专利名称：微型泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微型泵，该微型泵具有可转动地并且周向地运动的转子。所述微型泵可尤其在医疗应用中用于给药，用于非医疗应用，或用于诊断的目的。
背景技术：
在国际申请W02005039674和W02007074363中描述了微型泵，该微型泵用于对少量液体或膏状液体进行精确地给药。转子相对于壳体的转动和轴向运动产生泵送作用，同时打开和关闭阀，以将液体抽吸到泵中并且将液体从泵排出。转子上的曲线部与壳体上互补的凸轮协同操作，使得当所述阀中的一个打开时，转子轴向位移。当两个阀都关闭时，由于容纳液体的腔的一定的弹性，所述液体基本不能压缩，因此转子的轴向位移基本为零。泵 中存在有空气或者存在阻碍泵下游的液体流动的阻塞会影响转子的轴向位移和泵的泵送特性。在许多医疗应用中，诸如经皮或在静脉中投送液体药物，极其不希望待施药的液体中存在空气。在药物投送系统中也可能出现阻塞或泄漏，所述阻塞例如是由于血液凝固或导管褶皱，或更通常地是由于背压的施加和累积。在许多传统的系统中，在系统中安装有独立的压力传感器，目的是检测阻塞或泄漏，然而这种系统通常不适于可靠地检测气泡。而且，独立传感器的存在使得泵系统变得复杂，而且使得操作变得复杂且成本高。泵和压力传感器是独立的，还有一定这样的风险，即，传感器可能会在未被注意的情况下不正确地工作而不中断泵的操作。泵系统的阻塞或泄漏的检测或者泵中存在空气的检测在医疗领域之外的许多应用中也是有用的。在许多应用中，尤其对于单次或受限使用的泵送应用而言，希望具有经济的一次性泵系统，该一次性泵系统能准确、安全且可靠地泵送少量液体。这种应用可以包括例如诸如胰岛素泵的便携药物投送系统的泵、实验室或消费者应用中的液体计量系统、打印墨盒和许多其它应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种泵，所述泵准确、可靠、紧凑并且制造成本低。有利的是提供一种微型泵，该微型泵尤其是制造成本有效的，使其可以作为一次性系统提供。有利的是给泵提供可靠的装置，用于检测泵中或泵的下游或上游中的阻塞或泄漏。本发明的另一个目的是提供一种用于医疗应用的一次性微型泵，该微型泵经济、可靠并且安全，而且可以非常准确地输送少量液体。本发明的目的已通过提供根据权利要求I的泵而实现。本发明的其它目的已通过提供根据权利要求11或14的检测泄漏或阻塞的方法而实现。在此公开的泵包括壳体和转子，所述壳体包括转子腔、敞开到转子腔中的入口和出口通道以及安装在所述腔的表面上的入口和出口密封件，所述转子可转动地并且可轴向滑动地接收在所述腔中，并且包括第一轴向延伸部和第二轴向延伸部，所述第一轴向延伸部包括一液体供给通道，所述第二轴向延伸部包括一液体供给通道，所述第一和第二轴向延伸部具有不同的直径。入口和出口密封件接合转子的表面，由此每个轴向延伸部的液体供给通道与对应的密封件一起形成一阀，该阀作为转子的角位移和轴向位移的函数而打开和关闭。所述入口和出口通道中的至少一个横向地或径向地敞开到转子腔中，并且入口和出口密封件中的至少一个形成一封闭回路，该封闭回路围绕所述入口和出口通道中的所述至少一个。在一有利实施例中，入口和出口通道都横向地敞开到转子腔中，并且入口和出口密封件每个都形成围绕相应的入口和出口通道的封闭回路。由入口或出口密封件围绕的表面优选地以小于180度的角度(a，0 )卷绕对应的转子延伸部。 在一个实施例中，转子构造成在小于360度的转角上摇摆(oscillate)，前后运动构成泵送循环。在另一个实施例中，转子构造成在单一方向上转动，360度的转角构成泵送循环。转子和壳体可以包括内接合凸轮元件，以作为转角的函数而实现转子轴向位移。在一有利变型中，所述凸轮元件包括双侧凸轮槽。双侧凸轮槽在一变型中可以具有变化的宽度，该变型构造成能够进行泄漏或阻塞检测。在非摇摆的变型中，在泵填充期间的轴向位移可以由凸轮槽的一侧上的凸轮段限定，并且在泵排出期间的轴向位移由凸轮槽的相对侧上的凸轮段限定，相对的凸轮表面用作基准表面，该基准表面准确地限定在每次循环所泵送液体的体积。在摇摆的变型中，凸轮槽包括第一部分和第二部分，所述第一部分限定在一个转动方向上的轴向位移，所述第二部分限定在相反转动方向上的轴向位移。在凸轮槽中对应于转动方向改变的转换位置处凸轮槽可以有利地包括退出(st印down)部或不返回的点，其构造成保证互补凸轮指从一个凸轮槽部分前进到另一个凸轮槽部分。在此还公开了检测泵的阻塞或泄漏的方法，其包括以下步骤进行初始测量，包括使转子沿向前泵送方向转动至少一圈，并且将作为转动位移轮廓的函数的轴向位移作为凸轮轮廓存储在查阅表中；在随后的泵送期间测量作为转动位移的函数的转子轴向位移；和将所测量的转子位移与所存储的凸轮轮廓进行比较。在凸轮轮廓设定之前，转子可以沿反方向转动，直到凸轮肩部抵靠互补凸轮指为止，由此设定限定的基准起始位置。在一有利变型中，当两个阀Vl和V2都关闭以检测泄漏时，转子的前后位移可以在小于90度的角度上进行。在此还公开了在泵中检测泄漏或去除气泡的方法，该泵包括外壳部分和可轴向地和可转动地运动的转子部分，该转子部分安装在壳体部分中，并且具有入口阀(Vl)和出口阀(V2)，所述方法包括在小于180度的角度上施加转子的前后位移，同时在转子上施加轴向力。当两个阀(VI，V2)都关闭时，转子的前后位移优选地在小于90度的角度上进行。在此公开的泵可以尤其适于医疗应用，包括用于施用液体药物。
从权利要求和下文结合附图对本发明实施例的详细描述，本发明的其它目的和有利方面将变得明显，其中图Ia是根据本发明实施例的泵模块的剖视图；图Ib和Ic是图Ia的模块的分解透视图，其中壳体示出为部分透明的，以更好地看到其中的转子；图Id是通过图Ia的线Id-Id得到的剖视图，并且图Ie是通过图Ia的线le_le得到的剖视图；图2和3是根据本发明的变型的转子泵模块的透视图；图4a至4f是根据本发明的实施例的泵模块的转子和外壳的透视图，其中壳体示 出为部分透明的，以更好地看到其中的转子，不同视图4a至4f示出转子相对于壳体的不同转动和轴向位置，以示出该实施例的泵送功能，该泵送功能涉及一转子，该转子以摇摆运动沿一个方向或另一个方向转动小于整个360度；图5a至5f是类似于图4a至4f的视图，但所示出的是本发明的另一个实施例，其所对应的转子沿一个方向转动整个360度以执行泵送循环；图6是根据一变型的泵模块的透视图，该变型具有限定转子轴向运动的单侧凸轮；图7是双侧凸轮变型的详细部分透视图；图8是根据本发明的变型具有双侧凸轮的转子的透视图；图9a是曲线图，示出对于正常操纵情况作为转子的角位移的函数的泵转子的轴向位移(行程)；图9b是类似于图9a的曲线图，示出泵的泄漏情况；图9c是类似于图9a的曲线图，示出泵下游的泄漏情况；图9d是类似于图9a的曲线图，示出部分阻塞情况；图9e是类似于图9a的曲线图，示出完全阻塞情况；图9f是类似于图9a的曲线图，示出通过执行转子的摇摆运动而检测的泵的泄漏情况；图10是曲线图，示出对于一变型作为转子的角位移的函数的泵转子的轴向位移(行程)，该变型具有双侧凸轮和沿一个方向的360度的转子位移(图5a至5f的实施例)；图11是曲线图，示出具有根据一实施例的双侧凸轮的摇摆泵转子的轴向位移，该轴向位移是转子角位移的函数；和图12a至12e是曲线图，示出摇摆泵转子的轴向位移，该摇摆泵转子具有根据本发明实施例的双侧可变槽宽凸轮，可以检测泄漏或阻塞，其中图12a示出正常情况，图12b示出泵中的泄漏情况，图12c示出泵下游的泄漏情况，图12d示出阻塞情况，并且图12e示出通过执行转子的摆动(wobbling)运动而检测的泵的泄漏情况。
具体实施例方式参照附图，尤其是图Ia至lc，根据本发明的泵模块2的实施例包括壳体4和可转动地安装在所述壳体中的转子6。转子包括大致圆柱形的第一轴向延伸部14和也是大致圆柱形的第二轴向延伸部16。第一轴向延伸部的直径Dl大于第二轴向延伸部的直径D2。壳体4包括转子壳体部分8，该转子壳体部分包括腔10和12，转子安装在所述腔内，转子腔包括用于容纳第一轴向延伸部14的第一部分10和用于容纳转子的第二轴向延伸部16的第二部分12，第一部分的直径大于第二部分的直径。壳体还包括入口通道26和出口通道28，所述入口通道敞开到第二腔部分中，并且构造成联接至液体供给管或储蓄器，所述出口通道用于排出泵送的液体，并且敞开到第一腔部分中。在所示的实施例中，入口和出口通道都横向地或径向地敞开到腔10和12中(与从腔的轴向端部延伸相反)。然而，在本发明的范围内，入口通道或出口通道中的任一个都可以从腔的轴向端部延伸。在本发明的范围内，泵可以构造成使得在此所述的入口和出口通道颠倒，S卩，入口敞开到较大直径的第一腔部分中，并且出口敞开到较小直径的第二腔部分中。换言之，泵可以构造成从较大直径的部分朝向较小直径的部分泵送液体，或者反过来构造成从较小直径的部分朝向较大直径的部分泵送液体。为了简洁，在此仅详细描述所述变型中的一个，然而应理解，可以使用相同工作原理根据另一个变型来构造所述泵。
所述壳体还包括入口密封件20和出口密封件18，所述入口密封件围绕入口通道26，并且安装在入口通道所连通的腔部分的表面29上，所述出口密封件围绕出口通道28，并且安装在出口通道所连通的腔部分的表面27上。入口密封件20形成包围入口 26的封闭回路，并且出口密封件18形成包围出口 28的封闭回路。出口和入口密封件构造成密封地结合转子的对应的第一和第二轴向延伸部的相应表面31和33。被入口或出口密封件围绕的表面以优选地小于180度的角度(a，^ )卷绕对应的转子延伸部。在转子的第一和第二轴向延伸部中设有液体供给通道22、24。根据一实施例，如图Ia至Ic所示，液体供给通道22、24可以是相应延伸部的表面上的凹槽的形式，所述凹槽大致轴向地延伸，但相对于轴向方向成略微倾斜的角度，所述轴向方向由转子的转动轴线的方向限定。因而，液体供给通道每个都能以所示的螺旋方式稍微围绕相应的转子延伸部14、16。所述凹槽的构造一不唐突的凹陷和微小的倾角一保证了阀的突然打开和关闭，与轻柔且平滑的泵操作相结合地使有用角度最大化。在另一实施例中，如图2所示，液体供给通道可以嵌入在转子内，并且具有在延伸部的表面上的孔(入口，出口)22’、24’。在又一实施例中，如图3所示，液体供给通道可以是在转子表面处的轴向延伸槽22”、24”的形式。也可以结合上述两个变型的特征，使得液体供给通道中在一个转子延伸部上的一个是在转子表面上的凹槽或槽，而在另一个转子延伸部上的另一个液体供给通道嵌入在转子内并且具有敞开到转子表面上的出口和入口。液体供给通道22、24和密封件18、20构造成形成出口阀V2和入口阀VI，所述出口阀和入口阀作为相对于壳体的转子轴向和角度位置的函数打开和关闭出口和入口通道。壳体中的入口和出口通道不需要如图所示地对准，而是可以绕转子以任意角度相对于彼此定位，转子延伸部中的液体供给通道相应地定位。应理解，密封件的形状、位置和尺寸以及液体供给通道的形状、位置和尺寸可以显著地变化，而不脱离本发明的范围，关键功能是打开和关闭所述阀，并且避免两个阀同时打开。入口和出口密封件20、18可以形成为组装在壳体中的独立元件，或形成为与壳体成一体的元件，例如注射模制在壳体中。例如，密封件可以在两个部件单个注射模制过程中由硅基或热塑性弹性体或橡胶与壳体注射而成。围绕转子的第一和第二延伸部在入口和出口阀的外侧上可以设有密封环41、43，以便密封转子腔23的液体填充部分。这些密封环可以是0型密封环或其它密封件的形式，其安装或注射在壳体中或转子上。转子6可以被任何适当的马达(未示出)驱动。例如，转子可以包括马达部分(未示出)，该马达部分具有一个或多个永磁体，提供一个或多个磁极，被马达定子部分(未示出)中的电磁体驱动而转动。马达定子部分可以是泵的一部分或一独立基础单元的一部分，所述泵模块可去除地安装在所述独立基础单元中。所述基础单元可以设有电子设备，用于控制和操作所述泵，和/或用于经由无线或有线连接将信号传输到控制单元。所述基础单元可以构造为可重复使用的单元，泵模块可去除地安装至该单元，以便使泵模块可以被拆下并更换。转子的轴向位移可以通过磁性驱动器或电磁驱动器执行，或通过与凸轮系统相结合的磁力或弹簧偏压力执行。如图6所示，现有技术中尤其已知与弹簧或磁性偏压力BF相·结合的转子6和壳体4上的单侧凸轮系统35、37。根据本发明实施例的有利方面，如图Ia至lc、7、8和10至12所示，转子的轴向位移也可以借助双侧凸轮而实现。在双侧凸轮变型中，转子可以设有凸轮槽或凹槽38、38’、38”，限定相对凸轮表面40a、40b、40a’、40b’、40a”、40b”。在壳体上设有接合在凸轮槽或凹槽38、38’、38”中的互补的凸轮指36。凸轮指36可以刚性地附装至壳体，与壳体形成一体或作为独立部件组装至壳体。在一变型中，凸轮指可以弹性地安装在壳体中，以便使其压下到转子凸轮槽中。可替代的变型(未示出)可以包括转子上的凸轮指，该凸轮指接合在设置在壳体中的凸轮槽中，以作为转子相对于壳体的角运动的函数而相对于壳体对转子施加轴向运动。在理解了凸轮元件可以相反的情况下，为了简洁，在此仅描述安装在壳体上的凸轮指接合在转子的凸轮槽中的变型。对于转子转动360度用于泵送作用的实施例(图4a至4f和图10的实施例)而言，凸轮槽可以包括完全绕转子延伸的单个槽，或者对于摇摆转动(图Ia至lc、8和10至12的实施例)而言，凸轮槽可以包括仅部分地绕转子延伸的两部分槽。凸轮槽38、38’、38”的相对凸轮表面40a、40b、40a’、40b’、40a”、40b”可以限定基
本恒定宽度的槽(图Ia至lc、ll)，或者可以限定变化宽度的凸轮槽(图8、10和12)。凸轮槽因而可以如图11所示具有适应凸轮指的相对凸轮表面，或者在有利变型中，凸轮槽可以具有由变化的间隔分开的相对凸轮表面40a、40b、40a”、40b”，所述变化的间隔构造成使得能够进行泄漏或阻塞检测，如下文进一步参照图9a至9f、10和12将更加详细地描述。在如图4a至4f、11、12和图Ia至Ib所示的具有摇摆转子的实施例中，凸轮槽可以包括对应于第一转动方向的第一部分39a和对应于与第一转动方向相反的第二转动方向的第二部分39b。现在参照图5a至5f，示出了具有360度转动转子的泵模块的实施例。转子沿单个方向R+转动以用于泵送作用。在该实施例中，转子也可以沿反方向转动，以便进行反向泵送操作，由此在这种变型中轴向位移凸轮被构造成允许沿两个方向的转动。在图5a中，转子处于对应于两个阀Vl和V2都处于关闭位置的位置。出口阀V2由出口密封件18、出口通道28、第一轴向延伸部14和第一液体供给通道22形成，而入口阀Vl通过入口密封件20、入口通道26、第二轴向延伸部16和第二液体供给通道24的配合而限定。可见，当阀Vl和V2关闭时，转子被在角度上和周向上定位成使得液体供给通道22、24都不出现在由相应密封件围绕的表面区域19、21 (以下称为“密封区”)内。在这些附图中，所示转子沿顺时针方向转动，图5a至5f示出在360度泵循环中的连续位置。在图5b中，在一定转动后，当液体供给通道24进入到由入口密封件20所围绕的入口密封区21中时，入口阀Vl打开。随着转子转动并且入口阀Vl打开，转子还轴向地位移，以便使腔内的自由体积23增大，并且通过入口阀V2抽吸液体Fi以填充腔自由体积23。如图5c所示，出口阀V2在持续进行直到如图5d所示入口阀Vl关闭为止的腔填充过程期间是关闭的，出口阀V2在整个腔填充过程中都是关闭的。接下来，如图5e所示，当液体供给通道22接合在由出口密封件18所围绕的出口密封区19中时，出口阀V2打开。当出口阀V2打开时，转子沿着减小腔自由体积23的方向轴向地位移，因而通过出口通道28排出液体Em，亦如图5f所示。入口阀Vl在整个腔排空过程中都是关闭的。当转子完成360度循环到达如图5a所示的位置时，出口阀V2则关闭。可以注意到，转子可以沿反方向转动，以沿反方向泵送液体(入口变成出口，并且反之亦然)，轴向位移凸轮相应地构造成允许沿两个方向的转动。 参照图4a至4f的实施例，示出摇摆转子。在图4a所示的位置中，阀Vl和V2都关闭。出口阀V2由出口密封件18、出口通道28、第一轴向延伸部14和第一液体供给通道22形成，而入口阀Vl通过入口密封件20、入口通道26、第二轴向延伸部16和第二液体供给通道24的配合而限定。可见，当阀Vl和V2关闭时，转子被在角度上和周向上定位成使得液体供给通道22、24都不出现在由相应密封件围绕的表面区域19、21内。在示出泵填充操作的图4a至4d中，所示转子沿顺时针方向R+转动,而在示出泵排空操作的图4d至4f中，转子沿逆时针方向R-转动。在图4b中，在从图4a的关闭阀位置的一定转动之后，因为液体供给通道24进入到由入口密封件20所围绕的入口密封区21中，因此入口阀Vl打开。随着转子转动并且入口阀Vl打开，转子还轴向地位移，以便使腔内的自由体积23增大，并且通过入口阀V2抽吸液体Fi以填充腔自由体积23。如图4c所示，出口阀V2在持续进行直到如图4d所示入口阀Vl关闭为止的腔填充过程期间是关闭的，出口阀V2在整个腔填充过程中都是关闭的。如图4d所示当两个阀都关闭时，转子停止并且继而沿反方向R_(在该示例中为逆时针方向)转动，直到当液体供给通道22接合在由出口密封件18所围绕的出口密封区19中时，如图4e所示出口阀V2打开为止。当出口阀V2打开时，转子沿着减小腔自由体积23的方向轴向地位移，因而通过出口通道28排出液体Em，亦如图4f所示。入口阀Vl在整个腔排空过程中直到如图4a所示代表完整泵送循环的起始位置都是关闭的。图4a至4f中所示的摇摆泵的轴向运动在图11和12的曲线图中示出。凸轮路径具有由凸轮路径的一半所代表的填充阶段PF和由凸轮路径的另一半段所代表的排空阶段PE,图4a至4f所示的转子位置对应于凸轮路径上指示的相应位置A至F。在改变转动方向的位置处，最好如图7所示，凸轮槽38’、38”可以包括退出部41以限定不返回的点，保证了凸轮指从一个凸轮槽部分39a到达下一个凸轮槽部分3%，防止凸轮指沿着同一凸轮槽返回。在该变型中，凸轮指36可动地安装至外壳，并且通过弹簧力或磁力而偏压抵靠转子，以便使其跟随凸轮槽的底部。凸轮路径从部分39a到部分39b并且返回部分39a以开始新的摇摆泵送循环的变化也可以在凸轮槽中没有台阶的情况下通过在转子停止和方向改变的位置处在转子上施加轴向偏压力而实现，在一个位置处的偏压力与在另一个位置处的偏压力相反。所述轴向偏压力可以通过转子与壳体之间的交替弹簧系统或通过电磁体实现。可以在本发明的范围内采用其它装置以保证凸轮指在转换位置处转换到正确的槽部分中，诸如槽中的枢转或弹性臂，其防止凸轮指返回并保证仅沿一个方向的运动。现在参照图9a至9f，将描述本发明的实施例，其具有360度转动转子，且具有泄漏和阻塞检测。阻塞或泄漏检测可以在具有单侧凸轮(如图6所示)或如图10所示带可变凸轮槽宽度的双侧凸轮的变型中实施。转子的轴向位移取决于凸轮的轮廓和泵入口和出口阀VI、V2的打开和关闭位置，最好如图9a所示，其中转子的位移轮廓在该实施例中分成六段SI、S2、S3a、S3b、S4和S5。转子轴向位移可以通过壳体和/或转子上的位置传感器(未示出)而检测或测量，所述位置传感器诸如霍耳效应传感器或光学传感器。在段SI中，没有发生轴向位移，并且泵既不填充也不排空。刚好在壳体上的凸轮 凸起遇到转子凸轮轮廓的斜坡CP2之前或当该凸轮凸起遇到该斜坡时，泵入口阀Vl打开并且转子沿着凸轮段S2轴向地位移，以将液体抽吸到泵腔中，直到由凸轮部分CP3限定的最大轴向位移位置为止，此后入口阀关闭并且转子跟随沿着凸轮部分CP3的段S3a的平坦路径，直到壳体上的凸轮指移动经过凸轮轮廓段CP4为止。沿着凸轮下降CP4之后的段S3b，基本没有轴向位移，这是因为其中的液体基本不可压缩。然而，围绕和容纳泵中液体的材料，尤其是弹性的密封件，具有固有弹性，使得如图所示具有微小的轴向位移台阶S3b。即使凸轮轮廓在CP4处突然变化到最小值CP5，转子轴向位置也不会变化(除了所述微小台阶之外)，直到出口阀打开允许液体从泵腔排出为止。在其中凸轮斜坡下降(CP4至CP5)与阀V2打开基本同时发生的本发明的变型中，可以进行阻塞检测，但泄漏检测是受限的。当泵腔排空时，转子的轴向位移跟随段S4下降到由凸轮轮廓CP5限定的最小值，以跟随段S5 (其对于进一步的循环而言继而又与SI连接)。应注意，为了保持转子和壳体的凸轮元件接合，相对于壳体在转子上施加轴向偏压力。在典型实施例中，所述轴向偏压力可以磁性地施加和/或借助预加载弹簧(未示出)而施加。在例如由于有缺陷的密封件而引起泵腔中泄漏的情况下，可以检测到转子位移，这是因为在出口阀打开并且图9b所示的斜坡S4’可以被检测到之前，转子将在区域Zl中轴向地位移。也可以通过在斜坡下降段CP4之后在两个阀Vl和V2都关闭的段(区域Zl)中进行转子的前后位移而检测泵腔中的泄漏，如图9f所示。与没有摆动的构造(如图9b所示)相t匕，在对转子施加轴向力的同时转子在小于180度(例如在10度至60度之间，例如20度至30度)的角度上的前后转动(在此也称为“摆动”)使得转子轴在所述阀关闭的段中较大总幅度的泄漏情况下实现了轴向位移S4””’。因而泵腔中的任何泄漏都能被更加容易且可靠地检测到，尤其是小幅度的泄漏。根据泵送应用，摆动操作可以在泵操作的开始、结束或中间进行，或者甚至在转子的每个循环进行。摆动操作类似于在大角度(例如大于180度)上的单向转动，以检测少量的泄漏，并且对应于小的轴向位移(例如小于总行程的1/10)。然而，摆动操作也可以在两个阀都关闭的较小角度区域上进行，并且因而为例如当阀需要打开以进行吸入和排出操作时的其它功能留下更多角度空间。也可以在向转子施加轴向力的同时进行转子的前后转动，以尤其在泵起动操作期间驱赶泵腔内的气泡。优选地，在凸轮指在斜坡段CP2上的位置处执行所述摆动，以便使所述转子进行转动的和轴向的前后运动，以驱赶贴在泵腔壁上的气泡。在一变型中，可以通过沿反方向转动转子直到凸轮指碰撞停止部CP4以产生机械冲击(减速)而驱赶气泡。前后转动可以进行两次或更多次，每次反向转动都使得壳体凸轮碰撞停止部CP4，以产生多个连续冲击而驱赶气泡。在摆动操作之后，转子继而可以转动一圈、两圈或更多圈以排出气泡。气泡驱赶操作可以在泵起动操作中进行，但也可以按规则的间隔或例如在故障检测之后在泵操作期间在任意时刻进行，尤其用于辨别由于泄漏引起的故障或泵中存在气体。实际上，根据图9b或9f的转子位移可以代表泵腔中存在气体，而不是泄漏。为了在这些情况之间进行辨别，在检测到假定的泄漏故障之后，如上所述地进行气泡驱赶和排出操作，并且此后进行进一步的泄漏检测操作。如果开始的故障警报是由于存在气泡而引起的，则气泡将在气泡驱赶操作期间被排出，并且随后的泄漏检测测试将指示正常的操作。如果开始的警报并不是由于泵中存在气体而引起的，则随后的测试将确认泄漏故障。如图9c所示，如果例如由于出口下游的管断开或泄漏(例如断开的导管)而导致泵下游不寻常的低压，则转子将朝向低位置更快速地轴向位移，并且因而当出口阀V2打开时，在区域Z2中产生更陡的排放斜坡S4”。然而，泵下游泄漏的可靠检测将取决于泵下游的 压力和由于泵下游泄漏而引起的压力下降。压力下降越大，越容易可靠地检测泄漏。因而在克服较大相对压力进行泵送的应用中，下游泄漏检测功能是尤其有利的。在部分阻塞的情况下，例如在杂质、出口管被压紧、血液凝固和类似的情况下，由于需要轴向偏压力来克服背压，因此出口处的下游压力将增大，并且使得转子的轴向位移S4”’更加缓和，如图9d所示。在完全阻塞的情况下，在当出口阀V2打开时的区域Z3中，或者当出口阀V2在区域TA中再次关闭时，泵转子位移S4’ ’ ’ ’、S5’ ’ ’’不会到达最小位置，如图9e所示。上述阻塞和泄漏检测方法能以与上述相同的方式应用于具有如图8和12a至12e所示的摇摆泵的实施例中，由此示出等同的凸轮部分CPl - CP5和位移段SI - S5。每个位移轮廓都可以与如图9a和12a所示的预期的或限定的基准轮廓S4、S5进行比较，所述基准轮廓可以存储在泵的测量信号处理电路的表中。基准轮廓可以例如是凸轮轮廓 CP1-CP2-CP3-CP4-CP5。参照图10，示出360度循环双侧凸轮。槽轮廓具有允许上述阻塞或泄漏检测的段。泵填充期间的轴向位移由凸轮段CP3限定。朝向液体排出操作的终点(即，当出口阀V2打开时)，相对的凸轮侧40b接合凸轮指36，并且在泵排出期间的轴向位移因而由凸轮段CP5’的位置限定。凸轮表面CP3和CP5’因而用作基准表面，该基准表面限定每个循环所泵送液体的准确量，而不像现有技术系统那样取决于作用在转子上的高偏压力。可以使用用于在入口阀关闭后检测泄漏、气泡或阻塞的弱偏压弹簧力，因而与需要较高弹簧力以便执行液体排出功能的单侧凸轮变型相比，减小了在操作区域Zl和Z2中泵腔中的压力。由于凸轮表面CP5’用作基准表面，因此与凸轮表面CP5’相对的表面43可以形成下陷部以允许与凸轮表面CP5’的一些间隔公差。
权利要求
1.一种泵，其包括 壳体，其包括转子腔、敞开到转子腔中的入口和出口通道(26)以及安装在所述腔的表面上的入口和出口密封件，和 转子，所述转子可转动地并且可轴向滑动地接收在所述腔中，并且包括第一轴向延伸部和第二轴向延伸部，所述第一轴向延伸部包括一液体供给通道，所述第二轴向延伸部包括一液体供给通道，所述第一和第二轴向延伸部具有不同的直径， 所述入口和出口密封件接合转子的表面，每个轴向延伸部的所述液体供给通道与对应的所述密封件一起形成一阀，该阀作为转子的角位移和轴向位移的函数而打开和关闭， 其特征在于，所述入口和出口通道中的至少一个横向地或径向地敞开到转子腔中，并且入口和出口密封件中的至少一个形成一封闭回路，该封闭回路围绕所述入口和出口通道中的所述至少一个。
2.根据权利要求I所述的泵，其特征在于，所述入口和出口通道都横向地或径向地敞开到转子腔中，并且入口和出口密封件都形成围绕相应的入口和出口通道的封闭回路。
3.根据权利要求I或2所述的泵，其特征在于，由入口或出口密封件围绕的表面以小于180度的角度(a，0 )卷绕对应的转子延伸部。
4.根据上述权利要求中任意一项所述的泵，其特征在于，所述转子构造成在小于360度的转角上摇摆，前后运动构成泵送循环。
5.根据权利要求I至3中任意一项所述的泵，其特征在于，所述转子构造成在单一方向上转动，360度的转角构成泵送循环。
6.根据上述权利要求中任意一项所述的泵，其特征在于，所述转子和壳体包括内接合凸轮元件，以作为转角的函数而实现转子轴向位移，所述凸轮元件包括双侧凸轮槽。
7.根据权利要求6所述的泵，其特征在于，所述双侧凸轮槽具有变化的宽度，该变化的宽度构造成使得能够进行泄漏或阻塞检测。
8.根据权利要求6或7所述的泵，其特征在于，在泵填充期间的轴向位移由凸轮槽的一侧上的凸轮段CP3限定，并且在泵排出期间的轴向位移由凸轮槽的相对侧上的凸轮段CP5’限定，凸轮表面CP3、CP5’用作基准表面，该基准表面限定每次循环所泵送液体的体积。
9.根据权利要求6或7所述的泵，其特征在于，所述凸轮槽包括第一部分(39a)和第二部分(3%)，所述第一部分限定在一个转动方向上的轴向位移，所述第二部分限定在相反转动方向上的轴向位移。
10.根据权利要求9所述的泵，其特征在于，在所述凸轮槽中对应于转动方向改变的转换位置处，所述凸轮槽包括退出部，所述退出部构造成保证凸轮指从一个凸轮槽部分前进到另一个凸轮槽部分。
11.一种检测泵的阻塞或泄漏的方法，其包括提供根据上述权利要求中的任意一项所述的泵，进行初始测量，所述初始测量包括使转子沿向前泵送方向转动至少一圈，并且将作为转动位移轮廓的函数的轴向位移作为凸轮轮廓存储在查阅表中，在随后的泵送期间测量作为转动位移的函数的转子轴向位移，并且将所测量的转子位移与所存储的凸轮轮廓进行比较。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在凸轮轮廓设定之前，转子沿反方向转动，直到凸轮肩部(CP4)抵靠互补凸轮指为止，由此设定限定的基准起始位置。
13.根据上述两个权利要求中的任一个所述的方法，其特征在于，当两个阀Vl和V2都关闭以检测泄漏时，转子的前后位移在小于90度的角度上进行。
14.一种在泵中检测泄漏或去除气泡的方法，该泵包括外壳和可轴向地和可转动地运动的转子，该转子安装在所述壳体中，并且具有入口阀(Vl)和出口阀(V2)，所述方法包括在小于180度的角度上施加转子的前后位移，同时在转子上施加轴向力。
15.根据权利要求14所述的用于检测泄漏的方法，其特征在于，当两个阀(V1，V2)都关闭时，转子的前后位移优选地在小于90度的角度上进行。
16.根据权利要求11至14中的任意一项所述的方法，其特征在于，所述泵包括根据权利要求I至10中任意一项所述的泵的其它特征中的任意一项。
全文摘要
一种泵，其包括壳体，其包括转子腔、敞开到转子腔中的入口和出口通道以及安装在所述腔的表面上的入口和出口密封件；和转子，所述转子可转动地并且可轴向滑动地接收在所述腔中，并且包括第一轴向延伸部和第二轴向延伸部，所述第一轴向延伸部包括一液体供给通道，所述第二轴向延伸部包括一液体供给通道，所述第一和第二轴向延伸部具有不同的直径。所述入口和出口密封件接合转子的表面，从而每个轴向延伸部的所述液体供给通道与对应的所述密封件一起形成一阀，该阀作为转子的角位移和轴向位移的函数而打开和关闭。所述入口和出口通道中的至少一个横向地敞开到转子腔中，并且入口和出口密封件中的至少一个形成一封闭回路，该封闭回路围绕所述入口和出口通道中的所述至少一个。
文档编号F04B7/04GK102803725SQ201180014133
公开日2012年11月28日 申请日期2011年3月15日 优先权日2010年3月17日
发明者D·热努, P·克里斯滕, F·罗宾, H·蒂默 申请人:森西勒Pat股份公司