具有往复旋转式活塞的容积泵转让专利
申请号 : CN200580040166.5
文献号 : CN100582481C
文献日 : 2010-01-20
发明人 : 蒂埃里·那瓦罗
申请人 : 蒂埃里·那瓦罗
摘要 :
权利要求 :
1.一种容积泵(1)，包括第一中空圆筒形部件(23’)内的至少一个 第一活塞(20)，所述泵(1)具有至少一个进口(10)和至少一个出口(11)， 在所述第一活塞(20)的内向冲程期间，液体(15)可通过所述至少一个 进口(10)被抽吸入至少第一泵室(26)，在所述第一活塞(20)的外向 冲程期间，所述液体(15)可通过所述至少一个出口(11)被排出，所述 容积泵(1)的特征在于：至少一个第二活塞(21)在第二中空圆筒形部 件(23)内相对所述第一活塞(20)设置，以形成至少第二泵室(26’)， 在所述第二活塞(21)的内向冲程期间，液体(15)可通过所述进口(10) 被抽吸入所述第二泵室(26’)，而在所述第二活塞(21)的外向冲程期间， 液体(15)可通过所述出口(11)被排出，两个圆筒形部件(23，23’)彼 此端对端面对地组装以形成外壳(22)，在所述外壳(22)内的中间位置 安装有圆盘(24)，包括所述进口和出口(10，11)的所述圆盘(24)设置 成由复合的双向线性运动和角运动驱动以引起在所述外壳(22)和所述第 一活塞(20)以及所述第二活塞(21)之间的、沿所述第一活塞(20)以 及所述第二活塞(21)的轴的相对往复滑动，同时同步地关闭所述进口和 出口(10，11)，以确保连续的流传输。
2.如权利要求1所述的容积泵(1)，其中在所述圆盘(24)内设置 有第一T形通道(27)和第二T形通道(27’)，且当所述第一T形通道(27) 和第二T形通道(27’)交替地与设置在两个圆筒形部件(23，23’)上的 第一开口(28)和第二开口(28’)重叠时，所述第一T形通道(27)和第 二T形通道(27’)交替地将所述进口(10)连接到所述第一泵室(26)和 第二泵室(26’)，将所述第一泵室(26)和第二泵室(26’)连接到所述出 口(11)。
3.如权利要求1或2所述的容积泵(1)，其特征在于所述第一活塞 (20)和第二活塞(21)是固定地设置在所述外壳(22)内的，所述外壳 可沿所述第一活塞(20)和第二活塞(21)的所述轴滑动。
4.如权利要求2所述的容积泵(1)，其特征在于所述外壳(22)是 固定的，而所述第一活塞(20)和第二活塞(21)可在所述外壳(22)内 滑动。
5.如权利要求1所述的容积泵(1)，包括用于将所述外壳(22)或 所述第一活塞(20)和第二活塞(21)的线性运动与所述圆盘(24)的角 运动分离的装置。
6.如权利要求5所述的容积泵(1)，包括用于将相对线性运动传递 到所述外壳(22)或所述第一活塞(20)和第二活塞(21)的第一转子和 用于独立地将角运动传递到所述圆盘(24)的第二转子。
7.如权利要求1所述的容积泵(1)，其中所述第一活塞(20)和第 二活塞(21)、所述圆盘(24)和所述外壳(22)是一次性物品。
说明书 :
技术领域
本发明涉及可以用于不同领域的容积泵，比如用于医药或流体传输 (输液泵、IV泵、肠内泵(enteral pump)、肠胃外的泵(parenteral pump)) 或食品、化学或其他的工业领域，例如结合压缩机或内燃机使用。
背景技术
GB 2060131、US 4,767,399和US 4,850,980公开了一种抽运机构装置， 该装置的抽吸和推进阶段由活塞在活塞室内的双向线性运动获得。与US 2004/101426不同，这种抽运机构具有充当进口/出口上的阀的装置，其与 活塞的运动无关。因此，阀的运动以及阀与活塞运动的同步需要更多的部 件，这样就增加了抽运机构的成本。
发明内容
这个目的通过这样一种容积泵来实现，这种容积泵包括第一中空圆筒 形部件中的至少一个第一活塞，所述泵具有至少一个进口和至少一个出 口，在所述第一活塞的内向冲程期间，液体可通过所述进口吸入至少第一 泵室，在所述第一活塞的外向冲程期间，液体可通过所述出口排出。至少 一个第二活塞在第二中空圆筒形部件内相对所述第一活塞设置，以形成至 少第二泵室，在所述第二活塞的内向冲程期间，液体可通过所述进口被抽 吸入所述第二泵室，而在所述第二活塞的外向冲程期间，液体可通过所述 出口被排出。两个圆筒形部件彼此端对端面对地组装以形成外壳。在所述 外壳内的中间位置安装有包括所述进口和出口的部件，所述部件设置成由 复合的双向线性运动和角运动驱动，以引起在所述外壳和所述第一活塞以 及所述第二活塞之间的、沿所述第一活塞以及所述第二活塞的轴的相对往 复滑动，同时同步地关闭所述进口和出口，以确保连续的流传输。
与US 2004/101426不同，由转子传递的复合的双向线性运动和角运动 结果一定能传输来自容积泵的稳定流速的流体。而且，该容积泵是非常精 确的，因为由所述泵传输的流体的量与活塞和中空圆筒外壳之间的相对位 置密切相关。
附图简述
根据以下参照附图对几个实施方式的详细描述，可以更好的理解本发 明，其中：
图1是依据本发明的第一实施方式的具有位于中空圆筒内的活塞的容 积泵的透视图，其中转子被去除了。
图2是第一实施方式的包括偏心轴的转子的透视图转。
图3是截面图，显示该偏心轴在邻近活塞顶部的插口内的啮合。
图3a显示图3的细节。
图4是容积泵的第一实施方式在转子旋转周期开始时的透视图。
图4a是图4的轴向剖面后视图，图4b是沿图4a的线A-A截取的截 面图。
图5是转子旋转90°后容积泵的透视图。
图5a是图5的轴向剖面后视图，图5b是沿图5a的线A-A截取的截 面图。
图6是转子旋转180°后容积泵的透视图。
图6a是图6的轴向剖面后视图，图6b是沿图6a的线A-A截取的截 面图。
图7是转子旋转270°后容积泵的透视图。
图7a是图7的轴向剖面后视图，图7b是沿图7a的线A-A截取的截 面图。
图8是依据本发明的第二实施方式的容积泵的透视图，包括活塞头。
图8a是连接到转子的轴的所述活塞头的透视图。
图8b是本发明第二实施方式的活塞的透视图。
图9是依据本发明第三实施方式的容积泵的透视俯视图，透明显示没 有转子的泵。
图9a是第三实施方式的透视仰视图，显示没有转子的容积泵的外侧。
图10是组成第三实施方式的中空圆筒形外壳的两个圆筒形部件中的 一个的透视图。
图10a是装配进图10的圆筒形部件中的另一个可旋转部件的透视图。
图11是该可旋转部件的前视图，图11a是沿图11的线A-A截取的所 述可旋转部件的截面图。
图12a是循环开始时的图9的端视图，图12b是循环开始时的沿图12a 的线A-A截取的截面图。
图13a是转子旋转90°后的图9的端视图，图13b是转子旋转90°后 的沿图13a的线A-A截取的截面图。
图14a是转子旋转180°后的图9的端视图，图14b是转子旋转180 °后的沿图14a的线A-A截取的截面图。
图15a是转子旋转270°后的图9的端视图，图15b是转子旋转270 °后的沿图15a的线A-A截取的截面图。
图16是依据本发明第四实施方式的容积泵的透视图。
图16a是沿图16的连接到至少一个转子的轴截取的轴向剖视图。
图17是依据本发明另一个实施方式的容积泵的透视图。
图17a是沿图17的连接到至少一个转子的轴截取的轴向剖视图。
具体实施方式
如图3和图3a所示的，轴6以球形末端8结束，球形末端8夹进活塞 插口9内以便将转子5的角运动转换成活塞2的双向线性运动和角度运动。 该活塞2在圆筒3内往复滑动，同时具有双向角运动。
轴6如下所述地传递活塞2在圆筒3内的运动，同时弹簧7确保末端 8在插口9内的光滑接合。当活塞2到达抽吸冲程和推进冲程的末端时， 弹簧7压缩(如图4和图6)。
当活塞2在抽吸和推进循环中(如图5和图7)时，弹簧7松弛。
活塞2的双向角运动对进口和出口10，11起阀的作用，进口和出口 10，11位于中空圆筒3的相对的侧面上。活塞2包含两个通道12，13，在 活塞2角运动时，通道12，13引起进口10和出口11交替地打开和关闭。 首先，活塞2的内向冲程(或上行冲程)打开进口10并关闭出口11，将 流体15从进口10通过第一通道12吸入中空圆筒3的下部(如图5a和图 5b)。接着，活塞2的外向冲程(或下行冲程)关闭进口10并打开出口11， 将流体15从所述泵室3的下部通过第二通道13推进到出口11(如图7a 和图7b)。
依据活塞2的双向角运动和线性运动，所述通道12，13成形为弯曲 的以便确保进口10和出口11分别在活塞2的内向冲程阶段和外向冲程阶 段是恒定打开的。这能保证在活塞2的内向冲程期间液体15从进口10通 过活塞2恒定流到圆筒形室3’的下部，以及在活塞2的向外冲程期间液体 15从泵室3’的下部恒定流到出口。
若干特定形状的垫圈或标准O形环(Oring)14设置在进口10和出口 11的周围以便密封活塞2的外径和圆筒形室3’的内径之间存在的间隙。包 括特定密封肋(sealing rib)设计的所述垫圈是活塞2或圆筒3的部分。
本发明可适合于作为肠胃外系统用于医学用途。活塞2和圆筒形室3’ 可以构成一次性物品。与现有的具有由如蠕动泵(peristaltic pump)中的柔 性薄膜或管子的柔软部件组成的一次性物品的泵不同，一次性活塞2和圆 筒形室3’可以由注射成型方法形成为硬的塑料部件，因此不受压力和温度 影响。结果，通过转子5的预置角位移，这种系统允许精确地排出特定剂 量的药品。通过360°旋转所述转子5可以产生单个剂量。仅仅通过驱动 转子，这样的系统就可以在固定的时间间隔排出若干剂量。
在本发明的第二实施方式中(图8，图8a)，活塞2的上部末端包括球 窝式接头16，球窝式接头16通过两个突耳(lug)18稳固地连接到活塞头17。 承载偏心轴6的转子5通过活塞头17将复合的双向角运动和线性运动传 递到活塞2，活塞头17具有孔，轴19可以被装进该孔用于导向。这样的 实施方式能避免本发明第一实施方式中可能出现的、如图5和图7所示的 当活塞2处于抽吸或推进循环时轴6的球形末端8和活塞插口9之间的接 界(abutment)。
在第三实施方式中(图9至图15)，如图9所示，第一和第二活塞20， 21彼此相对地固定设置在中空圆筒形可移动外壳22内。所述外壳22由两 个同样的端对端彼此面对地组装在一起的圆筒形部件23，23’组成。圆盘 24(图10a，11，11a)在两个圆筒形部件23，23’之间安装到所述外壳22 内的中间位置，圆盘24包括优选地位于侧面的彼此成180°的进口和出口 10，11以及圆盘24下面的部件上的孔25(图9a)。这种组装能产生第一 和第二室26，26’(图12b，图14b)。圆盘24可相对于由部件23，23’形 成的外壳22进行角运动。
轴(未显示)被插进孔25，如本发明第一实施方式所描述的，所述轴 被安装到转子5上，用于将复合的双向线性运动和角运动传递给圆盘24。
圆盘24的这种运动引起圆筒形外壳22沿两个活塞20，21的轴往复 滑动，同时关闭进口和出口10，11以便保证：一方面，交替地将流体15 从进口10分别抽吸进第一和第二室26，26’，另一方面，交替地将流体15 分别从第一室和第二室26，26’排出到出口11。
如图11a所示的，通过位于圆盘24之内和圆盘24的进口/出口中的第 一和第二T形通道27，27’获得两个室26，26’之间的抽吸和推进阶段的最 佳同步。当所述通道27，27’交替地和位于圆筒形部件23，23’的末端上的 第一和第二开口28，28’重叠时，通道27，27’交替地将进口10连接到第 一和第二室26，26’，将第一和第二室26，26’连接到出口11(如图10)。 本发明的这个特殊实施方式使得容积泵能提供连续的流。
在本发明的第四实施方式中，如图16和图16a所示的，活塞2的复合 的双向线性运动和角运动是依靠轴28来传递的，轴28穿过刚性连接到活 塞头17的上部部件29。所述轴28可由至少一个转子5驱动。轴28的运 动将如本发明第二实施方式中描述的运动传递给活塞2。
可以使这样的传递适用于本发明的第三实施方式。(图17和图17a)。
在本发明的另一个实施方式中(未在附图中示出)，泵1由两个转子5， 5’驱动，如第一实施方式中所描述的，转子5，5’操作地连接于所述活塞2 的上部和下部部件。第一转子5将抽吸阶段所需要的运动传递到活塞2， 而第二转子5’将推进阶段所需要的运动传递到活塞2。
本发明的所有实施方式都可以被修改以便将活塞的相关的线性运动 和角运动分离。线性运动可由第一转子传递，角运动可由第二转子传递。 可在活塞的冲程的任何时间点将活塞的运动从线性运动转换成角运动。
在本发明的另一个变形中，泵1可用作压缩机。可将紧密密封的容器 安装到出口上，通过进口10将空气吸入室，并通过第一实施方式中所描 述的相同的装置将空气推进容器中。
这个容积泵1的装置还可以适用于内燃机。这样，本发明的另一个方 面是包括如此处所述的、依据本发明的容积泵的内燃机。
尽管已经参照具体的实施方式描述了本发明，但是这种描述并不是限 制性的。可以设想本发明应用的多种其他领域而不偏离如所附权利要求界 定的本发明的范围。