用于调节心脏搭桥滚子泵闭塞的装置及设有该装置的滚子泵的制作方法

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用于调节心脏搭桥滚子泵闭塞的装置及设有该装置的滚子泵的制作方法

本发明广义地涉及用于诸如心肺机、体外膜肺氧合机、其他心肺转流机、以及用于透析的体外循环机等医疗设备中的滚子泵领域。更具体地,本发明的领域可解释为涉及在诸如用于心肺机、体外膜肺氧合机、其他心肺转流机、以及透析所用的体外循环机的滚子泵等医疗设备中使用的闭塞装置。



背景技术:

滚子泵还已知为蠕动泵,用于内科及外科中,以在诸如透析机等体外循环机、诸如心肺机等心肺转流机以及体外膜肺氧合机(ECMO)等中循环血液。通过利用闭塞挠性管的旋转式滚子的正位移,滚子泵操作为泵送诸如血液等流体。关于心肺转流机,多个滚子泵可用作灌注回路的一部分,以提供主动脉根部抽吸器、出口抽吸器、血液心脏停搏泵和全身血液泵。例如,参见Glenn P.Gravlee等人的心肺转流:原理及实践(2008)的第五章图1。然而,滚子泵也可用于其他环境中,诸如与透析器一起使用或用作向患者经静脉输注静脉注射液的泵。

滚子泵为简易构造的装置,其产生恒定流量,并且使用一次性管线作为流体被泵送经过的流体路径。滚子泵通常包括泵驱动装置和泵头部,其中,连接泵驱动装置以驱动泵头部旋转来泵送流体。泵头部包括泵定子和泵转子,其中,泵定子形成限定内周面或管槽的壳体,流体流经的一个或多个管通过连接至泵转子的滚子压抵内周面或管槽。通过旋转连接至泵转子的驱动轴而使泵转子旋转时,连接至泵转子的滚子将流体管线压抵泵定子的内周,使得滚子沿管线的滚动在泵转子旋转的方向上推动管线中的流体。需要调节由泵滚子对流体管线施加的压缩量(即,闭塞),以补偿例如由不同供应商提供的流体管线在直径方面的细微制造差异,或者对使用不同尺寸的流体管线进行补偿。

由于在管线中流动的流体可包括血液,在滚子旋转和泵送过程中,重要的是滚子泵在管线的压缩程度方面可调节。如果完成压缩使管壁在压缩过程中完全塌陷,那么所泵送血液的红血球可能溶解,从而使所泵送血液不适合使用。如果压缩不够,使管壁在泵转子旋转期间没有被足够压缩,那么可导致流体流量不够或甚至回流。因此,根据滚子泵中可能使用不同直径的流体管线的事实,需要能够在泵转子旋转期间调节滚子和管槽施加在管线上的压缩量。

在该领域中,已知将调节由滚子对管槽中流体管线施加的压缩量的能力称为“闭塞”,并且这个术语反应了在泵转子旋转期间,流体管线在滚子和管槽表面之间被压缩或闭塞的程度。滚子泵通常设置有用来调节闭塞的装置,其通过在一个方向旋转旋钮或转动其他组件以径向向外并靠近泵定子的内表面移动滚子从而增加闭塞,以及通过在另一个方向旋转旋钮或转动其他组件以径向向内并远离泵定子的内表面移动滚子从而减少闭塞。因此,当泵滚子完全与管槽中的流体管线脱离接合时,需要能够快速移动泵滚子,以接合管槽中的流体管线。当泵滚子已经与管槽中的流体管线接合时,需要以精细的增量移动滚子,以精细调节闭塞程度。一旦精细调节好闭塞程度,则增量被锁定在用于泵送过程持续的位置。泵滚子增量可评估为滚子与流体管路相应部分之间的间距。此外,滚子泵的所有滚子需要保持流体管线的相同压缩量。

需要显著的力来压缩流体管线以实现理想闭塞量。为获得理想的流体管线压缩量,用户所需的力典型地与管的压缩力直接相关。现有技术中例如用于滚子泵的闭塞调节装置的致动装置例如拇指轮致动装置几乎没有机械优势。这是不理想的。

用于调节滚子泵闭塞的常规装置所具有的其他缺陷与调节装置的线性性质相关。旋钮或诸如拇指轮等其他调节装置的每次旋转产生滚子相对于泵定子内表面相同的增量移动,而与滚子是否靠近泵定子表面或远离泵定子表面定位无关。换句话说,常规地,滚子的增量行程与输入的运动程度成线性比例。这意味着对于用户对致动器诸如旋钮进行的每次微小调节,会发生滚子在径向方向相对于滚子中心轴线的正比例平移。这种正比例可由输入运动与输出运动的比率表示,诸如由图1的曲线A所示。

图2示出用于滚子泵的现有技术的闭塞调节装置2,该装置结合进滚子泵的泵头部3,并且其以诸如由图1的曲线A所示的线性方式移动泵滚子。泵头部3包括设置为在泵定子6内旋转的泵转子4。泵转子4包括多个泵滚子8,其安装至相应数量的滚子座10。闭塞调节装置2包括可手动旋转的旋钮12,以旋转长形杆14。锥形传动活塞16螺纹连接至长形杆14,使得长形杆14的旋转使锥形传动活塞16沿长形杆14移动。锥形传动活塞16在长形杆14上的移动使锥形传动活塞16推动多个滚子座10,从而锥形传动活塞16在相对于泵头部3的中心轴线的径向方向以线性且均匀的方式移动滚子座10。因此,该系统的旋钮12连接至长形杆14的螺纹(未具体示出),以朝限定管线管槽的壳体周围、即定子6的内周面推进驱动滚子8的楔状物(即锥形传动活塞)。对于示出管线如何设置于滚子泵的管槽中的图像,可以翻阅美国专利申请公开No.US2014/0127063A1,其内容在此以引用的方式并入本文。与锥形传动活塞16相关的缺陷是楔状物依赖于楔状物侧面和与楔状物侧面交接的这些部件的精密加工,以保持滚子8的位置对称。

如以图表方式示出的图1中曲线A,输入运动、即旋钮旋转与输出运动、即各滚子在径向方向的直线行程的比率构成用于常规闭塞调节装置的一条线。该线性关系以线性方式移动或以线性传输为特征。由于传输率也为恒定的,该线性方式移动也可以均匀方式移动为特征。作为该线性方式的正比例移动的结果,当滚子位于远离泵定子内表面时,调节滚子位置的人员必须连续旋转旋钮或其他组件。这是很费力的过程。另一方面,当滚子接近泵定子内表面时,由于用于调节闭塞的常规装置没有用于在滚子很接近泵定子内表面时进行精调的便利特征,精调滚子位置的人员会感到挫败。

因此,需要一种用于调节滚子泵闭塞的装置,滚子泵诸如为用作心肺机等装置的心泵的滚子泵,其具有非线性调节装置,其在滚子位于远离泵定子内表面的位置时提供泵滚子的快速调节移动,并且当滚子位于很接近泵定子内表面的位置时提供泵滚子的精细调节移动。本公开对涉及使用该非线性闭塞调节装置的滚子泵等装置闭塞调节的设备和方法的实施方式进行说明。



技术实现要素:

本发明描述的装置和方法满足了滚子泵用户进行精细的闭塞调节的需求,诸如需要满足对于心脏搭桥手术等环境中出现的滚子泵中使用的管线的理想闭塞程度。通过使用适当的致动器、诸如简易的手动旋钮以更简单的方式进行闭塞的调节。此外,本文描述的装置结构和方法本质允许滚子泵的制造商在组装过程中调节闭塞调节装置,以满足所需的滚子之间的对称。在一种实施方式中,可调拉杆能够对滚子之间的对称进行简单调节,虽然本发明的装置和方法不限于使用可调拉杆。

作为闭塞调节装置的一部分的可调拉杆的使用也具有如下优点,其随着手动旋钮的每次具体旋转和/或以可操作方式连接至手动旋钮的长形杆的旋转,逐渐降低滚子的线性行程。然而,作为使用可调拉杆的机械连接的替代方案,由于手动旋钮与泵滚子的非线性移动之间的可操作连接可通过使用连接至电机控制装置的电子致动器的机电连接实现,本发明的装置和方法不限于使用可调拉杆来实现用于闭塞调节目的的泵滚子的非线性移动。因此,根据本发明,描述了作为闭塞调节装置的整体构件的快速返回装置,其实现随着旋钮的每次旋转逐渐降低泵滚子的线性行程增量,从而增加了系统随着滚子接近限定泵管槽的泵定子内周面的各可锁定的增量的精度(精调)。

根据本发明的第一非限制示例实施方式,描述了用于调节滚子泵闭塞的装置,其中该装置包括:长形杆件,其在滚子泵的泵头部的中心轴线上取向;以及驱动件,其附接至长形杆件,以在第一位置和第二位置之间沿长形杆件移动,其中,驱动件通过连接件连接至泵头部的泵转子的各滚子座,使驱动件沿长形杆件以恒定增量的移动引起各滚子座在泵头部中心轴线径向的方向非均匀和/或非线性的增量移动。根据本发明的一种实施方式,可修改第一非限制实施方式,使连接件包括拉杆。根据本发明的第二非限制实施方式,描述了如下滚子泵,其中滚子泵包括以可操作方式连接以通过泵驱动件驱动的泵头部,其中泵头部包括:泵定子,其包括限定管槽的内周面;泵转子,其设置为在泵定子内旋转,其中,泵转子包括:一个或多个滚子,其中,各滚子连接至各自的滚子座,所述滚子座相对于泵头部的中心轴线在径向可移动;以及闭塞调节装置,其连接至各滚子的滚子座,其中,闭塞调节装置操作为以非均匀和/或非线性方式相对于泵头部的中心轴线在径向移动各滚子座。

根据本发明的第三非限制示例实施方式,可对第一和第二非限制实施方式进行修改,使一个或多个滚子包括设置在等分泵转子的线上的两个滚子。根据本发明的第四非限制示例实施方式,对第一、第二和第三非限制实施方式进行进一步修改,使闭塞调节装置包括:长形杆件,其在泵头部的中心轴线上取向;以及驱动件,其附接至长形杆件,以在第一位置和第二位置之间沿长形杆件移动,其中,各滚子座通过拉杆连接至驱动件。根据本发明的第五非限制示例实施方式,对第一、第二、第三和第四非限制实施方式进行进一步修改,使驱动件为传动盘或传动活塞。

根据本发明的第六非限制示例实施方式,对第一、第二、第三、第四和第五非限制实施方式进行进一步修改,使驱动件以螺纹连接方式附接至长形杆件,使长形杆件的旋转引起驱动件沿泵头部的中心轴线在第一位置和第二位置之间移动,从而各拉杆以非均匀方式相对于泵头部的中心轴线在径向移动各滚子座。根据本发明的第七非限制示例实施方式,对第一、第二、第三、第四、第五和第六非限制实施方式进行修改,使长形杆件的顺时针旋转引起驱动件沿长形杆件向上移动、并引起各滚子座朝泵定子的内周面的径向移动,以及,长形杆件的逆时针旋转引起驱动件沿长形杆件向下移动、并引起各滚子座远离泵定子的内周面的径向移动。根据本发明的第八非限制示例实施方式,对第一、第二、第三、第四、第五、第六和第七非限制实施方式进行进一步修改,使长形杆件的每次顺时针旋转引起驱动件沿长形杆件向上的恒定增量式移动、以及各滚子座在径向朝泵定子的内周面的非线性变化增量式移动。根据本发明的第九非限制示例实施方式,对第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八非限制实施方式进行进一步修改,使各滚子座的非线性变化增量式移动随着长形杆的每次顺时针旋转而减少。

根据本发明的第十非限制示例实施方式,对第一、第二、第三、第四、第五和第六非限制实施方式进行进一步修改,使长形杆件的逆时针旋转引起驱动件沿长形杆件向上移动,并且引起各滚子座朝泵定子的内周面的径向移动,以及,长形杆件的顺时针旋转引起驱动件沿长形杆件向下移动,并且引起各滚子座远离泵定子的内周面的径向移动。根据本发明的第十一非限制示例实施方式,对第一、第二、第三、第四、第五、第六和第十非限制实施方式进行进一步修改,使长形杆件的每次逆时针旋转引起驱动件沿长形杆件向上的恒定增量式移动、以及各滚子座在径向朝泵定子的内周面的非线性变化增量式移动。根据本发明的第十二非限制示例实施方式,对第一、第二、第三、第四、第五、第六、第十和第十一非限制实施方式进行进一步修改,使各滚子座的非线性变化增量式移动随着长形杆件的每次逆时针旋转而减少。

根据本发明的第十三非限制示例实施方式,对第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一和第十二非限制实施方式进行进一步修改,使各拉杆包括形成在一端的球部,该端连接至驱动件中形成的托座。根据本发明的第十四非限制示例实施方式,对第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二和第十三非限制实施方式进行进一步修改,使各拉杆包括形成在另一端的螺纹部,所述另一端以可调节方式连接至球件,其中,各球件连接至各自的滚子座中形成的托座。根据本发明的第十五非限制示例实施方式,对第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二、第十三和第十四非限制实施方式进行进一步修改,使旋钮连接至长形杆件的一端,其中,旋钮被构造为以手动方式抓握,并且随着长形杆件旋转。

根据本发明的第十六非限制示例实施方式,对第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二、第十三、第十四和第十五非限制实施方式进行进一步修改,使驱动件由选自如下组的材料制成,该组包括浸油金属合金和聚醚醚酮树脂合成物。根据本发明的第十七非限制示例实施方式,对第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二、第十三、第十四、第十五和第十六非限制实施方式进行进一步修改,使驱动件包括本体和附接至本体的稳定装置,其中,稳定装置防止驱动件在长形杆件上旋转。

根据本发明的第十八非限制示例实施方式,对第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二、第十三、第十四、第十五和第十六非限制实施方式进行进一步修改,使各拉杆包括凸轮,凸轮通过一部分连接至驱动件,并且通过另一部分连接至各自的滚子座,从而通过各拉杆将驱动件沿长形杆件的均匀移动传输并转化为各自的滚子座的非均匀移动。根据本发明的第十九非限制示例实施方式,对第一、第二和第三非限制实施方式进行进一步修改,使闭塞调节装置包括:长形杆件,其在泵头部的中心轴线上取向;驱动件,其附接至长形杆件,以沿长形杆件在第一位置和第二位置之间移动,其中,随着驱动件从第一位置移动至第二位置,各滚子座设置为接触驱动件,从而驱动件相对于泵头部的中心轴线在径向方向上移动各滚子座;以及电机,其以可操作方式连接以使附接至长形杆件的驱动件沿长形杆件移动,其中,电机由致动器控制,使驱动件沿长形杆件的移动具有第一非均匀速率,使各滚子座在径向方向上的移动具有第二非均匀速率。

附图说明

图1是涉及用于滚子泵的不同闭塞调节装置的滚子位移与旋钮转数的图。

图2是现有技术的闭塞调节装置的截面图,其以线性方式调节滚子闭塞。

图3是设置有如本文描述的闭塞调节装置的滚子泵的实施方式的截面图。

图4是图3的实施方式的截面图,滚子泵处于完全缩回状态,从而在没有实现流体管线T闭塞的位置。

图5是图3的实施方式的截面图,滚子泵处于完全延伸状态,从而在实现最大闭塞能力的位置。

图6a是根据本发明的一种实施方式的驱动件的平面图,图6b是根据本发明另一实施方式设置在泵驱动组件的驱动轴腔室中的驱动件的局部平面截面图,以及图6c是根据本发明另一实施方式设置在泵驱动组件的驱动轴的腔室中的驱动件的局部平面截面图。

图7是根据使用凸轮的本发明的一种实施方式的传输组件的示意性截面图。

图8是使用电机控制装置的闭塞调节装置的实施方式的示意性截面图。

图9是使用根据本发明的闭塞调节装置的心肺转流机的滚子泵的立体图。

具体实施方式

参照附图对根据本发明的不同实施方式进行说明,其中相似部件赋予相似附图标记。本文所述附图构成非限制性说明。

如图3、图4、图5和图9所示,以可操作方式连接滚子泵的泵头部20,以由滚子泵的泵驱动组件22驱动。泵头部20包括泵定子24和泵转子30,泵定子24设置有限定用于流体管线T的管槽28的内周面26(参见图4),并且泵转子30设置为在泵定子24内旋转。泵转子30包括多个滚子32,虽然泵头部具有三个、六个或八个滚子等,对于在心肺转流机中使用的滚子泵,大部分典型地使用两个滚子。各滚子32包括滚子轴承33,以允许其旋转。泵转子30包括多个滚子座34,使各滚子32连接至各滚子座34,滚子座34可相对于泵头部20的中心轴线36在径向移动。泵头部20也包括连接至各滚子32的滚子座34的闭塞调节装置38。闭塞调节装置38可构成为泵头部20的一体件,并且操作为以非线性非均匀方式相对于泵头部的中心轴线36在径向移动各滚子座34。具有附接至各滚子座34的端部的多个弹簧(未示出)提供使滚子32缩回的力,并确保滚子座34保持与拉杆46有力的接触。

闭塞调节装置38包括在泵头部20的中心轴线36取向的长形杆件40、和附接至长形杆件40以沿长形杆件在多个位置之间移动的驱动件42。图3示出驱动件42位于长形杆件40上的中间位置。驱动件42在长形杆件40上的移动范围包括长形杆件40一端处的位置(如图4所示)和靠近长形杆件40另一端的位置(如图5所示),长形杆件40一端处的位置对应滚子32位于完全缩回位置,其中管槽28的间隙最大,靠近长形杆件40另一端的位置对应滚子32位于朝定子24内周面26的完全延伸位置,其中管槽38的间隙最小。由于长形杆件40至少在其对应图4和图5所示移动范围的部分上设置有外螺纹,驱动件42能够在长形杆件40上覆盖所有或部分该范围的第一位置和第二位置之间移动。驱动件42包括贯穿形成的中心孔44,其中,中心孔44设置有内螺纹,其与长形杆件40的外螺纹相匹配并啮合,从而驱动件以螺纹连接方式连接至长形杆件40,并且当长形杆件旋转时沿长形杆件40移动。在本发明的一种实施方式中,长形杆件40为旋转螺杆式。

驱动件42可以为传动盘或传动活塞。传动盘是其长度小于其直径的部件。传动活塞是其长度等于或大于其直径的部件。在本发明的一种实施方式中,驱动件42由自润滑材料制成,诸如浸油金属合金(例如浸油铜合金或浸油铁基合金,商业上可获得的已知为合金)、或聚醚醚酮(PEEK)树脂合成物,诸如其为轴承级PEEK树脂合成物,包括聚四氟乙烯(PTFE)、石墨和碳纤维。可用于制造驱动件42的其他材料包括为PTFE的以及和以及聚苯硫醚(PPS),为填充聚酰亚胺的热塑性聚氨酯材料、和为轴承级可融化加工的聚酰胺-酰亚胺塑料,聚苯硫醚(PPS)构成轴承级聚苯硫醚,其为碳纤维增强并内部润滑。使用自润滑材料构造驱动件42的优点是可省略润滑材料、诸如润滑脂。更具体而言,很多蠕动泵装置使用用于润滑的润滑脂,由于润滑脂随着使用最终被置换,这是不利的。并且由于润滑脂厚度构成所需公差的重要部分,很难保持使用润滑脂的装置的精度。由于不需要润滑脂,消除了由于润滑脂置换引起影响公差的尺寸变化,因此使用诸如上述所列出的自润滑或减少摩擦的高耐磨材料是有利的。

如图3、图4和图5所示,各滚子座34由拉杆46连接至驱动件42。当驱动件42移动时,其以螺纹连接方式附接至长形杆件,从而长形杆件的旋转使驱动件沿泵头部的中心轴线移动,然后使各拉杆46以非均匀方式相对于泵头部的中心轴线36在径向移动相应滚子座34。这是由于拉杆46构造为以非线性非均匀方式传输和变换驱动件42的移动增量,从而随着驱动件42从其图4的位置移动至其图5的位置,驱动件42的移动增量由拉杆46传输成滚子座34的逐渐变小的移动增量。输入移动(即驱动件42的移动)与输出移动(即滚子座34的移动)的非线性非均匀移动比率由图1的曲线B、曲线C和曲线D以图表表示。曲线B、曲线C和曲线D对应相对于拉杆46的不同调节,其影响驱动件移动与滚子座移动的行程比率方面的实质差异,其中,驱动件移动由致动器的转数表示(即,手动旋钮转数),并且滚子座移动由滚子座行程的毫米数表示。图1的“p”值属于公制螺纹螺距,其影响滚子能够前进和缩回的基本速率。

在一种实施方式中,驱动件42和长形杆件40的螺纹这样取向,长形杆件的顺时针旋转使驱动件沿长形杆件向上移动(即朝旋钮48移动),这引起各滚子座34朝泵定子24内周面26的径向移动。因此,长形杆件40的逆时针旋转使驱动件42沿长形杆件向下移动(即远离旋钮48移动),这引起各滚子座34远离泵定子24内周面26并朝向泵头部20的中心轴线36的径向移动。如图3、图4和图5所示,长形杆件40固定至旋钮48,当用户抓握旋钮48并手动旋转时,长形杆件40随着旋钮48旋转至相同程度(即都旋转相同的圈数,或部分圈数,并且以相同角速度,因此不存在滑移)。因此,长形杆件40随着旋钮48的每次顺时针旋转引起驱动件42沿长形杆件向上的恒定增量移动,以及同时引起各滚子座34朝泵定子内周面在径向的非线性变化的增量移动。在一种实施方式中,以由图1的曲线B、曲线C和曲线D的图形表示的方式,各滚子座34的非线性变化的增量移动随着长形杆件40的每次顺时针旋转而逐渐减小。

曲线B、曲线C和曲线D对应被评估用于泵的不同的公制螺距。这些螺距用p值表示,影响滚子能够前进和缩回的基本速率。

另一方面,根据本发明的一种实施方式,能够使长形杆件40和驱动件42的螺纹这样取向,长形杆件40的逆时针旋转使驱动件42沿长形杆件40向上移动(即朝旋钮48),这引起各滚子座34朝泵定子24内周面26的径向移动,以及,长形杆件40的顺时针旋转使驱动件42沿长形杆件40向下移动(即远离旋钮48),这引起各滚子座34远离泵定子24内周面26的径向移动。换句话说,根据本发明,能够使长形杆件40与驱动件42的螺纹取向反向。在这种情况中,长形杆件40随着旋钮48的每次逆时针旋转引起驱动件42沿长形杆件40向上的恒定增量移动,并且同时引起各滚子座34在径向朝泵定子24内周面26的非线性变化的增量移动。在该实施方式中,以图1中曲线B、曲线C和曲线D的图形表示的方式,各滚子座34的非线性变化增量移动随着长形杆件40的每次逆时针旋转而逐渐减小。

在本发明的一种实施方式中,各拉杆46可包括形成在一端的球部50,这一端连接至驱动件42中形成的托座52,以形成可动的球形接头。该可动的接头可通过球部50与托座52之间的紧密转动配合构成,并且可使用销钉54以将球部50锁进托座52。此外,各拉杆46可包括形成在另一端的螺纹部56,其以可调节方式连接至球件58的母螺纹,并且各球件58连接至在各滚子座34中形成的托座60。因此,托座60和球件58形成可动的球形接头。相对于各拉杆46连接至其滚子座34,这种结构的优点是由托座60与球件58形成的球形接头提供的对各拉杆46的调节能够根据拉杆46螺纹端56与球件58母螺纹之间可调节的螺纹连接进行。因此,在装配时,各拉杆46的取向可基于构成螺纹端56与球件58母螺纹之间的螺纹连接使用的圈数的调节进行精调。

在本发明的一种实施方式中,旋钮48连接至长形杆件40的一端,并且长形杆件40的另一端连接至泵驱动组件22的驱动轴。旋钮48被构造为可手动抓握并通过长形杆件40手动旋转,使长形杆件40的旋转启动驱动件42沿长形杆件40的移动,这致动拉杆46的移动,拉杆46将驱动件42的移动传输为滚子座34和安装至这些滚子座34的泵滚子32的径向移动。如上所述,由于连接在驱动件42与滚子座34之间,拉杆46的构造适用于传输按钮48和长形杆件40的旋转运动以逐渐变化滚子座34在径向的移动,按钮48和长形杆件40的旋转移动影响驱动件42的相应线性移动。具体而言,在本发明的一种实施方式中,持续滚子座34的该逐渐变化的移动,以逐渐降低滚子座34在径向朝定子24内周面26的增量移动。因此,对于旋钮48和长形杆件40旋转的固定速率,滚子座34及其滚子32的移动速率随着滚子座34和滚子32从其图4的位置向其图5的位置移动而逐渐降低。

在本发明的一种实施方式中,驱动件42包括本体62和附接至本体62的稳定装置64,如图6a所示。稳定装置64可构成矩形杆,其就位于本体62中形成的槽66中,其中矩形杆由紧固件68诸如螺栓、螺钉、销钉或其他适当装置固定在槽66中。槽66可具有三个侧面和U形截面,或者其可具有两个侧面和L形截面。稳定装置64防止驱动件42在长形杆件40上旋转。理想的是,根据长形杆件40的旋转方向,驱动件42沿长形杆件40上下有效地移动,因此重要的是驱动件42不会围绕长形杆件40旋转。换句话说,当长形杆件40构造为在驱动件42的螺纹孔内旋转时,理想的是,长形杆件40不会围绕长形杆件40旋转。驱动件42具有非圆形形状,并且定位成在泵驱组件22的驱动轴中形成的腔室70中移动。泵驱动组件22包括一个或多个轴承23,其允许驱动轴相对于泵头部20旋转。腔室70构造为允许驱动件42沿长形杆件40的平移,但由于与稳定装置64的干涉,腔室的几何机构不允许驱动件42在腔室内旋转。在本发明的一种实施方式中,如图6b所示,稳定装置64构成单独的矩形杆,其可由基本不同于本体63的材料制成,本体63设置在泵驱动组件的驱动轴中形成的腔室71中。另一方面,根据本发明的另一实施方式,如图6c所示,多于一个的稳定装置67可以与本体65整体形成,因此这些稳定装置67由与本体65相同的材料制成,并且防止驱动件42的本体65在泵驱动组件的驱动轴中形成的腔室73中旋转。

根据本发明的一种实施方式,各拉杆构成为如图7所示几何结构构造的凸轮146。然而,可使用用于凸轮146的其他几何结构,用以将驱动件42沿长形杆件40的恒定增量的线性移动传输并转化为滚子座34的径向移动,滚子座34的径向移动具有逐渐变化的增量,诸如图1中曲线B、曲线C、和曲线D所示。例如,根据本发明的一种实施方式,各凸轮146可由偏心旋转凸轮代替,该偏心旋转凸轮可独立于位于驱动件42相对侧的另一偏心旋转凸轮的位置进行调节。由于各旋转凸轮的旋转位置可独立于驱动件42相对侧的另一凸轮位置进行调节,这些偏心旋转凸轮基本不同于图2的线性楔状物16。因此,响应于驱动件的平移运动,偏心旋转凸轮提供成比例的非线性滚子位移,并且偏心旋转凸轮允许在组装时滚子座位置的一些调节,因此,在蠕动滚子泵的初始组装和校准时允许关于对滚子闭塞对称的调节。

根据本发明的一种实施方式,闭塞调节装置可使用电机的电机控制装置,电机以可操作方式连接以模仿图1中曲线B、曲线C、和曲线D的非线性方式旋转长形杆件82。在该实施方式中,拉杆可省略。例如,如图8所示,连接旋钮48,以旋转致动器杆72,致动器杆72以可操作方式连接至致动器74。致动器74构成为感应致动器杆72的位置,并且通过电子链接76、诸如有线或无线连接以可操作方式连接至电机80的电机控制装置78。以可操作方式连接电机80以旋转长形杆件82,长形杆件82不通过任何物理链接来连接以与旋钮48和/或致动器杆72一起旋转。相反地,致动器杆72的旋转与长形杆件82的旋转之间的“链接”是机电耦合,其中由致动器74产生的信号由电机控制装置78接收,电机控制装置78使用该信号生成控制电机80操作的电机控制信号。长形杆件82设置有外螺纹,其与驱动件84的内螺纹(母螺纹)接合,使驱动件84以类似于驱动件42沿长形杆件40上下移动的方式沿长形杆件82上下移动。由于驱动件84为锥形传动活塞,驱动件84在长形杆件82上的移动使滚子座34及其滚子32以类似于图2的闭塞调节装置2的传输组件的方式在径向移动。因此,以类似于图1中曲线A的方式,将滚子位移与杆旋转相结合的方式,长形杆件82的旋转引起驱动件84沿长形杆件82上下移动。然而,通过适当的电机控制,以模仿根据图1的曲线B、曲线C、和曲线D的非线性传输的方式,旋钮48的旋转能够传输成非均匀的滚子位移。

换而言之,根据图8示出的实施方式,以可操作方式连接电机80,以沿长形杆件82移动附接至长形杆件82的驱动件84,其中,电机80由致动器74控制,其基于旋钮48的运动产生信号,由电机控制器78使用这些信号,以控制长形杆件82的转速。以此方式,驱动件84沿长形杆件82的移动以第一非均匀速率控制,从而以第二非均匀速率控制各滚子座34在径向的移动。例如,当滚子座34位于靠近其完全缩回位置时,电机控制器78控制电机80以比滚子座34位于靠近定子24内周面26的位置时更快的速率旋转长形杆件82。结果,当滚子座34比靠近内周面26更远离定子24内周面26时,驱动件84以更快的速率沿长形杆件82向上移动。因此,由于适当编程的电机控制装置,滚子座34朝内周面26在径向移动的速率逐渐降低,以模仿利用拉杆的机械传输组件进行的滚子位移与旋钮48旋转之间的关系,诸如图1中曲线B、曲线C、和曲线D所示。

根据本发明的方法实施方式,调节滚子泵的闭塞的方法包括如下步骤:(a)在滚子泵头部的管槽中设置可压缩流体管道,其中,由滚子泵头部的定子内周面限定管槽,并且流体管道包括供流体流经的腔;以及(b)操作滚子泵头部的闭塞调节装置,以相对于泵头部的中心轴线在径向移动滚子泵头部的多个滚子座,从而通过压缩安装在多个滚子座的多个滚子之间的可压缩流体管道,部分闭塞可压缩流体管道的腔,其中,诸如图1中曲线B、曲线C、和曲线D所示,以非线性和/或非均匀方式,闭塞调节装置朝定子内周面移动多个滚子座。还可进一步修改该方法,使多个滚子座以非均匀方式朝定子内周面的移动包括沿长形杆件移动驱动件,其中,随着多个滚子座靠近滚子泵头部的定子内周面移动,移动驱动件引起多个滚子座以降低的增量的径向移动。如上所述,多个滚子座以降低增量的这种移动可通过使用根据图3的传输组件或通过使用根据图8的传输组件进行,根据图3的传输组件使用拉杆,根据图8的传输组件具有适当的电机控制装置,以模仿由根据图3的传输组件实现的滚子座34的移动。

明显地,由于上述闭塞调节装置,具体由于其中拉杆46的移动响应于竖向移动的驱动件42的这些装置的几何结构,滚子32的径向向外和向内移动相对于旋钮48的旋转量为非线性成比例。这是理想的特征,由于其允许在需要使管道部分闭塞的移动范围内更精细调节滚子位置,从而设定流率。如上所述,这些理想特征可使用如图8所示的闭塞调节装置实现,其利用电机80的适当控制。在使用拉杆46的闭塞调节装置的实施方式中,其中各拉杆46由杆和球部50组成,球部50允许拉杆46可调,可使用拉杆46的可选结构。例如,各拉杆46可由允许拉杆长度可调的几部分组成,诸如通过在拉杆其他部分具有额外的连接螺纹部分。具有长度可调的拉杆是非常理想的,因为其有利于在生产过程中滚子位置对称的初始设置,这有利于闭塞对称的初始设置

根据本发明的一种实施方式,可使用双拉杆结构。在该实施方式中,各拉杆由每一侧的两个相邻的拉杆构成。因此,各拉杆构成为形成三角形的一组两个相邻拉杆,三角形的顶点连接至滚子座34,并且三角形的基底连接至驱动件。随着驱动件沿长形杆件40在竖向上下移动,三角形的高度变化,从而改变滚子座34的位置。这种双拉杆结构可实现为传统离心调速器联动装置。

虽然参照本发明中的具体实施方式对设备和方法进行了说明,该领域技术人员应该认识到,只要保持在所附权利要求限定的本发明的范围和精神之内,可进行补充、删除、替换和改进。

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