專利名稱：具有往復旋轉式活塞的容積泵的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及可以用于不同領域的容積泵，比如用于醫(yī)藥或流體傳輸 (車lr液泵、IV泵、腸內(nèi)泵(enteral pump )、腸胃夕卜的泵(parenteral pump)) 或食品、化學或其他的工業(yè)領域，例如結合壓縮機或內(nèi)燃機使用。
背景技術：
具有流體模塊(fluidmodule)的活塞泵已經(jīng)是已有技術的一部分了 。 專利US 2004/101426公開了 一種包括圓筒形活塞室的裝置，圓筒形活塞室 的上部和下部末端的輪廓具有特定的梯度，所述活塞室包含可旋轉的和可 軸向移動的泵活塞?；钊纳喜亢拖虏磕┒吮砻娴妮喞辉O定成在活塞旋 轉時伴隨著接觸所述室的相應的兩個末端表面。此旋轉引起活塞交替地向 上和向下移動，分別使得流體能被單向吸入活塞室和單向推出活塞室?；?塞的旋轉運動起閥的作用，交替地打開和關閉進口和出口。這種系統(tǒng)的缺 點主要由組裝活塞和圓筒形室時遇到的困難產(chǎn)生。
GB 2060131 、 US 4,767,399和US 4,850,980公開了 一種抽運機構裝置， 該裝置的抽吸和推進階段由活塞在活塞室內(nèi)的雙向線性運動獲得。與US 2004/101426不同，這種抽運機構具有充當進口/出口上的閥的裝置，其與 活塞的運動無關。因此，閥的運動以及閥與活塞運動的同步需要更多的部 件，這樣就增加了抽運機構的成本。US 5,312,233描述了 一種用于分配納升(nanoliter)范圍內(nèi)的液體的旋 轉/往復液體分配泵機構。該泵機構具有起進口孔/出口孔上的閥的作用的 裝置，而這種作用取決于活塞的運動。與前述泵類似，這種泵也由大量的 部件形成。
GB860616描述了一種借助于常規(guī)的曲軸和連桿驅動的泵。沒有其它 的工作部件?；钊谝缓唵纹變?nèi)工作，汽缸在一端由缸蓋閉合，并且汽 缸在其長度的中間位置處、在相對的側面上設置有用于管子的兩個凸起 部。通過在活塞的每一側上具有孔而不需要使用閥，這些孔交替地打開汽 缸壁上的進口孔和出口孔。為了實現(xiàn)這一點，活塞具有大約30。的交替的 旋轉運動，而這種運動由連桿和活塞之間的球窩連接件中的傾斜銷 (angular pin)引起?；钊麄让嫔系目资亲銐蜷L的槽，以便在除了上死點 和下死點以外的整個沖程期間打開汽缸孔。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是4是出一種低成本的容積泵，這種容積泵由減少 了數(shù)量的部件組成，并且活塞和活塞室的組裝也不麻煩。
這個目的通過包括圓筒形室中的活塞的容積泵來實現(xiàn)，所述圓筒形室 具有敞開的上部末端、進口孔和出口孔。活塞由至少一個轉子來驅動，以 引起所述活塞在圓筒形室內(nèi)往復滑動，同時具有雙向角運動，從而形成活 塞的用于將流體從進口通過第一通道抽吸入泵室的內(nèi)向沖程，以及所述活 塞的隨后用于將流體通過第二通道排到出口的外向沖程。進口和出口被所 述活塞的雙向角運動交替地打開和關閉，這對于所迷進口和出口起閥的作 用。該泵積泵進一步包括偏心地安裝在轉子上的軸，其中該軸或者可操作 地直接連接到活塞，所述軸包括可夾進鄰近活塞的頂部部分的插口內(nèi)的球 形末端，或者軸通過適用于所述活塞的末端部件的活塞頭而可才喿作地間接 連接，以引起活塞的所述往復滑動。
與US 2004/101426不同，由轉子傳遞的復合的雙向線性運動和角運動 結果一定能傳輸來自容積泵的穩(wěn)定流速的流體。而且，該容積泵是非常精確的，因為由所述泵傳輸?shù)牧黧w的量與活塞和中空圓筒外殼之間的相對位 置密切相關。
附圖簡述
根據(jù)以下參照附圖對幾個實施方式的詳細描述，可以更好的理解本發(fā)
明，其中
圖1是依據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的具有位于中空圓筒內(nèi)的活塞的容 積泵的透視圖，其中轉子被去除了。
圖2是第一實施方式的包括偏心軸的轉子的透視圖轉。
圖3是截面圖，顯示該偏心軸在鄰近活塞頂部的插口內(nèi)的嚙合。
圖3a顯示圖3的細節(jié)。
圖4是容積泵的第 一 實施方式在轉子旋轉周期開始時的透一見圖。
圖4a是圖4的軸向剖面后視圖，圖4b是沿圖4a的線A-A截取的截面圖。
圖5是轉子旋轉90。后容積泵的透視圖。
圖5a是圖5的軸向剖面后視圖，圖5b是沿圖5a的線A-A截取的截面圖。
圖6是轉子旋轉180°后容積泵的透視圖。
圖6a是圖6的軸向剖面后視圖，圖6b是沿圖6a的線A-A截取的截面圖。
圖7是轉子旋轉270。后容積泵的透視圖。
圖7a是圖7的軸向剖面后視圖，圖7b是沿圖7a的線A-A截取的截面圖。
圖8是依據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的容積泵的透視圖，包括活塞頭。 圖8a是連接到轉子的軸的所述活塞頭的透視圖。 圖8b是本發(fā)明第二實施方式的活塞的透視圖。圖9是依據(jù)本發(fā)明第三實施方式的容積泵的透視俯視圖，透明顯示沒 有轉子的泵。
圖9a是第三實施方式的透視仰視圖，顯示沒有轉子的容積泵的外側。
圖10是組成第三實施方式的中空圓筒形外殼的兩個圓筒形部件中的 一個的透視圖。
圖10a是裝配進圖10的圓筒形部件中的另一個可旋轉部件的透視圖。
圖11是該可旋轉部件的前視圖，圖lla是沿圖11的線A-A截取的所 述可旋轉部件的截面圖。
圖12a是循環(huán)開始時的圖9的端視圖，圖12b是循環(huán)開始時的沿圖12a 的線A-A截取的截面圖。
圖13a是轉子旋轉90。后的圖9的端視圖，圖13b是轉子旋轉90。后 的沿圖13a的線A-A截取的截面圖。
圖14a是轉子旋轉180°后的圖9的端4見圖，圖14b是轉子旋轉180 °后的沿圖14a的線A-A截取的截面圖。
圖15a是轉子旋轉270°后的圖9的端視圖，圖15b是轉子旋轉270 °后的沿圖15a的線A-A截取的截面圖。
圖16是依據(jù)本發(fā)明第四實施方式的容積泵的透視圖。
圖16a是沿圖16的連接到至少一個轉子的軸截取的軸向剖視圖。
圖17是依據(jù)本發(fā)明另一個實施方式的容積泵的透視圖。
圖17a是沿圖17的連接到至少一個轉子的軸截取的軸向剖視圖。
具體實施例方式
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，圖l顯示容積泵l，其包括圓柱形活塞 2和安裝在支架4上的中空圓筒3。該圓筒3具有上部敞開的末端，其中 可滑動地裝配有活塞2?；钊?由承載偏心軸6的轉子5驅動，偏心軸6 安裝在彈簧7上。如圖3和圖3a所示的，軸6以球形末端8結束，球形末端8夾進活塞 插口 9內(nèi)以便將轉子5的角運動轉換成活塞2的雙向線性運動和角度運動。 該活塞2在圓筒3內(nèi)往復滑動，同時具有雙向角運動。
軸6如下所述地傳遞活塞2在圓筒3內(nèi)的運動，同時彈簧7確保末端 8在插口 9內(nèi)的光滑接合。當活塞2到達抽吸沖程和推進沖程的末端時， 彈簧7壓縮(如圖4和圖6)。
當活塞2在抽吸和推進循環(huán)中(如圖5和圖7)時，彈簧7^f^弛。
活塞2的雙向角運動對進口和出口 10， ll起閥的作用，進口和出口 10, 11位于中空圓筒3的相對的側面上?；钊?包含兩個通道12， 13，在 活塞2角運動時，通道12， 13引起進口 IO和出口 11交替地打開和關閉。 首先，活塞2的內(nèi)向沖程(或上行沖程)打開進口 IO并關閉出口 11，將 流體15從進口 10通過第一通道12吸入中空圓筒3的下部(如圖5a和圖 5b)。接著，活塞2的外向沖程(或下行沖程)關閉進口 IO并打開出口 11， 將流體15從所述泵室3的下部通過第二通道13推進到出口 11 (如圖7a 和圖7b)。
依據(jù)活塞2的雙向角運動和線性運動，所述通道12， 13成形為彎曲 的以便確保進口 IO和出口 11分別在活塞2的內(nèi)向沖程階段和外向沖程階 段是恒定打開的。這能保證在活塞2的內(nèi)向沖程期間液體15從進口 10通 過活塞2恒定流到圓筒形室3'的下部，以及在活塞2的向外沖程期間液體 15 /人泵室3'的下部恒定流到出口 。
若干特定形狀的墊圈或標準O形環(huán)(Oring) 14設置在進口 IO和出口 11的周圍以便密封活塞2的外徑和圓筒形室3，的內(nèi)徑之間存在的間隙。包 括特定密封肋(sealing rib)設計的所述墊圈是活塞2或圓筒3的部分。
本發(fā)明可適合于作為腸胃外系統(tǒng)用于醫(yī)學用途?；钊?和圓筒形室3' 可以構成一次性物品。與現(xiàn)有的具有由如蠕動泵(peristaltic pump)中的柔 性薄膜或管子的柔軟部件組成的一次性物品的泵不同， 一次性活塞2和圓 筒形室3'可以由注射成型方法形成為硬的塑料部件，因此不受壓力和溫度 影響。結果，通過轉子5的預置角位移，這種系統(tǒng)允許精確地排出特定劑量的藥品。通過360°旋轉所述轉子5可以產(chǎn)生單個劑量。僅僅通過驅動 轉子，這樣的系統(tǒng)就可以在固定的時間間隔排出若千劑量。
在本發(fā)明的第二實施方式中(圖8，圖8a),活塞2的上部末端包括球 窩式接頭16，球窩式接頭16通過兩個突耳(lug)18穩(wěn)固地連接到活塞頭17。 承載偏心軸6的轉子5通過活塞頭17將復合的雙向角運動和線性運動傳 遞到活塞2，活塞頭17具有孔，軸19可以;〖皮裝進該孔用于導向。這樣的 實施方式能避免本發(fā)明第一實施方式中可能出現(xiàn)的、如圖5和圖7所示的 當活塞2處于抽吸或推進循環(huán)時軸6的球形末端8和活塞插口 9之間的接 界(abutment )。
在第三實施方式中(圖9至圖15),如圖9所示，第一和第二活塞20, 21彼此相對地固定設置在中空圓筒形可移動外殼22內(nèi)。所述外殼22由兩 個同樣的端對端彼此面對地組裝在一起的圓筒形部件23， 23，組成。圓盤 24(圖10a， 11， lla)在兩個圓筒形部件23， 23，之間安裝到所述外殼22 內(nèi)的中間位置，圓盤24包括優(yōu)選地位于側面的彼此成180°的進口和出口 10, 11以及圓盤24下面的部件上的孔25 (圖9a)。這種組裝能產(chǎn)生第一 和第二室26， 26，(圖12b，圖14b)。圓盤24可相對于由部件23， 23，形 成的外殼22進行角運動。
軸(未顯示) 一皮插進孔25,如本發(fā)明第一實施方式所描述的，所述軸 被安裝到轉子5上，用于將復合的雙向線性運動和角運動傳遞給圓盤24。
圓盤24的這種運動引起圓筒形外殼22沿兩個活塞20, 21的軸往復 滑動，同時關閉進口和出口 10， 11以便保證 一方面，交替地將流體15 從進口 IO分別抽吸進第一和第二室26, 26，，另一方面，交替地將流體15 分別從第一室和第二室26, 26，排出到出口11。
如圖lla所示的，通過位于圓盤24之內(nèi)和圓盤24的進口/出口中的第 一和第二T形通道27， 27，獲得兩個室26， 26'之間的抽吸和推進階段的最 佳同步。當所述通道27， 27，交替地和位于圓筒形部件23, 23，的末端上的 第一和第二開口 28， 28，重疊時，通道27, 27，交替地將進口 10連接到第 一和第二室26， 26，，將第一和第二室26， 26，連接到出口 11 (如圖10)。 本發(fā)明的這個特殊實施方式使得容積泵能提供連續(xù)的流。在本發(fā)明的第四實施方式中，如圖16和圖16a所示的，活塞2的復合 的雙向線性運動和角運動是依靠軸28來傳遞的，軸28穿過剛性連接到活 塞頭17的上部部件29。所述軸28可由至少一個轉子5驅動。軸28的運 動將如本發(fā)明第二實施方式中描迷的運動傳遞給活塞2。
可以使這樣的傳遞適用于本發(fā)明的第三實施方式。(圖17和圖17a)。
在本發(fā)明的另一個實施方式中(未在附圖中示出)，泵1由兩個轉子5， 5'驅動，如第一實施方式中所描述的，轉子5， 5'操作地連接于所述活塞2 的上部和下部部件。第一轉子5將抽吸階段所需要的運動傳遞到活塞2, 而第二轉子5'將推進階段所需要的運動傳遞到活塞2。
本發(fā)明的所有實施方式都可以被修改以便將活塞的相關的線性運動 和角運動分離。線性運動可由第一轉子傳遞，角運動可由第二轉子傳遞。 可在活塞的沖程的任何時間點將活塞的運動從線性運動轉換成角運動。
在本發(fā)明的另一個變形中，泵l可用作壓縮機。可將緊密密封的容器 安裝到出口上，通過進口 10將空氣吸入室，并通過第一實施方式中所描 述的相同的裝置將空氣推進容器中。
這個容積泵1的裝置還可以適用于內(nèi)燃機。這樣，本發(fā)明的另一個方 面是包括如此處所述的、依據(jù)本發(fā)明的容積泵的內(nèi)燃機。
盡管已經(jīng)參照具體的實施方式描述了本發(fā)明，但是這種描述并不是限 制性的?？梢栽O想本發(fā)明應用的多種其他領域而不偏離如所附權利要求界 定的本發(fā)明的范圍。
權利要求
1. 一種容積泵(1)，其包括圓筒形室(3)內(nèi)的活塞(2)，所述圓筒形室(3)具有敞開的上部末端(4)、進口(10)和出口(11)，所述活塞(2)可由至少一個轉子(5)驅動，以引起所述活塞(2)在所述圓筒形室(3)內(nèi)往復滑動，同時具有雙向角運動，從而提供所述活塞(2)的用于將流體(15)從所述進口(10)通過第一通道(12)抽吸入泵室(3’)的內(nèi)向沖程，以及所述活塞(2)的隨后用于將所述流體(15)通過第二通道(13)排到所述出口(11)的外向沖程，所述進口(10)和所述出口(11)被所述活塞(2)的所述雙向角運動交替地打開和關閉，這對于所述進口(10)和所述出口(11)起閥的作用，所述容積泵(1)包括偏心地安裝在轉子(5)上的軸(6)，所述容積泵(1)的特征在于軸(6)或者可操作地直接連接到所述活塞(2)，所述軸(6)包括可夾進鄰近所述活塞(2)的頂部部分的插口內(nèi)的球形末端(8)，或者軸(6)通過適用于所述活塞(2)的末端部件(16)的活塞頭(17)而可操作地間接連接。
2. 如權利要求1所述的容積泵(1 )，其中所述進口 ( 10 )和出口 ( 11 ) 的交替打開和關閉或者與所述容積泵(1 )的抽吸和排出階段同步，或者 是在所述活塞(2 )的沖程期間的任何時間。
3. 如權利要求1所述的容積泵(1)，其中所述第一通道(12)和所 述第二通道(13)是彎曲的，以確保流體(15)交替地在所述活塞(2) 的所述內(nèi)向沖程期間從所述進口 (10)流動到所述泵室(3，)以及在所述 活塞(2)的所述外向沖程期間從所述泵室(3，)流動到所述出口 (11)。
4. 如權利要求1所述的容積泵(1),其中所述活塞(2)和所述圓筒 形室(3)是一次性物品。
5. 如權利要求1所述的容積泵，其中在所述進口 (10)和所述出口 (11)的周圍設置有若千特定的墊圈或標準O形環(huán)(14)。
6. 如權利要求l所述的容積泵(1)，其中所述活塞(2)和圓筒形室(3) 是注射成型部件。
7. 如權利要求1所述的容積泵(1 )，其中所述軸(6 )安裝在彈簧(7 )上。
8. —種壓縮機，包括緊密密封到如任一前述權利要求所述的容積泵 (1)的出口 (11)的容器。
全文摘要
一種具有往復旋轉式活塞的容積泵，其包括中空圓筒形室3中的至少一個活塞2，所述泵1具有至少一個進口10和至少一個出口11，在所述活塞2的內(nèi)向沖程期間，流體15可通過所述至少一個進口10抽吸入泵室3’，在所述活塞2的外向沖程期間，流體15可通過所述至少一個出口11排出。所述容積泵1的所述活塞2或圓筒形室3可由至少一個轉子直接或間接驅動。一方面，該轉子5將雙向線性運動傳遞給所述活塞2或所述圓筒形室3，引起所述活塞2在所述圓筒形室3內(nèi)或沿所述活塞2的軸往復滑動，另一方面，該轉子5將雙向角運動傳遞給所述活塞2，以便交替地打開和關閉進口10和出口11。
文檔編號F04B53/00GK101429932SQ20081016780
公開日2009年5月13日 申請日期2005年8月12日 優(yōu)先權日2004年11月29日
發(fā)明者蒂埃里·那瓦羅 申請人:蒂埃里·那瓦羅