[RU]

1. Базовый модуль (40) насоса качающегося типа, включающий в себя привод (43) насоса качающегося типа, качающееся устройство (41), приемный элемент (42), предназначенный для размещения в нем насосного модуля (1), и устройство (56) для создания предварительного напряжения, причем устройство (56) для создания предварительного напряжения обеспечивает предварительное упругое напряжение размещенного в приемном элементе (42) насосного модуля (1) относительно качающегося устройства (41), при этом приемный элемент (42) выполнен таким образом, что насосный модуль (1), включающий в себя базовый элемент (2) и упруго деформируемую мембрану (4), вручную вставляется в приемный элемент (42) и вручную извлекается из приемного элемента (42) без помощи дополнительного инструмента, при этом устройство (56) для создания предварительного напряжения обеспечивает предварительное напряжение качающегося устройства (41) относительно приемного элемента (42) насосного модуля (1), причем базовый модуль (40) насоса качающегося типа дополнительно включает в себя крышку (44), выполненную с возможностью закрытия приемного элемента (42) с размещенным в приемном элементе (42) насосным модулем (1), причем устройство (56) для создания предварительного напряжения, по меньшей мере, частично встроено в крышку (44) таким образом, что при закрытой крышке (44) насосный модуль находится в предварительно напряженном состоянии относительно качающегося устройства (41), при этом приемный элемент (42) выполнен согласно наружной форме насосного модуля (1) таким образом, что насосный модуль (1) размещается в приемном элементе (42) с геометрическим замыканием.

2. Базовый модуль (40) по п.1, в котором качающееся устройство (41) установлено с возможностью перемещения в осевом направлении вдоль своей оси (67) вращения.

3. Насосная система качающегося типа, включающая в себя базовый модуль (40) насоса качающегося типа по одному из пп.1 или 2 и насосный модуль (1), причем насосный модуль (1) включает в себя базовый элемент (2), клапан (14) и упруго деформируемую мембрану (4), причем базовый элемент (2) и мембрана (4) формируют линейный, по меньшей мере, участками изогнутый насосный канал (5) таким образом, что за счет колеблющегося деформирования мембраны (4) текучая среда имеет возможность перекачиваться по насосному каналу (5), причем насосный модуль (1) размещен в приемном элементе (42) базового модуля (40) насоса таким образом, что насосный модуль (1) и качающееся устройство (41) базового модуля (40) упруго прижаты друг к другу посредством устройства (56) для создания предварительного напряжения, при этом предусмотрено устройство для приведения в действие клапана (14), которое выполнено таким образом, что при установке насосного модуля (1) в приемном элементе (42) оно приводит тело клапана (14) в положение срабатывания.

(57) Реферат / Формула:

1. Базовый модуль (40) насоса качающегося типа, включающий в себя привод (43) насоса качающегося типа, качающееся устройство (41), приемный элемент (42), предназначенный для размещения в нем насосного модуля (1), и устройство (56) для создания предварительного напряжения, причем устройство (56) для создания предварительного напряжения обеспечивает предварительное упругое напряжение размещенного в приемном элементе (42) насосного модуля (1) относительно качающегося устройства (41), при этом приемный элемент (42) выполнен таким образом, что насосный модуль (1), включающий в себя базовый элемент (2) и упруго деформируемую мембрану (4), вручную вставляется в приемный элемент (42) и вручную извлекается из приемного элемента (42) без помощи дополнительного инструмента, при этом устройство (56) для создания предварительного напряжения обеспечивает предварительное напряжение качающегося устройства (41) относительно приемного элемента (42) насосного модуля (1), причем базовый модуль (40) насоса качающегося типа дополнительно включает в себя крышку (44), выполненную с возможностью закрытия приемного элемента (42) с размещенным в приемном элементе (42) насосным модулем (1), причем устройство (56) для создания предварительного напряжения, по меньшей мере, частично встроено в крышку (44) таким образом, что при закрытой крышке (44) насосный модуль находится в предварительно напряженном состоянии относительно качающегося устройства (41), при этом приемный элемент (42) выполнен согласно наружной форме насосного модуля (1) таким образом, что насосный модуль (1) размещается в приемном элементе (42) с геометрическим замыканием.

2. Базовый модуль (40) по п.1, в котором качающееся устройство (41) установлено с возможностью перемещения в осевом направлении вдоль своей оси (67) вращения.

3. Насосная система качающегося типа, включающая в себя базовый модуль (40) насоса качающегося типа по одному из пп.1 или 2 и насосный модуль (1), причем насосный модуль (1) включает в себя базовый элемент (2), клапан (14) и упруго деформируемую мембрану (4), причем базовый элемент (2) и мембрана (4) формируют линейный, по меньшей мере, участками изогнутый насосный канал (5) таким образом, что за счет колеблющегося деформирования мембраны (4) текучая среда имеет возможность перекачиваться по насосному каналу (5), причем насосный модуль (1) размещен в приемном элементе (42) базового модуля (40) насоса таким образом, что насосный модуль (1) и качающееся устройство (41) базового модуля (40) упруго прижаты друг к другу посредством устройства (56) для создания предварительного напряжения, при этом предусмотрено устройство для приведения в действие клапана (14), которое выполнено таким образом, что при установке насосного модуля (1) в приемном элементе (42) оно приводит тело клапана (14) в положение срабатывания.

---

Евразийское 025893 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.02.28
(21) Номер заявки 201390528
(22) Дата подачи заявки
2011.10.13
(51) Int. Cl.
A61M 5/142 (2006.01) A61M 5/14 (2006.01) F04B 43/14 (2006.01) F04B 43/12 (2006.01) A61M5/168 (2006.01) A61M39/24 (2006.01) A61M39/26 (2006.01)
(54) БАЗОВЫЙ НАСОСНЫЙ МОДУЛЬ И НАСОСНАЯ СИСТЕМА
(31) 61/392,494; 10187380.0; 61/392,492; 10187378.4; 61/392,490; 10187377.6;
61/392,495; 10187381.8
(32) 2010.10.13
(33) US; EP; US; EP; US; EP; US; EP
(43) 2013.09.30
(86) PCT/EP2011/067917
(87) WO 2012/049263 2012.04.19
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ФРЕЗЕНИУС КАБИ ДОЙЧЛАНД ГМБХ (DE)
(72) Изобретатель:
Беккер Михаэль (DE)
(74) Представитель:
Медведев В.Н. (RU)
(56) DE-A1-1528971 NL-A-7509443 EP-A1-0604740
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к базовому насосному модулю и насосной системе, которая включает в себя насосный модуль и базовый насосный модуль. В частности, изобретение относится к базовому модулю для насоса качающегося типа и насосной системе качающегося типа.
Уровень техники
Патентный документ US 5466133 представляет насос качающегося типа. Насос качающегося типа включает привод насоса и качающийся диск. Кроме того, насос качающегося типа включает мембрану и нижнюю корпусную деталь, которые совместно образуют насосный канал. Насосный канал образован дугообразной выемкой в корпусной детали, причем окружность не замкнута. На одном конце кольцеобразной выемки находится вход насосного канала, на другом конце выход насосного канала. Нижняя корпусная деталь с помощью резьбовых соединений прочно соединена со срединной корпусной деталью. В срединной корпусной детали размещено качающееся устройство. Между нижней корпусной деталью и срединной корпусной деталью зажата мембрана. Кроме того, мембрана прочно соединена с качающимся устройством. С помощью привода качающегося диска качающееся устройство может быть приведено в качающееся движение, которое через жесткое соединение с мембраной передается на мембрану. Колебательное движение мембраны соответствует перистальтическому движению. При деформировании мембраны насосный канал перекрывается на одном участке между входом в насос и выходом из насоса, и при качающемся движении качающегося устройства перекрытый участок перемещается от входа в насос к выходу из насоса. Этим путем текучая среда может продвигаться по насосному каналу. Нежелательное обратное течение предотвращается обратным клапаном позади входа насосного канала и выхода насосного канала.
Патентный документ DE 3227051 А1 раскрывает шланговый перистальтический насос для вариантов медицинского применения.
Шланговый перистальтический насос выполнен как насос качающегося типа. Шланговый перистальтический насос включает насосный привод и качающийся диск, который с помощью насосного привода может быть приведен в качающееся движение. Шланговый перистальтический насос имеет откидную крышку, в которую может быть вставлен шланг. Вставленный шланг на дугообразном участке насоса пережимается качающимся диском в перемещающемся в результате качающегося движения месте таким образом, что текучая среда может проталкиваться по шлангу. Пережатый участок является достаточно длинным, чтобы в одной фазе качающегося движения входной участок и выходной участок шланга были пережаты совместно, так что шланг всегда является запертым по меньшей мере в одном месте. Этим путем предотвращается нежелательное протекание текучей среды.
Сущность изобретения
Соответствующий изобретению базовый модуль насоса качающегося типа включает в себя прииод насоса качающегося типа, качающееся устройство, приемный элемент, предназначенный для размещения в нем насосного модуля, и устройство для создания предварительного напряжения, причем устройство для создания предварительного напряжения обеспечивает предварительное упругое напряжение в размещенном в приемном элементе насосном модуле относительно качающегося устройства. При этом приемный элемент выполнен таким образом, что насосный модуль, включающий в себя базовый элемент и упруго деформируемую мембрану, вручную вставляется в приемный элемент и вручную извлекается из приемного элемента без помощи дополнительного инструмента, при этом устройство для создания предварительного напряжения обеспечивает предварительное напряжение качающегося устройства относительно приемного элемента насосного модуля, причем базовый модуль насоса качающегося типа дополнительно включает в себя крышку, выполненную с возможностью закрытия приемного элемента с размещенным в приемном элементе насосным модулем, причем устройство для создания предварительного напряжения, по меньшей мере частично, встроено в крышку таким образом, что при закрытой крышке насосный модуль находится в предварительно напряженном состоянии относительно качающегося устройства, при этом приемный элемент выполнен согласно наружной форме насосного модуля таким образом, что насосный модуль размещается в приемном элементе с геометрическим замыканием.
Посредством упругого предварительного напряжения насосного модуля относительно качающегося устройства может быть обеспечено то, что вставленный насосный модуль и качающееся устройство занимают определенное положение относительно друг друга. Это в особенности предпочтительно для ситуации, что насосный модуль выполнен как изделие однократного употребления ("одноразовое изделие"), т.е. удаляется после одноразового использования и заменяется новым насосным модулем. Благодаря определенным положениям качающегося устройства и насосного модуля может быть предотвращено то, что в нежелательной степени изменятся характеристики нагнетания при замене насосного модуля. Поскольку насосный модуль используется или может быть использован в насосе качающегося типа или базовом модуле насоса качающегося типа (об этом см. нижеследующее описание), насосный модуль также может быть обозначен как кассета насосного модуля.
Соответствующая изобретению насосная система качающегося типа включает в себя соответствующий изобретению базовый модуль насоса качающегося типа и насосный модуль, причем насосный модуль включает в себя базовый элемент, клапан и упруго деформируемую мембрану, причем базовый
элемент и мембрана формируют линейный, по меньшей мере, участками изогнутый насосный канал таким образом, что за счет колеблющегося деформирования мембраны текучая среда имеет возможность перекачиваться по насосному каналу, причем насосный модуль размещен в приемном элементе базового модуля насоса качающегося типа таким образом, что насосный модуль и качающееся устройство базового модуля с помощью устройства для создания предварительного напряжения упруго прижаты друг к другу. При этом предусмотрено устройство для приведения в действие клапана, которое выполнено таким образом, что при установке насосного модуля в приемном элементе оно приводит тело клапана в положение срабатывания.
Дополнительный соответствующий изобретению насосный модуль включает в себя базовый элемент и упруго деформируемую мембрану, причем базовый элемент и мембрана формируют линейный, по меньшей мере, участками изогнутый насосный канал, и базовый элемент имеет вход насосного канала и выход насосного канала, причем вход насосного канала и выход насосного канала соединены насосным каналом для введения текучей среды в насосный канал и выведения из него таким образом, что путем циклически циркулирующего деформирования мембраны текучая среда может перекачиваться по насосному каналу от входа насосного канала к выходу насосного канала.
Соответствующий изобретению насосный модуль может быть изготовлен недорогим и прочным. Формированием насосного канала из мембраны и базового элемента насосный канал может быть изготовлен с точно определенными и воспроизводимыми размерами, благодаря чему для многочисленных насосных модулей может быть обеспечена высокая точность скорости подачи. В результате того, что насосный модуль может быть изготовлен с небольшими затратами и воспроизводимо, соответствующий изобретению насосный модуль пригоден в качестве изделия одноразового употребления ("одноразового изделия"), которое предназначено только для однократного использования.
В частности, насосный модуль может быть применен в качестве составной части насоса качающегося типа. В принципе соответствующий изобретению насосный модуль также может быть использован для насосов других типов.
Соответствующий изобретению базовый модуль насоса качающегося типа позволяет вставлять в него насосный модуль вручную без помощи дополнительного инструмента и тем самым изготавливать действующий насос качающегося типа и также просто извлекать насосный модуль из базового модуля насоса качающегося типа. Благодаря этому базовый модуль насоса качающегося типа в особенности пригоден для применения насосных модулей, которые выполнены как изделие одноразового употребления ("одноразовое изделие"), и обычно заменяются после каждого использования.
Согласно одному предпочтительному варианту выполнения качающееся устройство базового модуля насоса качающегося типа установлено с возможностью перемещения в осевом направлении вдоль своей оси вращения. Аксиальная опора качающегося устройства обеспечивает возможность того, что качающееся устройство может сдвигаться относительно базового насосного модуля, чтобы оказывать определенное прижимающее давление на мембрану насосного модуля.
Согласно одному дополнительному предпочтительному варианту выполнения качающееся устройство включает устройство для измерения давления, которое позволяет измерять давление внутри насосного канала через мембрану базового насосного модуля. Давление в насосном канале в зависимости от состояния перемещения качающегося устройства может быть измерено при закрытом входе и выходе насосного канала, при открытом входе насосного канала и при открытом выходе насосного канала.
Дополнительный соответствующий изобретению насосный модуль для насоса качающегося типа включает в себя линейный, по меньшей мере, участками изогнутый насосный канал, вход насосного канала и выход насосного канала, причем вход насосного канала и выход насосного канала соединены насосным каналом для введения и выведения текучей среды в насосном канале таким образом, что за счет циклически циркулирующего деформирования насосного канала текучая среда может прокачиваться через насосный канал от входа насосного канала к выходу насосного канала, причем насосный канал на участке между входом насосного канала и выходом насосного канала выполнен отклоняющимся от сугубо дугообразной формы.
Под "дугообразной формой" в рамках изобретения следует понимать круглую дугу, которая может быть открытой или также замкнутой (т.е. в последнем случае образует окружность). Насосный канал с дугообразными участками, которые, однако, выполнены с различными радиусами относительно совместного центра, в рамках изобретения также рассматривается как отклоняющийся от формы дуги окружности.
Выполнение насосного канала с отклоняющейся от дуги окружности формой позволяет, например, надежно перекрыть вход насосного канала и выход насосного канала в рамках качающегося движения качающегося устройства в один и тот же момент времени для предотвращения того, что возникнет состояние, в котором насосный канал между выходом насосного канала и входом насосного канала откроется, и произойдет нежелательное протекание текучей среды. Альтернативно или дополнительно, в случае установленного подвижным в осевом направлении качающегося устройства и/или выполненного, по меньшей мере частично, подпружиненным качающегося устройства может быть оптимизирована амплитуда осевого перемещения качающегося устройства или его части во время его циклически циркули
рующего качающегося движения, в частности, в переходных фазах, в которых качающееся устройство должно преодолевать не содержащий насосного канала участок между входом насосного канала и выходом насосного канала.
Кроме того, альтернативно или дополнительно, благодаря формированию перекрывающихся участков насосных каналов может быть достигнуто сжатие и тем самым повышение давления прокачиваемой через насосный канал текучей среды. Альтернативно или дополнительно, отклонение насосного канала от сугубо дугообразной формы, например, подразделением насосного канала, по меньшей мере, на первую область и вторую область, позволяет предусмотреть участок насосного канала для цели измерения или для цели выравнивания давления.
Дополнительный соответствующий изобретению базовый модуль насоса качающегося типа включает привод насоса качающегося типа с качающимся устройством, причем качающееся устройство имеет вовлекаемый в качающееся движение линейный и, по меньшей мере, участками изогнутый буртик для колеблющегося деформирования шланга или мембраны, причем буртик выполнен отклоняющимся от сугубо дугообразной формы.
Благодаря тому, что буртик качающегося устройства выполнен отклоняющимся от сугубо дугообразной формы, вход насосного канала и выход насосного канала в рамках качающегося движения качающегося устройства можно надежно перекрыть в один и тот же момент времени для предотвращения того, что возникнет состояние, в котором насосный канал между входом насосного канала и выходом насосного канала на какой-то момент откроется, и произойдет нежелательное протекание текучей среды. Альтернативно или дополнительно, отклоняющийся от дугообразной формы буртик во взаимодействии с соответственно выполненным участком насосного канала в рамках качающегося движения позволяет выполнить повышение давления внутри одного участка насосного канала.
В альтернативном варианте вместо формирования качающегося устройства с буртиком может быть выполнена мембрана с соответствующим выступом. Вариант выполнения с утолщением, которое также может быть обозначено как возвышение, оказался предпочтительным потому, что благодаря этому может быть достигнуто равномерное прижатие мембраны. Кроме того, насос качающегося типа является практически нечувствительным к колебаниям давления на входе и/или на выходе насосного канала. Кроме того, для него не являются критически важными допуски на боковое смещение качающегося устройства относительно мембраны, что оказалось в особенности важным для характеристики "одноразового использования". В этом случае качающееся устройство может иметь плоскую поверхность, которая взаимодействует с утолщением мембраны. При круговом движении качающегося устройства предпочтительно возникает длительный или, по существу, продолжительный контакт между мембраной и качающимся устройством. В частности, мембрана длительно или, по существу, продолжительно находится в предварительно напряженном состоянии. Благодаря этому характеристики нагнетания являются нечувствительными к вариации входного давления, которое, например, может быть обусловлено высотой размещения пакета. В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения качающееся устройство и мембрана не соединены друг с другом, например, путем свинчивания. Они уложены друг на друга.
Дополнительная соответствующая изобретению насосная система качающегося типа включает соответствующий изобретению насосный модуль и соответствующий изобретению базовый модуль насоса качающегося типа, причем буртик качающегося устройства в базовом модуле насоса качающегося типа по своей форме выполнен, по меньшей мере, участками соответственно участку насосного канала между входом насосного канала и выходом насосного канала.
Буртик качающегося устройства и насосный канал согласуются между собой, по меньшей мере, участками, по своей отклоняющейся от сугубо дугообразной форме. Буртик может продолжаться по одному или обоим направлениям таким образом, что согласующаяся с насосным каналом часть буртика образует только частичный участок буртика.
Дополнительный соответствующий изобретению насосный модуль для медицинского насоса, в частности для насоса качающегося типа, включает насосный канал и соединенную с насосным каналом клапанную камеру, причем текучая среда может прокачиваться через насосный канал и клапанную камеру, причем первый участок стенки клапанной камеры является гибким, и насосный модуль имеет подвижное тело клапана, которое размещено в клапанной камере, причем тело клапана может занимать нейтральное положение, в котором тело клапана закрывает клапанную камеру от протекания текучей среды и может принимать положение срабатывания, в котором тело клапана открывает проток для текучей среды через клапанную камеру, и может быть приведено в положение срабатывания путем деформирования первого участка стенки клапанной камеры, чтобы обеспечить возможность протекания текучей среды через клапанную камеру.
С помощью тела клапана может быть предотвращено нежелательное протекание текучей среды через насосный модуль. Сформированный таким образом клапан предпочтительно используется как "клапан запирания свободного течения", т.е. в качестве клапана, который в основном положении закрыт и тем самым препятствует нежелательному протеканию текучей среды через насосный модуль. В частности, это относится к состоянию, в котором насосный канал не открыт, например, поскольку насосный модуль еще не вставлен в соответствующий ему базовый насосный модуль. Проток через насосный мо
дуль становится свободным лишь после активного открывания клапана. Открывание клапана производится деформированием первого участка стенки. Например, посредством деформирования участка стенки клапанной камеры тело клапана может быть выдавлено в положение срабатывания, или, альтернативно, деблокируется пространство, которое может быть занято телом клапана. Вследствие того, что приведение в действие тела клапана выполняется с помощью гибкого участка стенки, средства для приведения в действие гибкого участка стенки, например, будь то рука или механическое устройство, не находятся в непосредственном контакте с прокачиваемой насосным модулем текучей средой. К тому же насосный модуль с такого рода клапаном может быть изготовлен экономично, благодаря чему насосный модуль, в частности, пригоден в качестве изделия однократного употребления ("одноразового изделия").
В особенности предпочтительно, чтобы насосный модуль был выполнен как модуль для насоса качающегося типа и имел базовый элемент и мембрану, которые формируют насосный канал. Базовый элемент может образовывать, по меньшей мере, участок клапанной камеры. Это позволяет изготовить насосный модуль из меньшего числа деталей, который является недорогим и прочным и имеет достаточную точность, в частности, для вариантов медицинского применения.
Дополнительный соответствующий изобретению базовый насосный модуль включает насосный привод, приемный элемент и устройство для приведения в действие клапана, причем приемный элемент выполнен таким образом, что насосный модуль может быть вставлен или уложен в приемный элемент, и насосный модуль может быть извлечен из приемного элемента, причем устройство для приведения в действие клапана выполнено таким образом, что оно при вставлении или укладке насосного модуля или после вставления или укладки насосного модуля деформирует первый гибкий участок стенки клапанной камеры и тем самым приводит тело клапана в положение срабатывания.
Соответствующий изобретению базовый насосный модуль приводит тело клапана в положение срабатывания, т.е. открывает клапан насосного модуля. Тем самым может быть обеспечено то, что клапан откроется только тогда, когда это желательно, например, насосный модуль установлен правильно, и, возможно, также базовый насосный модуль перешел в определенное состояние, например, после начала программы инициализации или прокачивания.
Дополнительная соответствующая изобретению насосная система включает соответствующий изобретению насосный модуль и соответствующий изобретению базовый насосный модуль.
В зависимых пунктах формулы изобретения описаны дополнительные предпочтительные варианты осуществления изобретения.
Описываемые здесь насосный модуль, базовый насосный модуль, в частности базовый модуль насоса качающегося типа, насосная система, в частности насосная система качающегося типа, пригодны для применения в медицинской области. Предпочтительные варианты применения этих устройств представляют собой использование в качестве насосов для энтерального питания, предназначенных для нагнетания, например, питательных растворов, или в качестве инфузионных насосов для внутривенных вливаний лекарственных препаратов. Также возможны другие варианты применения, такие как эпиду-ральные инфузии, внутримышечные или подкожные инфузии.
Далее изобретение более подробно разъясняется с помощью примеров выполнения. Примеры выполнения представлены многочисленными фигурами.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет вид сверху на крышечный элемент с мембраной насосного модуля в первом варианте выполнения,
фиг. 2 - вид сверху на базовый элемент насосного модуля в первом варианте выполнения, фиг. 3 - качающееся устройство в перспективном виде,
фиг. 4 - разрез через качающееся устройство и насосный модуль согласно первому варианту выполнения, проведенный вдоль линии А-А сечения, см. фиг. 1,
фиг. 5 - разрез через качающееся устройство и насосный модуль согласно первому варианту выполнения, проведенный вдоль линии В-В сечения, см. фиг. 1, причем качающееся устройство находится в состоянии, в котором выход насосного канала и вход насосного канала закрыты,
фиг. 6 - разрез через насосный модуль во втором варианте выполнения, причем элементы насосного модуля представлены в покомпонентном изображении,
фиг. 7 - второй вариант выполнения насосного модуля в собранном состоянии,
фиг. 8 - вид сверху на крышечный элемент и мембрану насосного модуля в третьем варианте выполнения,
фиг. 9 - перспективный вид качающегося устройства во втором варианте выполнения, фиг. 10 - разрез через насосный модуль и качающееся устройство в третьем варианте выполнения, проведенный вдоль обозначенной в фиг. 8 линии А-А сечения,
фиг. 11 - вид сверху на базовый элемент насосного модуля в четвертом варианте выполнения, фиг. 12 - разрез через насосный модуль в четвертом варианте выполнения, проведенный вдоль обозначенной в фиг. 11 линии А-А сечения,
фиг. 13 - разрез через насосный модуль и качающееся устройство в четвертом варианте выполнения, проведенный вдоль обозначенной в фиг. 11 линии А-А сечения,
фиг. 14 - вид сверху на базовый элемент насосного модуля в пятом варианте выполнения, фиг. 15 - вид сверху на крышечный элемент и мембрану насосного модуля в пятом варианте выполнения,
фиг. 16 - вид сверху на крышечный элемент и мембрану насосного модуля в шестом варианте выполнения,
фиг. 17 - вид сверху на базовый элемент насосного модуля в шестом варианте выполнения, фиг. 18 - вид снизу на качающееся устройство согласно третьему варианту выполнения, фиг. 19 - вид сбоку показанного в фиг. 18 качающегося устройства, фиг. 20 - вид сбоку одного варианта показанного в фиг. 18 качающегося устройства, фиг. 21 - вид сверху на насосный модуль в седьмом варианте выполнения,
фиг. 22 - разрез через показанный в фиг. 21 насосный модуль, прозеденный вдоль линии С-С сечения с частично сдавленным насосным каналом,
фиг. 23 - разрез через показанный в фиг. 21 насосный модуль, проведенный вдоль линии D-D сечения,
фиг. 24 - разрез через насосный модуль согласно первому варианту выполнения, проведенный вдоль линии Е-Е сечения, см. фиг. 1, причем тело клапана насосного модуля находится в нейтральном положении,
фиг. 25 - разрез через насосный модуль согласно первому варианту выполнения, проведенный вдоль линии Е-Е сечения, см. фиг. 1, причем тело клапана насосного модуля находится в положении срабатывания,
фиг. 26 - разрез через насосный модуль согласно восьмому варианту выполнения, проведенный вдоль линии Е-Е сечения, см. фиг. 1, причем тело клапана насосного модуля находится в нейтральном положении,
фиг. 27 - разрез через насосный модуль согласно восьмому варианту выполнения, проведенный вдоль линии Е-Е сечения, см. фиг. 1, причем тело клапана насосного модуля находится в положении срабатывания,
фиг. 28 - вариант показанного в фиг. 8 крышечного элемента, в котором выступ мембраны прерван на одном участке,
фиг. 29 - разрез через насосный модуль с показанным в фиг. 28 крышечным элементом и качающееся устройство, проведенный по линии F-F сечения,
фиг. 30 - вид сверху на базовый модуль насоса качающегося типа с открытой крышкой и приемным элементом для насосного модуля,
фиг. 31 - вид сверху на показанный в фиг. 30 базовый модуль насоса качающегося типа со вставленным в приемный элемент насосным модулем,
фиг. 32 - разрез через базовый модуль насоса качающегося типа со вставленным в приемный элемент насосным модулем при закрытой крышке,
фиг. 33 - разрез через базовый модуль насоса качающегося типа со вставленным в приемный элемент насосным модулем при закрытой крышке, с первым приводом качающегося диска и первым качающимся устройством,
фиг. 34 - разрез через базовый модуль насоса качающегося типа со вставленным в приемный элемент насосным модулем при закрытой крышке, со вторым приводом качающегося диска и вторым качающимся устройством,
фиг. 35 - разрез через базовый модуль насоса качающегося типа со вставленным в приемный элемент насосным модулем при закрытой крышке, с третьим приводом качающегося диска и третьим качающимся устройством,
фиг. 36 - разрез через базовый модуль насоса качающегося типа со вставленным в приемный элемент насосным модулем при закрытой крышке, с четвертым приводом качающегося диска и четвертым качающимся устройством,
фиг. 37 - разрез через базовый модуль насоса качающегося типа со вставленным в приемный элемент насосным модулем при закрытой крышке, с четвертым приводом качающегося диска и четвертым качающимся устройством,
фиг. 38а-38с - один вариант выполнения насосного модуля в разобранном и в собранном состоянии,
фиг. 39а и 39b - качающийся диск с наклонной площадкой,
фиг. 40а и 40b - результаты расчетов характеристик насоса с наклонной площадкой и без нее. Описание вариантов осуществления изобретения
Одинаковые или соответствующие друг другу конструкционные элементы снабжены на чертежах одинаковыми ссылочными номерами позиций.
Фиг. 1, 2, 4 и 5 показывают первый вариант выполнения насосного модуля 1 и, соответственно, отдельные элементы насосного модуля 1. Насосный модуль 1 выполнен для использования с базовым модулем насоса качающегося типа, например, как представлен на фиг. 33. При этом не должно быть исключено использование насосного модуля 1 с насосами других типов, хотя указанное применение является предпочтительным. Насосный модуль и базовый модуль насоса качающегося типа образуют насос
ную систему качающегося типа, с помощью которой может подаваться текучая среда, т.е. газ или жидкость.
Насосный модуль включает в себя базовый элемент 2, крышечный элемент 3 и упруго деформируемую мембрану 4. Базовый элемент 2 и мембрана 4 формируют линейный, по меньшей мере, участками изогнутый насосный канал 5. Базовый элемент 2 имеет вход 6 насосного канала и выход 7 насосного канала. Вход 6 насосного канала и выход 7 насосного канала соединены насосным каналом 5 для введения текучей среды в насосный канал 5 и, соответственно, выведения из него. В результате колеблющегося деформирования мембраны 4 вследствие обусловленного этим циркулирующего (обращающегося) локального сжатия насосного канала 5 текучая среда может перекачиваться через насосный канал 5 от входа 6 насосного канала к выходу 7 насосного канала.
Реверсированием качающегося движения в принципе также можно перекачивать текучую среду от выхода 7 насосного канала ко входу 6 насосного канала.
В этом примере выполнения базовый элемент 2 включает в себя канавку 23. Канавка 23 с находящейся в ненапряженном состоянии гладкой нижней стороной, плоской в этом примере выполнения и гладкой с обеих сторон мембраны 4 образует насосный канал 5. Канавка 23 имеет слегка сводчатый профиль таким образом, что мембрана 4 посредством качающегося устройства, например, изображенного на фиг. 3 качающегося диска 41, может быть герметично прижата к поверхности канавки 23 без того, чтобы мембрана 4 подвергалась чрезмерному воздействию срезающих усилий. В альтернативном варианте также возможно, что мембрана 4 выполнена с канавкой, и базовый элемент 2 сформирован с гладкой поверхностью, или же как мембрана 4, так и базовый элемент 2 в каждом случае выполнены с формой, отличающейся от плоской поверхности, для формирования насосного канала 5.
Насосный канал 5 выполнен не полностью окружным, а прерванным перегородкой 26. Перегородка 26 действует так, что она оставляет для текучей среды возможность протекать только между входом 6 насосного канала и выходом 7 насосного канала.
Вход 6 насосного канала и выход 7 насосного канала непосредственно в каждом случае граничат с одной стороной перегородки 26, благодаря чему объем насосного канала 5 может быть почти полностью использован для перемещения текучей среды.
Вход 6 насосного канала и выход 7 насосного канала здесь выполнены как гнездообразные выемки, см. фиг. 5, которые расположены на каждом конце насосного канала 5 на его дне. В альтернативном варианте были бы возможными и другие формы, например каналы с круглыми или эллиптическими отверстиями. Гнездообразные выемки отходят вертикально относительно насосного канала 5 и оканчиваются в первой цилиндрической выемке 24 и, соответственно, второй цилиндрической выемке 25. Первая цилиндрическая выемка представляет собой часть клапанной камеры 12, вторая цилиндрическая выемка является частью камеры 10 для измерения давления, например, см. фиг. 16.
Мембрана 4 соединена с крышечным элементом 3. Возможны различные типы соединений, например, неразъемное, в частности, склеенное или выполненное с использованием литья, причем последний вариант должен включать также монолитное напыление, или же динамически связанное с помощью зажимов.
Предпочтительно, чтобы мембрана 4 была выполнена на крышечном элементе методом монолитного напыления, как это осуществлено в этом примере выполнения. Для лучшего сцепления мембраны 4 с крышечным элементом 3 крышечный элемент 3 включает протяженный по направленной к насосному каналу 5 внутренней стороне крепежный поясок 27, см. фиг. 5, который охватывается мембраной 4 с верхней и нижней стороны.
Альтернативный вариант выполнения насосного модуля 1, в котором мембрана 4 закреплена зажимами, показывают фиг. 6 и 7. В этом варианте мембрана 4 представляет собой отдельный плоский элемент с гладкими нижней и верхней сторонами, который зажат между базовым элементом 2 и крышечным элементом 3.
В альтернативном варианте мембрана 4 также может быть соединена с базовым элементом 2, в частности, с помощью соединений, типы которых названы в связи с крышечным элементом 3.
Базовый элемент 2 и крышечный элемент 3 выполнены без поднутренных пазов. Базовый элемент 2 и крышечный элемент 3 могут быть изготовлены с малыми затратами благодаря использованию недорогих инструментов. В частности, может быть исключено трудоемкое извлечение из литейной формы.
Крышечный элемент 3 имеет выемку 8, в которую вставлен базовый элемент 2 с образованием геометрического замыкания, см. фиг. 5. Геометрическое замыкание гарантирует, что относительное положение крышечного элемента 3 и базового элемента 2 является фиксированным. При сборке крышечного элемента 3 и базового элемента 2 могут быть сведены к минимуму производственные допуски, так что могут быть изготовлены многочисленные насосные модули, по существу, с одинаковыми свойствами. В альтернативном варианте также возможно, что базовый элемент 2 имеет выемку, в которую вставляется или входит в зацепление крышечный элемент 3 с образованием геометрического замыкания, или же как крышечный элемент 3, так и базовый элемент 2 в каждом случае имеет по меньшей мере одну выемку, в которую путем геометрического замыкания входит в сопряжение другой элемент. В этом примере выполнения крышечный элемент 3 на своей задней стороне включает прямоугольную выемку, в которую
вставляется базовый элемент 2, которая имеет соответствующий выемке прямоугольный выступ.
Базовый элемент 2 и крышечный элемент 3 изготовлены из твердого материала, предпочтительно полимера, в частности термопластического полимера. В качестве материала пригоден, например, РОМ (полиоксиметилен), PC (поликарбонат) или СОС (циклоолефиновый сополимер). Здесь базовый элемент 2 и крышечный элемент 3 изготовлены методом литья под давлением как неразъемные, в частности, цельные детали. Базовый элемент 2 и крышечный элемент 3 состоят из одного и того же материала, благодаря чему неразъемное соединение между базовым элементом 2 и крышечным элементом 3 может быть выполнено просто и экономично предпочтительно с помощью способа сварки, например способа ультразвуковой сварки или способа лазерной сварки. В случае лазерной сварки предпочтительно, чтобы либо базовый элемент 2, либо крышечный элемент 3 был прозрачным, тогда как другая деталь поглощала бы лазерное излучение, по меньшей мере, на участке сварки. Но базовый элемент 2 и крышечный элемент 3 могут быть соединены друг с другом также другими способами соединения, например склеиванием или зажиманием.
Мембрана 4 предпочтительно является цельным единым элементом (см. второй вариант выполнения, фиг. 6, 7) или встроенной в крышечный элемент 3 (как, например, в описываемом здесь первом варианте выполнения). Предпочтительно же мембрана 4 представляет собой цельную деталь. Мембрана 4 предпочтительно представляет собой эластомер, предпочтительно термопластический эластомер, например EPDM (этиленпропилендиеновый каучук), этиленпропиленовый каучук или силиконовый каучук. Мембрана 4 и крышечный элемент 3 согласно первому варианту выполнения насосного модуля 1 изготовлены с помощью способа двухкомпонентного литья под давлением.
Используемые для базового элемента 2, крышечного элемента 3 и мембраны 4 материалы являются недорогими и обеспечивающими точность обработки. На этом основании насосный модуль 1 может быть изготовлен недорого, с воспроизводимыми размерами и с высокой прочностью. Кроме того, в насосный модуль 1 могут быть экономично и компактно встроены многие функциональности, которые еще будут описаны позже.
Кроме того, насосный модуль включает уплотнение 9, см. фиг. 5. Уплотнение 9 размещено между базовым элементом 2 и крышечным элементом 3. Уплотнение 9 герметизирует область насосного модуля 1, проводящую текучую среду от наружной среды. Уплотнение 9 со всех сторон окружает как насосный канал 5, так и камеру 10 для измерения давления и клапанную камеру 12, см. также фиг. 16. Уплотнение
9 здесь сформировано рабочей кромкой уплотнения. Рабочая кромка уплотнения может представлять собой прилив на крышечном элементе 3 или на базовом элементе 2 или же может быть размещена несвязанной. Предпочтительно, чтобы рабочая кромка уплотнения была сформирована в рамках способа двухкомпонентного литья под давлением, например в рамках способа изготовления мембраны 4 на крышечном элементе 3 совместным монолитным напылением. В последнем случае рабочая кромка уплотнения предпочтительно состоит из того же материала, что и мембрана 4. В альтернативном варианте рабочая кромка уплотнения или часть рабочей кромки уплотнения может быть выполнена монолитным напылением на базовом элементе 2.
В альтернативном варианте вместо рабочей кромки уплотнения могут быть использованы, например, также одно или многие уплотнительные кольца или другие средства уплотнения.
В том случае, что базовый элемент 2 и крышечный элемент 3 соединены с помощью сварки, в частности с помощью лазерной сварки, уплотнения могут быть выполнены также в рамках сварочного процесса. При этом проводящие текучую среду области огибаются таким образом, что они герметизируются относительно друг друга и от окружающей среды посредством сварного шва.
Крышечный элемент 3 и базовый элемент 2 образуют камеру 10 для измерения давления, см. фиг. 24-27. Цилиндрическая выемка 25 в базовом элементе 2, см. фиг. 2, переходит в цилиндрическую выемку с соответствующим диаметром в крышечном элементе 3. Цилиндрическая выемка в крышечном элементе 3 соединена с образованным также крышечным элементом 3 выпускным каналом 28, через который текучая среда может выходить из насосного модуля 1.
Камера 10 для измерения давления включает гибкий участок 11 стенки, который может деформироваться под действием давления, создаваемого текучей средой в камере 10 для измерения давления. При работе насосного модуля 1 каждый цикл нагнетания текучей среды вызывает деформацию участка 11 стенки. По степени деформации участка 11 стенки может быть сделано заключение о давлении в камере
10 для измерения давления и тем самым о давлении текучей среды. В частности, этим путем можно вы-
явить избыточное давление, которое, например, возникает в случае находящейся ниже по потоку заку-
порки, или падение давления при повреждении соединенного с насосным модулем 1 трубопровода или
шланга. Кроме того, существует такая возможность, что в случае того, что насосный модуль 1 соединен с
содержащим текучую среду пакетом (что является обычным вариантом применения), путем измерения
давления можно обнаружить, не опустел ли пакет. Камера 10 для измерения давления может быть раз-
мещена снаружи насосного канала 5, как показано в этом примере выполнения, или же расположена ме-
жду входом 6 насосного канала и выходом 7 насосного канала, и либо составлять часть насосного канала
5, либо быть в соединении с ним, например, через проточный канал. Последние варианты позволяют из-
мерять давления как выше по потоку, так и ниже по потоку, что может быть использовано для выявления
закупорки, нарушения шланга или опустошения пакета.
Давление может быть измерено также внутри насосного канала 5 или участка насосного канала 5, когда вход 6 и выход 7 насосного канала одновременно закрыты. Это позволяет, в частности, в случае малого объема насосного канала 5, например, сравнением измеренного давления с контрольными значениями, выявить объем текучей среды в насосном канале 5 и наличие воздушных пузырьков в текучей среде, в частности воздушных пузырьков с величиной порядка размера насосной камеры или больше. Этим путем могут быть экономично заменены общеупотребительные методы измерения для детектирования воздуха, например, такие как измерение ослабления проходящих через текучую среду ультразвуковых волн.
Альтернативно или дополнительно, до и после насосного канала 5 могут быть также размещены две камеры 10 для измерения давления, чтобы иметь возможность измерять давление выше по потоку и ниже по потоку. Тем самым может быть выявлено, к примеру, израсходование жидкости в пакете. Кроме того, могут быть детектированы также отдельные пузырьки воздуха в жидкости, или возникающие ниже по потоку или выше по потоку закупорки.
Гибкий участок 11 стенки в этом примере выполнения выполнен в виде мембраны, что согласно изобретению является предпочтительным. Крышечный элемент 3 имеет над камерой 10 для измерения давления выемку круглой формы, в которой размещен гибкий участок 11 стенки. Гибкий участок стенки предпочтительно состоит из такого же материала, который является преимущественным для мембраны 4. Из соображений экономичного изготовления является особенно предпочтительным изготовление гибкого участка 11 стенки и мембраны 4 в рамках одного общего процесса, в частности в рамках способа двухкомпонентного литья под давлением в сочетании с изготовлением крышечного элемента 3. Крышечный элемент 3 на своей внутренней стороне выемки для гибкого участка 11 стенки имеет выступ, который охватывается гибким участком стенки с верхней и нижней стороны, благодаря чему усиливается сцепление участка 11 стенки и крышечного элемента 3.
Альтернативно или дополнительно, можно было бы предусмотреть гибкий участок 11 стенки в базовом элементе 2. Выемка для гибкого участка 11 стенки в крышечном элементе 3 была бы соответственно предусмотрена на днище базового элемента 2.
Гибкий участок 11 стенки непосредственно доступен снаружи. Тем самым деформирование участка 11 стенки может быть беспрепятственно определено с помощью других деталей насосного модуля 1. В этом примере выполнения недеформированный гибкий участок 11 стенки образует с поверхностью крышечного элемента 3 плоскую поверхность.
Альтернативно или дополнительно, измерение давления текучей среды может быть выполнено через мембрану 4. Тем самым давление может быть определено в насосном канале 5.
Вариант выполнения, который представляет устройство для измерения давления внутри насосного канала 5 через мембрану 4, показывают фиг. 28 и 29.
Качающееся устройство 41 на одном участке напротив мембраны 4 имеет выемку, через которую пропущено устройство 35 для измерения давления, здесь подвижный, упруго предварительно напряженный жесткий измерительный штифт, который соединен с датчиком давления (не показан). Деформирование мембраны 4 регистрируется устройством 35 для измерения давления и используется для определения давления внутри насосного канала 5. Если используется мембрана 4 с выступом (например, см. фиг. 8 и 10), то выступ предпочтительно прерывается в области 36 измерения, см. фиг. 28, в которой устройство для измерения давления контактирует с мембраной 4, чтобы повысить чувствительность измерения давления. Наряду с изменением толщины и/или формы стенки, дополнительно или альтернативно, мембрана 4 в этой области также может быть выполнена из другого материала, например из материала с повышенной эластичностью.
Устройство 35 для измерения давления здесь разобщено с качающимся движением качающегося устройства 41. Оно жестко смонтировано в корпусе базового модуля 40 насоса качающегося типа, чтобы свести к минимуму амплитуду смещения измерительного штифта относительно мембраны 4. В альтернативном варианте также возможно встраивание, по меньшей мере частично, устройства 35 для измерения давления в качающееся устройство 41.
В зависимости от циклически циркулирующего сжатия мембраны 4 этим путем может быть также измерено давление внутри насосного канала 5 ниже по потоку, выше по потоку и при закрытом входе 6 и выходе 7.
В показанном варианте выполнения насосный модуль 1 наряду с камерой 10 для измерения давления включает клапанную камеру 12. Клапанная камера 12 соединена с насосным каналом 5 таким образом, что текучая среда может подаваться через насосный канал 5 и клапанную камеру 12. Соединение между насосным каналом 5 и клапанной камерой 12 выполнено через вход 6 насосного канала, см. фиг. 2 и 24. Насосный модуль 1 включает подвижное тело 14 клапана, которое размещено в клапанной камере 12. Тело клапана может принимать нейтральное положение, в котором тело 14 клапана прерывает доступ текучей среды в клапанную камеру 12, см. фиг. 24 или 26, или может принимать положение срабатывания, в котором тело 14 клапана открывает проток через клапанную камеру 12, см. фиг. 25 или 27. Первый участок 13 стенки клапанной камеры 12 выполнен гибким и находится в функциональном сопряжении с
телом 14 клапана таким образом, что при деформировании первого участка 13 стенки тело клапана может быть переведено в положение срабатывания, чтобы обеспечить возможность протекания текучей среды через клапанную камеру 12.
Тело клапана в нейтральном положении упруго прижато к упору 19 клапанной камеры с предварительным напряжением. Вследствие этого необходимо определенное минимальное давление, чтобы тело 14 клапана вышло из нейтрального положения, и открылся клапан. Предварительное напряжение устанавливается таким образом, что текучая среда должна иметь минимальное давление > 2 бар (0,2 МПа), предпочтительно минимальное давление > 1 бар (0,1 МПа), чтобы выдавить тело 14 клапана от упора 19. Таким образом, насосный модуль 1 в своем основном положении является закрытым. Транспорт текучей среды через насосный модуль 1 возможен лишь при приведении в действие тела 14 клапана. Клапан обеспечивает то, что текучая среда не проходит через насосный модуль 1, когда это нежелательно, например, чтобы в случае присоединения к насосному модулю 1 пакета жидкость не вытекала нежелательно из пакета. Такого рода клапан также называется клапаном запирания свободного течения. Кроме того, упругое предварительное напряжение тела 14 клапана действует так, что тело 14 клапана в нейтральном положении прижато, благодаря чему при снижении давления текучей среды или первого гибкого участка 13 стенки на тело 14 клапана тело 14 клапана возвращается в свое нейтральное положение.
Если с помощью насосного модуля 1 текучая среда подается в обратном направлении, или, соответственно, насосный модуль 1 действует по другому направлению протока, что, разумеется, также представляет возможное применение насосного модуля 1, тело 14 клапана прижимается к упору 19 не только вследствие предварительного напряжения тела 14 клапана, но также самой текучей средой, и тем самым переходит в свое нейтральное положение. Благодаря этому клапан остается закрытым при отсутствии активного открывания независимо от давления текучей среды.
Клапанная камера 12 включает второй участок 20 стенки, причем второй участок 20 стенки может упруго деформироваться. Второй участок 20 стенки находится в функциональном взаимодействии с телом 14 клапана и упруго прижимает тело 14 клапана к упору 19. В первом варианте, который представлен в фиг. 24 и 25, второй участок 20 стенки и тело 14 клапана выполнены в виде двух отдельных деталей. Во втором варианте, который представлен в фиг. 26 и 27, второй участок 20 стенки и тело 14 клапана представляют собой неразборный узел, в этом случае даже единую цельную деталь.
Первый участок 13 стенки, второй участок 20 стенки и тело 14 клапана предпочтительно выполнены из полужестких ("полутвердых") или мягких упруго деформируемых материалов. Материалы предпочтительно представляют собой термопластические полимеры, термопластические эластомеры или кремнийсодержащие материалы, в частности, могут быть использованы те же материалы, которые применены для изготовления мембраны 4, гибкого участка 11 стенки камеры 10 для измерения давления или рабочей кромки уплотнения 9. Этим путем может быть сокращено число различных материалов и число технологических стадий для изготовления насосного модуля 1, благодаря чему насосный модуль 1 может быть изготовлен с низкими затратами. В частности, первый участок 13 стенки и второй участок 20 стенки могут быть изготовлены в рамках способа двухкомпонентного литья с дополнительной деталью насосного модуля 1, в частности, с базовым элементом 1 или с крышечным элементом 3.
В этом примере выполнения клапанная камера 12 сформирована цилиндрической выемкой 24 в базовом элементе 2, см. фиг. 2, которая переходит в цилиндрическую выемку с уменьшенным диаметром в крышечном элементе 3. Цилиндрическая выемка в крышечном элементе 3 соединена с также сформированным в крышечном элементе 3 впускным каналом 29, через который текучая среда может поступать в насосный модуль 1, см. фиг. 24.
Крышечный элемент 3 имеет над клапанной камерой 12 круглую выемку, в которой размещен первый гибкий участок 13 стенки. На внутреннем краю выемки крышечный элемент 3 имеет выступ, который с обеих сторон охвачен гибким участком 13 стенки, благодаря чему повышается долговечность соединения первого участка 13 стенки с крышечным элементом 3.
Базовый элемент 2 имеет под клапанной камерой 12 круглую выемку, в которой размещен второй гибкий участок 20 стенки. На внутреннем краю выемки базовый элемент 2 включает выступ, который с обеих сторон охвачен гибким участком 20 стенки, благодаря чему повышается долговечность соединения второго участка 20 стенки с базовым элементом 2.
Упор 19 выполнен в виде ступеньки, которая образована тем, что цилиндрический участок клапанной камеры 12 в базовом элементе 2 имеет больший диаметр, чем цилиндрический участок клапанной камеры 12 в крышечном элементе 3.
Тело 14 клапана размещено в области клапанной камеры 12, которая находится в базовом элементе 12. Второй гибкий, упругий участок 20 стенки является уже деформированным в нейтральном положении тела 14 клапана, вследствие чего создается прижимающее давление, которое герметично прижимает тело 14 клапана к упору 19. Деформированием первого участка 13 стенки, предпочтительно в направлении деформирования, которое ориентировано по направлению тела 14 клапана, в этом случае перпендикулярно плоскости первого участка 13 стенки и крышечного элемента 3, тело 14 клапана может быть переведено в положение срабатывания, смотри Фиг. 25 и Фиг. 26. Второй гибкий участок стенки с пере
ходом тела 14 клапана в положение срабатывания все больше и больше выгибается наружу. После снижения давления на первый участок 13 стенки восстанавливающие силы второго участка 20 стенки ведут к обратному перемещению тела 14 клапана в его нейтральное положение.
Первый участок 13 стенки в этом примере выполнения выполнен как часть наружной стенки насосного модуля 1 таким образом, что первый участок 13 стенки может быть беспрепятственно приведен в действие снаружи. Второй участок 20 стенки также выполнен как часть наружной стенки насосного модуля 1. Это позволяет изготовить насосный модуль с компактными габаритами.
Первый участок 13 стенки имеет доступное снаружи углубление 21 для сопряжения с выступом 51, например штифтом или перегородкой. Этим путем можно предотвратить неправильное использование клапана, в частности, непреднамеренное открывание клапана. Кроме того, подобное углубление служит в качестве вспомогательного средства для позиционирования, чтобы насосный модуль соединился с базовым модулем насоса качающегося типа в правильном положении. В альтернативном варианте первый участок 13 стенки может быть выполнен с другими формами, например, ровным или с возвышением, выступающим над поверхностью крышечного элемента 3. Последний вариант обеспечивает возможность простого приведения в действие клапана также вручную, что является предпочтительным, когда возникает потребность открыть клапан даже тогда, когда насосный модуль еще не соединен с базовым модулем насоса качающегося типа.
В альтернативном варианте функции базового элемента 2 и крышечного элемента 3 могут быть обращены относительно друг друга, т.е. второй участок 20 стенки и тело 14 клапана размещены в крышечном элементе 3, и первый участок 13 стенки находится в базовом элементе 2. Тогда впускной канал 29 и выпускной канал 28, частично или полностью, могут быть сформированы базовым элементом 2. В принципе также возможны другие формы клапанной камеры 12 и/или камеры 10 для измерения давления, например, эллиптические или прямоугольные формы.
Описываемая клапанная камера 12 пригодна не только в сочетании с насосным каналом 5, который образован с помощью мембраны 4, но в принципе также для прочих конструкций насосов. Например, в качестве насосного канала 5 может быть использован упруго деформируемый шланг. Кроме того, соответствующая изобретению конструкция клапанной камеры 12 может быть применена независимо от принципа действия насоса. Так, например, соответствующая изобретению конструкция клапанной камеры 12 может быть частью линейного перистальтического кулачкового насоса, роликового насоса или мембранного насоса. То же справедливо для камеры 10 для измерения давления, в частности, в сочетании с клапанной камерой 12. Особенным преимуществом комбинации насосного принципа, в котором применяется мембрана, с клапанной камерой 12 и также камерой 10 для измерения давления, является то, что отдельные элементы насосного модуля могут быть наделены многообразными функциями, так что насосный модуль 1 может быть изготовлен с низкими затратами, в компактной форме и с высокой механической точностью.
Крышечный элемент 3 включает первый патрубок 15 и второй патрубок 16 для присоединения шланга. Первый патрубок 15 соединен с входом 6 насосного канала, второй патрубок 16 соединен с выходом 7 насосного канала. В этом примере выполнения первый патрубок 15 и второй патрубок 16 выполнены в виде трубчатых штуцеров, на которые надевается один из участков 17, 18 шланга, см. фиг. 26, и которые, необязательно, с целью большей прочности соединения могут быть неразъемно соединены со штуцером, например, приклеиванием или привариванием. Участок впускного канала 29 сформирован первым патрубком 15, участок выпускного канала 28 вторым патрубком 16. Текучая среда, которая вводится в насосный модуль 1 через впускной канал 29, тем самым после впускного канала 29 протекает через клапанную камеру 12, вход 6 насосного канала, насосную камеру 5, выход 7 насосного канала и камеру 10 для измерения давления, прежде чем выйдет из насосного модуля 1 через выпускной канал 28.
Также возможно, что текучая среда протекает через насосный модуль 1 по другому направлению. В этом случае клапан насосного модуля 1 образует запорный клапан, который независимо от давления текучей среды перекрывает проток текучей среды к впускному каналу 29, и проток становится свободным только лишь после приведения в действие тела 14 клапана через гибкий участок 13 стенки.
Первый патрубок 15 и/или второй патрубок 16 могут быть альтернативно сформированы в других формах, например, как гильзы, в которые может быть вставлен участок шланга.
Насосный канал 5 может быть выполнен в форме чисто дуги окружности, или же, как в показанном в примере выполнения, насосном модуле 1, сформирован отклоняющимся от сугубо дугообразной формы. Этим путем можно избежать нежелательного состояния, что во время работы насосного модуля 1 между входом 6 насосного канала и выходом 7 насосного канала возникает кратковременное открытое соединение ("короткое замыкание"), в котором текучая среда может беспрепятственно или недостаточно затруднительно протекать через насосный канал 5.
Показанный в фиг. 1 и 2 в качестве примера первый вариант выполнения насосного модуля 1 включает насосный канал 5, который имеет дугообразный участок 30, первый прямой участок 31 и второй прямой участок 32. Кольцеобразный участок размещен между первым прямым участком и вторым прямым участком. Вход 6 насосного канала находится на первом прямом участке 31, выход 7 насосного канала на втором прямом участке 32 насосного канала 5. Благодаря тому, что первый участок 31 и второй
участок 32 выполнены прямолинейными, реализован вариант выполнения, в котором качающееся устройство 41, например, как показанное качающимся диском на фиг. 3, может почти одновременно герметично пережимать насосный канал 5 на выходе 6 насосного канала и на насосном канале 7, см. фиг. 5. Первый участок 31 и второй участок 32 предпочтительно размещены параллельно или на одной прямой, причем последняя ситуация представляет показанный на фиг. 1, 2 и 5 насосный модуль 1.
Посредством установленного на подшипниках подвижного в осевом направлении качающегося устройства 41 или качающегося устройства 41, которое, по меньшей мере, в своих сжимающих мембрану областях выполнено упруго подпружиненным, можно в совокупности улучшить одновременное перекрывание входа 6 насосного канала и выхода 7 насосного канала, как и процесс нагнетания в целом. В этом случае достаточное сжимающее давление может быть достигнуто осевым смещением или деформированием качающегося устройства. В частности, установка на подшипниках в осевом направлении или упруго подпружиненное выполнение качающегося устройства 41 обеспечивает то, что качающееся устройство 41 также во время цикла нагнетания путем осевого перемещения мембраны 4 в каждой фазе цикла прилагает достаточное прижимающее усилие, например, также тогда, когда качающееся устройство 41 имеет зазор, как показано на фиг. 3.
Качающееся устройство 41 может быть предварительно напряженным с целью осевого смещения.
Фиг. 8 и 10 показывают третий вариант выполнения соответствующего изобретению насосного модуля 1. В отличие от первого варианта выполнения, в котором мембрана 4 не возвышается над крышечным элементом 3, мембрана 4 выполнена с выступом. В недеформированном состоянии обращенная к канавке 23 нижняя сторона мембраны 4 сформирована таким образом, что возможно надежное запирание насосного канала 5. В этом примере выполнения нижняя сторона является ровной. Верхняя сторона мембраны 4 выполнена с утолщением и выступает над крышечным элементом 3. Посредством качающегося устройства 41, например, как показанного на фиг. 9, мембрана 4 давлением качающегося устройства 41 на участок утолщенной области мембраны 4 на одном участке насосного канала 5 может быть непроницаемо для текучей среды плотно прижата к поверхности канавки 23, в результате чего при колеблющимся перемещении качающегося устройства 41 вокруг оси 67 качающегося диска текучая среда может нагнетаться по насосному каналу. Обращенная к мембране 4 нижняя сторона основания 62 качающегося устройства 41 вследствие утолщенной формы мембраны 4 может быть выполнена плоской, как показано на фиг. 10. Фиг. 10 показывает мембрану 4 с участком, который не деформирован, и участком, который деформирован качающимся устройством 41 и перекрывает насосный канал 5. В остальном третий вариант выполнения по своей конструкции соответствует первому варианту выполнения насосного модуля 1.
Такой плоскостной вариант выполнения качающегося устройства 41 является предпочтительным в том, что качающееся устройство 41 и также приводной блок качающегося устройства являются нечувствительными к допускам на боковое смещение. Кроме того, качающееся устройство 41 может быть выполнено просто и определенно в виде полужесткого или эластичного диска, см. фиг. 37. Этим путем может быть реализована собственная упругость качающегося диска 41, чтобы достигнуть заданного прижимающего давления качающегося диска на мембрану. Этим путем могут быть скомпенсированы допуски на осевое смещение.
Фиг. 11-13 показывают четвертый вариант выполнения соответствующего изобретению насосного модуля 1. Отличием от первого варианта выполнения является то, что дугообразная мембрана 4 является не плоской, а на своей верхней стороне, соответственно третьему варианту выполнения, выполнена с утолщением. Нижняя сторона мембраны 4 в недеформированном состоянии является вогнутой внутрь. Базовый элемент 2, не считая входа 6 насссного канала и выхода 7 насосного канала, которые выполнены как гнездообразные выемки, на своей верхней стороне, расположенной напротив нижней стороны мембраны 4, сформирована ровной. Вогнутая внутрь поверхность нижней стороны мембраны 4 и плоская поверхность базового элемента 2 образуют насосный канал 5, через который может нагнетаться текучая среда. Посредством качающегося устройства 41, например, как показанно на фиг. 9, мембрана 4 на одном участке насосного канала 5 может быть непроницаемо для текучей среды плотно прижата к поверхности базового элемента 2. Фиг. 13 показывает мембрану 4 с участком, который не деформирован, и участком, который деформирован качающимся устройством 41 и перекрывает насосный канал 5. В остальном четвертый вариант выполнения по своей конструкции соответствует первому варианту выполнения насосного модуля 1.
Фиг. 14 и 15 показывают пятый вариант выполнения соответствующего изобретению насосного модуля 1. В отличие от первого варианта выполнения насосный канал 5 между входом 6 насосного канала и выходом 7 насосного канала выполнен спиралеобразным, причем насосный канал 5 на участке между входом 6 насосного канала и выходом 7 насосного канала радиально перекрывается, т.е. насосный канал 5 охватывает дугу с секторным углом свыше 360°. Спиралеобразный насосный канал 5 предпочтительно выполнен в одной плоскости, перпендикулярной к оси качающегося диска. В области перекрывания спиралеобразный участок насосного канала 5 переходит во вход 6 насосного канала, а также в выход 7 насосного канала, в каждом случае прямолинейным участком, причем оба эти прямолинейных участка размещены параллельно друг другу. В качестве альтернативы, насосный канал может быть также выполнен как чисто спиралеобразный. В остальном этот вариант выполнения насосного модуля 1 соответству
ет первому варианту выполнения.
Спиралеобразный участок насосного канала 5 обеспечивает возможность того, что вход 6 насосного канала и выход 7 насосного канала размещены эксцентрично относительно друг друга таким образом, что насосный канал 5, как показано на чертежах, на одном участке может радиально перекрываться. Перекрывание позволяет обеспечивать то, что вход 6 насосного канала и выход 7 насосного канала посредством качающегося устройства 41 в рамках качающегося движения могут быть надежно перекрыты так, что может быть предотвращено состояние, в котором насосный канал 5 между входом 6 насосного канала и выходом 7 насосного канала на какой-то момент откроется. Кроме того, перекрывание насосного канала 5 во время процесса качающегося движения позволяет создавать внутри насосного канала 5 сжатие подаваемой текучей среды, предпочтительно в котором первоначально локально перекрыт вход 6 насосного канала в насосном канале 5, тогда как на участке выхода 7 насосного канала циркулирующее деформирование мембраны 4 еще не достигло выхода 7 насосного канала. При последующем циркулирующем качающемся движении объем между этими обеими уплотненными областями насосного канала 5 уменьшается, так как расположенное дальше от центра (который предпочтительно находится на оси качающегося диска) герметизирующее насосный канал 5 локальное деформирование проходит более длинный путь, чем находящееся внутри деформирование. Фаза сжатия завершается, когда находящееся внутри деформирование достигает выхода 7 насосного канала.
Такое сжатие может быть выполнено показанным на фиг. 18-20 качающимся устройством 41, или же, когда мембрана 4 сформирована с соответствующим утолщением, с помощью качающегося устройства, как показано на фиг. 9.
Фиг. 16 и 17 показывают шестой вариант выполнения соответствующего изобретению насосного модуля 1. В отличие от первого варианта выполнения насосный канал 5 включает два дугообразных участка насосного канала, которые образованы двумя формирующими мембрану 4 дугообразными мембранными участками 401 и 402 и двумя дугообразными участками 231 и 232 канавки в базовом элементе 2, причем первый участок насосного канала размещен с первым радиусом от центра 403 (который предпочтительно находится на оси качающегося диска), и второй участок насосного канала имеет второй, отличающийся от первого, здесь больший радиус от центра 403. Первый участок насосного канала проходит в угловом диапазоне предпочтительно по меньшей мере от 180 до не более 355°, второй участок насосного канала составляет дугу с секторным углом предпочтительно по меньшей мере 20°. Первый участок насосного канала и второй участок насосного канала перекрываются предпочтительно, по меньшей мере, в области с секторным углом 10°.
Вход 6 насосного канала размещен на конце второго, наружного участка 232 канавки, выход 7 насосного канала на конце первого, внутреннего участка 231 канавки. Второй участок насосного канала/второй участок 232 канавки соединен с первым участком насосного канала/первым участком 231 канавки коротким участком 233 перепускного канала. Участок 233 перепускного канала ведет от места более отдаленно расположенной от входа 6 насосного канала области второго участка насосного канала к противоположному относительно выхода 7 насосного канала концу первого участка насосного канала. Благодаря тому что участок 233 перепускного канала находится перед противоположным относительно входа 6 насосного канала концом, насосный канал 5 является разделенным на месте участка 233 перепускного канала на первую область насосного канала (от начала участка 233 перепускного канала до выхода 7 насосного канала) и на вторую область насосного канала (от начала участка 233 перепускного канала до противолежащего относительно входа 7 насосного канала конца второго участка насосного канала). В первой области насосного канала текучая среда подается к выходу 7 насосного канала. Вторая область насосного канала, которая образует "тупик" для текучей среды, в этом примере выполнения используется для выравнивания давления.
Выравнивание давления происходит следующим образом: в периодически повторяющейся фазе процесса качающегося движения одновременно перекрываются как область входа 6 насосного канала на наружном втором участке насосного канала, так и расположенная перед выходом 7 насосного канала область на внутреннем первом участке насосного канала в насосном канале 5. При продолжающемся качающемся движении в показанном варианте выполнения против часовой стрелки, следует фаза сжатия, поскольку радиус внутреннего первого участка насосного канала является меньшим, чем радиус наружного второго участка насосного канала. Повышенное давление через вторую область насосного канала между участком перепускного канала и обращенным в противоположную от входа 6 насосного канала сторону концом второго участка насосного канала по меньшей мере частично компенсируется благодаря гибкости мембраны 4 вследствие деформирования мембраны 4. При продолжающемся качающемся движении наконец преодолевается участок 233 перепускного канала, деформирование мембраны 4 продолжается на первом участке насосного канала таким образом, что развившееся во второй области насосного канала повышенное давление может быть снижено. При достижении участка 233 перепускного канала в области как входа, так и выхода участка 233 перепускного канала, мембрана 4 предпочтительно одновременно плотно сдавливается, чтобы избежать нежелательного обратного течения текучей среды при переходе деформированной вследствие качающегося движения мембраны 4 от второго участка насосного канала на первый участок насосного канала.
В качестве одного варианта мембрана 4 во второй области насосного канала может быть сформирована с другой толщиной материала и/или из другого материала, что позволяет оптимизировать выравнивание давления.
Участок 233 перепускного канала выполнен в плоскости базового элемента 2, который лежит в плоскости, в которой находится канавка 23. От выхода 7 насосного канала участок 234 подводящего канала в плоскости, которая лежит ниже плоскости, в которой находится канавка 23, ведет ко второму патрубку 16. Также возможны другие варианты выполнения участка 233 перепускного канала или участка 234 подводящего канала.
В одном альтернативном варианте первый и/или второй участок насосного канала вместо дугообразной может быть выполнен также в спиралевидной форме.
В качестве качающихся устройств пригодны как качающиеся устройства 41 с буртиком, или также качающиеся устройства 41 с плоской контактной поверхностью, в случае, если мембрана 4 должна быть сформирована с утолщением.
Согласно шестому варианту выполнения насосного модуля 1 камера 10 для измерения давления сформирована в области насосного канала 5 между входом 6 насосного канала и выходом 7 насосного канала, здесь на первом внутреннем участке насосного канала. Насосный канал 5 служит в качестве измерительной камеры. Гибкий участок 11 стенки камеры 10 для измерения давления, предназначенный для измерения давления, составляет часть стенки насосного канала 5. Гибкий участок 11 стенки расположен напротив мембраны 4.
Измерение давления текучей среды внутри насосного канала 5 позволяет проводить измерение давления как ниже по потоку, так и выше по потоку, а также в состоянии, в котором вход 6 насосного канала и выход 7 насосного канала одновременно закрыты. Вследствие этого могут быть выявлены, например, закупорки, нарушения шланга или опустевший пакет. Кроме того, такое измерение давления позволяет обнаружить воздушные пузырьки в текучей среде, в частности воздушные пузырьки с величиной порядка размера насосного канала 5 или больше. Также может быть определен объем заполнения текучей средой при закрытых входе и выходе насосного канала в насосном канале 5.
В альтернативном варианте измерительная камера 10 может быть выполнена отделенной от насосного канала 5 и соединенной с насосным каналом 5 через подводящий проток.
В альтернативном седьмом варианте выполнения, который в различных видах показан на фиг. 2123, насосный канал 5 выполнен в виде участка упруго деформируемого шланга 45. Насосный канал 5 имеет спиралеобразный участок, который с обеих сторон переходит в каждом случае в прямолинейный участок, причем оба прямолинейных участка размещены параллельно друг другу со смещением. Расположенный внутри прямолинейный участок шланга 45 проложен под спиралеобразным участком, см. фиг. 23. Шланг 45 в этом примере выполнения размещен в желобчатом канале жесткой подложки 33, благодаря чему шланг 45 зафиксирован в своей форме. В качестве шланга 45 пригодны, например, обычно используемые для перистальтических шланговых насосов гибкие, упруго деформируемые шланги.
Насосные каналы 5 показанных в примерах выполнения насосных модулей 1 имеют поперечное сечение, которое на участке между входом 6 насосного канала и выходом 7 насосного канала имеет значение в диапазоне 0,1 мм2 <С> <10 мм2, предпочтительно значение в диапазоне 0,5 мм2 <С> <2 мм2. Кроме того, объем VS насосного канала 5 на участке между входом 6 насосного канала и выходом 7 насосного канала имеет значение в диапазоне 1 мкл Базовый модуль 40 насоса качающегося типа, наряду с приводом 43 насоса качающегося типа, включает уже упомянутое качающееся устройство 41, с помощью которого может сдавливаться мембрана 4. При этом качающееся устройство 41 по своей геометрической форме приспособлено к насосному каналу 5. В этом случае качающееся устройство 41 включает сменяемый, линейный и по меньшей мере участками изогнутый буртик 46 для колеблющегося деформирования мембраны 4, причем буртик 46, как насосный канал 5 насосного модуля 1 описываемого варианта выполнения, выполнен отклоняющимся от сугубо дугообразной формы.
В альтернативном варианте буртик 46 также может быть сформирован дугообразным, причем в этом случае качающееся устройство 41 предпочтительно установлено на подшипники подвижно по осевому направлению, или качающееся устройство 41 выполнено подпружиненным, как, например, показано на фиг. 37.
Буртик 46 закреплен на дискообразном основании 62 выполненного таким образом в качестве качающегося диска качающегося устройства 41. В альтернативном варианте, если насосный модуль 1 имеет мембрану 4, которая имеет утолщение, качающееся устройство 41 сформировано без буртика с гладкой нажимной поверхностью.
Согласно первому варианту выполнения качающегося устройства 41 буртик 46 включает кольцеоб
разный участок 47, первый прямой участок 48 и второй прямой участок 49, причем кольцеобразный участок 47 размещен между первым прямым участком 48 и вторым прямым участком 49, см. фиг. 3. Прохождение буртика 46 соответствует прохождению насосного канала 5 первого варианта выполнения насосного модуля 1, который показан на фиг. 1, 2, 4 и 5. Буртик 46 выполнен не полностью окружным, а разомкнутым на участке между первым прямым участком 48 и вторым прямым участком 49. Выемка служит для перекрывания перегородки 26 насосного модуля 1, которая разделяет вход 6 насосного канала и выход 7 насосного канала.
На первом прямом участке 48 и на втором прямом участке 49 буртик проходит в каждом случае в форме скругленного язычка. Эта форма язычка обеспечивает упругое снижение концевых областей первого прямого участка 48 и второго прямого участка 49. Тем самым может быть снижена обусловленная качающимся устройством 41 нагрузка на мембрану 4 в области входа 6 насосного канала и выхода 7 насосного канала.
Буртик 46 в принципе может быть выполнен с единообразной высотой буртика, под чем здесь понимается то, что обращенный к насосному модулю 1 край буртика 46 лежит в одной плоскости. Согласно первому варианту выполнения качающегося устройства 41 буртик выполнен с переменной высотой, т.е. край буртика 46 лежит не в одной общей плоскости. В области первого прямого участка 48 и второго прямого участка 49 высота буртика 46 дугообразно уменьшается (пунктирная линия 58 на фиг. 3 показывает профиль буртика при постоянной высоте). Этим обеспечивается возможность того, что, согласно первому варианту выполнения, качающееся устройство 41 во время качающегося движения одновременно надежно пережимает вход 6 насосного канала и выход 7 насосного канала в насосном канале 5 таким образом, чтобы избежать проблемы с обратным течением. Качающееся устройство 41 предпочтительно установлено на подшипники, например, с осевым подпружиниванием, чтобы благодаря осевому перемещению по направлению к насосному модулю 1 гарантировать надежное уплотнение входа 6 насосного канала и выхода 7 насосного канала.
Фиг. 18 и 19 показывают два вида уже упомянутого третьего варианта выполнения качающегося устройства 41. В этом варианте выполнения буртик 46 качающегося устройства 41 включает спиралеобразный участок 59, к которому с обеих сторон в каждом случае примыкает прямолинейный первый и второй участок 60, 61, причем прямолинейные участки 60, 61 расположены параллельно друг другу так, что буртик 46 перекрывается. Профиль буртика 46 соответствует траектории насосного канала 5 пятого варианта выполнения насосного модуля 1, см. фиг. 14, 15. Буртик 46 на первом участке спиралеобразного участка имеет увеличенную высоту по сравнению со вторым, лежащим более отдаленно от центра спирали вторым участком спиралеобразного участка, см. фиг. 19. В этом примере выполнения высота буртика увеличивается по мере сокращения радиуса спирали. К спиралеобразному участку примыкают прямолинейные участки 60, 61. Вследствие того, что буртик 46 в расположенной ближе к центру области является более высоким, может быть обеспечено то, что насосный какал 5 всегда надежно пережат.
Фиг. 20 показывает один вариант изображенного на фиг. 18 и 19 второго варианта выполнения качающегося устройства 41.
Альтернативно или дополнительно, возможно выполнение насосного канала 5 насосного модуля 1 с переменным уклоном или с варьирующей толщиной мембраны 4 или высотой ее утолщения в зависимости от центра качающегося диска.
Буртик 46 качающегося устройства 41 предпочтительно представляет собой жесткий элемент. В качестве материалов пригодны, в частности, полимеры или также металлы. Буртик 46 предпочтительно представляет собой изготовленную литьем под давлением деталь. В частности, буртик 46 может быть выполнен в виде единой цельной детали с основанием 62 качающегося диска. Кроме того, буртик может быть выполнен из жесткого материала, но, например, также из полужесткого материала. Благодаря собственной эластичности буртика 46 он может лучше приспосабливаться к профилю мембраны или канавки, что может быть предпочтительным также для компенсации допусков на радиальное и/или осевое смещение.
В плоском варианте выполнения сформированного в виде качающегося диска качающегося устройства 41 согласно фиг. 9, основание 62 предпочтительно представляет собой полужесткий элемент. Благодаря его собственной эластичности может быть реализована осевая упругая подвижность качающегося диска, в результате чего может быть задано прижимающее давление, чтобы достигнуть циклически циркулирующего, надежного сдавливания насосного канала 5 и, в частности, обеспечить одновременное перекрывание входа и выхода. Кроме того, тем самым могут быть компенсированы допуски на осевое смещение между базовым насосным модулем и насосным модулем.
Фиг. 30-37 показывают различные насосные системы качающегося типа, которые включают базовый модуль 40 насоса качающегося типа и насосный модуль 1.
Базовый модуль 40 насоса качающегося типа включает привод 43 насоса качающегося типа и насосное устройство 41 качающегося типа, например, см. фиг. 33. С помощью привода 43 насоса качающегося типа насосное устройство 41 может быть приведено в действие для выполнения качающегося движения. Кроме того, базовый модуль 40 насоса качающегося типа включает корпус, в котором размещены привод 43 насоса качающегося типа и насосное устройство 41 качающегося типа. Корпус включает
крышку 63 корпуса и днище 64 корпуса.
Для размещения насосного модуля 1 базовый модуль 40 насоса качающегося типа включает приемный элемент 42, см. также фиг. 30 и 31. Приемный элемент 42 выполнен таким образом, что соответствующий изобретению насосный модуль 1 вручную вставляется или укладывается в приемный элемент 42, и вручную же может быть извлечен из приемного элемента 42. В этой связи "вручную" означает, что для вставления или извлечения насосного модуля 1 не требуется привлечение вспомогательного инструмента.
В этом примере выполнения приемный элемент 42 выполнен в форме лотка. Приемный элемент 42 согласуется с наружной формой насосного модуля 1 таким образом, что насосный модуль 1 может быть размещен в приемном элементе 42 с геометрическим замыканием. Это является предпочтительным для правильного позиционирования насосного модуля 1 относительно качающегося устройства 41. В этом случае приемный элемент сформирован прямоугольным соответственно прямоугольной форме насосного модуля 1. Разумеется, для насосного модуля 1 и для приемного элемента 42 также возможны другие формы.
На днище приемного элемента 42 приемный элемент 42 имеет выемку. В области выемки размещено качающееся устройство 41 таким образом, что качающееся устройство 41 может входить в функциональное взаимодействие со вставленным в приемный элемент 42 насосным модулем 1. Зазор между приемным элементом 42 и качающимся устройством 41 предпочтительно уплотнен непроницаемо для текучей среды, например, с помощью гибкой мембраны 65, чтобы избежать нежелательного поступления текучей среды, которое, например, может происходить вследствие ненадлежащего обращения или неправильного размещения насосного модуля 1 в приемном элементе 42, во внутренность корпуса базового насосного модуля 40.
Днище 64 корпуса дополнительно к приемному элементу 42 включает в себя два отходящих от приемного элемента 42 желобообразных канала 65. В желобообразных каналах 65 могут быть уложены отходящие в обе стороны от насосного модуля 1 участки шланга
Вследствие, по меньшей мере, частично асимметричного выполнения формы насосного модуля 1 и соответственно приемного элемента 42 может быть гарантировано, что насосный модуль 1 может быть вставлен в приемный элемент 42 только в одной ориентации. Этим путем можно устранить опасность неправильного использования. В этом случае шланговые штуцера 15, 16 насосного модуля 1 размещены не посередине, а со смещением от середины насосного модуля 1.
Приемный элемент 42 может быть частью корпуса. В примере выполнения приемный элемент 42 сформирован днищем 64 корпуса.
Кроме того, базовый модуль 40 насоса качающегося типа имеет фиксирующее устройство, с помощью которого насосный модуль 1 может быть надежно закреплен в своем положении в приемном элементе 42. Фиксирующее устройство может приводиться в действие вручную, т.е. без использования вспомогательного инструмента, что обеспечивает простую и несложную эксплуатацию.
В этом примере выполнения фиксирующее устройство включает крышку 44. Крышка 44 является откидной и соединена с корпусом, здесь с днищем 64 корпуса, например, с помощью шарнира (не показан). Приемный элемент 44 может быть закрыт крышкой 44. В закрытом состоянии крышки 44 крышка 44 с геометрическим замыканием фиксирует насосный модуль 1 в его положении в приемном элементе 42, например, см. фиг. 22 и 23. При открытом состоянии крышки 44 насосный модуль 1 может быть вручную извлечен из приемного элемента 42.
Для фиксирования крышки 44 в ее закрытом положении могут быть использованы известные устройства. Например, могут быть применены защелкивающиеся, стопорные или прочие запирающие механизмы. Закрытое состояние крышки также может быть зафиксировано с помощью автоматически управляемого (при необходимости дополнительного) стопора, например, для предотвращения того, что крышка 44 откроется во время работы насоса.
Кроме того, базовый модуль 40 насоса качающегося типа включает устройство для приведения в действие клапана. Устройство для приведения в действие клапана выполнено таким образом, что оно при установке или укладке насосного модуля 1 или после установки или укладки насосного модуля 1 деформирует первый гибкий участок стенки клапанной камеры 12 насосного модуля 1 и тем самым приводит тело 14 клапана в положение срабатывания.
В этом примере выполнения устройство для приведения в действие клапана выполнено посредством жесткого, выступающего наружу штифта 51, см. фиг. 32. Штифт 51 размещен неподвижно на днище приемного элемента 42. Штифт 51 сформирован для внедрения в углубление 21 насосного модуля 1, см. также фиг. 24. При вставлении насосного модуля 1 штифт входит в углубление 21, деформирует первый гибкий участок 13 стенки и этим путем приводит тело 14 клапана в положение срабатывания. В зависимости от конструкции первого гибкого участка 13 стенки и углубления 21 устройство для приведения в действие клапана может иметь другую форму, например, быть выполнено в виде перегородки, или, когда мембрана 13 вместо углубленной или плоской формы сформирована с возвышением, само может иметь углубление или выемку, с которыми входит в сопряжение возвышение на мембране 13 при вставлении насосного модуля 1.
В альтернативном варианте также вместо неподвижного выступа, как жесткий штифт или перегородка, в качестве устройства для приведения в действие клапана может быть предусмотрен подвижный, выдвигаемый наружу выступ (не представлен). Это позволяет привести в действие тело 14 клапана на открывание в желательный момент времени, например, лишь тогда, когда должна начинаться работа насоса. По окончании работы насоса выступ может быть втянут обратно, и тем самым тело 14 клапана возвращено в свое нейтральное положение. Выдвигаемый наружу и втягиваемый обратно выступ может быть, например, также выполнен в виде штифта или перегородки.
Устройство 51 для приведения в действие клапана может быть дополнительно использовано в качестве средства позиционирования насосного модуля 1 и применено как устройство, чтобы обеспечить правильную укладку насосного модуля 1 в приемный элемент.
Базовый модуль 40 насоса качающегося типа включает выемку 52, в которую может выгибаться второй гибкий участок 20 стенки клапанной камеры 12 насосного модуля 1 при переходе тела 14 клапана в положение срабатывания. В этом примере выполнения выемка 52 размещена в крышке 44, см. фиг. 3032. Тем самым можно сформировать насосный модуль 1 в виде плоской и малоразмерной конструкции.
Кроме того, базовый модуль 40 насоса качающегося типа включает датчик 66 давления, см. фиг. 32. Датчик 66 давления выполнен таким образом, что он посредством деформирования гибкого участка 11 стенки камеры 10 для измерения давления определяет значение, которое отражает величину давления внутри камеры 10 для измерения давления. Подобные датчики 66 давления вполне известны специалисту. В этом примере выполнения датчик 66 давления размещен в корпусе базового модуля 40 насоса качающегося типа.
Альтернативно или дополнительно, датчик 66 давления или, соответственно, дополнительный датчик давления находится в контакте с мембраной 4 насосного модуля 1, чтобы измерять давление в насосном канале 5, как уже описано выше.
Базовый модуль 40 насоса качающегося типа дополнительно включает в себя устройство 56 для создания предварительного напряжения, например, см. фиг. 33. Устройство 56 для создания предварительного напряжения выполнено таким образом, что качающееся устройство 41 упруго прижато с предварительным напряжением к введенному в приемный элемент 42 насосному модулю 1.
Благодаря подпружиненному предварительному напряжению качающегося устройства 41 относительно насосного модуля 1 может быть достигнута заданная опора качающегося устройства 41 на насосный модуль 1 и/или достаточное прижимающее давление качающегося устройства 41 на мембрану 4 насосного модуля 1. Тем самым также может быть обеспечено то, что при замене насосного модуля 1 свойства насоса не изменяются или меняются лишь минимально. Во-вторых, могут быть компенсированы допуски на осевое смещение.
В этом примере выполнения качающееся устройство 41 в осевом направлении подпружинено устройством 56 для создания предварительного напряжения. Соответственно этому качающееся устройство 41 по осевому направлению, обозначенному на фиг. 33 осью 67, установлено на подшипники с возможностью смещения. Устройство 56 для создания предварительного напряжения прижимает качающееся устройство 41 к упору 83 в исходном положении, в котором качающееся устройство 41 при еще не уложенном в приемный элемент 42 насосном модуле 1 выдается в приемный элемент 42. Ось 67 ориентирована перпендикулярно днищу приемного элемента 42. Буртик 56 качающегося устройства 41 тем самым выдается внутрь приемного элемента 42. При вставлении насосного модуля 1 буртик 56 приходит в контакт с мембраной 4 насосного модуля 1 и герметично сдавливает мембрану 4 в одном месте сжатия. При полной установке насосного модуля 1 качающееся устройство 41 выдавливается насосным модулем 1 против усилия предварительного напряжения по направлению к корпусу.
В этом примере выполнения устройство 56 для создания предварительного напряжения включает многочисленные пружины 69, которые обеспечивают предварительное напряжение привода 43 насоса качающегося типа вместе с качающимся устройством 41. Для обеспечения того, что качающееся устройство 41 не перекашивается или лишь незначительно перекашивается относительно приемного элемента 42, привод 43 насоса качающегося типа, с которым соединено качающееся устройство 41, опирается на многочисленные направляющие цапфы 70 устройства 56 для создания предварительного напряжения. Устройство 56 для создания предварительного напряжения прочно соединено с корпусом базового модуля 40 насоса качающегося типа, здесь днищем 64 корпуса.
Согласно одному дополнительному варианту выполнения (не показан) устройство для создания предварительного напряжения встроено в крышку 44 базового насосного модуля 40. Устройство для создания предварительного напряжения выполнено таким образом, что оно при уложенном в приемный элемент 42 насосном модуле 1 и закрытой крышке 44 оказывает давление на насосный модуль 1, в результате чего насосный модуль прижимается к качающемуся устройству 41. Тем самым при закрытой крышке 44 насосный модуль 1 является предварительно напряженным относительно качающегося устройства 1.
К тому же осевое предварительное напряжение качающегося устройства 41 вдоль оси 67 обеспечивает возможность того, что качающееся устройство 41 во время работы насоса наряду с качающимся движением может выполнять накладывающееся на него перемещение в осевом направлении. То же спра
ведливо, когда насосный модуль 1 является предварительно напряженным относительно качающегося устройства 41. Для определенных вариантов насосного модуля 1 и качающегося устройства 41 это позволяет обеспечить надежные, циклически циркулирующие пережатия насосного канала 5 и, в частности, надежное одновременное запирание входа 6 насосного канала и выхода 7 насосного канала насосного модуля 1.
Кроме того, качающееся устройство 41 включает позиционирующее устройство 57. Позиционирующее устройство 57 выполнено таким образом, что оно центрирует качающееся устройство 41 и надставку оси двигателя. Соответствующее углубление или выемка насосного модуля 1 допускает осевую подвижность качающегося устройства 41. В этом примере выполнения качающееся устройство 41 включает расположенный в центре куполообразный выступ. Насосный модуль 1 включает соответствующую гнездообразную выемку 22, с которой входит в зацепление позиционирующее устройство при вставленном в приемный элемент 42 насосном модуле. Предпочтительно между позиционирующим устройством 57 и насосным модулем 1 не возникает никакого непосредственного контакта, чтобы обеспечить подвижность качающегося устройства, и чтобы избежать потерь на трение.
С помощью привода 43 насоса качающегося типа качающееся устройство 41 приводится в качающееся движение. Фиг. 33-36 показывают базовый модуль 40 насоса качающегося типа с различными вариантами выполнения привода 43 насоса качающегося типа.
Привод 43 насоса качающегося типа включает двигатель, которым может быть приведен во вращение приводной вал 70. Вращение приводного вала 70 происходит вокруг оси 67. Вращение через передаточный механизм преобразуется в качающееся движение качающегося устройства 41.
Двигатель предпочтительно представляет собой электродвигатель, например двигатель постоянного тока, шаговый электродвигатель или пьезоэлектрический двигатель. В качестве источника электроэнергии для двигателя предпочтительно используются одна или более батарей (не показаны), которые вставлены в базовый модуль 40 насоса качающегося типа. Альтернативно или дополнительно, также возможен внешний источник энергоснабжения.
В первом варианте выполнения, который представлен на фиг. 33, привод 43 насоса качающегося типа включает передаточный элемент 71. Передаточный элемент 71 установлен с возможностью вращения на шариковые подшипники 73 в несущем элементе 72, который также заключает в себе двигатель 69. Передаточный элемент 71 прочно соединен с приводным, валом 70 таким образом, что он следует вращательному движению приводного вала 70.
Передаточный элемент 71 включает боковую цапфу 74. Цапфа 74 по своей оси наклонена относительно оси 67. Угол наклона цапфы 74 соответствует углу 90° за вычетом угла 68 качающегося диска. Угол 68 качающегося диска определяет наклон качающегося устройства 41 к оси 67.
На цапфе 74 размещен шариковый подшипник 75. Наружный край шарикового подшипника 75 прилегает к краевой области задней стороны качающегося устройства 41.
Качающееся устройство 41 удерживается в своем положении с помощью центрирующего штифта 77, установленного с возможностью вращения внутри передаточного элемента 71 посредством шариковых подшипников 76. Центрирующий штифт 77 при этом свободно сопрягается с расположенным в центре углублением 78 качающегося устройства 41. Ось вращения центрирующего штифта 77 соответствует оси 67. Опирающийся на шариковый подшипник центрирующий штифт 77 не вращается, что сводит к минимуму потери на трение в углублении 78. Углубление 78 качающегося устройства 41 благодаря его форме позволяет обеспечить достаточное отклонение качающегося устройства 41 относительно центрирующего штифта 77. В альтернативном варианте возможно жесткое соединение качающегося устройства 41 с центрирующим штифтом 77, причем качающееся устройство 14 принимает предусмотренный наклон относительно центрирующего штифта 77.
Вращательное движение приводного вала 70 ведет к вращательному движению цапфы 77 вокруг оси вращения 67. Размещенный на цапфе 77 шариковый подшипник 75 перекатывается по наружному краю качающегося устройства 41 и вследствие наклона цапфы 77 приводит качающееся устройство 41 в качающееся движение.
Ось симметрии качающегося устройства 41 наклонена на угол 68 качающегося диска относительно оси 57 вращения. При этом варианте выполнения является преимущественным, что качающееся устройство 41, здесь выполненное в виде качающегося диска, может быть центрировано очень простым путем.
В одном варианте этого примера выполнения, который показан на фиг. 34, качающееся устройство 41 установлено в передаточном элементе 71 с возможностью вращения с помощью второго шарикового подшипника 78, который центрировано позиционирован вокруг оси симметрии качающегося устройства 41. Оба шариковых подшипника 78 разъединяют во вращательном движении передаточный элемент 71 от качающегося устройства 41. В этом варианте выполнения центрирование качающегося устройства 41 жестко задано предварительно.
В другом варианте этого примера выполнения, который показан на фиг. 35, передаточный элемент, наряду с первой цапфой 74, включает вторую цапфу 79. Цапфа 79 размещена на одной прямой линии с первой цапфой 74 будучи противолежащей по другую сторону оси 67. На второй цапфе 79 размещен дополнительный шариковый подшипник 75. Наружный край шарикового подшипника 75 также прилегает к
краевой области качающегося устройства 41. В результате вращательного движения приводного вала 70 оба размещенных на цапфах 74 и 9 шариковых подшипника 75 перекатываются по противоположным местам на наружном крае качающегося устройства 41, вследствие чего качающееся устройство 41 приводится в качающееся движение. По сравнению с показанным на фиг. 33 вариантом выполнения, в этом случае качающееся движение может быть стабилизировано.
В другом варианте этого примера выполнения, который показан на фиг. 36, наклонная цапфа 74 передаточного элемента 71 и шариковый подшипник 75 заменены магнитом 80. Качающееся устройство 41 включает кольцеобразный магнит 81, который размещен на обращенной к магниту 80 задней стороне качающегося устройства 41. Магнит 80 передаточного элемента 71 ограничен угловым участком. При вращении передаточного элемента 71 магнит 80 перекрывается с кольцеобразным магнитом 81 качающегося устройства 41. Магниты 80, 81 размещены обращенными друг к другу противоположными полюсами, так что магниты 80, 81 отталкиваются друг от друга. При вращательном движении магнита 80 передаточного элемента 71 вследствие отталкивающего действия магнитов 80, 81 качающееся устройство 41 приводится в качающееся движение. В этом варианте выполнения является преимущественным то, что могут быть сведены к минимуму потери на трение. Центрирование качающегося устройства достигается посредством центрирующего штифта 77.
В одном дополнительном варианте, который показан на фиг. 37, качающееся устройство 41 сформировано как плоский, полужесткий и упруго деформируемый качающийся диск.
Вследствие того, что качающееся устройство 41 может упруго подаваться, может быть обеспечено достаточное прижимающее давление на мембрану 4 вставленного насосного модуля 1 во время всего цикла нагнетания. Также могут быть компенсированы допуски на осевое смещение.
В этом случае качающееся устройство 41 является упруго предварительно напряженным посредством устройства 56 для создания предварительного напряжения. Однако в альтернативном варианте, от такого устройства 56 для создания предварительного напряжения также можно отказаться.
Кроме того, базовый модуль 40 насоса качающегося типа включает упругую опору 82. Опора 82 размещена в приемном элементе 42, здесь на днище приемного элемента 42. Допуски, которые предусмотрены между уложенным в приемный элемент 42 насосным модулем 1 и крышкой 44, могут быть скомпенсированы благодаря эластичности опоры 82, вследствие чего крышка 44 может быть выполнена. Тем самым насосный модуль 1 плотно прижимается устройством 56 для создания предварительного напряжения к крышке 44 и однозначно позиционируется. Амплитуда осевого смещения качающегося устройства 41, создаваемая устройством 56 для создания предварительного напряжения, является большей, чем максимально допустимая осевая подвижность насосного модуля 1, чтобы гарантировать надежное сдавливание мембраны 4.
Число используемых в вариантах выполнения шариковых подшипников 73, 75, 76, 78, в принципе может варьировать. Применением большего количества шариковых подшипников движение может быть более точно задано и, соответственно, стабилизировано, сокращение же используемых шариковых подшипников является предпочтительным в смысле более компактной и облегченной конструкции.
Фиг. 38а-38с показывают предпочтительный вариант выполнения насосного модуля 1 в разобранном и в собранном состоянии.
Фиг. 38а сначала показывает базовый элемент 2 с кольцеобразной выемкой или канавкой 23, которая вместе с мембраной 4 формирует насосный канал 5. Кроме того, представлены первый патрубок 15, вход 6 насосного канала, выход 7 насосного канала и второй патрубок 16. Между первым патрубком 15 и входом 6 насосного канала расположена дополнительная выемка 24 или 25, которая предназначена для приема гибкого участка стенки. Переходы от входа 6 насосного канала и выхода 7 насосного канала к первому и второму патрубку 15 и, соответственно, 16 изображены пунктирными линиями.
Кроме того, фиг. 38а показывает крышечный элемент 3 с мембраной 4, которая совместно с выемкой 23 в базовом элементе 2 образует кольцеобразный насосный канал 5. На верхней стороне мембраны 4 расположено утолщение (не видно). Мембрана 4 или, по меньшей мере, верхняя сторона мембраны 4, в частности, по меньшей мере, участками, имеет, по существу, выпуклую форму. Эта конструкция мембраны 4 содействует по возможности равномерному прижатию мембраны 4 с помощью качающегося устройства 41. К тому же крышечный элемент 3 несет гибкий участок 11 или 13 стенки, например, мембрану, которая вместе с дополнительной выемкой 24 или 25 образует или может образовывать клапанную камеру 12 или камеру 10 для измерения давления.
Фиг. 38b показывает одноразовый насосный модуль 1 в собранном состоянии. Фиг. 38с разъясняет взаимодействие с качающимся устройством 41 и, соответственно, качающимся диском 41. Для нагнетания качающийся диск своим буртиком 46 входит в зацепление с кольцеобразным насосным каналом 5 или, соответственно, надавливает сверху на мембрану 4, однако это здесь не представлено. Буртик 46 в области между входом 6 насосного канала и выходом 7 насосного канала имеет разрыв для перекрывания перегородки 26.
В одном варианте выполнения насосный модуль 1 может быть изготовлен с размерами по сторонам менее чем 4 см х 4 см. Объем нагнетания в расчете на один оборот может составлять величину в диапазоне от 10 до 50, предпочтительно от 20 до 30 мкл. Тогда с помощью соответствующего изобретению
насоса качающегося типа могут быть достигнуты объемы нагнетания вплоть до около 200 мл/ч и/или перекачиваемый общий объем до около 25 л. Насосный модуль 1 и/или базовый модуль 40 насоса качающегося типа, который содержит насосный модуль 1, в исследованном диапазоне давлений практически не чувствительны к колебаниям давления на входе 6 насосного канала и/или выходе 7 насосного канала. Например, в данный момент при переменном противодавлении на выходе 7 насосного канала свыше значения от 0 бар до около 1000 мбар (0-0,1 МПа) достижимы величины расхода потока с отклонением менее, чем около 3%. При переменном давлении на входе 6 насосного канала в диапазоне от -100 до +100 мбар (от -0,01 до +0,01 МПа) сейчас достижимы величины расхода потока с отклонением менее чем около 5%. Вследствие того, чтс насосный модуль 1 может быть изготовлен с незначительными затратами, он предпочтительно может быть использован как изделие однократного употребления.
Как уже ранее было изложено и представлено, например, на фиг. 3, буртик 46 качающегося устройства 41 может быть выполнен с единообразной высотой буртика. Кроме того, в вышеприведенном описании также указано, что качающееся устройство 41 может быть сформировано с буртиком 46, который имеет переменную, предпочтительно увеличивающуюся высоту буртика. Край буртика на буртике 46 при этом не находится в одной общей плоскости.
В одном дополнительном варианте выполнения качающееся устройство 41, которое имеет буртик 46 с переменной высотой буртика, изготовлено со своего рода наклонной площадкой 46а на буртике 46. Это проиллюстрировано на фиг. 39а и 39b. Фиг. 39b для этого показывает увеличенное изображение области перекрывания качающегося диска 41 из фиг. 39а. По соображениям лучшей наглядности наклонная площадка 46а в обеих фигурах представлена не в строгом соответствии с масштабом. Сопряженный с насосным модулем 1 край буртика на буртике 46 не лежит в одной плоскости. Буртик 46 предпочтительно имеет непрерывно увеличивающуюся высоту. Так образуется наклонная площадка 46а. При этом уклон может изменяться по периметру качающегося диска 41, например, с увеличением или снижением, или быть постоянным. Низколежащий или, соответственно, длинный участок 46с буртика 46 (в отношении основания 62 качающегося устройства 41) соотносится с выходом 7 насосного канала в насосном модуле 1. Высоколежащий или, соответственно, короткий участок 46b буртика 46 (в отношении основания 62 качающегося устройства 41) соотносится со входом 6 насосного канала в насосном модуле 1 (для этого см. также фиг. 38с). При колеблющемся движении качающийся диск 41, когда разрыв в буртике 46 проходит через перегородку 26 в базовом элементе 2, отклоняется вниз. Это обеспечивает возможность, во-первых, того, что качающееся устройство 41 во время качающегося движения одновременно надежно перекрывает или, соответственно, пережимает вход 6 насосного канала и выход 7 насосного канала в насосном модуле 5 насосного модуля 1 так что, в частности, могут быть избегнуты или, по меньшей мере, сокращены проблемы, связанные с обратным течением.
Благодаря формированию наклонной площадки 4а избегается то, что при продолжении качающегося движения качающегося диска 41 открывается выход 7 насосного канала, тогда как вход 6 насосного канала еще закрыт, и, соответственно, в насосном канале 5 еще не развилось давление. Наклонная площадка 46а действует таким образом, что при продолжении качающегося движения качающегося диска 41 не происходит резкое приподнимание качающегося диска 41 и тем самым внезапное открывание выхода 7 насосного канала, что было бы связано с возникновением в насосном модуле 5 пониженного давления и обусловленного этим так называемого "противотока" через выход 7 насосного канала внутрь насосного канала 5. "Противоток" представляет собой нежелательное втекание текучей среды на выходе 7 насосного канала.
Разность ДН высот между обоими участками 4b и 46с наклонной площадки 46а поясняется на фиг. 39b обоюдоострой стрелкой. Разность ДН высот предпочтительно варьирует в диапазоне от около 1/100 мм до около 1 мм, предпочтительно от около 1/10 мм до около 03/10 мм. Уклон наклонной площадки 46а, тем самым, составляет величину в диапазоне от около 1/100 мм до около 1 мм, предпочтительно от около 1/10 мм до около 03/10 мм, распределенную по периметру качающегося диска 41, в частности по дуге с секторным углом от около 300 до около 360°. Наклонная площадка 46а может быть выполнена срезанием материала, и/или, как представлено на фиг. 39а и 39b, нанесением материала на буртик 46 или, соответственно, край буртика. В качестве альтернативы или дополнения, наклонная площадка 46а также может быть сформирована удалением материала и/или нанесением материала на мембране 4. В качестве прочих альтернативы или дополнения возможно выполнение насосного канала 5 в насосном модуле 1 с наклонной площадкой.
Формированием наклонной площадки 46а может быть предотвращен или, по меньшей мере, уменьшен противоток. Фиг. 40а и 40b показывают для этого расчеты характеристик нагнетания с наклонной площадкой 46а и без нее. В каждом случае представлен объем нагнетания в зависимости от времени для одного цикла нагнетания. Две показанных кривых описывают характеристики нагнетания на входе 6 насосного канала ("кривая притока") и на выходе 7 насосного канала ("кривая стока"). Положительные значения описывают поступающий в насосный канал 5 ("кривая притока") и, соответственно, выкачиваемый из него ("кривая стока") объем. Отрицательные значения описывают нагнетаемый из насосного канала 5 ("кривая притока") и, соответственно, в него ("кривая стока") объем. При этом особенно
нежелательным является так называемый "противоток наружу", нежелательный приток или обратный поток текучей среды на выходе 7 насосного канала. Фиг. 40а показывает характеристики нагнетания без наклонной площадки 46а с результирующим "противотоком наружу" на уровне 1,7 мкл. Фиг. 40b показывает характеристики нагнетания с наклонной площадкой 46а с результирующим уменьшенным или, соответственно, по существу, подавленным противотоком наружу.
Вместо показанного на фиг. 33-40 качающегося устройства 41 с буртиком и выемкой в качестве альтернативы также может быть использовано качающееся устройство 41 с плоской контактной поверхностью, как показано на фиг. 9. Насосные модули 1 соответственно выполнены с имеющей утолщение мембраной 4.
Базовый модуль 40 насоса качающегося типа и насосный модуль 1 совместно образуют насосную систему качающегося типа для нагнетания текучей среды. Насосный модуль 1 и базовый модуль 40 насоса качающегося типа согласованы друг с другом, в частности качающееся устройство 41 базового модуля 40 насоса качающегося типа с насосным каналом 5 насосного модуля 1 и форма насосного модуля 1 с формой приемного элемента 42 базового модуля 40 насоса качающегося типа. Подобная насосная система качающегося типа представляет собой насос с определенными свойствами насоса, при которых в случае подачи загрязненные текучей средой компоненты насоса могут быть быстро и просто заменены сменой насосного модуля 1. Насосный модуль 1 может быть изготовлен с невысокими затратами и с компактной конструкцией как изделие однократного употребления ("одноразовое изделие"). В частности, насосный модуль 1 может быть встроен для различных вариантов применения в шланговую систему или в перепускную систему.
Насосный модуль 1 может дополнительно иметь одноходовой клапан, который предотвращает нежелательное обратное течение подаваемой текучей среды. Одноходовой клапан может быть размещен по направлению нагнетания либо после выхода 7 насосного канала или же перед входом 6 насосного канала. В частности, могут иметься также по меньшей мере два одноходовых клапана, которые размещены как после выхода 7 насосного канала, так и перед входом 6 насосного канала. Предпочтительно один одноходовой клапан расположен между первым патрубком 15 и входом 6 насосного канала и/или между вторым патрубком 16 и выходом 7 насосного канала. По меньшей мере один одноходовой клапан может быть, например, выполнен как гибкая мембранная створка. Такие устройства вполне известны специалисту. Одноходовой клапан предпочтительно сформирован базовым элементом 2 и/или крышечным элементом 3 и гибкой мембраной.
Соответствующий изобретению насосный модуль 1 может быть изготовлен недорогим и прочным. Выполнением насосного канала 23, по меньшей мере. из мембраны 4 и базового элемента 2 насосный канал 23 может быть изготовлен с заданными и воспроизводимыми размерами. Циклически циркулирующим деформированием мембраны может быть достигнута высокая точность скорости подачи. Работа соответствующего изобретению насосного модуля 1 с качающимся устройством 41 имеет то преимущество, что механическая нагрузка на мембрану 4 сведена к минимуму, так как контакт деформирующего мембрану 4 элемента с нею не сопровождается никаким качением или скольжением. Благодаря тому, что насосный модуль 1 может быть изготовлен экономично и воспроизводимо, соответствующий изобретению насосный модуль 1 пригоден в качестве изделия однократного употребления ("одноразового изделия"), которое предусмотрено только для однократного использования.
Описанные здесь варианты выполнения насосного модуля 1, базового модуля 40 насоса качающегося типа и насосной системы качающегося типа пригодны, в частности, для применения в медицинской области. Предпочтительными вариантами применения этих устройств являются использование в качестве насосов для энтерального питания, для нагнетания, например, питательных растворов или в качестве инфузионных насосов для внутривенных вливаний лекарственных препаратов. Также возможны другие варианты применения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Базовый модуль (40) насоса качающегося типа, включающий в себя привод (43) насоса качающегося типа, качающееся устройство (41), приемный элемент (42), предназначенный для размещения в нем насосного модуля (1), и устройство (56) для создания предварительного напряжения, причем устройство (56) для создания предварительного напряжения обеспечивает предварительное упругое напряжение размещенного в приемном элементе (42) насосного модуля (1) относительно качающегося устройства
(41) , при этом приемный элемент (42) выполнен таким образом, что насосный модуль (1), включающий в
себя базовый элемент (2) и упруго деформируемую мембрану (4), вручную вставляется в приемный эле-
мент (42) и вручную извлекается из приемного элемента (42) без помощи дополнительного инструмента,
при этом устройство (56) для создания предварительного напряжения обеспечивает предварительное
напряжение качающегося устройства (41) относительно приемного элемента (42) насосного модуля (1),
причем базовый модуль (40) насоса качающегося типа дополнительно включает в себя крышку (44), вы-
полненную с возможностью закрытия приемного элемента (42) с размещенным в приемном элементе
(42) насосным модулем (1), причем устройство (56) для создания предварительного напряжения, по
меньшей мере, частично встроено в крышку (44) таким образом, что при закрытой крышке (44) насосный модуль находится в предварительно напряженном состоянии относительно качающегося устройства (41), при этом приемный элемент (42) выполнен согласно наружной форме насосного модуля (1) таким образом, что насосный модуль (1) размещается в приемном элементе (42) с геометрическим замыканием.
2. Базовый модуль (40) по п.1, в котором качающееся устройство (41) установлено с возможностью перемещения в осевом направлении вдоль своей оси (67) вращения.
3. Насосная система качающегося типа, включающая в себя базовый модуль (40) насоса качающегося типа по одному из пп.1 или 2 и насосный модуль (1), причем насосный модуль (1) включает в себя базовый элемент (2), клапан (14) и упруго деформируемую мембрану (4), причем базовый элемент (2) и мембрана (4) формируют линейный, по меньшей мере, участками изогнутый насосный канал (5) таким образом, что за счет колеблющегося деформирования мембраны (4) текучая среда имеет возможность перекачиваться по насосному каналу (5), причем насосный модуль (1) размещен в приемном элементе (42) базового модуля (40) насоса таким образом, что насосный модуль (1) и качающееся устройство (41) базового модуля (40) упруго прижаты друг к другу посредством устройства (56) для создания предварительного напряжения, при этом предусмотрено устройство для приведения в действие клапана (14), которое выполнено таким образом, что при установке насосного модуля (1) в приемном элементе (42) оно приводит тело клапана (14) в положение срабатывания.
2.
2.
2.
2.
2.
2.
2.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
025893
- 1 -
(19)
025893
- 1 -
(19)
025893
- 1 -
(19)
025893
- 4 -
025893
- 22 -
025893
- 28 -
025893
- 29 -
025893
- 30 -