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Zahnradpumpe 1 dargestellt, die insbesondere für medizinische Zwecke wie beispielsweise der Dialyse geeignet ist. Die Zahnradpumpe 1 weist ein Pumpengehäuse 2 auf, das eine Grundplatte 3, eine Deckplatte 4 und ein Gehäusemittelteil 5 aufweist. Das Gehäusemittelteil 5 ist zwischen der Grundplatte 3 und der Deckplatte 4 angeordnet und mit diesen beispielsweise mittels Schrauben oder ähnlichen Befestigungsmitteln verbunden.
  • Das Gehäusemittelteil 5 weist einen Pumpenraum 6 auf, in dem im Beispielsfalle zwei Pumpenräder 7 und 8 angeordnet sind. Hierbei handelt es sich bei dem Pumpenrad 7 um das treibende Pumpenrad, während das Pumpenrad 8 angetrieben ist. Hierzu steht das Pumpenrad 8 mit dem Pumpenrad 7 in Eingriff.
  • Auf dem Pumpengehäuse 2 der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe 1 ist weiterhin eine Haube 9 in nicht näher dargestellter Weise befestigt. Im Innenraum 10 der Haube 9 ist ein Magnet 11 angeordnet, der einen Teil einer nicht näher dargestellten Magnetkupplung zum Übertragen der Antriebskräfte für die Zahnradpumpe 1 bildet.
  • Die Pumpenräder 7 und 8 sind erfindungsgemäß auf je einem feststehenden Achszapfen 12 bzw. 13 angeordnet. Hierzu sind die Achszapfen 12 und 13 in entsprechenden Führungsausnehmungen 14 bzw. 15 der Deckplatte 4 befestigt, wozu im Beispielsfalle eine Klebung verwendet wurde. Als geeigneter Werkstoff für die Achszapfen 12 und 13 hat sich beispielsweise V4A-Stahl erwiesen, während als Verbindungsmittel mit der Deckplatte 4 beispielsweise ein Kleber mit der Bezeichnung Loctite 648 geeignet ist. Mittels dieser Befestigung können die Achszapfen 12 und 13 exakt geführt im Punpemgehäuse 2 angeordnet werden, ohne daß weitere Führungsausnehmungen oder ähnliches erforderlich sind. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß zusätzliche Führungsausnehmungen in der Grundplatte 3 entbehrlich sind, was deren Herstellungsaufwand erheblich vermindert.
  • Als besonders geeigneter Werkstoff für die Pumpenräder 7 und 8 hat sich Polytetrafluoräthylen-Graphit (Teflon-Graphit) erwiesen, da dieser Werkstoff besonders gute Laufeigenschaften aufweist, so daß ein Auftreten von Verschleiß zwischen den Pumpenrädern 7 und 8 und den zugeordneten Achszapfen 12 bzw. 13 nicht oder in vernachlässigbarem Ausmaß auftritt. Weiterhin ist der genannte Werkstoff für die Pumpenräder 7 und 8 resistent gegen alle üblichen Medien, die insbesondere im medizinischen Bereich wie beispielsweise bei der Dialyse von Zahnradpumpen gefördert werden müssen, bzw. zu deren Reinigung herangezogen werden.
  • Um die ohnehin schon guten Laufeigenschaften und insbesondere das Betriebsgeräusch der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe 1 weiter zu verbessern, können die Pumpenräder 7 und 8 mit einer Schrägverzahnung versehen werden, wozu das treibende Pumpenrad 7 beispielsweise 6° links schrägver- ..... zahnt sein kann, während das getriebene Pumpenrad 8 ent- ... sprechend 6° rechts schräg verzahnt sein kann.
  • Wie weiterhin aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist das treibende Pumpenrad 7 mit einer Welle 16 verbunden, die erfindungsgemäß als Hohlwelle ausgebildet ist. Im Beispielsfalle ist die Welle 16 einstückig mit dem Pumpenrad 7 verbunden und besteht aus demselben Werkstoff. Wie auch aus Fig. 2 hervorgeht, ergibt die einstückige Ausbildung des Pumpenrades 7 und der Welle 16 eine kompakte und stabile Baueinheit, die auch zur Übertragung großer Drehmomente geeignet ist. Die im Beispielsfalle veranschaulichte einstückige Bauweise von Pumpenrad 7 und Welle 16 kann jedoch im Bedarfsfall auch durch eine andere Verbindung zwischen den genannten Bauteilen ersetzt werden, wozu beispielsweise eine Stiftverbindung geeignet ist.
  • Wie weiterhin aus Fig. 2 ersichtlich ist, weisen das Pumpenrad 7 und die als Hohlwelle ausgebildete Welle 16 jeweils eine Durchgangsausnehmung 17 bzw. 18 auf, die im Falle der einstückigen Bauweise eine einzige zusammenhängende Durchgangsausnehmung bilden. An der dem Pumpenrad 7 abgewandten Seite weist die Welle 16 eine Riegelausnehmung 19 auf, die einen sich in Axialrichtung der Welle erstreckenden Bereich 20 und einen sich in Radialrichtung der Welle 16 erstreckenden Bereich 21 auweist. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist auf der der Riegelausnehmung 19 diametral gegenüberliegenden Seite der Welle 16 eine weitere Riegelausnehmung 22 angeordnet, die entsprechend der Ausbildung der Riegelausnehmung 19 ausgebildet ist, wobei sich jedoch die radialen Bereiche 21 und 23 der Riegelausnehmungen 19 bzw. 22 gemäß der in Fig. 3 gewählten Darstellung einmal nach oben bzw. einmal nach unten erstrecken, also zum Mittelpunkt der Welle 16 symmetrisch angeordnet sind.
  • Wie Fig. 4 verdeutlicht, ist der Magnet 11 auf einer Nabe 24 angeordnet, die eine im Beispielsfalle zylindrische Hülse 25 mit einer inneren Ausnehmung 26 und einen an einem Ende der Hülse 25 angeordneten kreisringförmigen Flansch 27 aufweist. Der kreisringförmige Flansch 27 weist eine : . Innenausnehmung 28 mit einem Durchmesser auf, der dem der Innenausnehmung der Hülse 25 entspricht. Die Hülse 25 ist weiterhin mit zwei sich in Radialrichtung gegenüberstehenden Ausnehmungen 29 und 30 versehen, in denen Riegelstifte 31 bzw. 32 beispielsweise mittels einer Klebung befestigt sind. Der Magnet 11 selbst ist auf dem Außenumfang der Hülse 25 angeordnet und kann hierzu ebenfalls mittels einer Klebung auf der Hülse 25 befestigt werden.
  • Wie wiederum aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind das Pumpenrad 7 und die mit diesem verbundene Welle 16 auf dem Achszapfen 12 angeordnet, wobei sich die Welle 16 über ihre gesamte Länge auf dem Achszapfen 12 abstützt, so daß trotz des Kunststoff-Werkstoffes für die Welle 16 keine Durchbiegungen zu befürchten sind. Für den Durchtritt der Welle 16 durch die Grundplatte 3 und eines Anschlußflansches 33 der Haube 9 weisen diese Durchtrittsausnehmungen 34 bzw. 35 auf. Wie weiterhin Fig. 1 zeigt, ist die Nabe 24 mit dem auf ihr befestigten Magneten 11 im Beispielsfalle auf dem in den Raum 10 der Haube 9 ragenden Bereich der Welle 16 angeordnet, wobei die Riegelstifte 31 und 32 in die entsprechenden Rigelausnehmungen 19 bzw. 22 eingreifen. Bei der dargestellten Ausführungsform bilden die Riegelausnehmungen 19 und 23 und die Riegelstifte 31 und 32 einen Bajonettverschluß, der seine Riegelwirkung nach einer Drehung der Nabe 24 aufbaut, wobei die Riegelstifte 31 und 32 zunächst in die axialen Bereiche 20 bzw. 36 der Riegelausnehmungen 19 bzw. 22 eingeführt werden. Nach der Drehung der Nabe werden die Riegelstifte 31 und 32 in die radialen Bereiche 21 bzw. 23 der Riegelausnehmungen 19 bzw. 22 eingeführt, wonach die Riegelstifte 31 und 32 die entsprechenden benachbarten Wandbereiche der Welle 16 hintergreifen, so daß ein Heruntergleiten der Nabe 24 von der Hohlwelle 16 verhindert wird.
  • Zur Montage der zuvor beschriebenen Zahnradpumpe 1 müssen somit vor der Anordnung der Nabe 24 auf der Welle 16 lediglich die Achszapfen 12 und 13 in der Deckplatte 4 des Pumpengehäuses 2 befestigt werden, wonach die Pumpenräder 7 und 8 auf die Achszapfen 12 bzw. 13 aufgesteckt werden können. Im Zuge des Anordnens des Pumpenrades 7 wird die mit diesem verbundene Welle 16 ebenfalls auf dem Achszapfen 12 angeordnet, wonach die Nabe 24 mit dem Magneten 11 in der zuvor beschriebenen Weise auf der Welle 16 gesichert wird. Sämtliche andere Montageschritte zur endgültigen Verbindung der Deckplatte 4, der Grundplatte 3 und des Gehäusemittelstückes 6 sowie der Befestigung der Haube 9 auf dem Pumpengehäuse 2 können in üblicher Weise durchgeführt werden.
  • Die zuvor beschriebenen Montageschritte zeigen, daß die erfindungsgemäße Zahnradpumpe l auf äußerst günstige und schnelle Weise zu montieren ist und daß aufgrund des Vorsehens zweier feststehender Achszapfen 12 und 13 eine Reihe von aufwendigen Fertigungs- und Montageschritten wegfallen, wie sie bei Zahnradpumpen mit sich drehenden Wellen.für die Pumpenräder 7 und 8 erforderlich wären. Andererseits ist bei der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe 1 trotzdem auf äußerst einfache Weise die Antriebsverbindung zwischen dem Magneten 11 und dem treibenden Pumpenrad 7 mittels der als Hohlwelle ausgebildeten Welle 16 gewährleistet, wobei trotz deren Ausbildung aus Kunststoff eine genügend große Stabilität erreicht wird, da die Welle 16 über ihre gesamte Länge auf dem Achszapfen 12 gelagert ist. Andererseits wird dadurch der Verschleiß nicht erhöht, da die Welle 16 ebenso wie die Pumpenräder 7 und 8 aus einem verschleißfesten Kunststoff mit sehr guten Laufeigenschaften gefertigt werden kann, der auch gegenüber allen insbesondere im Medizinbereich üblichen Medien widerstandsfähig ist.

Claims (10)

1.Zahnradpumpe, insbesondere für medizinische Zwecke, mit einem Pumpengehäuse, das eine Grundplatte, eine Deckplatte und ein zwischen diesen angeordnetes Gehäusemittelteil aufweist, in dem wenigstens zwei Pumpenräder angeordnet sind, von denen eines treibt und wenigstens ein weiteres angetrieben ist, wobei das angetriebene Pumpenrad aus Kunststoff besteht und mit seiner Lageröffnung unter Bildung einer Kunststoff-Metall-Gleitpaarung unmittelbar auf einem festsitzenden Achszapfen aus Metall dreht, der im Pumpengehäuse gelagert ist,
dadurch gekennzeichnet,
a) daß das treibende Pumpenrad (7) ebenfalls aus Kunststoff besteht und mit einer Antriebswelle aus Kunststoff verbunden ist,
b) daß die Antriebswelle als mit einem Antriebsorgan kuppelbare Hohlwelle (16) ausgebildet ist und in einer Durchtrittsausnehmung (34) ungeführt die Grundplatte (3) durchsetzt und das treibende Pumpenrad (7) auf einem festsitzenden, im Pumpengehäuse (2) gelagerten Achszapfen (12) aus Metall angeordnet ist,
c) daß das treibende Pumpenrad (7) ebenso wie das angetriebene Pumpenrad (8) mit der Oberfläche des Achszapfens (12) eine Kunststoff-Metall-Gleitpaarung bildet,
d) daß das Antriebsorgan außerhalb der Grundplatte (3) des Pumpengehäuses (2) angeordnet und vorzugsweise als Magnet (11) einer Magnetkupplung ausgebildet ist,
e) daß der Achszapfen (12) zur Lagerung des treibenden Pumpenrades (7) sich bis in den axialen Bereich des Antriebsorgans hineinerstreckt und die Hohlwelle (16) unter Bildung einer Kunststoff-Metall-Gleitpaarung von innen her abstützt.
2. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff der Pumpenräder (7, 8) und der Welle (16) Polytetrafluoräthylen-Graphit ist.
3. Zahnradpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das treibende Pumpenrad (7) und die als Hohlwelle ausgebildete Welle (16) einstückig miteinander verbunden sind.
4. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ` gekennzeichnet, daß der Achszapfen (13) des angetrie- benen Pumpenrades (8) nur in der Deckplatte (4) geführt ist.
5. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Achszapfen (12, 13) in die Deckplatte (4) eingeklebt sind.
6. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Magent (11) auf einer Nabe (24) angeordnet ist, die an der Hohlwelle (16) befestigt ist.
7. Zahnradpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (11) auf der Nabe (24) aufgeklebt ist.
8. Zahnradpumpe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (24) mit einer Ausnehmung (26) versehen ist, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser der als Hohlwelle ausgebildeten Welle (16) angepaßt ist.
9. Zahnradpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Riegelstift (31, 32) radial nach innen in die Ausnehmung (26) der Nabe (24) ragt und in eine passende Riegelausnehmung (19 bzw. 23) der Hohlwelle (16) eingreift.
10. Zahnradpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Nabe (24) und Welle (16) nach Art eines Bajonettverschlusses ausgebildet ist und daß die Nabe (24) auf der Welle (16) angeordnet ist.
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