France

Antrieb für Ernährungspumpen Bürsten für das sanfte Drehmoment

Redakteur: Alexander Stark

Ein Hersteller von Ernährungspumpen realisiert den Antrieb und die Regelung der Sondennahrungszufuhr mit einem eisenlosen, bürstenbehafteten DC-Minimotorsystem. Die Ingenieure von Portescap integrierten das maßgeschneiderte Paket mit einem Getriebe und einem Encoder, um eine hohe Leistungsdichte und eine sanfte Drehmomentsteuerung zu gewährleisten.

Firmen zum Thema

Die Ingenieure von Portescap empfahlen den bürstenbehafteten DC-Motor Athlonix 22N mit dem magnetischen Encoder F16 und dem Getriebe K24 sowie der erforderlichen mechanischen Anpassung.
Die Ingenieure von Portescap empfahlen den bürstenbehafteten DC-Motor Athlonix 22N mit dem magnetischen Encoder F16 und dem Getriebe K24 sowie der erforderlichen mechanischen Anpassung.
(Bild: Akshay Singh Jamwa/Portescap)

Ein europäischer Anbieter von Infusionssystemen benötigte für die Entwicklung einer Ernährungspumpe eine kompakte Antriebslösung. Über eine Ernährungspumpe und die dazugehörige Magensonde werden Patienten ernährt, die über den Mund keine Nahrung oder Nahrung nicht sicher aufnehmen können, sowie Patienten mit gravierenden Einschränkungen des Schluckreflexes oder Patienten, die eine Nahrungsergänzung benötigen. Vielfach handelt es sich dabei um Patienten, die einen Schlaganfall erlitten haben, Demenzkranke, Patienten mit Erkrankungen des Rachens oder Mundes sowie Patienten, die nicht bei Bewusstsein sind. Die enterale Ernährung mittels Pumpe ist der alternativen intravenösen Ernährung vorzuziehen, da der Magen beteiligt bleibt und es, insbesondere bei längerer Anwendung, nicht zu einer Schwächung der Magenmuskulatur kommt.

Pumpen für die mobile enterale Ernährung müssen kompakt und leicht sein, aber zugleich ein ausreichendes Drehmoment für den kontinuierlichen Durchfluss liefern. Im konkreten Fall ging es um den Antrieb für eine Pumpe, die sowohl hoch- als auch niedrigviskose Flüssigkeiten fördern kann. Ernährungspumpen verlangen eine genaue und präzise Einstellung der Durchflussrate, abhängig von der Art der Nahrung und dem Patientenbedarf. Das Lastenheft für dieses System sah vor, dass die Flüssigkeit gleichmäßig und kontinuierlich, ohne plötzliche Durchflussspitzen, gefördert werden muss. Die Pumpe musste außerdem den Durchfluss innerhalb eines weiten Drehzahlbereichs gewährleisten können, um die Anforderungen von Patienten, die sehr niedrige Durchflussraten benötigen, ebenso zu erfüllen wie die Bedürfnisse von Patienten, die auf relativ hohe Drehzahlen angewiesen sind. Der Medizingerätehersteller entschied sich für Portescap aufgrund der langjährigen Erfahrung des Unternehmens im Bereich medizinischer Präzisionspumpen, seiner technischen Expertise und der Fähigkeit, die Antriebslösung an die anspruchsvolle Spezifikation anzupassen.

Bildergalerie

Die Ingenieure von Portescap empfahlen den bürstenbehafteten DC-Motor Athlonix 22N mit dem magnetischen Encoder F16 und dem Getriebe K24 sowie der erforderlichen mechanischen Anpassung. Mit einem Dauerdrehmoment von bis zu 15,7 mNm erreicht der nur 53 Gramm schwere Motor mit 22 mm Durchmesser eine hohe Leistungsdichte. Der geringe Platzbedarf resultiert im Wesentlichen aus der kernlosen Bauweise, bei der der laminierte Eisenkern des Rotors entfällt und durch Wicklungen ersetzt wird, die eine selbsttragende Konstruktion bilden. Darüber hinaus tragen die Neodym-Magnete des Minimotors zur hohen Leistung und Leistungsdichte im kompakten Format bei.

Die eisenlose Bauweise unterstützt zudem eine gleichmäßige Pumpenregelung und verhindert plötzliche Durchflussspitzen. Da der Athlonix-Motor ohne Eisenlamellen auskommt, hat er eine sehr geringe Drehmomentwelligkeit. Dies gewährleistet eine gleichmäßige Pumpenförderung auch bei besonders niedrigen Drehzahlen. Des Weiteren reduziert die eisenlose Bauweise die Masse und das Trägheitsmoment des Rotors, was eine präzisere Pumpensteuerung ermöglicht. Noch weiter verbessert wird die Genauigkeit der Steuerung durch den magnetischen Encoder F16 von Portescap. Der mit Hall-Sensoren für zuverlässige Positions- und Geschwindigkeitsmessung ausgestattete Encoder bietet Positionsüberwachung in einem kompakten Gehäuse.

Geräusch- und vibrationsarmer Betrieb

Die mobile Ernährungspumpe ist batteriebetrieben, sodass auch Energieeffizienz eine wichtige Anforderung ist. Der Athlonix wurde daher auch deshalb empfohlen, weil seine extrem reibungsarme Edelmetallkommutierung einen Motorwirkungsgrad von bis zu 90 % im Betrieb ermöglicht. Durch das Stirnradgetriebe K24 wurde der Wirkungsgrad noch weiter erhöht, um eine geringe Stromaufnahme bei den geforderten Abtriebsmomenten zu erreichen.

Die Antriebslösung erfüllt zudem die geforderte lange Lebensdauer von über 2500 Betriebsstunden, denn die Edelmetallkommutierung des Athlonix, die sich gut für die geringe Stromaufnahme von Minimotoren im Dauerbetrieb eignet, ist unempfindlich gegenüber wechselnden klimatischen Bedingungen. Die Bürsten sind für eine lange Lebensdauer ausgelegt und die „REE“-Spule des Motors reduziert die Elektroerosion. Hiervon profitieren die Sicherheit und Zuverlässigkeit des gesamten Systems. Zugleich macht die magnetische Funktionsweise des Encoders F16 das System unempfindlich gegenüber anspruchsvollen Umgebungsbedingungen wie Temperaturschwankungen, Feuchtigkeit oder Staub.

Die Möglichkeit zur unmittelbaren Zusammenarbeit mit den Portescap-Ingenieuren war ebenfalls eine wichtige Anforderung des Pumpenherstellers. Erst durch die enge Zusammenarbeit wurde die Integration von Motor, Encoder und Getriebe einschließlich der kundenspezifischen Produktentwicklung möglich. Die Anpassungsoptionen für den Athlonix-Motor umfassen Spulenmodifikationen und kundenspezifische Wellen sowie eine Auswahl an Gleit- oder Wälzlagern. Die Optionen für den Encoder F16 sind Kabel- oder7und Klemmenausgang, während das Getriebe K24 sich durch kundenspezifische Wellen und anwendungs- oder zustandsspezifische Schmiermittel anpassen lässt. Über die Produktanpassung hinaus können die Ingenieure von Portescap auch die mechanische Integration übernehmen.

Inzwischen unterstützt die Pumpe die Sondenernährung zahlreicher Patienten mit präziser Flüssigkeitssteuerung und hoher Zuverlässigkeit – basierend auf den Vorteilen der integrierten Antriebslösung von Portescap. Zudem ermöglicht die kosteneffiziente Gestaltung die Produktion großer Stückzahlen für den Bedarf von Kliniken und Patienten zu Hause.

Lesen Sie auch

Weitere Artikel über OEM-Komponenten und Werkstoffe finden Sie in unserem Themenkanal Konstruktion.

(ID:47341815)