DE69731650T2

DE69731650T2 - Volumetrische Infusionspumpe

Info

Publication number: DE69731650T2
Application number: DE69731650T
Authority: DE
Inventors: Hal Chilton Sudbury Danby; Alan Halstead Brundle; Mark Royston Harris; Kenneth M. Spring Grove Lynn; Thomas Colchester McGraghan; Martin Evanston Monaghan; Svante Eric Crystal Lake Myren; Jon Bocking Braintree Plumb; Janice Inverness Stewart
Original assignee: Baxter International Inc
Current assignee: Baxter International Inc
Priority date: 1996-04-10
Filing date: 1997-03-21
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2017-03-22
Also published as: HK1024521A1; EP0898981A3; KR19990022795A; US6129517A; EP0931555A3; DK0836492T3; JP4511388B2; CA2223838C; EP0934752B1; US5842841A; EP0891784A3; CA2223838A1; HK1026251A1; ES2209059T3; ES2206830T3; EP0836492A1; HK1026248A1; NZ333089A; EP0891784B1; EP0836492B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft volumetrische Infusionspumpen zur parenteralen Abgabe von Fluiden in einer medizinischen Umgebung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bekannte medizinische Infusionspumpen umfassen eine Vielzahl von Methoden, um Fluide in einen Patienten zu pumpen. Die häufigste dieser Methoden ist eine peristaltische Pumpe. Bei einer peristaltischen Pumpe dient eine Vielzahl von Betätigern oder Fingern dazu, ein Abgaberohr für parenterales Fluid in einer im wesentlichen linearen Progression zu massieren. Das bedeutendste Problem, das mit der peristaltischen Pumpentechnologie einhergeht, besteht darin, daß das Rohr immer wieder auf identische Weise verformt wird, so daß im Lauf der Zeit die elastischen Rückstelleigenschaften des Rohrs zerstört werden und das Rohr einen zusammengedrückten Aspekt beibehält. Diese Zerstörung der elastischen Rückstelleigenschaften des Rohrs resultiert darin, daß sich die volumetrische Abgabe der Pumpe im Lauf der Zeit deutlich verändert. Ein weiterer üblicher Pumpentyp, der bei der volumetrischen Abgabe medizinischer Fluide verwendet wird, ist allgemein als Kassettenpumpe bekannt. Kassettenpumpen zeigen zwar nicht die relativ rasche Verschlechterung des Leistungsvermögens wie eine peristaltische Pumpe, sie machen es jedoch notwendig, daß eine relativ aufwendige Pumpenkassette mit dem i. v.-Schlauch integriert ist. Dieser zusätzliche Aufwand der notwendigen Auswechslung einer Kassette gemeinsam mit einem i. v.-Set immer dann, wenn ein Bediener das an den Patienten abzugebende Medikament ändern will, erhöht die Kosten der Patientenversorgung erheblich. Da außerdem sowohl peristaltische Pumpen als auch Kassettenpumpen sowie andere derzeit auf dem Markt befindliche Infusionsvorrichtungen ein relativ umfangreiches Wissen über die spezielle Pumpvorrichtung erfordern, um sicherzustellen, daß das i. v.-Set richtig geladen ist, wurden medizinische Infusionspumpen im allgemeinen innerhalb des Aufgabenbereichs des Pflegepersonals oder des medizinischen Personals in einer Krankenhausumgebung verwendet.
Die Notwendigkeit, ein Set in eine i. v. Pumpe von Hand zu laden, ist auf dem Gebiet allgemein gegeben. Bei Verwendung eines Standard-i. v.-Sets tritt im allgemeinen nicht nur die oben erwähnte rasche Verschlechterung der Genauigkeit ein, sondern im allgemeinen ergeben sich große Schwierigkeiten beim richtigen Laden des Sets in die derzeit verfügbaren Pumpen. Die derzeitige Technologie des Ladens in bezug auf medizinische Infusionspumpen ist nur bis zu dem Zustand fortgeschritten, daß der i. v. Schlauch zwischen einer Pumpvorrichtung und einer Tür oder Abdeckung eingeschlossen wird und fortlaufend aufwendigere Sensoren und Warneinrichtungen hinzugefügt werden, um sicherzustellen, daß der Schlauch richtig in die Pumpe geladen ist. Und selbst dann treten noch regelmäßig Ladefehler auf, die große Anstrengungen seitens des Krankenhauspersonals erfordern, um sicherzustellen, daß kritische Fehler minimiert werden.
Der Stand der Technik in bezug auf Infusionspumpen umfaßt auch die Forderung, daß manuell sichergestellt wird, daß ein freier Durchflußzustand eines Medikaments nicht eintritt, wenn ein i. v. Set installiert oder von einer Pumpe abgenommen wird. Krankenhauspersonal arbeitet zwar sehr sorgfältig, um sicherzustellen, daß freie Durchflußzustände nicht auftreten, aber im Gesundheitsbereich arbeitende Personen benötigen ständig deutlich zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen, die darauf gerichtet sind, einen freien Durchflußzustand zu verhindern.
Die US-PS 5 199 852 von Danby zeigt eine Pumpanordnung mit einer Preßeinrichtung zum Verformen eines Abschnitts eines nachgiebigen Schlauchs zuerst lokal in einer Richtung, um dessen Volumen zu verkleinern, und in einer anderen Richtung mit der Tendenz der Wiederherstellung des ursprünglichen Querschnitts, und mit Einlaß- und Auslaßventilen an beiden Seiten, die wirksam sind, indem sie den Schlauch blockieren. Die Steuerung der Ventile erfolgt durch eine Vielzahl von Motoren, die von einem Mikroprozessor gesteuert werden.
Die US-PS 5 151 092 von Danby et al. zeigt eine Pumpvorrichtung, die einen Schlauchabschnitt abwechselnd zusammendrückt und neu formt.
Die US-PS 5 055 001 von Natwick et al. zeigt eine Infusionspumpe mit federgesteuerten Ventilen, die ausgebildet sind, um sich bei einem speziellen vorbestimmten Druck zu öffnen.
Die US-PS 3 489 097 von Gemeinhardt zeigt eine flexible Schlauchpumpe, die ein einheitliches Anschlußelement hat, das wirksam ist, um als Einlaß- und Auslaßventil zu dienen, und einen dazwischen angeordneten Pumpkörper hat, der von einem Exzenter angetrieben wird.
Die US-PS 2 922 379 von Schultz zeigt eine Mehrfachleitungspumpe, die eine Einlaßventileinrichtung und eine Auslaßventileinrichtung und einen dazwischen positionierten Pumpkörper hat, wobei sowohl die Einlaßventileinrichtung als auch die Auslaßventileinrichtung von einem einzigen Exzenter angetrieben werden.
Die US-PS 3 359 910 von Latham zeigt eine exzentergetriebene Pumpe mit Einlaß- und Auslaßventilen, die von einem einzigen Exzenter angetrieben werden, und mit einem Pumpenkörper, der von einem gemeinsam mit dem einzigen Exzenter drehenden Exzenterelement angetrieben wird.
Die US-PS 4 239 464 von Hein zeigt eine Blutpumpe, die einen Einlaß- und einen Auslaßkolben, die als Ventile wirken, und einen dazwischen angeordneten Verdrängungskolben hat.
Die US-PS 5 364 242 von Olson beschreibt eine Medikamentenpumpe, die mindestens einen drehbaren Exzenter und einen hin- und herbewegbar angebrachten Exzenterfolger hat, der mit dem Exzenter in einem Rohr in Eingriff gelangt, das von dem Exzenterfolger während der Rotation des Exzenters zusammengedrückt wird. Die gezeigte Ausführungsform weist drei Exzenter auf.
Die US-PS 5 131 816 von Brown et al. zeigt eine Infusionspumpe, die eine Vielzahl von linearen peristaltischen Pumpen enthält und einen Lagecodierer aufweist, der an der Pumpenmotorwelle angebracht ist, um festzustellen, wenn die Welle die Stopplage in dem Pumpenzyklus erreicht hat.
Die US-PS 4 950 245 von Brown et al. zeigt eine Vielfachpumpe, die von einer programmierbaren Steuerung innerhalb der Pumpe individuell gesteuert wird.
Die US-PS 4 273 121 von Jassawalla zeigt ein medizinisches Infusionssystem mit einer Kassette und einer verformbaren Membran und Einlaß- und Auslaßfenstern, die verschließbar sind, um das in der Kassette enthaltene Fluid zu fördern.
Die US-PS 4 936 760 von Williams zeigt eine Infusionspumpe, die zur Verwendung eines speziellen Rohrs ausgebildet ist, wobei das Rohr diametral entgegengesetzte Griffe hat, die sich in Längsrichtung daran erstrecken, und wobei die Griffe so ausgebildet sind, daß sie von Pumpenbetätigern gegriffen werden, so daß das Rohr durch Ziehen oder Drücken an den Griffen querverformt wird.
Die US-PS 5 092 749 von Meijer zeigt eine Antriebseinrichtung zum Betätigen der Finger einer peristaltischen Pumpe, mit einem Verbindungsarm, der an einem Ende schwenkbar mit einem Antriebselement und am anderen Ende mit einem festgelegten Punkt an der Basis der Pumpe angebracht ist, und mit einem drehbaren Exzenterbetätiger, der an der Basis angebracht ist, um gegen den Arm gedrängt zu werden und das Antriebselement hin und her zu bewegen.
Die US-PS 4 850 817 von Nason et al. zeigt ein mechanisches Antriebssystem für ein Medikamentinfusionssystem, das eine Kassettenpumpe aufweist, wobei im Inneren der Kassette ein einzelner Exzenter die Einlaß- und Auslaßventile sowie den Pumpenmechanismus antreibt.
Die US-PS 5 252 044 von Raines zeigt eine Kassettenpumpe.
Die US-PS 3 606 596 von Edwards zeigt eine Medikamentenabgabepumpe.
Die US-PS 3 518 033 von Anderson zeigt ein extrakorporales Herz.
FR-A-2 475 645, DP-A-0 560 270 und EP-A-0 215 249 betreffen jeweils peristaltische Infusionspumpen vom Fingerpumpentyp, wobei eine Vielzahl von exzenterbetätigten Fingern verwendet wird, um ein Rohr zusammenzudrücken. Während der Drehbewegung der Exzenter werden die Finger veranlaßt, sich abwechselnd zu dem Rohr hin und davon weg zu bewegen, um zu bewirken, daß das Rohr zusammengedrückt und dann freigegeben wird.
ZUSAMMENFASSUNG UND ZIELE DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Infusionspumpe nach Anspruch 1 bereitgestellt.
Bei einer Ausführungsform hat die Infusionspumpe einen Pumpenkörper, der aus einer v-förmigen Rille, die sich in Längsrichtung entlang einer Pumpenanordnung erstreckt, besteht und dem eine feststehende und eine bewegbare Backe zugeordnet sind, und eine Vielzahl von Ventilen, die an jedem Ende der v-förmigen Rille oder des Wechselelements positioniert sind.
Im Gebrauch beginnt ein Betätiger wie etwa eine Pflegeperson oder ein Patient mit dem Infundieren eines Medikaments durch Einsetzen eines Rohrs bzw. Schlauchs eines Standard-i. v.-Sets in eine Rohrladeöffnung, die sich an der Vorderseite der Pumpe befindet. Außerdem setzt der Bediener gleichzeitig eine Gleitklemme, die dem Rohr zugeordnet ist, in eine entsprechende Gleitklemmenöffnung ein, die an der Aufstromseite, d. h. näher zu der Fluidquelle hin, der Rohrladeöffnung angeordnet ist. Der Bediener aktiviert dann eine Rohrladesequenz, wobei eine Serie von Mitnehmern und eine bewegbare obere Backe dazu dienen, das Rohr zu ergreifen und es in einen Rohrkanal zu ziehen, wobei ein Teil desselben aus der v-förmigen Rille und den Ventilen besteht. Mit fortschreitendem Ladezyklus schließen sich die Backen und Mitnehmer um das Rohr herum und legen das Rohr in dem Rohrkanal fest. Während sich die Ventile schließen, um das Rohr zu okkludieren, wird sequentiell die Gleitklemme in eine solche Position bewegt, daß die Gleitklemme das Rohr nicht länger okkludiert. Bei Empfang geeigneter Signale von einer zugeordneten Elektronik, welche die Pumpgeschwindigkeit, das zulässige Luftvolumen, Temperatur und Druck bestimmt, wird die Pumpe betätigt, wobei Fluid aus der Fluidquelle abgezogen und aus der Pumpe in einer konstanten und dosierten Menge abgegeben wird.
Wenn das Rohr falsch in den Rohrkanal oder die Rohrladeöffnung geladen ist, stellen geeignete Sensoren das Vorhandensein eines solchen Zustands fest und geben eine darauf gerichtete Warnung ab.
Am Ende des Infusionsvorgangs bewirkt die Betätigung durch einen Bediener das automatische Schließen der Gleitklemme und die Freigabe des Rohrs aus der Pumpe.
Bei einer Ausführungsform weist die Pumpe zahlreiche Sensoren auf, die wirksam sind, um Informationen in bezug auf den Zustand verschiedener mechanischer Unteranordnungen in der Pumpe selbst zu liefern. Unter den Sensoren befinden sich Einrichtungen, die die Aufgabe haben, Information über die Lage des vorgenannten Wechselelements oder der v-förmigen Rille, den Ventilbetrieb, die Gleitklemmenlage, die Detektierung einer Fehlbeladung und den manuellen Betrieb der Rohrladeanordnung zu liefern.
Die Sensoren, die den Zustand des durch die Pumpe geleiteten Fluids betreffen, sind in bezug auf Präzision selber verbessert worden. Das wurde erreicht durch Entwickeln einer Methode, bei der zwischen dem Sensor und dem Rohr ein Kontakt hergestellt wird, so daß der Kontakt senkrecht zu dem Rohr erfolgt und das Rohr mit den verschiedenen. Sensoren auf solche Weise in Kontakt gebracht wird, daß weder ein volumetrischer noch ein Spannungsgradient über das Rohr auftritt.
Es ist daher eine Hauptaufgabe der Erfindung, eine Infusionspumpe anzugeben, die imstande ist, ein exaktes Volumen eines Medikaments unter Verwendung eines Standard-Infusionssets abzugeben.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, eine Infusionspumpe anzugeben, der ein Pumpwechselelement und Ventile zugeordnet sind, wobei das Pumpwechselelement und die Ventile mechanisch synchronisiert sind.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Infusionspumpe mit stark verbesserter Genauigkeit bereitzustellen, wobei die Abgabe aus dem Pumpelement über den Verlauf eines Pumpzyklus linearisiert wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Vielzahl von Ventilen in einer Infusionspumpe derart vorzusehen, daß die Ventile ausgebildet sind, ein Infusionssetrohr zu okkludieren, während sie gleichzeitig eine Gestalt haben, die dazu bestimmt ist, die elastische Rückstellung des Rohrs zu fördern, wenn das Ventil davon entfernt wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Infusionspumpe mit verbessertem Widerstand gegenüber Medikationsfehlern, indem eine automatisch belastete Gleitklemme vorgesehen ist, die dem Infusionsset zugeordnet ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, in der vorgenannten Infusionspumpe, die gegenüber Medikationsfehlern unempfindlicher ist, einen Gleitklemmensensor vorzusehen, der die Funktion hat zu erfassen, ob die genannte Gleitklemme geöffnet oder geschlossen ist.
Eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung ist das Vorsehen eines synchronisierten, automatischen Schließens der Gleitklemme zu allen Zeiten, zu denen ein freier Medikamentdurchfluß möglich ist.
Es ist eine weitere Hauptaufgabe der Erfindung, eine Infusionspumpe bereitzustellen, die imstande ist, automatisch ein Standard-i. v.-Set darin zu laden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Infusionspumpe, die imstande ist, ein falsch automatisch geladenes i. v.-Set zu erfassen, und ferner imstande ist, das Set von der Pumpe in einem Zustand zu trennen, der wirksam ist, um den freien Durchfluß eines Medikaments durch das Set zu verhindern.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer automatischen Rohrladeanordnung, die wirksam ist, um ein Standard-i. v.-Set automatisch in eine zugehörige Infusionspumpe zu laden und es automatisch aus dieser zu entfernen.
Eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung ist das Vorsehen einer Synchronisierung des Gleitklemmenzustands und des Ventilzustands, so daß dann, wenn eines der Ventile in einem geöffneten Zustand ist, das zweite der Ventile in einem geschlossenen Zustand ist, und dann, wenn beide Ventile in einem geöffneten Zustand sind, die Gleitklemme in einem geschlossenen Zustand ist.
Eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Teilzyklus des Pumpelements unmittelbar nach dem Rohrladezyklus, um dadurch sicherzustellen, daß das Rohr richtig in dem genannten Pumpelement sitzt.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist das Vorsehen eines Exzenters, der dem Pumpelement zugeordnet ist, wobei der Exzenter wirksam ist, um die Ausgabe der Pumpe zu linearisieren.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, die Veränderbarkeit der Pumpgeschwindigkeit über den Verlauf eines Pumpzyklus vorzusehen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist das Vorsehen einer weiteren Linearisierung der Pumpenausgabe durch Ändern der Geschwindigkeit des Pumpelements.
Es ist eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung, die Veränderbarkeit der Pumpenausgabe über den Verlauf einer Infusion durch Ändern der Geschwindigkeit des Pumpelements vorzusehen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist das Vorsehen einer hydrodynamischen Unterstützung bei der elastischen Rückstellung des Rohrs während des Füllabschnitts eines Pumpzyklus.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, einen Pumpkörper vorsehen, der einen Aspekt hat, der dazu ausgebildet ist, mit anderen Pumpkörpern zu einer Vielkanalpumpe mit einer einzigen Steuereinheit zusammengebaut zu werden.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Rohrladeanordnung bereitzustellen, die Mitnehmer hat, die dazu ausgebildet sind, ein i. v.-Rohr innerhalb der Pumpe festzulegen und zu begrenzen.
Es ist eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung, ein Sensorgehäuse und eine Betätigungsanordnung anzugeben, die wirksam sind, um einen Sensor so in Kontakt mit einem Rohr anzuordnen, daß der volumetrische Gradient über das Rohr unter dem Sensor im wesentlichen null ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Sensorgehäuse und eine Betätigungsanordnung vorzusehen, die wirksam sind, um einen Sensor so mit einem Rohr in Kontakt zu plazieren, daß der Spannungsgradient des Rohrs unter dem Sensor im wesentlichen null ist.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, einen einzigen Bezugskörper vorzusehen, der wirksam ist, um den relativen Ort der verschiedenen Elemente innerhalb der Pumpe festzulegen.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Vielzahl von Achsen vorzusehen, die dem einzigen Bezugskörper zugeordnet sind und damit zusammenwirken, um die relative Lage der verschiedenen Elemente der Pumpe festzulegen.
Es ist eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung, eine kompakte Einrichtung zum Pumpen eines Medikaments bereitzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Fluidabdichtungsbarriere vorzusehen, die wirksam ist, um das Eindringen von Fluid in verschiedene elektrische Komponenten der Pumpe zu verhindern.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, die Möglichkeit eines Falles mit einer Geometrie vorzusehen, die wirksam ist, um eine Orientierung des Rohrs nach unten in den außerhalb der Pumpe liegenden Bereichen zu erzwingen.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, manuelle Einrichtungen zum Aktivieren des automatischen Rohrlademerkmals vorzusehen.
Die genannten und weitere Ziele der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform sowie den beigefügten Ansprüchen und Zeichnungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine isometrische Ansicht der vollständigen Pumpenanordnung;
2 ist eine Explosionsansicht der Pumpen-Unteranordnung;
2A ist eine Explosionsansicht der Motorbefestigungen und des Pumpenantriebsmotors;
3 ist eine isometrische Ansicht des Chassis oder Bezugskörpers mit den zugehörigen Bezugsachsen;
4 ist eine isometrische Ansicht des Schrittschaltrads und des zugehörigen Sensors;
5 ist eine Draufsicht auf den Pumpenantriebsexzenter;
6 ist eine isometrische Ansicht der Ventilexzenterstege an dem Hauptantriebsexzenter;
7 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der linearen Verlagerung des Wechselelements und der volumetrischen Verlagerung des Rohrs zeigt, wenn keine Linearisierung der Fluidausgabe vorliegt;
8 ist eine isometrische Ansicht der abstromseitigen Platte;
9 ist ein Diagramm, welches das verdrängte Volumen des Rohrs über dem Exzenterwinkel zeigt, wenn der Exzenter eine Linearisierungskorrektur der Pumpenverdrängung ergibt;
10 ist eine Querschnittsansicht im wesentlichen entlang der Linie A-A von 1;
11 ist eine isometrische Ansicht der Rückseite der Wechselelementplatte und des Wechselelements;
12 ist eine Explosionsansicht des Codierers für den Pumpenmotor;
13 ist eine isometrische Ansicht der Ventilunteranordnung;
14 ist eine Explosionsansicht der in 13 gezeigten Ventilunteranordnung;
15A ist eine isometrische Ansicht im wesentlichen der Rückseite und der Seite von einem der Ventile;
15B ist eine isometrische Ansicht, die im wesentlichen die Unterseite oder die dem Rohr zugewandte Seite von einem der Ventile zeigt;
16 ist eine Explosionsansicht der Rohrladerunteranordnung;
17 ist eine isometrische Ansicht der aufstromseitigen Platte, wobei der Rohrvorhanden-Sensor in Kontakt mit einem Rohr gezeigt ist;
18 ist eine Ansicht der zusammengebauten Rohrladerunteranordnung;
18A ist eine Draufsicht auf die abstromseitige Platte, wobei ein Mitnehmer in Eingriff mit einem Rohr zu sehen ist;
18B ist eine Draufsicht auf einen Rohrlademitnehmer;
19 ist eine Eplosionsansicht der Rohrladeexzenterwelle;
19A ist eine Ansicht der Rohrladeexzenterwelle und des Rohrlademotors in zusammengebautem Zustand;
20 ist eine Explosionsansicht des Rohrlademotors und des Codierers;
21 ist eine Draufsicht auf die Sensorgehäuse, wobei gestrichelte Ansichten der geöffneten und geschlossenen Positionen ebenfalls vorgesehen sind;
22 ist eine Explosionsansicht der abstromseitigen Sensorgehäuse;
23 ist eine Explosionsansicht des aufstromseitigen Drucksensorgehäuses;
24 ist eine isometrische Ansicht des Luftdetektorgehäuses, wie es mit dem Drucksensorgehäuse verbunden ist;
25 ist eine isometrische Ansicht der Gleitklemmenlader-Unteranordnung;
26 ist eine Explosionsansicht der Gleitklemmenlader-Unteranordnung;
27 ist eine isometrische Ansicht der Gleitklemme;
28 ist eine isometrische Ansicht des Gleitklemmensensors und der zugehörigen aufstromseitigen Platte;
29 ist eine isometrische Ansicht der abstromseitigen Platte und der darunter befindlichen Temperatursensoren als Explosionsansicht;
30 ist eine isometrische Ansicht des Pumpengehäuses.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht die Pumpenanordnung 10 aus einer Vielzahl von Unteranordnungen, wie 1 zeigt, die gemeinsam mit der Pumpenunteranordnung 12 verschiedene zugehörige Funktionen ausführen.
DIE PUMPENUNTERANORDNUNG
Die in 2 gezeigte Pumpenunteranordnung weist ein Gehäuse 14 auf, an dem verschiedene zugeordnete Elemente angebracht sind. Das Gehäuse oder Chassis 14 besteht bevorzugt aus einem Formkunststoff, wodurch der Zusammenbau und die Herstellung beschleunigt werden. Das Chassis 14 weist ferner eine Rückplatte 16 auf, die integral mit dem Chassis 14 geformt ist, wobei in der Rückplatte 16 eine Vielzahl von Öffnungen gebildet sind.
Eine Motorwellenöffnung 18 ist im wesentlichen zentral in der Rückplatte 16 angeordnet und hat die Funktion, den Durchtritt der Pumpenmotorwelle 20 durch sie zuzulassen. In der Rückplatte 16 sind ferner Pumpenmotoranbringlöcher 22 ausgebildet, die von der Pumpenmotorwellenöffnung 18 radial nach außen beabstandet sind. Diese Löcher dienen dazu, den Pumpenmotor 24 in Kombination mit dem Motorlagervorsprung exakt in bezug auf das Chassis 14 zu positionieren. Vor der Chassisrückplatte 16 befinden sich eine Vielzahl von Anbringlaschen 26, die den Zweck haben, das Chassis fest an einer abstromseitigen Platte 500, die sich an der Abstromseite des Chassis 14 befindet, und der aufstromseitigen Platte anzubringen, die sich an der Aufstromseite des Chassis 14 befindet; dabei bezeichnet 'aufstromseitig' die Seite der Anordnung 10, die sich näher an dem Fluideinlaß befindet, und 'abstromseitig' bezeichnet die Seite der Anordnung 10, die sich näher an dem Fluidauslaß derselben befindet.
Wie die 2 und 3 zeigen, definiert das Chassis 14 ferner eine Vielzahl von Öffnungen, die sich im wesentlichen quer zu der Pumpenmotorachse 32 befinden, welche als koaxial mit der Pumpenmotorwelle 20 definiert ist.
Vor den Laschen 26 sind ein aufstromseitiger Fluidabsperrstreifen 27A und ein abstromseitiger Fluidabsperrstreifen 27B vorgesehen, die mit der Gleitklemmenbetätigerabstützung und der abstromseitigen Rückplatte 580 zusammenwirken, um eine Fluidabschirmung zwischen der Fluidquelle (i. v.-Rohr oder -Set) und der zugehörigen elektrischen Vorrichtung, die sich vor der kombinierten Fluidstoppanordnung befinden, die aus den drei vorgenannten Elementen besteht, zu bilden.
Diese Queröffnungen oder -löcher dienen dazu, den Zugang zu verschiedenen Mechanismen im Inneren des Chassis zu ermöglichen, die noch beschrieben werden, und bilden außerdem einen einzigen Bezugspunkt, um die relativen Positionen der verschiedenen Unteranordnungen festzulegen, die an den verschiedenen diesen Öffnungen zugeordneten Teilen angebracht sind. Diese Art der Herstellung ergibt eine präzise und robuste Möglichkeit der Herstellung der Pumpenanordnung 10 und gleichzeitig eine ökonomische Anordnung von Meßpunkten, die eingestellt werden müssen, um eine korrekte Funktion der Vorrichtung sicherzustellen. Diese Öffnungen sind sowohl an der aufstromseitigen Seitenwand 32 als auch der abstromseitigen Seitenwand 34 des Chassis 14 reproduziert.
Das erste solche Öffnungsset sind die Ventilschwenkachsenöffnungen 36, 38, die dazu dienen, die Ventilschwenkachse 410 relativ zu dem Chassis 14 zu positionieren.
Das zweite solche Öffnungsset stützt die Rohrladerexzenterwelle 510 ab und ist als Rohrladerexzenterwellenöffnungen 40, 42 bezeichnet.
Das dritte solche Öffnungsset dient dazu, die Rohrladerzwischenwelle 512 abzustützen und relativ zu dem Chassis 14 zu positionieren, und ist als Rohrladerzwischenwellenöffnungen 44, 48 bezeichnet.
Das vierte solche Öffnungsset dient dazu, den Zutritt der Pumpenventilexzenterbetätiger 422 zum Inneren des Chassis 14 zu ermöglichen, und ist als Ventilbetätigeröffnungen 46, 50 bezeichnet.
Das Chassis definiert einen Hohlraum 52, der zur Aufnahme der in 2 gezeigten Pumpenantriebs-Unteranordnung dient.
Der Pumpenmotor 24 ist das hinterste Element dieser Unteranordnung. Dieser Motor ist bevorzugt ein drehzahlgeregelter Gleichstrommotor mit einem internen Übersetzungsgetriebe 54, das bei der bevorzugten Ausführungsform eine Übersetzung der Motordrehzahl ins Langsame von 64 : 1 ermöglicht.
Der Abtrieb des Pumpenmotorgetriebes 54 ist die Pumpenwelle 20. Wie beschrieben, erstreckt sich die Pumpenwelle 20 axial durch die Pumpenwellenöffnung 18 in den Hohlraum 52.
Innerhalb des Hohlraums 52 und in Umfangseingriff mit der Pumpenwelle 20 befindet sich eine Antriebshülse 56. Die Antriebshülse 56 ist mit der Pumpenwelle 20 in weiterem mechanischem Eingriff über eine Kombination aus einer Vielzahl von Hülsenabflachungen 58, die an der Welle 20 ausgebildet sind, so daß eine polygonale Oberfläche gebildet ist, die dazu dient, mit Gewindestiften 60 in Eingriff zu gelangen, die durch Gewindestiftlöcher 62 geschraubt sind, welche radial und quer zu der Wellenachse 32 durch die Antriebshülse 56 positioniert sind. Die Antriebshülse 56 weist ferner darin eine Antriebsbolzenöffnung 61 auf, die längsparallel und radial nach außen von der Pumpenwellenachse 32 verläuft und dazu dient, gemeinsam mit der Bewegung der Hülse 56 und der Motorwelle 20 einen Fixierbolzen 63 zu haltern und zu treiben.
Über der Antriebshülse 56 und damit koaxial befindet sich das Pumpenindexrad 64, wie 4 zeigt.
Das Indexrad 64 hat gemeinsam mit zugeordneten Sensoren die Funktion, die Lage der Pumpenelemente zu bestimmen. In dem Indexrad sind ein erster radialer Schlitz 66 und ein zweiter radialer Schlitz 68 definiert, die um die Peripherie des Indexrads 64 angebracht sind. Diese beiden Schlitze sind um 180° voneinander entfernt positioniert.
Das Indexrad 64 besteht aus einem Radscheibenbereich 70 und einem Nabenbereich 72, wobei der Nabenbereich 72 sich radial innerhalb des Radscheibenbereichs 70 und im wesentlichen vor diesem befindet. Der Nabenbereich 72 des Indexrads 64 ist mit der Radscheibe 70 über eine Vielzahl von Stegen 74 verbunden, die von der Nabe 72 zu der Scheibe 70 verlaufen. Der Nabenbereich weist ferner einen zylindrischen, in Längsrichtung verlaufenden Bereich 76 und einen quer verlaufenden Ringbereich 80 auf, wobei sich der zylindrische Bereich 76 von der Scheibenplatte 70 nach vorn erstreckt und der ringförmige Bereich 80 sich von dem zylindrischen Bereich 76 radial einwärts zu der Motorwelle 20 erstreckt.
Der Ringbereich 80 definiert feiner eine Motorwellenöffnung 82, die sich mit der Motorwelle 20 gleich erstreckt, und eine Fixierbolzenöffnung 84, die außerhalb von der Motorwellenöffnung 82 und damit parallel positioniert ist. Die Motorwellenöffnung 82 erlaubt den Durchtritt der Motorwelle 20 durch das Indexrad 64, während gleichzeitig die Fixierbolzenöffnung 84 ein gleichzeitiges Drehen der Motorwelle 20 und des Indexrads 64 erzwingt, wenn der Fixierbolzen 63 durch sie hindurch eingesetzt ist.
In dem Nabenbereich 72 sind zwei Zugangsöffnungen 86, 88 definiert, die den Zugang zu den Hülsengewindestiften 60 gestatten. Diese Nabenzugangsöffnungen 86, 88 sind von außerhalb des Chassis 14 über eine Stellschraubenzugangsöffnung 90 zugänglich.
Auf das Indexrad 64 aufgesetzt und vor dessen ringförmigem Bereich 80 ist der Pumpenantriebsexzenter 100 angeordnet, der in den 5 und 6 gezeigt ist. Der Pumpenexzenter 100 besteht aus einer Vorderseitenfläche 102 und einer Rückseitenfläche 104.
Die Vorderseitenfläche 102 weist ferner einen äußeren Exzentersteg 106 und einen inneren Exzentersteg 108 auf. Der äußere und der innere Exzentersteg 106, 108 sind zum Zusammenwirken so ausgebildet, daß eine positive Betätigung des Pumpenexzenterfolgers 110 ermöglicht wird. Form und Aspekt der beiden Stege 106, 108 sind in bezug auf die Änderung des Abstands verschiedener Teile der Stege 106, 108 von der Pumpenwellenachse 32 nichtlinear.
Die Umwandlung der Dreh- in eine Linearbewegung, die von dem Exzenter 100 realisiert wird, führt einen nichtlinearen Fehler (siehe 7) in die volumetrische Ausgabe der Pumpe in bezug auf die Zeit ein (gemessen in Wellencodiererzählwerten). Der Aspekt des inneren Stegs 108 und des äußeren Stegs 106 wirken zusammen, um eine Korrektur erster Ordnung dieses Fehlers zu erzielen und somit die Ausgabe von der Pumpe in bezug auf Volumen zu linearisieren. Das wird erreicht durch eine Änderung der Veränderung der radialen Verlagerung der Exzenterstege 106, 108 in bezug auf die Motorwellenachse 32, wie oben beschrieben, um dadurch die Auswirkungen des Winkelfehlers auf die Präzision der Pumpe zu minimieren.
Speziell führt der Exzenter in einer ersten Näherung eine umgekehrte Sinusfunktion aus, bestimmt durch den radialen Abstand der Stege 106, 108 von der Wellenachse 32.
Wie 7 zeigt, ist die charakteristische volumetrische Ausgabe eines Rohrs zwischen zwei v-Rillen, die eine Relativbewegung ausführen, eine nichtlineare Funktion der Verlagerung der Rillen. Diese Konstruktion des Wechselelements 200 ist in der US-PS 5 150 019 von Danby et al., die der GB-PS 2 225 065 entspricht, angegeben.
Wie 5 zeigt, ergibt die Änderung des Exzenterprofils, wie sie hier beschrieben wird, eine erheblich linearere Ausgabe durch Erhöhen der Wechselelementgeschwindigkeit in der Mitte des Hubs (zwischen 30° und 60° Exzenterwinkel) und Verringern der Geschwindigkeit des Wechselelements 200 am Beginn und am Ende des Hubs.
Wie 9 zeigt, ergibt diese variable lineare Geschwindigkeit eine deutlich stärker lirearisierte volumetrische Ausgabe, wobei die Ausgabe zwischen 30° und 70° Exzenterwinkel im wesentlichen linear ist. Die Änderung zwischen Aufwärts- und Abwärtshüben geht auf die Verwendung einfacher Radien innerhalb des Exzenters zurück.
5, welche die Exzenterstege 106, 108 in Draufsicht zeigt, zeigt deutlich die verschiedenen Exzenterpositionen. Wie gezeigt, gibt es zwei primäre Pumpbereiche 110, 112, die der Abwärts- und Aufwärtsbewegung des Wechselelements 200 entsprechen. Ferner sind Stillstandsbereiche 114, 116 zu sehen, die eine Betätigung der Einlaß- und Auslaßventile zulassen, wie noch beschrieben wird.
Die weitere Lirearisierung der Ausgabe wird elektronisch über eine lageempfindliche Geschwindigkeitssteuerung gesteuert, die noch beschrieben wird.
In 6 ist die Rückseite 118 des Exzenters 100 gezeigt. Wie zu sehen ist, sind zwei konzentrische Ventilexzenterstege 120, 122 vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform treibt der innere Ventilexzentersteg 120 das aufstromseitige (Einlaß-)Ventil, und der äußere Ventilexzentersteg 122 treibt das abstromseitige (Auslaß-)Ventil. Wie zu sehen ist, werden das Einlaß- und das Auslaßventil zu keiner Zeit gleichzeitig betätigt, wodurch ein ungehinderter Durchflußzustand eines Medikaments positiv verhindert wird. Die Dauer und der Stillstand der Ventilexzenterstege 120, 122 sind so ausgelegt, daß eine ordnungsgemäße Ventilsynchronisierung erhalten wird, obwohl der innere Ventilexzentersteg 120 und der äußere Ventilexzentersteg 122 unter verschiedenen Radien liegen, gemessen von der Pumpenwellenachse 32.
Die rückwärtige Nabe 118 des Antriebsexzenters 100 definiert ferner eine Exzenterfestlegung in der Öffnung 124, die dazu dient, die relative Position des Antriebsexzenters 100 mit derjenigen der Antriebshülse 56 über den Fixierbolzen 63 und somit mit derjenigen der Motorwelle 20 zu verriegeln.
Die Motorwelle 20 ist mit einem Nasenlager 126 abgeschlossen, das sich unmittelbar vor dem Exzenter 100 befindet. Die Motorwelle 20 durchsetzt den Exzenter 100 durch die Exzentermotorwellenöffnung 127, die in dem Exzenter 100 mittig definiert ist. Die Motorwellenöffnung 127 des Exzenters ist von dem vorderen Exzenterring 128 umgeben, der als Festlegungseinstellung für das Floaten des Exzenters 100 entlang der Motorwelle 20 zwischen der Hülse 56 und dem Nasenlager 126 dient.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Nasenlager 126 ein Rollenlager. Das Nasenlager 126 paßt in die Nasenlagerlauffläche 132 in der Rückseite der Wechselelementplatte 130.
Die Wechselelementplatte 130 ist an der vorderen Chassisoberfläche 53 mit einer Vielzahl von Befestigungselementen befestigt, welche die Wechselelementplatte 130 mit der vorderen Chassisoberfläche 53 durch eine Vielzahl von Befestigungselementöffnungen 134, die in der Wechselelementplatte 130 definiert sind, und eine zweite Vielzahl von Befestigungselementöffnungen 136, die in der vorderen Oberfläche 53 des Chassis 14 ausgebildet sind, verbinden. Die relative Lage der Wechselelementplatte 130 in bezug auf das Chassis 14 ist durch Ausfluchtungsstifte 138 in der vorderen Chassisoberfläche 53 definiert, für die entsprechende Wechselelementplatte-Ausfluchtungsöffnungen 140 in der hinteren Oberfläche der Wechselelementplatte 130 definiert sind.
Die Wechselelementplatte 130 hat zusätzlich eine sie durchsetzende Durchgangsöffnung 142 für den Wechselelementantriebsexzenterfolger, wobei diese Durchgangsöffnung so ausgebildet ist, daß der das Wechselelement betätigende Exzenterfolger 144 Zugang zu dem Wechselelementantriebsexzenter 100 haben kann. In der vorderen Oberfläche der Wechselelementplatte 146 sind eine Mehrzahl von Kanälen 148 ausgebildet, in denen sich das Wechselelement 200 befindet. Diese Kanäle 148 der Wechselelementplatte sind reibungsarm bearbeitet, um eine ungehinderte Bewegung des Wechselelements 200 über sie zuzulassen. Die vordere Oberfläche 146 der Wechselelementplatte definiert außerdem Seitenschienen 150, 152, die dazu dienen, eine Verdrehbewegung des Wechselelements 200 zu begrenzen, während das Wechselelement 200 seine Bewegung ausführt.
Wie bereits erwähnt, erlaubt die Durchgangsöffnung 142 den Durchgang des Exzenterfolgers 144 durch sie hindurch. Der Exzenterfolger 144 ist ein ringförmiges Rollenlager von solchen Dimensionen, daß seine Bewegung zwischen den Pumpenantriebsexzenterstegen 106, 108 zugelassen wird. Der Wechselelementantriebsexzenterfolger 144 läuft auf dem Wechselelementantriebsbolzen 154 ab, der sich in der Wechselelementantriebsbolzenausnehmung 156 befindet und mit der Vorderseite 201 des Wechselelements 200 bündig ist. Der Antriebsbolzen 154 weist ferner einen Kopf 158 auf, der dazu dient, Antriebskräfte gleichmäßig auf das Wechselelement 200 zu verteilen, und der außerdem eine adäquate Umfangsfläche bietet, um wirksam im Preßsitz mit dem Wechselelement 200 verbunden zu sein.
Der Schaftbereich 160 des Wechselelementantriebsbolzens 154 erstreckt sich durch das Wechselelement 200 über die darin ausgebildete Antriebsbolzenöffnung 202 und erstreckt sich hinreichend weit, um durch die Wechselelementplatte 130 zu gehen und mit dem Wechselelementantriebsexzenterfolger 144 in Eingriff zu gelangen.
Die Wechselelementplatte 130 vervollständigt den Bezugs- oder Überdeckungspunktsatz, der auf Meßstellen in der gesamten Pumpe 10 ausgehend von dem Chassis 14 und zugehörigen Komponenten basiert.
Die Wechselplattenseitenschienen 150, 152 haben vordere Oberflächen 162, 164, auf denen sich eine Vielzahl von Bezugsflächen 168, 170 befinden. Diese Bezugsflächen 168, 170 haben die Funktion, die Entfernung von dem Wechselelement 200 zu der oberen Backe 220 der Pumpenanordnung zu fixieren. Experimente haben ergeben, daß diese Entfernung mit 0,2 mm aufrechterhalten werden muß. Diese Entfernung ist aufgrund der Pumpengeometrie kritisch, wobei, wie 10 zeigt, die Anfangsverformung des Rohrabschnitts, auf den die Pumpe einwirkt, von der seitlichen Entfernung zwischen dem bewegten Wechselelementeinschnitt 204 und dem feststehenden oder nicht bewegten Einschnitt 206 abhängig ist, um eine Verformung des ursprünglich kreisförmigen Rohrquerschnitts zu einem gleichwinkligen quadrilateralen Querschnitt zu erhalten. Diese Anfangsverformung wirkt sich auf das Ausmaß des Schließens des Lumens 6 des Pumpenrohrs aus, während die Pumpe ihren Hub durchläuft; denn die Größe des Hubs ist durch das Heben der Antriebsexzenterstege 106, 108 festgelegt. Das Maß der Verformung des Pumpenrohrlumens legt die volumetrische Ausgabe der Pumpe pro Hub oder Zyklus derselben fest.
Der untere Bereich der Seitenschienen 150, 152 erstreckt sich seitlich über das Wechselelement 200 hinaus. Die vorderen Oberflächen der unteren Seitenerstreckung 172, 174 haben ein zweites Set von ihnen zugeordneten Bezugsflächen 176, 178, die die Funktion haben, die Entfernung der unteren feststehenden Backe 222 von dem Wechselelement 200 festzulegen. Die Funktion dieser Bezugsflächen 176, 178 der unteren Backe gleicht der Funktion der beschriebenen oberen Bezugsflächen 168, 170.
Das Wechselelement 200 weist ferner, wie 11 zeigt, eine Rückseite 207 des Wechselelements 200 auf. Die Rückseite 207 weist darin ausgebildet eine Vielzahl von Gleitschienen 206 auf. Die Gleitschienen 206 bewirken eine Minimierung der Reibung zwischen dem Wechselelement 200 und der Wechselelementplatte 130. Die Gleitschienen 206 sind im wesentlichen in vollflächigem Eingriff mit den Kanälen 146A der Wechselelementplatte 130 und ermöglichen die Fixierung von sowohl Längs- als auch Querspiel zwischen dem Wechselelement 200 und der Wechselelementplatte 130.
Die vorderen Oberflächen 201 des Wechselelements 200 definieren eine Pumpenrillenöffnung 204. Diese Öffnung oder dieser Einschnitt 204 hat im wesentlichen v-Querschnitt und eine gerundete innere Ecke 211, um eine Anpassung des Rohrs 65 und der Rillenöffnung 204 zu ermöglichen, wenn das Rohr 5 geladen ist.
Die hintere Oberfläche 207 des Wechselelements 200 hat ferner eine Vielzahl von darin ausgebildeten Taschen 203, die in einer im wesentlichen vertikalen Anordnung vorgesehen sind. Diese Taschen 203 sind dazu ausgebildet, eine Vielzahl von Magneten zu enthalten, die mit einem Magnetsensor 322 zusammenwirken, um die lineare Position des Wechselelements 200 zu erfassen.
DER PUMPENUNTERANORDNUNG ZUGEORDNETE SENSOREN
Die beschriebene Pumpenunteranordnung hat eine Vielzahl von ihr zugeordneten Sensoren, welche die Funktion haben, Information in bezug auf Funktion und Ort der verschiedenen Pumpenelemente zu liefern.
Der hinterste der Sensoren ist der Antriebsmotorwellencodierer 300. Dieser Sensor weist ein Codierfahnenrad 302 auf, das an der Ankerwelle 303 des Motors 24 angebracht ist. Das Pumpenmotorfahnenrad 302 hat bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zwölf Fahnen 304, die sich von seinem Mittelpunkt 306 radial nach außen erstrecken.
Diese Fahnen 304 wirken mit zwei optischen Schaltern 308, 310 zusammen, um die Lage der Ankerwelle 303 des Pumpenantriebsmotors 24 festzulegen. Die Schalter 308, 310 bestehen ferner aus einer lichtemittierenden Diode und einer Fotozelle, wie 12 zeigt. Die Anordnung der optischen Schalter 308, 310 erlaubt es, daß ein erster Schalter 308 den Rand 311E der Fahne 304 erfaßt und der zweite Schalter 310 die Mitte 311M einer darauf folgenden Fahne 304 erfaßt. Diese Anordnung ermöglicht eine höhere Auflösung der Motorwellenposition und -richtung, die der Codierer 300 abliest.
Bei dieser derzeit bevorzugten Ausführungsform ist die Auflösung des Codierers 300 1/3072 einer Umdrehung der Motorwelle 20. Die Codiereranordnung 300 befindet sich in einer Pumpenmotorcodierertraghülse 312, die im Gleitsitz über dem Motorgehäuse 24 sitzt und daran mittels einer Quetschklemme 313 befestigt ist.
Der Motorcodierer 300 erfaßt die Drehung der Ankerwelle 303 direkt. Da jedoch zwischen der Ankerwelle 303 und dem Wechselelement 200 weitere Einrichtungen angeordnet sind, sind weitere Sensoren notwendig.
In Vorwärtsrichtung entlang der Motorwellenachse 32 gelangt man zu dem Indexrad 64 zurück. Wie bereits beschrieben, hat das Indexrad 64 eine Vielzahl von in Umfangsrichtung sich gleich erstreckenden, radial angeordneten Schlitzen 66, 68. Dieser Sensor weist eine lichtemittierende Diode 315 und einen Lichtsensor oder Schalter 316 auf.
Der Indexradsensor 314 wirkt mit dem Indexrad 64 und den darin vorgesehenen Schlitzen 66, 68 zusammen, um Lageinformation der Drehposition der Pumpenmotorwelle 20 zu liefern.
Im Gebrauch wirkt der Indexradsensor 314 mit dem Pumpencodierer 300 zusammen, um diese Lageinformation sowie Richtungsinformation der Motorwelle 20 zu liefern. Der Indexradsensor erfaßt den Zeitpunkt des Vorbeilaufs jedes der Schlitze 66, 68 an dem Indexradschalter 314. Die beiden Schlitze 66, 68 haben unterschiedliche Breite, so daß sie Information darüber liefern, ob das Wechselelement 200 seinen Aufwärtshub oder seinen Abwärtshub beginnt, wobei eine erste Breite den Aufwärtshub bezeichnet und eine zweite Breite den Abwärtshub bezeichnet.
Dem Wechselelement 200 selber ist ein Sensor 320 für die lineare Grobposition zugeordnet. Dieser Sensor weist einen Linearpositions-Halleffekt-Sensor 322 und eine Vielzahl von Magneten 324, 326 auf. Wechselelementpositionssensormagnete 324, 326 präsentieren dem Hall-Schalter 322 des Wechselelements entgegengesetzte Pole, so daß ein Feldgradient erzeugt wird, der bewirkt, dass eine Anzeige der Linearposition des Wechselelements 200 geliefert wird.
Die Kombination aus dem Codierer 300 und den anderen vorgenannten zugeordneten Sensoren liefert Eingänge an eine Steuereinrichtung, die mehr als eine Pumpe betreiben kann, um die Geschwindigkeit des drehzahlgeregelten Motors 24 präzise zu steuern; dabei ist das Hauptmerkmal, das durch eine solche Drehzahlsteuerung erhalten wird, eine zeitweise Änderbarkeit des Ausgangs der Pumpe 10. Zusätzlich erlaubt eine solche Geschwindigkeitssteuerung eine elektronisch gesteuerte Linearisierung des Pumpenausgangs pro Einzelhub sowie die Verbesserung der zeitlich integrierten Ausgabe der Pumpe 10. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird die Linearisierung der Ausgabe pro Hub in Kombination mit dem Antriebsexzenter 100 realisiert, wie beschrieben wurde. Die zeitlich integrierte Ausgabe der Pumpe wird dadurch präziser, daß die Pumpengeschwindigkeit an solchen Stellen deutlich erhöht wird, was eine Diskontinuität im Ausgabeprofil, gemessen in bezug auf die Zeit, ergibt, um so die Auswirkungen von solchen Diskontinuitäten in der Ausgabe zu minimieren.
Zur Erleichterung der Fertigung sind sowohl der Linearpositionssensor 320 des Wechselelements als auch der Indexradsensor 314 mit der zugehörigen Signalverarbeitungselektronik über einen gemeinsamen gedruckten Schaltungsstreifen elektrisch verbunden, der als Pumpensensorschaltungsstreifen bezeichnet wird.
DIE VENTILUNTERANORDNUNG
Die 13 und 14 zeigen die Ventilunteranordnung, die von der zugehörigen Pumpenunteranordnung abgenommen ist. Die Ventilunteranordnung besteht aus einer Ventilschwenkachse 410, die von dem Chassis 14 getragen wird, indem sie von diesem in Schwenkachsenöffnungen 36, 38 abgestützt ist. Die Ventile 412, 414 schwenken um diese Achse 410 und sind daran über Ventilschwenklager 416, 418 abgestützt, die mit Spiel auf die Schwenkachse 410 aufgesetzt und in die Ventile 412, 414 eingesetzt sind.
Die beiden Ventile 412, 414 sind einzeln als das Aufstromventil 412 und das Abstromventil 414 bezeichnet. Das Aufstromventil 412 weist eine Schwenklageröffnung 420 auf, die dazu ausgebildet ist, das Aufstromventilschwenklager 416 drain aufzunehmen und dadurch um die Ventilschwenkachse 410 zu schwenken. Das Aufstromventil 412 weist ferner eine Aufstromventilachsenöffnung 422 auf, die axial parallel zu der Schwenkachse 410 positioniert und im wesentlichen vertikal davon verlagert ist. Die Aufstromventilachsenöffnung 422 ist so ausgebildet, daß sie darin die Aufstromventilachse 424 gleitend aufnimmt. Die Aufstromventilachse 424 erstreckt sich seitlich von dem Aufstromventil 412 und ist so angeordnet, daß sie über die Aufstromventilachsenöffnung 48 in das Chassis 14 eintritt. Die Aufstromventilbetätigerachse 424 ist im wesentlichen zylindrisch, und darin ist ein äußerer Exzenterlaufflächenausschnitt 426 vorgesehen. Der äußere Exzenterlaufflächenausschnitt 426 hat die Funktion, dem Aufstromventilbetätiger 424 zu erlauben, von der äußeren oder abstromseitigen Ventillauffläche 122, die an dem Exzenter 100 definiert ist, freizukommen. Der Aufstromventilbetätiger 424 endet in einer Exzenterfolgernase 428, die dazu ausgebildet ist, den aufstromseitigen Ventilrollenexzenterfolger 430 abzustützen. Der aufstromseitige Exzenterfolger 430 ist bei der bevorzugten Ausführungsform ein Rollenlager, um einen Wälzkontakt zwischen dem Ventilexzentersteg 120 und dem Aufstromventilbetätiger 424 herzustellen.
Es wird erneut auf das Ventil 412 oder 414 Bezug genommen; das Ventil weist ferner, wie 15B zeigt, ein Ventilblatt 432 auf, das einen im wesentlichen v-Querschnitt hat, wobei die erste Seite des Ventilblatts 434 und die zweite Seite des Ventilblatts 436 einen Winkel von ungefähr 90° zwischen sich einschließen und außerdem einen gerundeten Scheitel 438 von 0,5 mm definieren. Die Kombination des eingeschlossenen Winkels und des gerundeten Scheitels 438 ergibt eine optimale Anordnung zwischen den einander widersprechenden Notwendigkeiten der Sicherstellung, daß das Rohr 5 während des entsprechenden Teils des Pumpenzyklus hermetisch dicht ist, und der gleichzeitigen Sicherstellung, daß sich das Rohr wieder in eine exakte Näherung seiner Ausgangsgestalt zurückformt, wenn das Ventilblatt 432 von dem Rohr 5 weggehoben wird.
Der gerundete Scheitel 438 des Ventilblatts 434 definiert eine Krümmung von 0,5 mm. Diese Krümmung in Kombination mit der Distanz von 0,7 mm zwischen dem Ventilblatt 434 und dem Ventilamboß 570, die noch besprochen werden, führt zu einer Optimierung der beiden Notwendigkeiten, einerseits die hermetische Abdichtung sicherzustellen und gleichzeitig die elastische Rückstellung des Rohrs während des entsprechenden Teils des Pumpenzyklus zu erreichen.
Zusätzlich weist das Rohr 5 aufgrund seiner Verformung durch das Wechselelement 200 in Kombination mit den oberen und unteren Backen 220, 222 ein Teilvakuum innerhalb desjenigen Bereichs des Rohrlumens 6 auf, der sich dem Wechselelement 200 benachbart befindet, und das Öffnen des Einlaßventils 412 mit der Positionierung des Wechselelements 200 stellt Bedingungen her, die günstig sind zur hydrodynamischen Unterstützung der elastischen Rückstellung des Rohrabschnitts unterhalb des Einlaßventils 412.
Der Aufstromventilkörper 412 weist ferner eine Ventilhebenase 440 auf, die mit einem Ventilladeexzenter zusammenwirkt, um das Ventil während des Rohrladevorgangs zu heben. Der Ventilkörper 412 weist eine Ventilfedersitznase 442 auf, die sich von dem distalen Ende 444 des Ventilblattarms 435 nach oben erstreckt. Die Ventilfedersitznase 442 weist eine Ventilfederfestlegeöffnung 446 auf, die dazu dient, das distale Ende 448 des Ventilfederfestlegeelements 450 abzustützen. Das Ventilfederfestlegeelement 450 dient in Kombination mit der Ventilfedernase 442 dazu, die Ventilfeder 452 zwischen beiden vollständig festzulegen. Das Ventilfederfestlegeelement 450 weist eine im wesentlichen c-förmige Basis 454 auf die dazu dient, gleitend um die Rohrladerzwischenwelle 512 zu passen, wie noch beschrieben wird. Die Basis 454 des Ventilfederfestlegeelements ist so ausgebildet, daß sie eine Schwingbewegung des Festlegeelements 450 um die genannte Rohrladerzwischenwelle herum zuläßt, um die Bewegung des Ventils 412, 414 aufzunehmen.
Das Abstromventil 414 befindet sich auf der Ventilschwenkachse 410 dem Wechselelement 200 benachbart. Das Abstromventil 414 ist im wesentlichen ein Spiegelbild des Aufstromventils 412 um eine Ebene, die zu der Schwenkachse 410 quer ist, und zeigt sämtliche zugehörigen Elemente des Aufstromventils 412 in umgekehrter Orientierung, wie 14 zeigt. Der Abstromventilbetätigerarm 456 ist verkürzt, um den Abstromventilexzenterfolger 458 mit dem äußeren Ventilexzentersteg 122 auszufluchten.
Die Wirkung der beiden Ventile 412, 414 ist derart, daß zu keinem Zeitpunkt während des Pumpenzyklus beide Ventile gleichzeitig geöffnet sind. Da ferner beide Ventile 412, 414 und das Wechselelement 200 von einem einzigen Motor 24 und über einen einzigen Antriebsexzenterkörper 100 angetrieben werden, wird eine exakte Synchronisation der Ventile 412, 414 und des Pumpenwechselelements 200 auf positive Weise mit vollkommen mechanischen Mitteln erreicht.
DER VENTILUNTERANORDNUNG ZUGEORDNETE SENSOREN
Jedem der Ventile 412, 414 ist ein Ventilbewegungssensor 328, 330 zugeordnet. Jeder dieser Ventilbewegungssensoren 328, 330 wird von einem Magneten 332, 334 betätigt, der in eine Ventilsensormagnetöffnung 332A, 334A in dem außenseitigen Ende 444 der Ventilblattnase 435 eingesetzt ist. Darunter liegt in dem zugehörigen Ventilamboß und außenseitig davon der Ventilbewegungssensor-Hallschalter 328, 330, der mit zugehöriger Software, die mit dem Ausgang der Ventilsensorschalter 328, 330 zu dem Antriebsmotorcodierer 300 gekoppelt ist, dazu dient, die Pumpe 10 anzuhalten und einen Alarm zu aktivieren, wenn ein Ventil 412, 414 nicht richtig funktioniert. Dies wird im wesentlichen erreicht durch Vergleich des erwarteten Ausgangs des jeweiligen Ventilsensors 328, 330 mit dem von ihm erwarteten Signal an einer bestimmten Position des Motors 24 und des Antriebsexzenters.
Außerhalb jedes Ventils 412, 414 und davon an der Ventilschwenkachse 410 durch Rohranwesend-Armabstandshalter 460 getrennt befindet sich der Rohr-anwesend-Sensorarm 340. Der aufstromseitige Rohr-anwesend-Sensor dient in Verbindung mit dem abstromseitigen Rohr-anwesend-Sensor dazu, die tatsächliche physische An- oder Abwesenheit des i. v. Rohrs in der Pumpe 10 zu bestimmen. Jeder von den Rohr-anwesend-Sensoren 332, 334 weist einen ringförmigen Lager- oder Rohrsensordrehpunkt 336 auf, der die Ventilschwenkachse 410 umgibt und darauf läuft. Der Rohrsensorarmsteg 338 erstreckt sich von dem Rohrsensordrehpunkt 336 nach außen und dient zur Abstützung des Rohrerfassungsblatts 340, das sich von dem Sensorarmsteg 338 nach vorn erstreckt, und der Rohrsensorfahne 342, die sich von dem Sensorarmsteg 338 im wesentlichen nach rückwärts erstreckt. Das Sensorblatt 340 weist einen Abwärtsansatz auf, so daß nach dem Einbau die Spitze 344 des Sensorblatts auf dem entsprechenden Ventilanker liegt. Einführen eines Rohrs 5 zwischen Blattspitze 344 und Ventilamboß dient somit dazu, das Blatt 340 von dem Amboß 570 abzuheben und den Sensorarm zu veranlassen, um die Ventilschwenkachse 410 zu schwenken. Das dient dazu, die nach rückwärts verlaufende Ventilsensorfahne 342 zu senken und dadurch den als Rohr-anwesend-Sensor dienenden optischen Schalter 346 dadurch zu unterbrechen, daß sich die Fahne 342 in den Zwischenraum 348 des optischen Schalters 346 des Rohr-anwesend-Sensors bewegt und den über diesen verlaufenden Lichtstrahl unterbricht, wie 17 zeigt. Eine Rückholfeder 350 spannt den Rohrsensorarm in eine Position vor, in der, wenn das Rohr 5 nicht anwesend ist, die Rohrsensorblattspitze 344 auf dem zugehörigen Ventilamboß aufliegt.
DIE ROHRLADERUNTERANORDNUNG
Wie die 18 und 19 zeigen, verwendet die Rohrladeunteranordnung zwei dem Chassis 14 zugeordnete Achsen. Diese beiden Achsen sind die Rohrladeexzenterachse 510 und die Rohrladezwischenachse 512. Diese beiden Achsen 510, 512 bilden in Verbindung mit der Ventilschwenkachse 410 die primären Bezugspunkte für die relativen Positionen der verschiedenen Anordnungen mit ihren zugehörigen Elementen in der gesamten Pumpe. Die Positionen dieser drei Achsen sind in 3 gezeigt. Indem alle Punkte in der Pumpe auf diese Achsen und damit auf das Chassis 14 bezogen sind, kann die Pumpenkonstruktion indiziert werden, ohne daß eine Vielzahl von präzisionsbearbeiteten Teilen erforderlich ist, und gleichzeitig kann die erforderliche Genauigkeit der fertigen Anordnung aufrechterhalten werden.
Die Rohrladezwischenachse 512 bildet eine Achse, um die sämtliche Teile, die von der Exzenterachse 510 angetrieben werden, mit Ausnahme der Ventile und der Gleitklemme rotieren. In Aufstromrichtung entlang der Zwischenachse 512 sind die am weitesten außen befindlichen der ihr zugeordneten Elemente die abstromseitigen Rohrlademitnehmer 514. Die abstromseitigen Rohrlademitnehmer bestehen jeweils aus einem ringförmigen Körper 516, der so ausgebildet ist, daß er auf der Rohrladezwischenachse 512 sitzt und darauf durch den zugehörigen Spiralstift 518 gesichert ist, der sich durch den Mitnehmerring 516 und die Zwischenachse 512 und in den gegenüberliegenden Bereich des Rings erstreckt und dadurch den zugehörigen Mitnehmer 514 positiv an der Zwischenachse 512 befestigt. Ausgehend von dem Mitnehmerring bzw. der Mitnehmerhülse 516 erstreckt sich in Vorwärtsrichtung der Mitnehmerarm 518. Der Mitnehmerarm hat einen im wesentlichen linearen Abschnitt 520 und einen Bogenabschnitt 522, der sich von der Mitnehmerhülse 516 nach außen und unten erstreckt.
Die Gestalt des Bogenabschnitts 522 des Mitnehmers 514 ist derart, daß dann, wenn der Mitnehmer 514 vollständig abgesenkt ist, das Rohr 5 fest an die abstromseitige Platte 500 gedrückt wird, wodurch das Rohr 5 zwischen dem Mitnehmer 514 und der Platte 500 umschlossen ist.
Im einzelnen kreuzt die nach innen abgewinkelte Oberfläche 526 des Mitnehmerendes 524 das Rohr 5 unter einem Winkel von ungefähr 45° in bezug auf die Horizontale und ist somit wirksam, das Rohr 5 nach unten und innen an den Rohreinschnitt 501 in der abstromseitigen Platte 500 zu drängen.
Die Mitnehmerspitze 524 umschließt eine Vielzahl von Bereichen. Die Innenseite der Spitze bildet eine horizontale Rohreingriffsfläche 525, eine abgewinkelte Rohreingriffsfläche 526, eine vertikale Rohrfestlegefläche 528, eine horizontale Rohrfehlladungsaktivierungsfläche 530 und eine nach außen weisende Rohrzurückweisungsfläche 532 an ihrer Außenseite; und die vorgenannten Flächen befinden sich an der Peripherie der Mitnehmerspitze. Diese Flächen wirken mit der abstromseitigen Platte 500 zusammen.
Die von der Rohrlademitnehmerspitze 524 gebildete Konstruktion wiederholt sich an dem unteren Rand der oberen Pumpenbacke 220 und hat eine identische Funktion, wie noch beschrieben wird.
Wenn ein Bediener ein Rohr in die Pumpe 10 lädt und den Rohrladezyklus mittels eines entsprechenden Betätigers oder einer Steuertaste oder eines Steuerschalters auslöst, werden die Rohrlademitnehmerspitzen 524 über dem Rohrdurchgang 8 abgesenkt, was in Verbindung mit dem Absenken der oberen Backe 220 dazu dient, den Längsschlitz oder die Längsöffnung an der Außenseite des Rohrdurchgangs 8 vollständig zu verschließen. Sollte ein Rohr teilweise in die Pumpe 10 eingesetzt sein, jedoch vollständig außerhalb des Rohrdurchgangs 8 verbleiben, wird die Rohrzurückweisungsfläche 532 in Kombination mit Aufnahmeschlitzen 582, die sich ebenfalls an der unteren Backe 222 befinden, wirksam, um das Rohr 5 aus der Pumpe zu entfernen. Für den Fall, daß ein Rohr 5 teilweise in den Rohrdurchgang und teilweise außerhalb desselben geladen ist, hat die Rohrfehlladeaktivierungsfläche 530 die Funktion, das Rohr 5 zwischen der Fehlladeaktivierungsfläche 530 und dem zugehörigen Abschnitt entweder der abstromseitigen Platte 500, der aufstromseitigen Platte 800 oder der unteren Backe 220 zusammenzudrücken und dadurch eine Fehlladedetektierung auszulösen, wie hier beschrieben wird. Eine weitere Möglichkeit, die bei der Konstruktion der Mitnehmerspitze 524 in Betracht gezogen wurde, ist, daß das Rohr 5 zwar in den Rohrdurchgang 8 eingesetzt ist, jedoch nicht vollständig in Kontakt mit den Rohranschlägen 576 gezogen worden ist. In diesem Fall hat die Rohrfestlegefläche 528 die Funktion, das Rohr 5 nach hinten und in Kontakt mit den Rohranschlägen 576 zu ziehen und dadurch das Rohr korrekt zu laden. Die Kombination der Rohrzurückweisungsfläche 532, der Fehlladeaktivierungsfläche 530 und der Rohrfestlegefläche 528 ermöglicht eine deutliche Diskontinuität zwischen den verschiedenen Möglichkeiten von vorher erwähnten Ladeszenarios.
Die vertikale Rohrfestlegefläche 528 wirkt ferner mit der abgewinkelten Rohreingriffsfläche 526 und der horizontalen Rohreingriffsfläche 525 zusammen, um das Rohr 5 sicher in Anlage an den Rohranschlägen 576 zu halten und eine Verformung des Rohrs 5 durch Zusammenwirken der abgewinkelten Fläche 526, der horizontalen Fläche 525 und dem Rohranschlag 576 zu ermöglichen, so daß das Rohr sicher in dem Rohrdurchgang 8 arretiert ist, wenn die Öffnung des Längsrohrdurchgangs geschlossen ist, und um einen im wesentlichen vollflächigen Eingriff des Rohrs 5 mit den zugehörigen Sensoren zu ermöglichen.
Die abstromseitige Platte 500 oder die entsprechende aufstromseitige Platte 800 sind bevorzugt aus einem Formkunststoff wie etwa glasfasergefülltem Polyphenylsulfid gebildet. Die abstromseitige Platte 500 hat eine Vielzahl von Funktionen.
Die Rohrladelagerschale 502 bildet einen Anbringbereich für den Rohrladerantsiebsstrang.
Getriebeseitenwände 503A nehmen den Rohrladergetriebesatz 560 auf, der zwei Schrägstirnräder 562, 564 in einer senkrechten Anordnung aufweist, so daß die Rotation von einem vorn und hinten angebrachten Rohrladermotor 550 auf die quer verlaufende Rohrladerexzenterachse 510 übertragen wird. Das Getriebegehäuse der abstromseitigen Platte 500 weist ferner eine Exzenterwellenbuchsenlauffläche 566 auf, die dazu dient, die abstromseitige Exzenterachsenbuchse 568 abzustützen, in der sich die Exzenterachse bewegt. Der Vorderabschnitt der abstromseitigen Platte 500 weist den abstromseitigen Ventilamboß 570 sowie die Temperatursensoröffnungen 572 und das untere Luftsensorwandlergehäuse 574 auf. Vor diesen Bereichen befindet sich eine Vielzahl von Rohranschlägen 576, die die Funktion haben, das Rohr 5 rückwärts abzustützen, so daß eine kontrollierte Anpassung des Rohrs 5 erhalten wird, wenn es im geladenen Zustand ist.
Vor den Rohrabstützungen 576 sieht die abstromseitige Platte 500 ferner den Abstromsensorschwenkschlitz 578 vor, der gemeinsam mit zugehörigen Vorrichtungen dazu dient, die abstromseitige Sensoranordnung richtig zu positionieren, wie noch beschrieben wird. Die hintere Sperrwand 580, die mit dem Chassis 14 zusammenwirkt, dient als Fluidbarriere zwischen dem Rohr 5 und den elektrischen Komponenten hinter der hinteren Sperrwand 580. Die hintere Sperrwand 580 ist an dem Chassis 14 mit Befestigungselementen angebracht und dient zusätzlich als Befestigungsstelle für den abstromseitigen Rohranwesend-Sensorschalter 346.
Unter erneuter Bezugnahme auf den vorderen Rand der abstromseitigen Platte 500 erkennt man eine Vielzahl von Rohrladermitnehmereintrittsschlitzen 582. Diese Mitnehmerschlitze 582 dienen in Kombination mit den Rohrladermitnehmern 514 und der abgeschrägten Vorderkante 584 der abstromseitigen Platte 500 dazu, das richtige Laden des Rohrs 5 in die Pumpe dadurch zu unterstützen, daß sie zulassen, daß die Mitnehmer 514 gehoben werden und das Rohr nach hinten gegen die Rohranschläge 576 schieben. Außerhalb des äußersten der Mitnehmereintrittsschlitze 582 dient ein Rohrfestlegeanschlag 584 dazu, das Rohr 5 in einer Position festzulegen, in der es von den Mitnehmern 514 während der anfänglichen Plazierung des Rohrs 5 in dem Rohrdurchgang 8 erfaßt wird, der von den gehobenen Mitnehmern 514 und der abstromseitigen Platte 500 gebildet ist, wenn sich die Rohrladeanordnung in einem Zustand befindet, der das Laden des Rohrs 5 zuläßt.
Wie vorstehend beschrieben wird, treibt der Rohrladermotor 550 über eine Vielzahl von Zahnrädern die Rohrladerexzenterachse 510. Der Rohrladermotor 550 ist ein Gleichstrommotor. Der Rohrladermotor 550 weist ferner ein Reduziergetriebe 534 auf, das wirksam ist, um ein ausreichendes Drehmoment zu liefern, um die Exzenterachse 510 gegen den Widerstand zu drehen, der darauf von den damit in Kontakt befindlichen Komponenten, die auf der Zwischenachse 512 angeordnet sind, aufgebracht wird.
Die Rohrladermotorwelle 536 verläuft von dem Rohrladermotor 550 vorwärts und durchsetzt die Rohrladermotorbefestigung 538 über eine darin gebildete zentrale Öffnung 540.
Die Rohrladermotorwelle 536 hat eine darin gebildete Abflachung 542, die dazu dient, einen Sitz für die Rohrladergetriebestellschraube 544 zu bilden, die durch eine Stellschraubengewindeöffnung 546 in dem Rohrladergetriebe 562 eingesetzt ist und dadurch die Rotation des Rohrladerantriebsrads 562 auf diejenige der Rohrladermotorwelle 536 fixiert.
Das Rohrladerantriebsrad 536 ist ein Schrägstirnrad, dessen Verzahnung um seinen Außenumfang vorgesehen ist. Diese Verzahnung gelangt mit einer entsprechenden Verzahnung an der Stirnfläche des Rohrladerexzenterachsenrads 564 in Eingriff, was eine senkrechte Betätigung der quer angebrachten Exzenterachse 510 durch den längs angebrachten Rohrladermotor 550 zuläßt.
Das Rohrladerexzenterachsenrad 564 gelangt mittels eines gleitbaren Eingriffsbolzens 588 in lösbaren Eingriff mit der Exzenterachse 510.
Der Exzenterachsenkupplungsbolzen 588 wirkt mit einem Kupplungsschlitz 590 an der hinteren oder nach innen weisenden Endfläche des Exzenterachsenrads 564 zusammen. Der Kupplungsbolzen 588 ist quer zu der Exzenterachse 510 in einem Kupplungsbolzenlängsschlitz 592 angeordnet, der durch die Exzenterachse 510 hindurch gebildet ist. Ein Längsbetätigerbolzen 594, der koaxial innerhalb der Exzenterachse 510 angeordnet und in Endkontakt mit dem Kupplungsbolzen 588 ist, dient dazu, den Kupplungsbolzen selektiv einzusetzen, und erlaubt das Herausziehen des Kupplungsbolzens 588 außer Eingriff mit dem Kupplungsschlitz 590 an dem Exzenterachsenzahnrad 564. Eine Vorspannfeder 596 ist in der Exzenterachse 510 und dem Längsbetätigerbolzen 594 gegenüberliegend positioniert. Das äußerste Ende 598 des Betätigerbolzens 594 ist gerundet, um einen Gleitkontakt damit durch die zugehörige Komponente zuzulassen.
Ein Handrad 600 bildet ein Gehäuse für eine schwenkbare Kupplungsnase 602, die an ihrer nach innen weisenden Oberfläche einen Kupplungsexzenter 604 aufweist, der in Gleiteingriff mit dem außenseitigen Ende 598 des Betätigerbolzens 594 ist. Die Kupplungsnase 602 befindet sich in dem Handrad 600 und ist daran über einen Kupplungsnasendrehbolzen 606 gelenkig angebracht. Im Gebrauch bewirkt die Betätigung der Kupplungsnase 602 durch Neigen derselben um den Kupplungsnasendrehbolzen 606, daß der Kupplungsexzenter 604 auf das äußere Ende 598 des Betätigerbolzens 594 trifft und es eindrückt, so daß der Betätigerbolzen 594 gegen die Kupplungsvorspannfeder 596 einwärts bewegt wird und den Kupplungsbolzen 588 nach innen und außer Kontakt mit dem Kupplungsschlitz 590 in dem Exzenterachsenzahnrad 564 bewegt, so daß die Exzerterachse 510 manuell mittels des Handrads 600 frei gedreht werden kann, ohne daß das Exzenterachsenzahnrad 564 gedreht wird.
Die Exzenterachse 510 ist eine der drei primären Bezugsachsen, die in der Pumpe 10 vorhanden sind. Die Exzenterachse trägt zwei Verbundexzenter, die als Abstromexzenter 610 und Aufstromexzenter 620 bezeichnet werden.
Der Abstrom- und der Aufstromexzenter 610, 620 weisen, ausgehend von dem Chassis nach außen, folgendes auf: einen Exzenterachsenanschlag 612, 622, einen Rohrladermitnehmerexzenter 614, 624, der selbst ein Verbundexzenter ist, und einen Ventilladeexzenter 618, 628.
Die Exzenterachsenanschläge 612, 622 wirken mit den Chassisdrehkörperanschlägen 28, 30 zusammen, um einen positiven Stopp der Exzenterachsendrehung zu ermöglichen. Die zugehörige Elektronik erfaßt den Blockierzustand des Rohrladermotors 550 und unterbricht die Energiezufuhr zu diesem, wenn die Exzenterachsenanschläge 612, 622 mit den Chassisdrehkörperanschlägen 28, 30 während eines anfänglichen Indexierzyklus der Rohrladeranordnung in Kontakt sind, und danach erfolgt von dem Rohrlader 550 in Kombination mit dem Rohrladercodierer 702, 704, 705 ein Rückwärtszählen von den Drehkörperanschlägen 28, 30, und unter Steuerung durch zugehörige Software wird die Energie zu dem Rohrladermotor 550 unterbrochen, bevor die Anschläge 612, 622 mit den Chassisdrehkörperanschlägen 28, 30 in Kontakt gelangen.
Von den Exzenterachsenanschlägen 612, 622 weiter nach außen dienen die Rohrladermitnehmerexzenter 614, 624 zur Betätigung der Rohrladermitnehmer 514.
Außerdem hat jeder von den Rohrladermitnehmerexzentern 614, 624 eine Arretierfläche 616, 626, die dazu dient, einen zweiten, starr angebrachten Hebefolger zu aktivieren, der der Rohrladerzwischenachse 512 zugeordnet ist, um eine positive Fixierung der zugehörigen Elemente zu bewirken, wenn die Zwischenachse 512 das Ende ihrer Bewegung erreicht.
Von den Mitnehmerexzentern 614, 624 weiter nach außen befinden sich die Ventilladeexzenter 618, 628. Diese Exzenter dienen dazu, die Ventile 412, 414 während des Ladevorgangs aus dem Rohrdurchgang 8 zu heben. Die Ventilladeexzenter föhren dieses Heben im Zusammenwirken mit den Ventilladenasen 440 durch, wie beschrieben wurde.
Ganz außen auf der Exzenterachse 510 liegen die Sensorarmexzenter 630, 632. Der abstromseitige Sensorarmexzenter 630 weist eine einzige Fläche auf und hat die Funktion, den abstromseitigen Sensorarm zu heben oder zu senken.
Der aufstromseitige Sensorarmexzenter 632 ist jedoch ein Verbundexzenter, der eine Sensorarmbetätigungsfläche 634 und außerhalb davon positioniert und damit integral die Gleitklemmenladekurbel 650 hat.
Sämtliche der Exzenterachse 510 zugehörigen Exzenter sind daran mit Spiralstiften befestigt, die quer durch die Naben der verschiedenen Exzenter und durch die Exzenterachse 510 eingesetzt sind.
Die Rohrladerzwischenachse 512 trägt alle Ladeelemente, die dem Plazieren des Rohrs 5 in dem Rohrdurchgang 8 zugeordnet sind. Außerdem dient die Zwischenachse zur schwenkbaren Abstützung anderer Elemente, die mit anderen Raten als die Rohrladermitnehmer 514 angetrieben werden. Zuinnerst entlang der Zwischenachse 512, wobei zuinnerst den näher am Chassis 14 befindlichen Bereich definiert, befinden sich die oberen Backenmitnehmer 652, 654.
Die oberen Backenmitnehmer sind in eine Aufwärtsposition vorgespannt durch spiralförmige Vorspannfedern 656, die um die Zwischenachse 512 gewickelt und mit einem Ende davon in die Torsionsfederanschläge 45 und 47, die den Rohrladerzwischenachsenöffnungen 44, 46 zugeordnet sind, eingehakt sind. Das andere Ende der Vorspannfeder 656 ist in den jeweiligen oberen Backenträger 652, 654 eingehakt. Jeder der oberen Backenträger 652, 654 weist außerdem einen nach vorn sich erstreckenden Armbereich 658 auf, der ein nach unten weisendes Ende 660 hat. Der sich nach vorn erstreckende Armbereich 658 ist dazu ausgebildet, in Kombination mit der oberen Backenzugstange 662 die obere Pumpenbacke 220 abzustützen.
Die nach unten sich erstreckenden Enden 660 des oberen Backenträgers 652, 654 definieren ferner eine ausgeprägte Form der Rohrladesitze, wie bei der Beschreibung der Rohrladermitnehmer 514 erwähnt wurde.
Hinter dem nach vorn verlaufenden Armbereich 658 ist ein Federschlitz 664 in dem oberen Backenträger 652, 654 ausgebildet und hat die Funktion, die zugehörigen Torsionsfedern 656 darin festzulegen. In dem oberen Backenträger 652, 654 ist ferner ein gegabelter zentraler Bereich 667 ausgebildet, der dazu bestimmt ist, die Arretiernasen 668 des oberen Backenträgers in dem Zwischenraum des gegabelten zentralen Bereichs 667 des zugehörigen oberen Backenträgers 652, 654 festzuhalten.
Ausgehend von dem zentralen Bereich 667 erstreckt sich nach rückwärts ein Exzenterfolgerarm 670 des oberen Backenträgers, in dem eine obere Backenexzenterfolgeröffnung 672 gebildet ist, die dazu bestimmt ist, die oberen Backenträgerarmexzenterfolger 674 aufzunehmen. Die oberen Backenträgerexzenterfolger 674 sind in den oberen Backenträgerexzenterfolgeröffnungen 672 gleitend festgehalten und von der Vorspannfeder 675 gegen den Rohrladermitnehmerexzenter 614, 624 vorgespannt. Der Zweck dieser Ausbildung ist, daß dann, wenn ein Rohr 5 unterhalb der oberen Backe 220 oder der Mitnehmer 514 falsch geladen ist, ein der Position der oberen Backe 220 zugeordneter Sensor und in Kombination damit ein Rohrladercodierer 702, 704, 705, der der Rohrladermotorankerwelle 701 zugeordnet ist, detektieren, daß die Bewegung der oberen Backe 220 und der Zwischenachse 514 aufgehört haben, während gleichzeitig der Rohrladermotor weiterdreht, da der Zwischenraum zwischen dem Exzenterfolgerarm 670 des oberen Backenträgers und dem radial sich erstreckenden Sitz 676 des oberen Backenexzenterfolgers 674 geschlossen ist. Eine elektronische Detektierschaltung zeichnet diese unterschiedliche Bewegung auf und veranlaßt den Rohrladermotor 550, seine Drehbewegung umzukehren, so daß die obere Backe 220 und die Rohrladermitnehmer 514 geöffnet werden und dadurch das Rohr 5 ausgeworfen wird.
Um eine endgültige fixierte Überdeckung der oberen Backe 220 und der anderen von der Zwischenachse 514 angetriebenen Anordnungen sicherzustellen, läuft der Arretierfolger 668 an den Arretierflächen 616, 626 des Rohrladermitnehmerexzenters oder des Zwischenachsenantriebsexzenters 614, 624 entlang und wird relativ zu dem oberen Backenträgerarm 652, 654 mit Hilfe von Justierschrauben 680 einstellbar fixiert. Die oberen Backenträger werden an der Zwischenachse 512 mit Spiralstiften so festgelegt, daß sie eine gemeinsame Drehung damit aktivieren.
Wie 16 zeigt, befinden sich ausgehend von den oberen Backenträgerarmen nach außen die Ventilfederhalteelemente 450. Von den Ventilfederhalteelementen 450 weiter nach außen sind die innersten der Rohrladermitnehmer 514, wie beschrieben, positioniert.
Um die Zwischenachse 512 schwenkbar und ihr zugeordnet sind die aufstrom- und abstromseitigen Sensorträgerarme 690. Da es erforderlich ist, daß das Rohr 5 vollständig in den Rohrdurchgang 8 geladen ist, bevor die zugehörigen Sensoren angewandt werden, wird der Sensorträgerarm 690 von einem separaten Exzenter betätigt, der in bezug auf die Aktivität der restlichen an der Zwischenachse 512 angebrachten Komponenten verzögert ist. Jedem der Sensorträgerarme 690 ist ein nach unten verlaufender Sensorarmexzenterfolger 692 zugeordnet, dem eine nach unten vorgespannte Feder 694 zugeordnet ist. An einem zentralen Bereich des Sensorträgerarms 690 und in im wesentlichen gegenüberliegendem Kontakt mit dem Sensorarmexzenter 630, 632 ist die Sensorarmöffnungsfeder 696 befestigt, die bei der bevorzugten Ausführungsform eine Blattfeder ist. Diese Anordnung macht es möglich, daß sowohl das Öffnen als auch das Schließen der Sensoranordnung, die dem aufstromseitigen oder abstromseitigen Sensorträgerarm 690 zugeordnet ist, jeweils durch einen einzigen Exzenter erfolgen kann.
Wie 16 zeigt, weist der Sensorarm 690 ferner ein vorderes zangenförmiges Ende 698 auf, das in Kombination mit einem quer eingeführten Sensorgriffbolzen 799 wirksam ist, um die zugehörige Sensorunteranordnung abzustützen.
DER ROHRLADERUNTERANORDNUNG ZUGEORDNETE SENSOREN
Wie bereits erwähnt, sind dem Sensorarm 690 der Rohrladerunteranordnung eine Vielzahl von Sensoren zugeordnet. Der am weitesten an der Abstromseite befindliche dieser Sensoren ist der Ultraschall-Luftdetektor oder Ultraschallwandler 728, wie in 22 gezeigt ist. Der Ultraschallwandler 728 wirkt mit einem zweiten Wandlerelement zusammen, das in der abstromseitigen Platte 500 positioniert ist, wie bereits beschrieben wurde. Der Ultraschallwandler 728 ist in einem insgesamt schwenkbaren Gehäuse 720 untergebracht. Dieses Sensorgehäuse 720 weist einen vertikal geteilten Gehäusekörper auf, der einen Wandlerhohlraum 724 aufweist. Das Gehäuse 720 weist ferner einen im wesentlichen horizontal und axial sich erstreckenden Aufhängeschlitz 722 auf, der selbst einen ovalen Verbindungsring 725 aufweist, der von einem im wesentlichen ovalen und in Längsrichtung verlaufenden Sensorarmbolzenhalter 723 gebildet ist. Der Aufhängeschlitz 722 dient dazu, den Sensorgriffbolzen 799 festzulegen, während der Sensoranordnung 720 gleichzeitig erlaubt wird, sich vorwärts und rückwärts relativ dazu zu bewegen. Die Sensoranordnung 720 wird ferner von dem vertikal angeordneten Sensorarmschwenkschlitz 578 in Kombination mit dem Sensorgehäusehebebolzen 721 zurückgehalten, der in Hebebolzenöffnungen 726 und 746 festgelegt ist, um eine vertikale Axialbewegung davon zuzulassen, so daß der Sensor 720 über das Oberende des Rohrs 5 rollen oder sich in Anlage daran neigen kann, wenn der Sensorarmexzenter 630 die im wesentlichen abwärts verlaufende Bewegung des vorderen zangenartigen Endes des Sensorarms 690 auslöst. Diese Fähigkeit zum Abrollen oder umgekehrt zum Ausführen einer Schaukelbewegung in bezug auf das Rohr 5 ermöglicht dem Sensorgehäuse 720, mit dem Rohr 5 in einen im wesentlichen vertikalen Kompressionskontakt zu gelangen. Das erlaubt dem Rohr, über die Fläche des zugehörigen Sensors gleichermaßen gedehnt oder gereckt zu werden, wodurch entweder ein volumetrischer Gradient oder ein Spannungsgradient in dem Rohr 5 unter dem zugehörigen Sensor eliminiert wird, so daß die Ansprechgenauigkeit des Sensors, der mit dem Gehäuse 720 zusammenwirkt oder damit verbunden ist, verbessert wird. Im wesentlichen sämtliche Sensoren, die dem Sensorarm 690 zugeordnet sind oder davon aktiviert werden, führen die oben beschriebene Bewegung aus, um das oben beschriebene Resultat zu erzielen.
Der nächste Sensor, der ausgehend von dem Ultraschall-Luftdetektierwandler 720 innen angeordnet ist, ist der abstromseitige Drucksensor, der in dem Gehäuse 734 angeordnet ist.
Der Sensor selber weist eine dem Standard entsprechende Vollbrückenanordnung an einem Auslenkarm 740 auf. Der Auslenkarm 740 wird von einem Fühlerfuß 730 aktiviert, der eine im wesentlichen halbkugelige Spitze 738 aufweist. Die halbkugelige Spitze 738 ist von einem konischen Ansatz des Gehäuses 734 umgeben. Die Auslenkbarkeit des Auslenkarms 740 wird von einem Sitzbolzen 742 und einem Versteifungselement 744 in Verbindung mit dem Sensorfußbefestigungselement 743 gesteuert. Die halbkugelige Fußspitze 738 muß in Kombination mit einer konischen Umfangsumschließung derselben zur Erzielung einer maximalen Genauigkeit die Forderung erfüllen, daß die Kombination aus Fußspitze 738 und konischer Umschließung an dem Rohr 5 in einer im wesentlichen normalen Orientierung dazu positioniert wird, was durch die Verwendung einer zusammengesetzten Schwingeranordnung, wie bereits beschrieben, erreicht wird, die dem Wandlergehäuse 720 zugeordnet ist, was in 21 zu sehen ist. Bei diesem Sensor, der an den Ultraschalldetektor 720 eng anschließt, wird die gemeinsame Schwingbewegung desselben durch den Hebebolzen 721 und den ovalen Schwiegerschlitz 722 des Wandlergehäuses 720 erreicht.
Der entsprechende aufstromseitige Drucksensor, der in dem Gehäuse 750, 760 angeordnet ist, sieht ein im wesentlichen gleichartiges Layout von mit der Ausnahme, daß die Schwingeranordnung mit den Gehäusehälften 750, 760 einheitlich ist und der zugeordnete Schwiegerschlitz als der aufstromseitige Schlitz 758 bezeichnet ist, der in dem aufstromseitigen Schwingergriff 756 gebildet ist, der ovale Einsätze 754 aufweist und ferner einen separaten Hebebolzen 852 aufweist, der in einem zugehörigen vertikalen Schlitz 810 in der aufstromseitigen Platte 800 bewegbar ist. Der Rohrladeranordnung ist ferner der Rohrladermotorcodierer zugeordnet, wie bereits gesagt wurde. Der Codierer weist eine Codierfahnenscheibe 702 auf, die bei der bevorzugten Ausführungsform eine Rohrladercodiererfahnenscheibennabe 702A und eine Vielzahl von Fahnen 702F aufweist, und dahinter befindet sich die Rohrladercodiererstützhülse 703, die dazu dient, die optischen Schalter 704, 705 des Rohrladercodierers zu haltern, und an dem Motor 550 über eine Quetschklemme 706 befestigt ist und außerdem die gedruckte Leiterplatte 707 mit den optischen Schaltern trägt.
Die abstromseitige Platte 500 dient außerdem zur Abstützung einer Vielzahl von Temperatursensoren, die aus Thermistoren 754T und 755T bestehen und mit der abstromseitigen Platte 500 mittels Dichtungen 760T dicht verbunden sind und von unten durch die Thermistorhalterung 762T abgestützt sind.
DIE GLEITKLEMMENLADERUNTERANORDNUNG
Die Gleitklemmenladerunteranordnung und ihre zugehörigen Sensoren sind allgemein der aufstromseitigen Platte 800 zugeordnet. Die aufstromseitige Platte 800 weist eine nach hinten weisende Fluidsperrwand 801 auf, die mit Befestigungselementen mit dem Chassis 14 verbunden ist. Die Fluidsperrwand 801 dient gemeinsam mit der Rückwand des Chassis und der Rückwand der abstromseitigen Platte 500 zur wirksamen Abdichtung der elektronischen Einheiten gegenüber dem Eindringen von Fluid. Als Spiegelbild der abstromseitigen Platte 500 weist die aufstromseitige Platte 800 daran ferner eine Rohrmitnahmeabschrägung 812 auf. Mit der im wesentlichen identischen Abschrägung an der dem Wechselelement zugewandten Innenseite der abstromseitigen Platte 500 ist die aufstromseitige Rohrmitnahmeabschrägung 812 somit für die Vorwärtsverlagerung des Rohrs verantwortlich. Die nach vorne weisende Kante der aufstromseitigen Platte 800 definiert ferner eine Vielzahl von Rohrladermitnehmereintrittsschlitzen 803, die funktionsmäßig identisch sind mit den Rohrladermitnehmereintrittsschlitzen 582. Ferner ist in der aufstromseitigen Platte eine gleichartige, nach vorn weisende Abschrägung wie die Abschrägung 584 der abstromseitigen Platte gebildet.
An der aufstromseitigen Platte sind ferner der Aufstromventilamboß 805 und eine Vielzahl von Rohranschlägen 809 gleicher Funktion wie die Rohranschläge 576 vorgesehen, welche der abstromseitigen Platte 500 zugeordnet sind. Die aufstromseitige Platte wird ferner von dem aufstromseitigen Ende der Ventilschwenkachse 410 abgestützt, die in dem Träger 807 angeordnet ist. Das am weitesten aufstromseitig befindliche Ende der aufstromseitigen Platte 800 weist ferner an seinem äußeren Außenrand einen aufstromseitigen Rohrfestlegevorsprung 842 auf, der mit dem entsprechenden abstromseitigen Rohrfestlegevorsprung 584 funktionell identisch ist und damit zusammenwirkt. An der Basis der aufstromseitigen Platte 800 ist ferner eine Gleitklemmenladerille 856 ausgebildet. Diese Rille dient in Kombination mit dem oberen Gleitklemmenkanal 824, der in dem Gleitklemmenträger 814 vorhanden ist, zum Festlegen der Gleitklemme 895, durch welche das Rohr 5 hindurchtritt. Außerdem sind in dem Gleitklemmenkanal 824 eine Vielzahl von Gleitklemmenpositionierstiften 824A, 824B vorgesehen, die in Kombination mit einer asymmetrischen Gleitklemme 895 eine bevorzugte Orientierung der Gleitklemme 895 ermöglichen und dadurch, daß sich die Gleitklemme 895 bereits an dem Rohr 5 befindet, eine bevorzugte Laderichtung des Rohrs 5 in die Pumpe 10 ermöglichen.
Die Gleitklemmenladeranordnung wird von der Exzenterachse 510 angetrieben und wird von der Gleitklemmenladekurbel 650 betätigt. In die Gleitklemmenladekurbel 650 ist ein Gleitklemmenladekurbelbolzen 804 eingesetzt, auf dem eine Gleitklemmenbetätigerhülse 802 gleitet. Die Rotation dieser Kurbel wird durch eine gemeinsame Bewegung der Gleitklemmenbetätigerhülse 802 und des Gleitklemmenläufers 815 mittels der Bewegung der Gleitklemmenbetätigerhülse 802 und der Gleitklemmenläuferhülsenfläche 813 in eine im wesentlichen lineare Bewegung umgewandelt. Der Gleitklemmenläufer 815 sorgt im Zusammenwirken mit dem Gleitklemmengreiferbolzen 826 für eine im wesentlichen vorwärts und rückwärts gerichtete Bewegung der Gleitklemmengreifer 820, 830, die dazu dienen, die Gleitklemme 895 zu greifen und lösbar festzulegen. Die Gleitklemmengreifer 820, 830 sind in bezug aufeinander in einer im wesentlichen scherenartigen Anordnung und befinden sich in dem Gleitklemmengreifergehäuse 832, das bewirkt, daß die Gleitklemmengreifer 820, 830 darin eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung ausführen. Die Rohrladermitnehmer dienen ferner dazu, die Gleitklemmenabschirmung 811 zu heben. Dadurch wird sichergestellt, daß die Gleitklemme 895 nicht ungewollt aus der Pumpe 10 entfernt wird, da die Position des Gleitklemmenläufers 815 dafür sorgt, daß die Abschirmung 811 zu diesem Zeitpunkt in einer abgesenkten Position ist, während die Pumpe 10 in Betrieb ist, wodurch ein Entfernen der Gleitklemme aus der Gleitklemmenrille 856 ausgeschlossen wird.
Wie bereits gesagt wurde, ist die Gleitklemme 895 dazu ausgebildet, von den Gleitklemmengreifern 820, 830 gegriffen zu werden. Das wird durch ein Zusammenwirken zwischen der Gleitklemme 895, in die Vorsprünge oder greifbare Elemente eingepreßt sind, und den Gleitklemmenladergreiferspitzen 820, 822 erreicht, die im wesentlichen dornartig sind, um so eine Festlegung der Gleitklemme 895 sicherzustellen, wenn die Greifer in Eingriff sind.
Im Gebrauch funktioniert der Gleitklemmenlader gemeinsam mit der Rohrladeranordnung, um das korrekte Laden des Rohrs 5 und der zugehörigen Gleitklemme 895 sicherzustellen. Nachdem sich die Rohrladermitnehmer 514 um das Rohr 5 herum geschlossen haben, schließt sich die Gleitklemmenladeanordnung, und zwar speziell die Gleitklemmengreifer 820, 830, auf der um das Rohr 5 herum und in der Gleitklemmenrille 856 anwesenden Gleitklemme. Während sich die Mitnehmer 514 schließen und die obere Backe 220 in ihre Betriebsposition gesenkt wird, und anschließend an die Absenkung der Ventile 412, 414 zum Verschließen des Rohrs 5 ziehen die Greifer 820, 830 die Gleitklemme 895 in die Gleitklemmenrille 856, wodurch die Gleitklemme geöffnet wird, während sie an dem Rohr 5 vorbei gleitet, das von den aufstromseitigen Rohranschlägen 844 festgelegt ist.
Die Exzenteranordnung zwischen den Ventilladeexzenterlaufflächen 120, 122 und den Rohrladerexzentern stellt sicher, daß die Gleitklemme durch eine Umkehrung der vorgenannten Bewegung der Gleitklemme 895 in bezug auf das Rohr 5 geschlossen wird, bevor sich das Rohr in einem Zustand befindet, der seine Entfernung aus dem Rohrdurchgang 8 erlaubt.
DEM GLEITKLEMMENLADER ZUGEORDNETE SENSOREN
Dem Gleitklemmenlader sind zwei primäre Sensoren zugeordnet. Der erste dieser Sensoren befindet sich in der aufstromseitigen Platte 800 um die Gleitklemmenrille 856 herum. Dieser Sensor wird als Gleitklemmenpositioniersensor bezeichnet. Der Gleitklemmenpositioniersensor befindet sich auf der Sensorbasis 880. Ebenfalls auf der Sensorbasis 880 befinden sich zwei lichtemittierende Dioden 872 und 876, die in einer Vorwärts-und-Rückwärts-Anordnung an einer ersten Seite der Gleitklemmenrille 856 positioniert sind. Diametral entgegengesetzt zu den lichtemittierenden Dioden 872, 876 über die Gleitklemmenrille 856 ist ein entsprechendes Paar von Fotozellen 870, 874 angeordnet. Die Fotozellen 870, 874 sind ebenfalls vorn und hinten angeordnet, um mit den Dioden 872, 876 ausgefluchtet zu sein. Die Dioden 872, 876 emittieren Licht in ein erstes oder sendendes Paar von Lichtleitern 864, 868, die sich über der aufstromseitigen Platte 800 an einer Seite der Gleitklemmenrille 856 nach oben erstrecken. Die Lichtleiter 868, 864 enden in inneren Reflexionsflächen 863 von 45°, die die Funktion haben, das Ausgangslicht der Dioden 872, 876 in horizontale Strahlen quer zu der Gleitklemmenrille 856 auf einer Höhe zu beugen, die zum Kreuzen der Strahlen mit einer in der Rille 856 anwesenden Gleitklemme 895 geeignet ist. Ein entsprechender Satz von Empfangslichtleitern 860, 862 gegenüber den Sendelichtleitern 864, 868 hat die Funktion, den von den Dioden 872, 876 ausgesandten Lichtstrahl zu empfangen und ihn abwärts auf die empfangenden Fotozellen 870, 874 zu übertragen, wodurch die Lichtquellen und die Sensoren in Lichtkommunikation gebracht werden. Die Empfangslichtleiter 860, 862 weisen ebenfalls innere Reflexionsflächen 863 unter 45° gegenüber denen der sendenden Lichtleiter 864, 868 auf.
Im Gebrauch dienen die Gleitklemmensensoren dazu, sowohl die Position als auch die Anwesenheit einer Gleitklemme 895 in der Gleitklemmenladerunteranordnung zu erkennen. Die beiden Sensorsätze, die der äußeren Fotozelle 874 und der inneren Fotozelle 870 entsprechen, wirken zusammen, um den Ort der Gleitklemme 895 innerhalb der Laderunteranordnung präzise anzuzeigen. Dabei bestimmen die beiden Sensoren 874 und 870 den Ort der Gleitklemme 895 nach Maßgabe der folgenden Wahrheitstabelle, in der 'hoch' einen über die Gleitklemmenrille 856 übertragenen Lichtstrahl bezeichnet und 'niedrig' einen Zustand bezeichnet, in dem kein Empfang eines bestimmten Strahls vorliegt.
Wie aus dieser Tabelle hervorgeht, erlaubt die Dualität der Sensoranordnung nicht nur die Detektierung der An- oder Abwesenheit der Gleitklemme 895, sondern auch die Detektierung ihrer Position innerhalb der Gleitklemmenrille 856, und somit wird auch, da sich das Rohr 5 in einer festgelegten Position innerhalb des Rohrdurchgangs 8 befindet, eine Bezeichnung des Zustands der Gleitklemme 895, also geöffnet oder geschlossen, erhalten.
Der Gleitklemmenladerunteranordnung ist ferner ein Mikroschalter 882 in Kombination mit einem Betätiger 882A zugeordnet, der von einem Kurbelstift 804 betätigt wird, wodurch eine Betätigung der Rohrladerexzenterachse 510 mittels des Handrads 600 detektierbar ist, und zugehörige Elektronik löst einen Alarm aus, wenn das Handrad 600 gedreht wird.
DAS PUMPENGEHÄUSE
Die letzte der hauptsächlichen Unteranordnungen, die der Pumpe 10 zugeordnet sind, ist das Pumpengehäuse 900. In allgemeiner Hinsicht ist das Gehäuse 900 ebenso wie die Pumpenanordnung 10 so ausgebildet, daß es vertikal stapelbar ist, um bei einer alternativen Ausführungsform zu ermöglichen, daß eine Vielzahl von Pumpen 10 von einem einzigen zugehörigen Steuermodul angetrieben wird.
Das Pumpengehäuse 900 sieht einen Anbring- und Fixierungspunkt für den Motorbefestigungsbügel 955 vor, der die Funktion hat, den Pumpenmotor 24 und den Rohrladermotor 550 zu haltern, die in elastischen Dichtungen 960, 965 gelagert sind, denen Rotationshemmnasen 970, 972 zugeordnet sind, die die Funktion haben, die beiden Motoren 24, 550 sicher zu haltern und eine Verdrehschwingung derselben durch das Zusammenwirken der Nasen 970, 972 und der entsprechenden Naseneingriffsnuten 972A, 972B zu unterdrücken.
Das Gehäuse 900 besteht ferner aus einem Rohrdurchgangszugangsschlitz 904, der ein Aufstromende 902 und ein Abstromende 901 hat, wobei sowohl das Aufstromende 902 als auch das Abstromende 901 geometrisch so ausgebildet sind, daß sie Tropfschlaufen in dem Rohr 5 mittels einer nach unten abgewinkelten Orientierung von jedem der Zugangsschlitzenden 901, 902 bilden. Diese geometrische Ausbildung der Rohrdurchgangsschlitzenden 901, 902 hat die Funktion, eine Anpassung des Rohrs 5 sicherzustellen, die dem Zweck dient, den Eintritt von Fluid der Pumpe 10 aus Leckstellen zu verhindern, die Fluidabgabekomponenten außerhalb der Pumpe 10 zugeordnet sind. In dem Gehäuse 900 ist ferner eine Zugangsöffnung 906 gebildet, die dazu dient, darin ein Rohrladerexzenterachsenhandrad 600 aufzunehmen, um den Zugang dazu durch einen Bediener zu ermöglichen.
SCHLUSSFOLGERUNG
Die vorliegende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf diese derzeit bevorzugte Ausführungsform und schränkt den Umfang der vorliegenden Erfindung in keiner Weise stärker als der Umfang der beigefügten Patentansprüche ein, und andere und äquivalente Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sollen in den beanspruchten Elementen der vorliegenden Erfindung ausdrücklich enthalten sein.

Claims

Infusionspumpe (10), die betätigbar ist, um Fluid durch ein Rohr (5) zu pumpen, und folgendes aufweist: (i) ein bewegbares Wechselelement (200), das eine Oberfläche (201) aufweist, die eine Pumpenrillenöffnung (204) aufweist, und (ii) eine Backe (220, 222), die im Gebrauch ein Rohr zwischen sich aufnehmen und zusammenwirken, um das Rohr zyklisch zu verformen und rückzuformen, um eine Fluidabgabe aus dem Rohr zu erzeugen, (iii) eine Wechselelementplatte (130), die Kanäle (148) definiert, in denen sich das Wechselelement befindet, und (iv) einen Wechselelement-Betätigungsexzenter (100), der eine Oberfläche aufweist, die so ausgebildet ist, daß sie eine nichtlineare Abhängigkeit zwischen der Fluidabgabe und der zyklischen Verformung des Rohrs linearisiert.
Infusionspumpe nach Anspruch 1, wobei der Exzenter (100) einen ersten Exzentersteg (106) aufweist, der ein Profil hat, das dazu dient, die nichtlineare Abhängigkeit im wesentlichen zu linearisieren.
Infusionspumpe nach Anspruch 2, wobei die Einrichtung zum Linearisieren der nichtlinearen Abhängigkeit der Fluidabgabe ferner aufweist: einen Codierer (300), der betätigbar ist, um den Grad der Verformung zu bestimmen, und eine Geschwindigkeitssteuerung, die betätigbar ist, um die Rate der zyklischen Verformung zu ändern.
Infusionspumpe nach Anspruch 3, wobei der Codierer (300) und die Geschwindigkeitssteuerung zusammenwirken, um die Rate der zyklischen Verformung in Abhängigkeit von dem Grad der Verformung selektiv zu ändern.
Infusionspumpe nach Anspruch 4, wobei die Geschwindigkeitssteuerung und der Codierer (300) ferner mit dem Exzenterprofil (106) zusammenwirken, um die nichtlineare Abhängigkeit weiter zu linearisieren.
Infusionspumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der Exzenter ferner einen zweiten Exzentersteg (108) aufweist, die mit dem ersten Exzentersteg (106) zusammenwirkt, um die zyklische Verformung des Rohrs zu steuern.
Infusionspumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wechselelement (200) eine Aufstrom- und eine Abstromseite hat und die Pumpe ferner ein erstes Ventil (412), das der Aufstromseite des Wechselelements zugeordnet ist, und ein zweites Ventil (414) aufweist, das der Abstromseite des Wechselelements zugeordnet ist, wobei der Exzenter (100) eine erste Fläche (102) hat, die betätigbar ist, um das Wechselelement zu betätigen, und eine zweite Fläche (104) hat, die betätigbar ist, um das erste und das zweite Ventil zu betätigen.
Infusionspumpe nach Anspruch 7, wobei das erste Ventil (412) und das zweite Ventil (414) einzeln von dem Exzenter (100) betätigt werden.
Infusionspumpe nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei sowohl das erste als auch das zweite Ventil (412, 414) eine offene Position, in der das Rohr (5) nicht okkludiert ist, und eine geschlossene Position haben, in der das Rohr okkludiert ist, wobei der Exzenter (100) betätigbar ist, um das erste und das zweite Ventil zu betätigen, so daß in Kombination das Rohr immer okkludiert ist, während das Fluid gepumpt wird.
Infusionspumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine feststehende Backe und eine bewegbare Backe aufweist, wobei das Wechselelement (200) und die Backen (220, 222) gemeinsam einen Rohrdurchgang (204) definieren, und die Pumpe ferner einen Lagesensor (320) aufweist, der betätigbar ist, um die Verlagerung des bewegbaren Wechselelements in bezug auf den Rohrdurchgang zu bestimmen, wobei der Lagesensor aufweist: einen ersten Magneten (324), der einen ersten Magnetpol hat, einen zweiten Magneten (326), der einen zweiten und gegenüberliegenden Magnetpol hat, und einen Halleffekt-Sensor (322), der zwischen dem ersten und dem zweiten Magneten angeordnet und festgelegt ist, um zuzulassen, daß sich der erste und der zweite Magnet in bezug darauf bewegen.
Infusionspumpe nach Anspruch 10, die ferner einen Taktgabecodierer zum Zusammenwirken mit dem Lagesensor (320) aufweist, um die Position des bewegbaren Wechselelements in bezug auf den Rohrdurchgang zu bestimmen.