容积泵及其驱动机构的制作方法

专利名称：容积泵及其驱动机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及多种尺寸的容积泵及其驱动机构。该泵的内部构造可被设计用于以范围从升每小时下降至纳升每小时的流率分配流体，从而在不同的领域中使用，主要在其中最重要的可能是精确量的活性物质的传送的制药和医学行业中使用。该泵特别地适于将胰岛素剂量传送给患糖尿病的患者。在食品、化学或其他行业中的其他应用也可被设想。
背景技术：
许多在本领域中已知的现存的容积泵，例如在GB860616、US5312233和EP1817499 中描述的容积泵，在室中包括单个的活塞。活塞的向内冲程(instroke)将活塞室用具体的量的流体填充(填充阶段)，而活塞的向外冲程(outstroke)将所述定量的流体从室中释放 (释放阶段)。与其中活塞和阀系统被彼此独立驱动的其它泵不同，这些泵由将活塞冲程与阀系统的运动耦合的机构驱动。这保证了阀转换总是在容积泵的冲程结束时发生，避免了可能的回流。这些泵的主要的缺陷是被释放的流体的流率当在活塞向内冲程期间没有流体被喷出时是断断续续的。国际申请第1020060568 号描述了容积泵，该容积泵包括第一活塞和第二活塞， 该第一活塞和第二活塞在它们的各自的室内的运动是同时的以使具体的量的流体在一个活塞的向内冲程期间被吸入，而同样的量的流体在另一个活塞的向外冲程期间被喷出，该国际申请通过引用在此并入。第一活塞和第二活塞被布置成沿第一和第二中空圆柱形部件(室)内的纵向轴线，该第一和第二中空圆柱形部件被装配成端对端的面对彼此以形成外壳。包括分别接通到进口 T形通道和出口 T形通道的进口和出口的阀盘(valve disc) (阀系统)被安装在外壳内的第一活塞和第二活塞之间且被布置成由组合的两个方向的线性移动和角运动推动，该组合的两个方向的线性移动和角运动将活塞冲程与阀系统的运动耦合。更精确地，盘的线性运动产生圆柱形外壳沿活塞的轴线的往复式滑动，引起了第一活塞和第二活塞的交替的向内冲程，之后是第一活塞和第二活塞在它们各自的室内的交替的向外冲程，而其角运动使第一活塞室填充阶段与第二活塞释放阶段同步。该同步由定位在阀盘内的进口 T形通道和出口 T形通道实现，当所述通道与定位成跨过毗邻所述盘的侧面的两个圆柱形部件的直径的进口孔和出口孔交替地重叠时，该阀盘将进口交替地接通到第一室和第二室，且将第一室和第二室交替地接通到出口。由这个泵释放的流体流动是几乎连续的。但是，由该泵传送的流体的流率是不规则的，考虑到流率直接地取决于由每个活塞在其各自的圆柱体内行进的距离。事实上，当第一活塞和第二活塞在它们的释放阶段是交替的时，产生的压力根据正弦曲线变化。因此，当两个活塞中的一个开始其向外冲程时， 由泵释放的流体的流率逐渐地增加，直到所述活塞达到其冲程的中间。随后，当活塞达到其冲程的末尾时流率逐渐地减少。在这个具体的时间，两个活塞在短时间内是不能移动的，从而确保当阀在开始另一个循环前交换时(空闲时间(idle time))没有抽运运动(pumping movement)。因此，在空闲时间期间没有流体被释放。这种容积泵的主要缺陷是被布置成交替地与进口 T形通道和出口 T形通道对准的进口孔和出口孔被定位成跨过毗邻阀盘的侧面的两个圆柱部件的直径。因此，第一室和第二室容积的减小被限于孔的大小，低于该孔的大小将不足以保证正常的流动传送。此外，这种容积泵的内部构造使其很难结合另外的并联的室，该另外的并联的室当以一定的压力工作时提供用来获得连续的且更稳定的流率的解决方案。发明概述本发明的目标是提供容积泵，该容积泵的阀配置不限制至少一个活塞室的小型化。本发明的另一个目标是提供容积泵，该容积泵的内部构造不是对于开发能够以连续的且更稳定的流率传送流体的改善型式的障碍。这些目标由在权利要求中界定的容积泵实现。所以存在一种容积泵，容积泵包括外壳，该外壳包括至少一个中空长形部件；被布置成在所述长形部件内来回移动的至少一个活塞；线性地和/或角度地可致动的阀系统；以及安装在阀系统上且布置成以使流体能够在活塞的向内冲程期间通过进口被吸入室且在所述活塞的向外冲程期间通过出口从室排出的至少一个进口/出口。阀系统包括至少一个阀保持器，该阀保持器被安装到泵外壳上以使阀保持器的表面被保持抵着外壳外表面的一部分。泵外壳包括从活塞室延伸到外壳外表面的所述部分的至少一个通孔。阀保持器包括至少一个进口孔和/或出口孔且被布置成是线性和/或角度地可致动的以将进口孔和出口孔与外壳的通孔交替地对准，从而在交替的活塞向内冲程和向外冲程期间将容积泵的进口和出口与活塞室交替地接通。附图简述凭借下列一些实施方案的详细的描述且参照附图，本发明将被更好的理解，其中

图1以透明的透视俯视图显示了根据本发明的第一个实施方案的容积泵；图2显示了在图1中显示的容积泵的主要部件的分解视图，即外壳包括中空圆柱部件、活塞和由第一进口保持器和第二出口保持器构成的往复式线性可致动的阀系统；图3a显示了图1的容积泵在活塞向内冲程期间当进口阀和出口阀分别被打开和关闭(填充阶段)时的轴向横断面视图；图北显示了容积泵在活塞向内冲程结束时且进口阀和出口阀两者关闭时的类似的轴向横断面视图；图3c显示了容积泵在活塞向外冲程期间当进口阀和出口阀分别被关闭和打开 (释放阶段)时的类似的轴向横断面视图；图3d显示了容积泵在活塞向外冲程结束时且进口和出口两者关闭时的类似的轴向横断面视图；图4显示了用于通过在图3a至3d中显示的不同的顺序驱动本发明的第一个实施方案的容积泵的机构的透视图；图5是这种驱动机构被部分地分解以显示曲轴的透视图；图6是这种驱动机构被部分地分解以显示往复式可滑动活塞搭板(to-and fro slidable piston tray)禾口闽搭板(valve tray)的透视图；图7显示了包括用于驱动阀系统的轴和活塞的驱动机构曲轴的正视图fe和8b示意性地显示了分别带阀系统和活塞驱动轴的图7的侧视图；图9展现了描绘了活塞冲程相对于活塞驱动轴转动和阀系统线性移动相对于阀驱动轴转动的优选进展的图表；图10显示了活塞冲程循环相对于阀系统移动循环的示意性图示；图11显示了根据本发明的第一个实施方案的变型的容积泵的透视图；图12显示了图11的轴向横断面视图；图13显示了用于驱动在图11中显示的容积泵的机构；图14显示了本发明的第一个实施方案的容积泵连接到根据另一个实施方案的驱动机构的透视图；图15显示了图14的横断面视图；图16显示了图14的驱动机构不带容积泵的透视图；图17以透明式透视图显示了根据本发明的第二个实施方案的包括第一活塞和第二活塞的容积泵，该第一活塞和第二活塞被布置成沿第一中空圆柱部件和第二中空圆柱部件内的纵向轴线；图18显示了在图14中显示的容积泵的主要部件的分解视图，即包括第一中空圆柱部件和第二中空圆柱部件的外壳、两个活塞和组成阀系统的两个阀保持器；图19显示了本发明的第二个实施方案的容积泵连接到图16的驱动机构的透视图，该驱动机构略微地适于驱动图19的容积泵；图20显示了图14的横断面视图；图21显示了图19的驱动机构不带容积泵的透视图；图2 显示了当不存在抽运运动且进口和出口两者被关闭时，图14在循环的开始时的轴向横断面视图；图22b显示了图14的在第一活塞向内冲程活塞(第一室的进口阀和出口阀分别被打开和关闭)期间和在第二活塞向外冲程期间(第二室的进口阀和出口阀分别被关闭和打开)的轴向横断面视图；图22c显示了图14的在第一活塞向内冲程和第二活塞向外冲程结束时(在此时， 所有进口阀和出口阀被关闭)的轴向横断面视图；图22d显示了图14的在第一活塞向外冲程期间(第一室的进口阀和出口阀分别被闭合和打开)和第二活塞向内冲程期间(第二室的进口阀和出口阀分别被打开和闭合) 的轴向横断面视图；图23显示了根据本发明的第二个实施方案的变型的包括布置成平行的两个活塞的容积泵的示意性横断面视图和俯视图；图M显示了用于驱动在图17中所示的容积泵的驱动机构曲轴的正视图，所示曲轴包括第一活塞驱动轴、第二活塞驱动轴和阀系统驱动轴；图25a、25b和25c示意性地显示了图M分别带阀系统驱动轴、第一活塞驱动轴和第二活塞驱动轴的侧视图；图沈显示了根据本发明的第三个实施方案的容积泵的示意性横断面视图；图27显示了用于驱动本发明的第三个实施方案的容积泵的驱动机构曲轴的正视图，所示曲轴包括用于驱动泵的阀系统的第一轴和第二轴、用于驱动第一对耦合活塞(coupled piston)的轴和用于驱动第二对耦合活塞的轴；图^aJ8b、28c和28d分别示意性地显示了两个阀系统驱动轴中的一个、第一耦合活塞阀驱动轴、用于驱动第一对耦合活塞的轴、用于驱动第二对耦合活塞的轴和两个阀系统驱动轴中的另一个的侧视图；图四显示了根据本发明的第四个实施方案的容积泵的示意图；图30显示了根据本发明的另外的实施方案的容积泵的示意图；图31a和31b示意性地显示了适于驱动在图30中显示的分别带阀系统驱动轴和活塞驱动轴的容积泵的曲轴的侧视图；图31c示意性显示了根据变型的适于驱动在图30中显示的容积泵的曲轴的侧视图，且活塞驱动轴从阀系统驱动轴移位180° ；图32、33和34示意性地显示了容积泵的阀布置的不同的配置。发明的实施方案详述根据本发明的第一个实施方案，容积泵包括被包含在外壳3内的中空的圆柱部件2，所述外壳3优选地具有矩形的棱柱形外表面；带两个密封构件4"的活塞4，所述活塞 4被安装成在圆柱部件2内来回移动；以及包括进口阀保持器5和出口阀保持器5 ‘的往复式线性可致动阀系统(图2)。所述保持器5、5'分别包括进口 11和出口 11'。两个阀垫片(gaSket)6、6'被安排在每个保持器5、5'的平坦矩形表面7上，围绕分别接通到进口通道9和出口通道9'的长形孔8、8'。外壳3的两个相对的侧面分别包括从活塞室延伸到外壳外表面的进口通孔10和出口通孔10'。所述侧面中的每个被截断以获得平坦表面7'，两个保持器矩形表面7中的一个被保持抵住该平坦表面7'以密封容积泵的进口 11和出口 11'。进口阀保持器5 和出口阀保持器5'是可线性致动的以将长形孔8交替地与进口通孔10和出口通孔10' 对准，从而在活塞向内冲程期间将进口通道9与活塞室相通且在活塞向外冲程期间将活塞室与出口通道9'相通。每个阀保持器5、5'在其角部处包括垂直于其平坦表面7延伸的插入式凸出部分 (male protruding part) 12和内孔式凸出部分(female protruding part) 12'以使两个阀保持器5、5'可在外壳3的两个侧面上相对于彼此被装配。容积泵包括引导工具，该引导工具包括在外壳3的上部侧面和下部侧面两者上的两个纵向凹槽13，进口阀保持器5和出口阀保持器5'的下部部分和上部部分被可滑动地安装到两个纵向凹槽13内。由图3a至3d所示，阀系统的往复式线性移动和活塞冲程是同时的以使在抽运循环期间，下列顺序被实施活塞向内冲程开始且阀系统5、5'以在一个方向沿泵外壳3轻微地移动，所以阀系统5、5'的长形的进口孔8仍继续与进口通孔10对准，以在活塞4的完整的向内冲程期间将活塞室接通到进口通道9，从而使流体可通过进口通道9被吸入所述室(图3a)；在活塞向内冲程结束时，阀系统仍进一步沿泵外壳3移动以将阀系统5、5'的长形出口孔8'与出口通孔10'对准，以将活塞室接通到出口通道9'，该移动在当没有抽运运动发生(所谓的空闲时间)的时期内发生(图3b)；当阀系统5、5'还进一步沿泵外壳3轻微地移动时，活塞向外冲程开始，使得阀系统5、5'的长形出口孔8'仍继续与出口通孔10对准以在活塞4的完整的向外冲程期间将活塞室接通到出口通道9，以使流体可通过出口通道9从室被喷出(图3c)；在活塞向外冲程结束时，阀系统5、5'在空闲时间期间以相反的方向沿泵外壳3 移动(图3d)，从而将进口孔8与室对准，用于新的抽运循环。如由图4至8b所示，活塞4和阀系统5、5 ‘的移动由驱动机构传递，该驱动机构包括曲轴13(图7)，该曲轴13具有彼此角度地偏移90°的两个偏心轴13'、13"(图8a和 8b)，从而在抽运循环的两个空闲时间期间确保出口和进口的交换发生。两个偏心轴13'、 13"中的一个(即阀系统驱动轴13')被定位在曲轴13的一个端处且适于将往复式线性移动传递到可线性致动的阀系统，而两个偏心轴13'、13"中的另一个(即活塞驱动轴 13")被定位成接近曲轴13的中间且适于将往复式线性移动传递到容积泵的活塞4。所述曲轴13的另一端被安装到与连接到转子15'的蜗杆15啮合的从动齿轮14上(图5)。如从图6可见的，阀搭板16的上部部分和下部部分分别被可滑动地安装到第一支撑杆16'和第二支撑杆16"上，以使可滑动的阀搭板16被定位在第一垂直平面内。所述搭板16包括垂直的长形开口 17，阀系统驱动轴13'的末端在该垂直的长形开口 17内被调节。阀系统驱动销18(图4)被安装成垂直于阀搭板16的上部部分，且被布置以夹在定位于阀系统的进口阀保持器5和出口阀保持器5'的底部部分上的半圆柱形状的凹处18'中 (图 2)。活塞搭板19的上部部分和下部部分分别被可滑动地安装到第三杆19'和第四杆 19"上，以使可滑动的活塞搭板19被定位在平行于第一垂直平面的第二垂直平面中。所述活塞搭板19包括垂直的矩形孔20，围绕活塞驱动轴13"布置的球轴承21被插入到该矩形孔20内。球轴承的直径略微地低于矩形孔20的宽度，以产生侧向间隙(play)(未示出)， 该侧向间隙产生抽运循环的两个空闲时间。活塞驱动销22从活塞搭板19的上部部分垂直地伸出且被布置成插入定位在活塞头部中的通孔4'(图2)。曲轴13的转动引发阀搭板16和活塞搭板19沿它们的各自的支撑杆16、16'、 19'、19"的往复式水平移动，从而引起活塞4和阀系统驱动销18、22的往复式水平移动。活塞冲程和阀系统的移动分别由活塞驱动轴和阀系统驱动轴传递，该活塞驱动轴和阀系统驱动轴围绕其各自的轴的转动是彼此独立的且优选地遵循如在图9和10中所示的循环。必须指出的是，容积泵可无需上述的间隙而有效地操作，因为在阀交换期间两个活塞在其圆柱体内行进的有限的距离可在室内产生合理的过压或负压(under pressure), 该过压或负压当进口阀和出口阀打开时将被清除。根据如由图11至13所示的本发明的第一个实施方案的变型，容积泵的外壳3'包括从活塞室延伸到外壳表面的单个的通孔30。往复式线性可致动阀系统5"包括进口通道 31和出口通道31'，所述通道31、31'的每个分别被接通到长形进口孔32和长形出口孔 32'。0形环或垫片33、33'被放置在平坦矩形表面34上围绕进口孔32和出口孔32'。 阀系统5"被布置以使其平坦表面34在外壳的一个侧面上对矩形平坦表面34'密封，且可通过往复式移动沿所述外壳3'线性地致动，以将外壳3'的通孔30在活塞向内冲程期间与进口通道31且在活塞向外冲程期间与出口通道31'交替地对准。此容积泵可由驱动机构致动，如由图13所示。该驱动机构包括阀搭板16'和活塞搭板19'，与在本发明的第一个实施方案中描述的驱动机构不同，该阀搭板16'和活塞搭板19'按水平面来说平行于彼此定位且由围绕垂直的轴转动的曲轴1 致动。阀驱动销18b和活塞驱动销22b分别从阀搭板16'和活塞搭板19'的上部部分垂直地伸出。开口 35(图11)设置在阀系统的下部部分上以接纳阀系统驱动销18b。在优选的实施方案中，此容积泵由如图14至16所示的驱动机构驱动，该驱动机构被设计成最小化所述机构的尺寸。该驱动机构的主要部件被保持在U形支撑元件100内。 支撑元件100的下部部分包括可滑动地安装到两对杆180、180'上的搭板190，每对杆180、 180'从U形支撑元件100的每侧垂直地伸出且延伸超过搭板190行进的横向距离。活塞驱动销22'被布置成从所述搭板190垂直地伸出穿过容积泵的活塞头部4'(图2)，该容积泵被安装成穿过U形支撑元件100的上部部分。第一球轴承170被安装到搭板190内以接纳第一偏心轴140，该第一偏心轴140偏心地安装到转动轴150上且由转动轴150驱动。 轴140的偏心运动将往复式水平滑动运动沿杆180、180'传递到搭板190，其继而凭借驱动销22'致动活塞4在其室内的往复式线性运动。转动部件185被布置在第二球轴承175 内，该第二球轴承175安装到支撑件160上，该支撑件160被布置在两对杆180、180'之间。 第二偏心轴145(图16)被安装成从转动部件185垂直地伸出，与第一偏心轴140角度地偏移90°。第三球轴承220被布置成围绕所述第二偏心轴145且适于可滑动地安装到定位在阀系统5、5'的底部处的凹槽(未示出)上。因此，阀系统5、5'凭借第三球轴承220被致动，以沿容积泵的外壳3来回移动，且阀系统5、5'的移动与活塞4在其室内的往复式线性移动被同步，以确保在抽运循环的两个空闲时间期间发生进口和出口的转换。在变型中(未示出)，一对杆180、180'被移除且搭板190被布置成仅在支撑件 160的一侧上为可滑动的。在另一个变型中(未示出)，每对杆180、180'可由滑轨替换。根据由图17至20和图2 至22d所示的本发明的第二个实施方案，容积泵包括 沿纵向轴定位在规则的矩形的棱柱形外壳37内的第一中空圆柱部件36和第二中空圆柱部件36'；第一活塞38和第二活塞38'，其被安装成分别在外壳37的第一圆柱部件36和第二圆柱部件36'内来回移动；和往复式线性可致动阀系统39。第一中空圆柱部件36包括被布置成彼此相对且从第一活塞室延伸到外壳外表面的第一进口通孔40i和第一出口通孔40ο，而第二中空圆柱部件36'包括被布置成彼此相对且从第二活塞室延伸到所述外壳外表面的第二进口通孔40i'和第二出口通孔40ο‘。往复式线性可致动阀系统39包括第一和第二进口阀保持器41以及第一和第二出口阀保持器41'。该两个保持器41、41'中的每个具有平坦矩形表面42，该平坦矩形表面 42包括被布置成围绕第一和第二长形孔44i，44i'、44o和44ο'的第一和第二垫片或0形环43、43'。进口阀保持器41的两个孔44i、44i'优选地被接通到单个的进口通道45，而出口保持器41'的两个孔44o、44o'优选地被接通到单个的出口通道45'。然而，两个进口孔和出口孔可被直接地接通到第一进口和第二进口以及第一出口和第二出口。两个保持器41、41'中的每个的上部部分和下部部分的整个宽度包括突出的矩形部分，突出的矩形部分垂直于其矩形表面42以使两个保持器41、41'可相对于彼此被装配，从而使它们各自的平坦矩形表面42靠在外壳37的两个相应的相对侧面46、46'中的一个上，而装配的阀系统39的上部内表面和下部内表面分别抵着矩形的棱柱形外壳37的上部侧面47和下部侧面47'被保持(图18)。由图2 至22d所示，活塞冲程和阀系统的移动由此后描述的驱动机构传递，以使
9下列顺序在抽运循环期间发生第一活塞向内冲程和第二活塞向外冲程开始，同时阀系统39沿泵外壳37在一个方向以减小的速度移动，所以出口阀保持器41的第一长形孔44i仍继续与第一进口通孔 40 对准以将第一活塞室与进口通道45相通，同时出口阀保持器41 ‘的第二长形孔44o' 与第二出口通孔40ο'继续对准以将第二活塞室与出口通道45'相通以使第一活塞向内冲程将流体吸入第一室而第二活塞向外冲程将流体从第二室喷出(图22b)；在第一活塞向内冲程和第二活塞向外冲程结束时，阀系统37进一步沿泵外壳37 移动，从而一方面，将第一出口孔44ο与第一出口通孔40ο对准以将第一活塞室与出口通道 45'相通，而另一方面，将第二进口孔44i'与第二进口通孔40i'对准以将第二活塞室与进口通道45相通，该移动在空闲时间期间发生(无抽运运动)(图22c)；第一活塞向外冲程和第二活塞向内冲程开始，同时阀系统39还进一步沿泵外壳 37移动，所以进口阀保持器41的第二长形孔44i'仍与第二进口通孔40i'继续对准以将第二活塞室与进口通道45相通，同时出口阀保持器41 ‘的第一长形孔44ο与第一出口通孔40ο继续对准以将第一活塞室与出口通道45'相通以使第一活塞向外冲程将流体从第一室喷出而第二活塞向内冲程将流体吸入第二室(图22d)；在第一活塞向外冲程和第二活塞向内冲程结束时，阀系统以相反的方向沿泵外壳 37移动(图22a)以到达其初始位置且开始另一个抽运循环。如由图19至21所示，第一活塞38和第二活塞38'在本发明的第二个实施方案的容积泵的外壳37内的往复式线性移动，以及阀系统39沿所述外壳37的来回移动由与用于驱动根据本发明第一个实施方案的容积泵(图14至16)的优选实施方案的驱动机构相同的驱动机构来传递，除了该驱动机构包括从活塞搭板190垂直地伸出且被排列成插入定位在第一活塞38和第二活塞38'内的通孔中的第一活塞驱动销和第二活塞驱动销22'之外。在如由图23所示的本发明第二个实施方案的变型中，第一活塞38和第二活塞 38'不是被安装到单个的轴线上而是平行安装。在这个配置中，驱动机构包括带三个偏心轴50a，50b和50c的曲轴，如图M、2fe、25b和25c所示。三个偏心轴中的一个(即阀驱动轴50a)被定位在曲轴50的一个端处且适于将往复式线性移动传递到线性可致动的阀系统 37。其余两个轴中的一个(即第一活塞驱动轴50b)被定位在曲轴50的另一端处且适于将往复式线性移动传递到第一活塞38，而另一个(即第二活塞驱动轴50c)被定位成接近曲轴 50的中间且适于将往复式线性移动传递到第二活塞38'。阀系统驱动轴50a与第一活塞驱动轴50b和第二活塞驱动轴50c呈正角度偏移90°和负角度偏移90°，而所述第一活塞驱动轴50b和第二活塞驱动轴50c与彼此角度地偏离180°。根据本发明的第二个实施方案的容积泵和其变型传送几乎连续的流动。根据本发明的第二个实施方案的容积泵的技术特性和其变型使其能够将两个室的容积减小到至少2X0. 02ml以获得0. 01ml/h的最小连续流率和25nl的最小增量。作为比较，在1020060568 中描述的容积泵的限制是室的容积为2X0. 1ml，最小连续流率为0. 05ml/h且最小增量为0. 5ul。在本发明的第三个实施方案中，如由图沈至28d示意性所示，容积泵包括正方形或矩形的棱柱形外壳60，第一对耦合活塞61、61'和第二对耦合活塞62、62'被定位在该外壳60内。每对耦合活塞被布置成像在第三个实施方案中描述的容积泵的第一活塞和第二活塞一样的同时地工作，所述第一对耦合活塞和第二对耦合活塞彼此平行且排列在单个平面中。在这个配置中，如由图27所示的驱动机构的曲轴65包括彼此角度地偏离90°的四个偏心轴65a、65b、65c和65d。四个偏心轴中的一个(65a)被定位在曲轴65的一个端处且适于将往复式线性移动传递到与第一对耦合活塞连接的第一阀保持器(未示出)。其余三个轴中的一个(65b)被定位在曲轴65的另一边且适于将往复式线性移动传递到与第二对耦合活塞连接的第二阀保持器。其余两个轴中的一个(65c)适于将往复式线性移动传递到第一对耦合活塞61、61'，而另一个(65d)适于将往复式线性移动传递到第二对耦合活塞62、62'，用于驱动两对耦合活塞的轴65c、65d彼此偏离90°。阀系统包括可滑动地安装到正方形或矩形的棱柱形外壳60的两个相对侧面上的进口阀保持器和出口阀保持器(未示出)。进口保持器和出口保持器分别包括四个进口孔和出口孔。一个本领域普通技术人员可明显地考虑到增加彼此平行且排列在单个的平面中的另外成对的耦合活塞以获得具有提高的传送流体流率的容积泵。带有平行布置的η个耦合活塞的容积泵可由机构驱动，该机构包括带有彼此角度地偏离180° /n的角度的η对耦合活塞驱动轴的曲轴。在本发明的第四个实施方案中，如由图四所示，容积泵包括不是如之前的实施方案中描述的可线性地致动而是可转动地致动的阀系统70。在这个配置中，泵驱动机构与用于驱动根据本发明的第二个实施方案的容积泵的泵驱动机构相同。阀系统销72的往复式线性移动致动阀系统70围绕其旋转轴做反复式角运动。阀系统70包括抵着泵外壳71的一个侧面安装的可转动的盘70'。盘70'包括接通到进口 75的两个弯曲的进口孔74和接通到出口 75'的两个弯曲的出口孔74'，所述孔74、74'被布置成交替地与接通到第一活塞室的通孔73和接通到第二活塞室的第二通孔73'对准。阀系统70还可包括抵着泵外壳的两个相对的侧面布置的两个盘。这个实施方案不是限于在图四中具体地公开的阀布置，而是也包括任何类型的阀布置，该任何类型的阀布置可允许通过与活塞的往复式线性移动组合的阀系统围绕其旋转轴的角运动来吸入和喷出流体。此外，根据这个实施方案的容积泵可适于包括多对耦合活塞。在另外的实施方案中，如由图30所示，容积泵包括线性可致动的阀系统76，该线性可致动的阀系统76被布置成具有垂直于第一活塞和第二活塞的移动的线性移动。阀系统76抵着泵外壳76 ‘的至少一个侧面安装且包括分别接通到进口和出口的进口通道77和出口通道77'。进口通道77包括第一进口孔78和第二进口孔78'，该第一进口孔78和第二进口孔78'通过泵外壳76'的第一通孔79可接通到第一活塞室，而出口通道77'包括第一出口孔80和第二出口孔80'，该第一出口孔80和第二出口孔80'通过泵外壳76' 的第二通孔79'可接通到第二活塞室。进口孔78、78'和出口孔80和80'被布置成交替地与第一通孔79和第二通孔79'对准，从而在交替的活塞向内冲程和向外冲程期间将容积泵的进口和出口交替地与第一活塞室和第二活塞室相通。这个容积泵可由单个主轴驱动，该主轴包括适于将往复式水平移动传递到第一活塞和第二活塞的第一偏心驱动轴(活塞驱动轴)(图31b)；以及适于将往复式垂直移动传递到阀系统的第二偏心驱动轴(阀系统驱动轴81)。第一偏心驱动轴和第二偏心驱动轴被彼此成角度地排列。根据这个实施方案的容积泵还可由驱动机构驱动，该驱动机构包括彼此偏离180°的角的活塞驱动轴和阀系统驱动轴。像本发明的第四个实施方案一样，这个实施方案不是限于在图30中具体地公开的阀布置，而是也包括可允许通过在阀系统和活塞移动之间的相对的往复式垂直移动吸入且喷出流体的任何类型的阀布置。此外，根据这个实施方案的容积泵还可适于包括多对耦
合活塞。图32、33和34示意性地显示了可用于根据本发明的第二个实施方案的容积泵的阀布置的不同的配置，且更具体地，进口孔和出口孔82、82'、进口通道和出口通道83、 83'、泵外壳的进口通孔和出口通孔84、84'，以及垫片85的布置。在图32和33中，垫片 85是泵外壳的一部分且因此不可移动，而在图34中，垫片85是阀系统的一部分且因此凭借往复式线性移动是可致动的。根据本发明的一些实施方案的容积泵外壳可包括正圆形(right circular)或椭圆柱形外表面和包括相应的弯曲表面的至少一个阀保持器，阀保持器沿所述圆形或椭圆柱形外表面的一部分保持可滑动。如在本发明的不同的实施方案中描述的容积泵的所有部件优选地为可自由使用的(disposable)。所有密封构件优选地为0形环或包覆成型部件(over-molded part)。尽管本发明已参照一些实施方案被描述，但是本领域技术人员应当理解的是，可进行多种改变且可用等价物来替换，而不偏离本发明的范围。此外，不同的例证性的实施方案的元件和/或特征可在本公开内容和所附权利要求的范围内彼此组合和/或彼此替换。 例如，本领域技术人员可设想修改容积泵以使外壳、活塞和阀系统中的每个可彼此独立地移动或以使外壳、活塞或阀系统中的至少一个可被固定。此外，被传递到容积泵的阀系统和活塞的运动不限于由之前描述的驱动机构传递的运动。本领域技术人员还可考虑使容积泵和其驱动机构适于使活塞和阀系统分别沿第一轴和第二轴运动，该第一轴和第二轴被排列在单个平面中且彼此移位0°和90°之间的第一锐角(运动角)。在这种配置中，活塞轴和阀系统轴以0°和180°之间的角(偏移角) 彼此偏移，所述系统轴和活塞轴被布置成利用曲轴的中心形成活塞轴线和阀系统轴线，活塞轴线和阀系统轴线以第二锐角彼此偏移以使第一锐角和第二锐角的总和等于90°。
权利要求
1.一种容积泵，其包括外壳、至少一个活塞、至少一个进口和至少一个出口以及线性地和/或角度地可致动的阀系统，所述外壳包含至少一个中空长形部件，所述活塞被布置成在所述长形部件内来回移动，所述至少一个进口和至少一个出口被布置以使流体能够在所述活塞的向内冲程期间通过所述进口被吸入室且在所述活塞的向外冲程期间从所述室通过所述出口被喷出，其特征在于所述阀系统包括至少一个阀保持器，所述至少一个阀保持器被抵着所述外壳的侧面中的一个安装到所述泵的外壳的外表面上，以使所述阀保持器的一部分抵着所述侧面的相应部分而保持，且所述泵的外壳包括至少一个通孔，所述通孔从所述活塞室延伸到所述外壳的外表面的所述部分，所述阀保持器包括至少一个进口孔和/或出口孔，且被布置成是线性地和/或转动地可致动的以将所述进口孔和所述出口孔与所述外壳的所述通孔交替地对准，从而在交替的活塞向内冲程和向外冲程期间将所述容积泵的所述进口和所述出口与所述活塞室交替地相通。
2.根据权利要求1所述的容积泵，其中，所述进口孔和所述出口孔分别被接通到至少一个进口通道和至少一个出口通道。
3.根据权利要求1或2所述的容积泵，其中，所述活塞和所述阀系统分别沿第一轴和第二轴是可移动的，所述第一轴和所述第二轴被排列在单个平面中且彼此移位0°和90°之间的角。
4.根据权利要求1、2或3所述的容积泵，其中，所述容积泵的外壳是多边形横断面的长形棱柱或圆形/椭圆形横断面的圆柱体，所述长形棱柱具有包括侧面的外表面，且所述阀系统具有包括相应的平坦或弯曲表面的至少一个阀保持器，所述阀保持器沿所述泵的外壳的所述外表面保持可滑动。
5.根据任一前述权利要求所述的容积泵，其中，所述阀系统包括沿所述外壳的所述侧面中的一个可滑动地安装的进口保持器和沿所述外壳的另一个侧面可滑动地安装的出口保持器；所述进口保持器包括至少一个进口孔，所述进口保持器的所述进口孔被布置成与所述外壳的一个进口通孔对准，从而在所述活塞的向内冲程期间将泵室与所述进口相通； 且所述出口保持器包括至少一个出口孔，所述出口保持器的所述出口孔被布置成与所述外壳的出口通孔对准，从而在所述活塞的向外冲程期间将泵室与所述出口相通。
6.根据权利要求5所述的容积泵，其中，所述进口保持器和所述出口保持器被连接到一起且相对彼此安装，所述进口保持器和所述出口保持器每个沿所述外壳的两个相对的侧面中的一个是可移动的。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的容积泵，其中，所述外壳包括至少一个第一中空圆柱部件和至少一个第二中空圆柱部件；第一活塞和第二活塞，所述第一活塞和所述第二活塞是可线性致动的以便分别在所述第一圆柱部件和所述第二圆柱部件内来回移动；以及阀系统，所述阀系统包括进口保持器和出口保持器，所述进口保持器包括第一进口孔和第二进口孔，所述第一进口孔和所述第二进口孔被布置成与所述外壳的第一进口通孔和第二进口通孔交替地对准，从而在所述第一活塞和所述第二活塞的向内冲程期间将第一活塞室和第二活塞室与所述进口交替地相通，所述出口保持器包括第一出口孔和第二出口孔，所述第一出口孔和所述第二出口孔被布置成与所述外壳的第一出口通孔和第二出口通孔交替地对准，从而在所述第一活塞和所述第二活塞的向外冲程期间将第一活塞室和第二活塞室与所述出口交替地相通。
8.根据权利要求7所述的容积泵，其中，所述第一活塞和所述第二活塞被布置成沿纵向轴线串联。
9.根据权利要求7所述的容积泵，其中，所述第一活塞和所述第二活塞被平行布置。
10.根据任一前述权利要求所述的容积泵，其中，所述外壳包括一个第一对耦合活塞和至少一个第二对耦合活塞，所述第一对耦合活塞被布置成沿第一纵向轴线，所述第二对耦合活塞被布置在第二纵向轴线上，所述第一对耦合活塞和所述第二对耦合活塞是彼此平行的且排列在单个平面中，所述外壳还包括阀系统，所述阀系统包括两个保持器，每个保持器被可滑动地安装成沿所述外壳的两个相对的侧面中的一个。
11.根据权利要求1至6中的任一项所述的容积泵，包括驱动机构，所述驱动机构包括曲轴，所述曲轴具有彼此偏移0°和180°之间的角度的两个偏心轴，所述偏心轴中的一个被布置成将往复式线性移动传递到所述阀系统，而另一个偏心轴被布置成将往复式线性移动传递到所述活塞。
12.根据权利要求11所述的容积泵，其中，所述驱动机构还包括阀搭板和活塞搭板，所述阀搭板可滑动地安装到第一垂直平面上且能由所述两个偏心轴中的一个致动，所述活塞搭板可滑动地安装到平行于所述第一平面的第二垂直平面上且能由所述两个偏心轴中的另一个致动，所述阀搭板和所述活塞搭板包括分别能连接到所述容积泵的所述阀系统和所述活塞的元件，所述元件优选地为销。
13.根据权利要求7和8所述的容积泵，包括驱动机构，所述驱动机构包括曲轴，所述曲轴具有彼此偏移0°和180°之间的角度的两个偏心轴，所述偏心轴中的一个被布置成将往复式线性移动传递到所述阀系统，而另一个偏心轴被布置成将往复式线性移动传递到所述活塞，所述驱动机构还包括阀搭板和活塞搭板，所述阀搭板可滑动地安装到第一垂直平面上且能由所述两个偏心轴中的一个致动，所述活塞搭板可滑动地安装到平行于所述第一平面的第二垂直平面上且能由所述两个偏心轴中的另一个致动，所述阀搭板包括连接到所述阀系统的元件，优选为销，且所述活塞搭板包括连接到所述容积泵的所述第一活塞和所述第二活塞的第一元件和第二元件(优选为销)。
14.根据权利要求9所述的容积泵，包括驱动机构，所述驱动机构包括曲轴，所述曲轴具有第一偏心轴、第二偏心轴和第三偏心轴，所述第一轴被布置成将往复式线性移动传递到所述线性地可致动的阀系统，所述第二轴被布置成将往复式线性移动传递给所述两个活塞中的第一个，且所述第三轴被布置成将往复式线性移动传递到所述两个活塞中的第二个，所述第一偏心轴分别与所述第二轴和所述第三轴正偏移和负偏移90°的角，而所述第二轴和所述第三轴彼此角度地偏移180°。
全文摘要
描述了一种容积泵，其包括含有至少一个中空长形部件(2)的外壳(3)；布置成在所述长形部件(2)内来回移动的至少一个活塞(4)；布置成以使流体能够在活塞(4)的向内冲程期间通过进口(11)被吸入室且在所述活塞(4)的向外冲程期间通过出口(111)从室喷出的至少一个进口(11)和至少一个出口(111)。泵还包括线性地和/或角度地可致动的阀系统(5、5′、5″)，该阀系统具有安装到泵外壳(3)上的至少一个阀保持器(5″)以使阀保持器(5″)的表面(7)被保持抵着外壳外表面的部分(7′)。泵外壳(3)包括从活塞室延伸到外壳外表面的所述部分(7′)的至少一个通孔(30)。阀保持器(5″)包含至少一个进口孔和/或出口孔(31、31′)且被布置成线性地和/或转动地致动以将进口孔和出口孔(31、31′)与外壳(3)的通孔(30)交替地对准，从而在交替的活塞向内冲程和向外冲程期间将容积泵的进口和出口(11、11′)与活塞室交替地相通。
文档编号F04B1/053GK102257272SQ200980150644
公开日2011年11月23日 申请日期2009年7月8日 优先权日2008年10月30日
发明者弗劳伦特·朱诺德, 菲利普·维尤查德 申请人:斯维斯诺弗产品责任有限公司