CN1020941C - 容积泵 - Google Patents

Abstract

一种容积泵，包括容积可变的泵室和带有用于减小泵室容积的移动构件的驱动机构。流体从供应室经过一个阀控入口通道进入泵室。该供应室邻接于泵室并从泵室的侧面包围泵室。该入口通道以细长的缝隙状入口开口与泵室连通，该入口通道允许液体从供应室流入泵室，基本上没有压力降。

Description

大多数容积泵（即具有容积可变的泵室的泵，该泵室包括一个可动的移动构件）都由穿过不动的泵室壁通向泵室的开口吸入流体和排出流体。上述入口和出口一般都具有单向阀，如单向球形阀或瓣阀。由于用于出入口的空间受到限制，又由于对泵流量的限制因素一般在于进出泵的管道而不在于泵本身，显而易见入口和出口都比较小。小尺寸的出入口限制吸入和排出流量，使流入的和流出的流体产生脉动，以动态流体摩擦和紊流损失的形式浪费能量。另外，对于大多数的泵而言，尺寸较小的入口要求在入口与泵室之间具有较大的压力差，在吸入行程保证充满。

本发明的发明人数年来做了可观的工作，研制在血管系统中输血的血液泵以代替或支援人体心脏。对血液泵所要求的一些特性是不容易达到的。其一是：机械式的血液泵能基本连续地吸入血液，最好是只存在小的脉动。其次是：机械血液泵应有能力在一个相当广阔的范围内对应于输入的变化而自动地调整其输出。第三是：血液泵（包括阀在内）必须尽可能避免有“死区”。在这些“死区”只有极少血液流动或甚至没有，结果血液聚集并形成凝块。在全使用过程中，血液必须不停地流经血液泵。第四：血液泵在投入使用时，必须是无菌的并且没有有毒物质，这种状态必须保持于整个使用过程。

临时性用途的机械血液泵，例如用于心脏解剖手术期间的或在一个短时期内辅助正在恢复的受损害的心脏的泵正得到越来越多的使用。目前所用的机械血液泵只是部分地符合上述公认的要求。例如，这些泵只 有很小能力按照人体需血量的变化自动调节，然而对需血量必须进行密切的监视和控制。目前的机械血液泵系统都要求病人较多的血液在体外流动，而又必须加入相当于上述体外流动量的血液，这是人们所不希望的。

伦德贝克在美国专利4，648，877号（1987.3.10）描述和显示了一种十分有效地满足上述要求的血液泵。该专利的泵有一个供应（心房）室和一个泵室（心室），这二室由一个具有单向阀的短通道连接。该二室是由基本上不可伸延的挠性材料构成，其造价不贵，因而由不同病人使用时，可在体外进行更换。驱动环沿某一方向被驱动，减小泵室的容积即从泵室把血泵出，当血从供应室流入时，该环就向相反方向移动以吸入血液。伦德贝克专利的泵被设计成没有死区。而在死区中流体比较静止并且血液容易聚集凝结。尽管对流体的限制小了，该泵有三个较小的开口，其中二个带有单向阀。

本发明的目的之一是提供一种液压损失小的容积泵，减小泵入口处的液压降，这样可以保证迅速流至泵室，甚至可以很小的压力差通过入口到泵室。从属于这一目的是减小泵的上游的脉动，包括入口关闭时的反压脉动，和入口打开时的吸入脉动。在这方面所使用的单向阀最好能够关闭可靠，基本上不会承受也不会产生逆流，于是可防止逆流产生的震动。此外，本发明还力图简化和减小泵的替换元件的成本，即所有血液流经的导管、腔室和阀瓣，因而这些元件最好不再使用。

根据本发明，前面的及其他目的都可用容积泵达到。如同前述的伦德贝克专利的泵一样，该容积泵包括：容纳要泵出的流体的供应室，一个容积可变的泵室，一个把流体从供应室送至泵室的入口通道，和一个把液体排出的出口。移动构件与泵室联合，其沿着预定的路径正反方向地运动，这样经过泵室的移动区运动，交替地增大或减小该室的容积。驱动机构使移动构件至少沿一个方向运动以减小泵室的容积。入口阀将 入口通道关闭以防止流体通过入口通道逆流流出泵室。

根据本发明，供应室一般是从侧面基本上以围绕泵室移动区的方式设置的，入口通道基本上与供应室相互延伸，并通过位于泵室的边缘壁上的细长缝隙状开口通向泵室，而壁边缘位于移动区的侧面，这样，流体就可以通过入口通道进入泵室而基本上不会产生压力降。泵室最好包括一个可动的壁构件，该构件在泵压行程可以与移动构件接合，在吸入行程与移动构件脱离，于是由通过吸入通道进入的流体建立起泵的行程容积。通常，最好将泵室制成大致上的圆形（圆形或卵形），使其直径基本上大于其高度。

根据本发明的另一特点，与移动构件的运动方向呈横向关系的泵室的一面壁由挠性材料制成，移动构件与其接合并使其弯曲通过移动区以减小泵室的容积。入口通道的一面壁也可由挠性材料制成，最好是与泵室的横向壁成为一体。入口阀的一种形式是，它包括一个可动的压紧阀构件，该构件在入口通道与上述挠性壁接合并使其移动横过入口通道与对面的壁接合;或者使用瓣阀，从而关闭开口。另一种形式是，入口阀可以是一个挠性瓣片，其一边与入口通道的一面壁相连，其另一端是自由的，这样该瓣片就以下列动作响应流体的流动和/或压力：在泵室的吸入行程入口通道打开，在泵送行程，通过瓣片与通道的另一壁面接合或与附于入口通道的另一壁的相似的挠性瓣片接合，关闭入口通道。

在某些实施例中，泵室有形式是一个开口的出口，出口的出口阀利用挠性泵壁和可动的阀构件，该可动阀构件移动挠性壁使其与出口接合，从而关闭出口。其他形式的阀，如瓣阀，可用于泵室的出口上。完全省去出口阀也是可能的。

供应室、入口通道和泵室最好由二件薄的挠性材料构成，再由坚固的垫片构件支承，以承重和抵抗压力。上述薄材料预制成形构成泵室、供应室和入口通道的壁，相互在外周边处封接。坚固的垫片构件使各室 形成最大容积的形状，并形成开向泵室的入口。

最好是圆形或环形的供应室和泵室，可使泵室的挠性壁皱折最小，可使流体流均匀地沿径向进入泵室。安置出口沿轴向面对移动构件，可保证均匀的径向流体和随后均匀的轴向流体。在圆形的情况下，经过泵的流体产生轻度的紊流，但取得较高速度，并不产生静止区域。

本发明也可以包括这样的实施例，有第二级变容积室，在稍后泵送行程该室容纳来自泵室的流体。泵室在其泵送行程输送出的流体的一部分经过第二级室到达排出通道，其余部分在第二级室的吸入行程被吸入。第二级室的操作最好与泵室异相。这样，流体从泵基本上是连续地排出，即在第二级室的吸入和泵送行程都排出流体，并使输送流体的脉动减小。

最好的室构件，用薄的挠性材料预制成后使其相互在外周边上封接，这样生产成本低且易于在支承结构安装。因此，具有经济和实用优点的室构件可以是一次性使用的零件。

为了更好地理解本发明，可以联系附图参阅下文作为举例的实施例的叙述。

图1A至7A是七个单级泵实施例的剖面示意图，均显示了其吸入行程时的结构;

图1B至7B分别是对应于实施例1A至7A的剖面示意图，显示的是泵送行程;

图6C是图6A和6B实施例的泵室的平面图;

图7C是图7A和7B实施例吸入行程结时剖面示意图;

图8A和8B是双级泵实施例的剖面示意图，分别表示各级的工作状态;

图9A和9B与图8A和8B相似，显示了经过改进的双级泵;

图10A和10B是本发明的又一个实施例的剖面示意图，图中显示了 其不同工作阶段，分别对应于8A、9A和8B、9B所显示的工作阶段;

图10C是实施例10A、10B的泵室构件的平面图。

各实施例中的相应部件都标以相同的号码，该号码后有连字号，连字号后面又有一个号码，对应于图号，这样就使每一个标号都能清楚地表明是哪一个实施例的部件。

附图所示的所有实施例中，与被泵送的流体接触的表面是圆盘形（大致为圆形或部分为圆形）的易于安装的泵室构件，该构件有一入口和一个出口，是由例如聚乙烯、聚胺酯或其他塑料薄膜制成的，这些材料基本上是不可伸延的挠性材料。在其他一些未公开的实施例中，举例来说，这些表面的一些或全部可能是静止的和可动的金属泵构件的表面，它们构成泵的永久性部件。另外，泵室构件也不一定必须是圆形的。

如图1A、1B所示，泵有泵壳，该泵壳由固定的底构件10-1和可拆去的或铰接的顶构件11-1构成。盘形室构件的标号是12-1，置于底构件和顶构件之间。在室构件12-1的周边上有一个入口接头13-1，在其中心有一个竖立的轴向出口接头14-1。室构件包括第一和第二相互隔开的壁构件，其中下壁构件包括四个部分，第一部分是下挠性簿材覆盖在移动构件25-1上的部分，第二部分是下挠性簿材覆盖在环形入口阀构件23-1上的部分，第三部分是下挠性簿材覆盖在出口阀构件20-1的部分，第四部分是下挠性簿材形成供应室15-1底壁的部分。

构件12-1有一个圆环形的供应室15-1，入口接头13-1的开口通入该供应室。在供应室往内是一个泵室16-1，在其壁边缘部分的侧向上通过入口通道17-1与供应室15-1相连。入口通道的形式是在对置的构件壁之间的连续的圆环形缝隙状开口。泵室16-1通过出口通道18-1与中心的出口接头14-1相连。出口通道18-1也是由连续的圆环形缝隙构成。

构件12-1可由具备在各特定场合下泵的特定用途所要求的特性的任 何挠性材料构成。当然，该材料应当适合于要泵送的流体，具有足够的挠性、耐用和不易伸延，以承受施加于其上的液体压力和机械力，在某些情况下，还有热应力。

泵壳的底构件10-1支承各可动构件，构件12-1就置于这些可动构件上，而且这些可动构件的重复或循环运动产生了泵送作用。这些可动构件包括一个对中设置的出口阀构件20-1。该构件的作用是开闭出口通道18-1，使流体可以在泵室16-1和出口接头14-1之间流动。出口阀构件是可以上下移动的，移动方向与泵的中心线21-1平行。因此，当该阀向上运动时就把相对的构件壁压紧到外壳的顶构件11-1上，于是就关闭出口通道18-1;当其向下方运动时就使构件的壁相互分开，于是出口通道就打开了，出口阀构件20-1的运动来自杠杆22-1，而后者又是由凸轮或其他适当的驱动构件（图中未显示）和相关联的马达所驱动的。

另外还有一个入口压紧阀构件23-1。该构件以与出口阀构件22-1相似的方式打开和关闭入口通道17-1。入口阀构件23-1是环形的，它的上下运动来自杠杆24-1，而后者又是由马达驱动的凸轮（图中未显示）以与杠杆22-1同步的方式驱动的。

在阀构件20-1和23-1之间，与泵室16-1相对的是一个环形的移动构件25-1。该构件可以用与阀构件相似的方式由杠杆26-1和马达驱动的凸轮（图中未显示）驱动上下运动，并且同阀构件同步。移动构件25-1向上运动时，使泵室的下壁位移，这样就减小泵室16-1的容积;当其向下运动时，流体流入泵室，就使泵室扩张。

在图1A和1B所示的实施例中还有一对辊子27-1。该辊子设于构件12-1的供应室15-1之下并与供应室啮合。这样的辊子可以多于二个。泵在工作时，以某种方式（图中未显示）使该辊子沿着供应室绕圈转动，使供应室中的流体不停地运动，在某些情况下，这样地搅动流体会是必要的和有益的，例如当流体是血液时。

泵在工作时，供应室15-1的作用是一个蓄积室，其容积随进入的流体而变化，并且它不断地通过入口接头13-1在较低的压力下接收流体。在图1A所示泵的工作循环的相位，那时入口通道17-1打开，移动构件25-1向下运动或刚到达其最低位置，流体从供应室15-1经过入口通道17-1流入泵室16-1。流体充满泵室的过程可以是十分的迅速的，因为入口通道很长，即有很大的圆周长度，并且，可很快打开至一个相当的高度。换言之，入口通道可很快打开为流体提供一个很大的断面面积。另外，由于供应室和入口通道围绕着泵室周边的大部分或全部，并且流体是从全部方向沿径向进入的，所以，充溢长度即流体为要充满泵室而要流过的距离既短又直。因此流体可以十分迅速地进入泵室而无压力降。因为入口通道面积大而且充溢长度短，所以具有环形室的泵可以具有大流量同时仍使充溢时间短。

泵室16-1的充溢基本上是“被动地”，它实质上发生于流体静压力的作用之下，该流体静压力存在于供应室15-1中入口通道17-1处。这是由于在泵室中，移动构件25-1的向下运动不会直接产生吸入，移动构件与构件12-1没有力传递联系，该构件12-1的作用是沿泵室膨胀（向下）的方向。

属于本发明的范围内是试图以下列方式对充溢施加影响，在泵送过程中，使环绕泵室的充气物体中的压力用特别方法改变。另外，下述方法也可以对充溢施加影响：使入口或供应室受到外部压力作用。

如图1B所示，接着，入口阀件23-1的向上运动就将入口通道17-1关闭，而阀构件20-1的向下运动把出口通道18-1打开。然后，移动构件25-1向上运动，向上移动泵室的下壁，于是把泵室16-1中的流体通过出口通道18-1和出口接头14-1挤出，同时供应室15-1又从入口接头13-1补入新液体。这时出口通道18-1关闭而移动构件25-1向下方退去，入口通道17-1又一次打开，于是又开始了泵的另一个工作循环。

前述的泵的特点在于环形的入口通道17-1，环形的出口通道18-1和短的充溢长度的结合。这一结合，在即使入口侧的压力很低的情况下也可以使泵室的充溢十分迅速，也能十分迅速地排空泵室。因此，该泵可以在单位时间内泵送大量流体而内耗很小，因而具有很高的效率。只要流入泵的流体不超过流量（相应于最大的行程容量与行程速度），通过其自行调节，该泵可以对应于流入的流体调节各行程的泵送容积。因此，相当范围的通过入口接头13-1流入的流体流量，泵供应连续的流入流体而不会产生压力脉冲和间断。如果流入的流体应当超过了相应于前述操作的流量，泵的速度或行程速度可以再增大。由于其内耗小，行程速度可以提到至很高的水平。

另外一个特点，既存在于已叙述过的泵中也存在于将要叙述的泵中。这一特点有利于泵室16-1的迅速充溢，在于供应室15-1有足够大的容量，最好是大于泵室16-1，以便在充溢泵室时没有必要再补充供应室15-1就可以使泵室16-1充满。这样，所有在泵的工作循环的充溢过程中进入泵室16-1的流体，在充溢过程开始时，都尽量紧靠入口通道17-1。

构件12-1在泵壳10-1/11-1中的设置方式是这样的：使供应室15-1可以在一个大的范围内，分别按照流入供应室的流体量和从供应室流入泵室的流出流体量自由地扩张与收缩。

图2A和2B所示的实施例与图1和1B所示的实施例不同之处仅在于省去了辊子27-1，并且供应室15-2是与大气相通的。这样，泵室16-2的充溢发生时的压力，取决于入口通道17-2和供应室中自由流体表面之间的高度差。

在图3A和3B所示的实施例中，供应室15-3与图2A和2B中的一样，是对外打开的。在入口通道17-3和出口通道18-3上分别设有止逆或单向瓣阀或唇型阀23-3和20-3。相应地，前二实施例中的可动压紧阀构件由外壳构件10-3的某些部位代替了。构件10-3支承室构件并形成通道17-3和 18-3。阀23-3和20-3分别是由一对环形的、轴向对置的挠性瓣片（如塑料）构成的，可以稍微具有弹性，其外边缘分别封接（例如用热焊方式）于在入口通道17-3内相应的构件壁，它们还可自由变形，因此这些阀其内侧边缘可以向上和向下移动。

当流体在入口通道或出口通道向内流动时，瓣片相互保持间隔，并且基本上不会对流体流产生阻力;但一当流体具有逆流倾向时，瓣片就会关闭通道阻止回流。瓣片是有弹性的，但其弹性还不那公大，致使其无法可靠地抵抗所产生的压力，因而就不会产生瓣片向错误方向翻转的危险。当泵的工作压力较高时，可以用适当的材料加强瓣片防止翻转，例如可用玻璃纤维。

瓣片可以这样设计，借助于其弹性、初始形状或其它方面，当它们打开时有助于加速流体的流动。此外，可对它们稍加偏压朝向关闭或打开位置。

在一个这里未显示的经改进的实施例中，这些阀中的一个或两个，可以是如图1和图2所示类型的压紧阀带有一瓣片的结合。在上述情况下，最好安排压紧阀不完全地关闭相应的通道，留待瓣片完全关闭之。

如图3A和3B所示，瓣阀由瓣片构件形成，与室构件壁分离。不过按下列方式做也是有利的：用制作构件的薄片或薄膜材料上的折皱形成瓣片，可以在制作室构件时就形成该折皱。上述最后一个设计适用于用现有的制造构件及其他塑料物品的技术进行生产（真空成形和吹塑模制）。这一设计也可用于下文所述的实施例。

图4A和4B所示实施例与图1A和1B的实施例相似，其不同点在于：其出口阀的形式是设于出口接头14-4中的瓣片或唇片型的止逆或单向阀20-4;移动构件25-4是圆盘形的或碟形的（蘑菇形）。在该情况下，泵室16-4的平面图是圆盘形的，而不是如前面的实施例那样是环形的。再有，出口通道18-4（图4B）只在泵送行程接近结束时才形成，这同前面 的实施例从形式和功能上都是有些不同的。

图5A和5B所示的实施例与图4A和4B所示的实施例的不同在于：入口阀23-5由单个环形挠性瓣片构成，该环形瓣片沿其外边缘与下构件壁相连并可在泵室16-5内的压力作用下运动至与上面的构件壁封闭地结合的位置;出口管道中的阀也取消了。

人们发现在一定情况下出口管道中用阀的关闭来阻止回流是不必要的，即当泵在高的行程速度下工作时。在这种情况下，向外的流体流的动量足以使流体通过入口通道17-5充溢泵室16-5，甚至在吸入过程中泵室的出口一侧打开也无妨。

图6A和图6B所示的实施例与图5A和5B的相似，其不同之处在于：出口通道18-6、出口接头14-6和相关的出口阀20-6的位置与设计。

出口接头14-6在该例中是径向的，与进口接头13-6在直径上处于相对的位置。因此，它有上游端位于泵室16-5的边缘上，并与入口接头13-6一样沿径向朝外延伸。结果，该构件的周缘的一部分，仅仅是一部分，没有用于供液室15-6和入口通道17-6，但后者仍然是很长的。

在这一实施例中，出口阀20-6是与入口阀23-6相似的瓣片或唇片，并与后者一样是固定在出口通道18-6的一面壁上。该出口通道18-6位于泵室16-6和供应室15-6之间的连接处（见图6C，该图为室构件12-6的平面图）。

在图6A、6B和6C所示的实施例中，将供应室15-6邻近出口接头的区域封锁或关闭是有利的。供应室的壁的形状应当避免形成口袋，否则，泵送的流体会在其中停滞，或者流体为了到达出口通道受力突然地改变其流动方向。

该实施例中的出口接头14-6无须与入口接头成一直线，其间可以构成一个角度。如果需要的话，该二接头甚至可以并列设置而基本上处于平行的位置。但是，必须使入口通道17-6及其阀占据泵室周边的绝大部 分。

在图7A、7B和7C所示的实施例中，环形供应室15-7部分比缝隙状入口通道17-7更接近泵室构件的中心。在该例中，移动构件25-7的驱动机构是一个球轴承螺杆机构（图中未显示出细节），其螺杆是以可转动的方式与电动马达的转子28-7固定连接的。该马达置于泵外壳的底构件10-7中。

将图7A、7B、7C相互比较，很明显看出，该实例中的移动构件25-7的运动对供液室的形状与容积具有更直接的作用。这样，当移动构件向下运动（“下落”）（如图7A所示），供应室的容积就减小，这是由于移动构件挤占了供应室（见图7A）。于是，在流体经过入口接头13-7进入泵的同时，供应室中的流体流入泵室16-7。当移动构件向上运动时，就减小泵室的容积（见图7B），供应室扩大，同时入口阀23-7关闭。于是流体从入口接头进入供应室，接着在随后的移动构件向下运动时，又如所述那样流入泵室。

图7A、7B和7C所示的实施例也有一个出口阀20-7，以防止流体从出口接头14-7倒流入泵室16-7。如图所示，出口接头与入口接头平行并在直径上与入口接头对置，不过也可以预想出其他的方向与位置。

出口阀20-7是个环形瓣阀，其一个圆周形边缘固定于泵外壳的顶构件11-7上。其另一边缘为自由的圆周形边缘，该边缘上有卷边环29-7。该卷边加强了瓣的自由边缘，当阀处于关闭位置时（图7C），与外壳的顶构件的内壁封闭地接合。作为图示的出口阀的设计的替代，可以使用一个用弹簧偏压的可以垂直地上下运动的阀构件，该阀构件在泵室与水平的出口接头吻合形成的环形壁部分处，进行封闭抵压该环形壁部分。

图7A、7B和7C所示的实施例的入口阀23-7也是一个环形瓣阀，该阀固定于移动构件上、因此也同它一起运动。这样的设置产生了一个流体从供应室进入泵室的好的流动形式，不过，将瓣片固定于泵外壳上并使 其可动部分与移动构件配合，仍属于本发明的范围。

如同其他已用图或文字表达过的、其中的入口阀是唇片阀或瓣阀的实施例中，当该阀的上游侧压力仅稍大于其下游侧的压力时，入口通道17-7就会打开以允许流体流入泵室，这时的压力降是很小的。同样，当泵室中的压力仅稍大于阀的上游侧的压力时，入口通道就立即关闭。瓣阀的迅速打开与关闭可归因于其环形结构和由该结构而带来的阀的很大的表面积（压力就作用于该表面之上）。相应地，同样的道理，在吸入行程开始时，当出口接头14-7的压力大于泵室压力时，出口通道18-7就立即关闭。

图8A和8B显示的泵有二移动构件25-8B。该二构件工作相位相反，在不同的时刻减小泵室不同部位的容积。

其中之一移动构件25-8A类似于图4-6中的移动构件，其作用是减小中央的第二级室部分16-8A的容积（该中央第二级室与图4-6中的泵室相似）并与中央出口接头14-8相连。

另一个移动构件25-8B为环形并与先提到的中央泵室同心。该环形的外构件用于减小环形的靠外的可变容积的泵室部分16-8B的容积。该泵室16-8B与可变容积的中央的第二级泵室部分16-8A同心。

在其径向内侧，外泵室部分16-8B通过环形通道30-8与中央第二级泵室部分16-8A连接。在通道30-8中设有与图5和图3的瓣阀相似的单向瓣阀31-8，以使流体流入泵室部分16-8A。这一通道构成中央泵室部分16-8A的入口通道，又构成外泵室部分16-8B的出口通道。

在其径向外侧，外泵室部分16-8B通过环形入口通道17-8与相似于图2和3的供应室的环形供应室15-8相连，通道17-8有一个单向阀23-8，打开时可使流体流入外泵室部分16-8B，因而阀23-8相似于图3和5的瓣阀23-3和23-5。

二移动构件25-8A和25-8B是由一机构以基本上相反的相位驱动 的。该机构相似于用以驱动图4的移动构件和压紧阀的机构。泵室各部分的最大容积和二移动构件的运动是这样选择的：使外泵室部分16-8B的行程容积大致是中央泵室部分16-8A的二倍。

图8A显示了泵的工作过程中这样的一个状态：外移动构件25-8B向下运动，外泵室部分16-8B通过入口通道17-8由供应室充满流体，这时在后者不会产生任何明显的压力降，而这时中央的第二级移动构件25-8A向上运动，把流体从中央的第二级泵室部分16-8A中排出，瓣阀31-8由于中央泵室部分的压力处于关闭状态。

在图8B显示的过程中，情况正好相反。相应地，外移动构件25-8B向上运动将流体通过通道30-8从外泵室部分16-8B排至中央第二级泵室部分16-8A，而这时中央移动构件125-8A向下运动，允许中央泵室部分16-8A在作用于其壁上流体压力的作用下扩大。

在外移动构件向上运动中，由外泵室部分排出流体的体积比中央第二级泵室部分的容积的增加量要大。因而在泵的工作循环的这一阶段（见图8B）流体也会由出口接头14-8排出。流体流入泵室仅发生于外泵室部分扩大阶段，因此泵的排流虽然有一点脉动，但基本就是连续的了。

图9A和9B所示实施例与图8A和8B的在结构与工作过程上是相似的，不同处在于：用于向上驱动内移动构件25-9A的由外部供给动力的机构被一可调弹簧机构26-9A代替了，机构26-9A始终迫使该内移动构件向上。在外移动构件25-9B向上的行程中，中央第二级移动构件25-9A在中央第二级泵室部分16-9A内的流体压力作用下向下运动，因而对弹簧机构26-9A施加压力（见图9A）。在外移动构件25-9B向下运动的过程中，储于弹簧机构中的能量如图9A所示那样使中央移动构件向上运动。

图10A和10B是对应于图8A、8B和图9A、9B体现本发明的另一个二级泵的实施例的剖面图，图10C是该实施例的泵室构件的平面图。

图10A、10B和10C的泵包括二移动构件25-10A和25-10B，其工作情况与图9A和9B相似。相应地，移动构件25-10B连接于由外部供动力的驱动机构，该驱动机构正压地或基本上正压地将其向上方驱动，而移动构件25-10A与一可调整的弹簧机构26-10A连接，机构26-10A迫使其向上。

二移动构件25-10A和25-10B与相关的泵室构件12-10的泵室部分16-10A和16-10B相互水平地偏置，在泵室部分之间的入口阀23-10和阀31-10是瓣阀类似于图6A、6B和6C的阀23-6和20-6。另外如图10C所示，入口接头13-10和出口接头14-10是并排对置，基本上平行。

除了由于泵室部分水平地偏置产生了流体的不同的流动形式外，图10A、10B和10C的泵的工作基本上与图9A和9B的泵相同。

在以上通过实例以图和文字表达的实施例中，泵室构件的泵室16和供应室15是圆形的或构成圆环形，而泵的机械组件具有相应的形状也是易于为人接受的。从流体流和制造的角度出发，这一形状一般是优先选用的，但本发明也包括其他不同配置的泵，例如多少带点椭圆的形状或其他细长形的配置。在图6A、6B和6C的情况下特别应当考虑使用细长形状，其中的入口与出口成一直线。

另外，在图8A、8B和图9A、9B的实施例中，中央移动构件25-8A、25-9A也可以像外构件25-8B和25-9B一样是环形的。中央环形移动构件中空出的部分可以放置泵驱动机构的构件，或用于其他目的。若在此情况下，用于驱动图8A和8B的该二移动构件25-8A和25-8B的驱动机构设计成协调地驱动移动构件（以一个特定的相位差，如相位相反或推拉式），或按需要而分别驱动（仅驱动构件中之一个），就可以产生有趣的可能性，在行程容积和输出的流体的特性方面改变泵的特点。

在某些情况下，例如当泵用作血液泵时，移动构件可以适当地与泵送机构连接以便在泵室内的压力作用下移动构件相对于泵送机构能产 生一些弹性变形，于是在压缩或输送冲程中移动机构构件有一点“滞后”。移动构件的运动开始时由于“滞后”而有一点损失，但在压缩行程未尾时又“补上”了。这可用来保证流体在泵室中不会停滞，例如如图8A和8B的阀瓣31-8下面。

这一设置也可用来抑制在泵送行程最后时易于产生的任何压力波。

图8A和8B那种有二个或更多的最好是环形的移动构件和泵室部分的泵也可用作二级（多级）压缩机，特别是用于将大量的空气压缩送至压力相对低的地方。这种结构的压缩机的特点是：在二级之间只需一个阀;各阀既作为径向上在外或前级的出口阀，又作为径向上在内的或后级的进口阀。其他的实施例也可用作压缩机或空气（或其他气体）泵，但相信这些实施例在实践中最适于用作液体泵。

从附图中可以清楚看到，本发明的泵的特点是要泵送的液体具有良好的流动形式，这是因为液体经过泵时不会必然受到任何方向上的突然变化，这一点对于图1-6和图8-10的实施特别有利，由于这些实施例中的泵室的高度与其直径相比很小，所以液体基本上是水平地流向出口接头的。泵室的低或扁平的形状使得行程长度短，这意味行程速度可以快。入口通道和出口通道可具有大的液流断面面积，这一特征使泵内流动阻力极小。

在图5-10的实施例中使用的单瓣阀是附于泵室构件12的下壁并可沿移动构件排挤液体的方向向上运动至与上壁封合的位置。利用该阀的有利之处是移动构件产生的液流扫过阀瓣的下侧面。扫过的液流减小了要泵送的液体的任何部分在阀瓣的下面或后面停滞的危险。因而这些实施例特别适用于泵血，因为它们能满足血液泵的十分重要的不产生停滞区的要求。

在各个用图使本发明具体化了的实施例中，移动构件及其驱动机构都是设于泵室之下的。大多情况下都优先选择这一设置，特别是在下面 的情况时：在如图示的实施例中，单独的可更换的塑料膜或薄材料制成的泵室构件表面在液体经过泵时与要泵送的液体接触。但是在某些情况下优先选择下述设置：移动构件构成泵室的顶壁或作用于顶壁，驱动机构置于泵室之上。另外，可以设想将一个驱动机构共用于二个上下对叠的泵上，该二泵工作时相位相反。也可以把二驱动机构用于一个泵室，每侧一个，工作状态相反。

图10A、10B和10C的实施例的泵室16-10A和弹簧偏压的移动构件25-10A可以作为单向阀和平缓泵的排出脉动而与其他设计形式的单级泵的出口联用。在血泵的情况下，这种设置提供了一个无停滞区的单向出口阀和来自该阀的适量的流量。

Claims (35)

1、一种容积泵，它包括：形成接受泵送流体的供应室的装置，形成容积可变的泵室的装置，一个流体由供应室流至泵室的入口通道，一个流体从泵室排出的出口通道，一个与泵室相接的、沿预定路径正反方向运动的移动构件，使之在泵室的移动区运动，交替地增加和减小泵室容积，使移动构件至少向一个方向运动而减小泵室容积的驱动机构，以及用于关闭入口通道以阻止流体从入口通道回流流出泵室的入口阀装置；其特征在于：供应室是一蓄积室，适于连续地接受流体，并与通过入口通道流入泵腔的流体的流动无关，它是侧向地、基本上是围绕泵室的移动区而设置的，入口通道基本上与供应室相互延伸连接并通过细长的缝隙状开口通向泵室，该细长开口在泵室的界限壁内，并侧向地位于上述移动区，流体可以在基本上没有压力降的情况下从入口通道进入泵室；上述泵室包括一个可动的壁构件，在泵送行程与移动构件啮合，并在吸入行程与移动构件脱离，于是在供应室中压力流体形成泵的行程容积。

2、根据权利要求1所述的容积泵，其特征在于，上述泵室基本上是圆的。

3、根据权利要求2所述的容积泵，其特征在于，上述泵横向于移动构件运动方向的尺寸基本上大于泵沿该运动方向的尺寸。

4、根据权利要求2所述的容积泵，其特征在于，上述出口基本上位于与移动构件面对的泵室横向静止壁的中心。

5、根据权利要求1所述的容积泵，其特征在于，上述供应室用以接受连续流入的要泵送的流体，当入口阀装置打开时从入口通道至少向泵室排出其一部分流体容量，而当入口阀装置关闭时收集蓄积流体。

6、根据权利要求1所述的容积泵，其特征在于，上述泵室的可动壁构件是由挠性材料制成，并在泵的至少的部分泵送行程期间由移动构件使其变形和位移。

7、根据权利要求6所述的容积泵，其特征在于，上述可动壁构件形成泵室的横向界限壁的一部分并构成入口通道的一壁面，其阀装置包括压紧阀与上述横向界限壁部分接合，并且阀装置是可动的，以便使该界限壁部分横过缝隙状开口而关闭入口通道，驱动机构周期性地移动压紧阀构件横过开口。

8、根据权利要求2所述的容积泵，其特征在于，上述进口阀装置包括基本上为环形的挠性材料制的瓣片，瓣片的一边固定于入口通道上，另一边可自由运动至打开位置而使流入的流体进入泵室，也可运动至关闭位置，与入口通道的另一壁面啮合而阻止流体从泵室经过入口通道回流。

9、根据权利要求2所述的容积泵，其特征在于，上述入口阀装置包括第一个用挠性材料制成的环形瓣片，沿其一边固定于入口通道的一壁面，还包括第二个用挠性材料制成的环形瓣片，沿其一边固定于入口通道的另一壁面，两瓣片有其另一边可自由运动至打开位置，允许流体流入泵室，也可运动至关闭位置，阻止流体从泵室经过入口通道回流。

10、根据权利要求1所述的容积泵，其特征在于，上述供应室和泵室由第一和第二相互隔开的壁构件构成，其中至少有一个壁构件由挠性材料构成并包括二部分，第一部分可与移动构件接合与脱离以改变泵室的容积，第二部分形成入口通道的一壁面。

11、根据权利要求10所述的容积泵，其特征在于，上述阀装置包括一个与上述一个壁构件的第二部分接合的能够横过入口通道来往运动而关闭入口通道的压紧构件，还包括周期性地移动压紧阀构件横过入口通道的驱动机构。

12、根据权利要求11所述的容积泵，其特征在于，上述驱动机构只使压紧阀构件局部地横过入口通道，并包括有在入口通道的另一壁面固定的挠性瓣阀片，其自由边在泵室内液体压力作用下运动与上述一个壁构件的第二部分接合。

13、根据权利要求10所述的容积泵，其特征在于：上述泵室的横向界限壁一般为圆的，供应室一般为环形并完全包围泵室。

14、根据权利要求10所述的容积泵，其特征在于，上述供液室和泵室都是环形的，泵室的出口是位于泵室内边的环形开口，一般是侧向相对于上述移动区。

15、根据权利要求14所述的容积泵，其特征在于，还包括出口阀，其包括与挠性壁构件的第三部分接合的可动阀构件，以及使阀构件往复运动的驱动机构，该往复运动使挠性壁构件的该第三部分位移而与出口开口的对边接合和脱离从而关闭和打开阀。

16、根据权利要求10所述的容积泵，其特征在于，上述泵的挠性壁构件是下构件，并进一步包括支承挠性壁构件的第四部分的装置，该挠性壁构件形成供应室的下壁。

17、根据权利要求16所述的容积泵，其特征在于，上述支承挠性壁构件的该第四部分的装置包括一个或多个辊子，和使辊子在供应室的特定轨道上转动的机构，这样可使供应室中的流体不断地被搅动。

18、根据权利要求16所述的容积泵，其特征在于，上述用以支承挠性壁构件第四部分的装置，是静止的刚性构件。

19、根据权利要求14所述的容积泵，其特征在于，还包括一个与挠性壁构件的第三部分接合的静止构件，这样形成出口开口的一个边缘，至少一个挠性材料的环形瓣将其一边固定于出口开口的一边上，其另一边是自由的以便使该瓣片响应出口中的流体流在出口打开和关闭的位置之间运动。

20、根据权利要求10所述的容积泵，其特征在于，上述形成供应室和泵室的另一壁构件基本上是不可动的，泵室的出口是该另一壁构件的开口。

21、根据权利要求20所述的容积泵，其特征在于，在出口内有出口阀装置。

22、根据权利要求20所述的容积泵，其特征在于，上述泵室的不可动的壁构件包括一挠性薄材和一基本上为刚性的支撑构件，前者沿供应室的外周与第一壁构件封接，后者与挠性薄材啮合并进行支撑以防其在泵室内流体压力增大的情况下变形和偏移。

23、根据权利要求1所述的容积泵，其特征在于，还包括有与泵室的出口相连因而可接受从泵室排出的流体的第二级变容室，一个在泵室出口中的、阻止流体从第二级室回流进入泵室的单向阀，一个从第二级室引出的出口通道，一个可动的交替地增减二级室的容积的第二级移动构件，以及使第二级移动构件至少在一个方向上运动以减小第二级室的容积的驱动装置。

24、根据权利要求23所述的容积泵，其特征在于，上述第二级移动构件的驱动机构是一个弹簧，当第二级室的容积因由泵室流入的液体增大时该弹簧储存能量，当没有流体从泵室进入第二级室时，它释放储存的能量。

25、根据权利要求23所述的容积泵，其特征在于，上述泵室的行程容积大约是第二级室的行程容积的二倍。

26、根据权利要求24所述的容积泵，其特征在于，上述泵室是环形的，第二级室是圆的，位于泵室的侧面并被泵室包围。

27、根据权利要求26所述的容积泵，其特征在于，上述泵室和二级室由可动的挠性壁构件形成，该构件可以在相应的泵送行程中与移动构件和第二级移动构件接合并被该第二移动构件改变容积。

28、根据权利要求26所述的容积泵，其特征在于，上述泵室的出口是环形的缝隙状通道，该通道位于泵室和第二级室之间的接合部。

29、根据权利要求28所述的容积泵，其特征在于，上述出口中的阀装置是环形的挠性瓣阀，其一边固定于出口通道的一面壁上，其另一边是自由端，响应泵室中的流体流和压力与出口通道的另一壁面接合或脱离。

30、根据权利要求23所述的容积泵，其特征在于，上述供应室基本是环形的，泵室基本是圆的，出口是一个一般由侧面通向泵室的通道，第二级室基本上是圆的，由侧面紧贴于泵室。

31、根据权利要求1所述的容积泵，其特征在于，上述泵室一般是圆的，供应室一般是环形的，供应室、泵室和入口通道由第一构件和第二构件形成，二构件均为挠性材料并与供应室的外周边封合，挠性构件永久性地形成各室的相对的壁和入口通道，挠性构件之一在形成泵室的部分上有一出口，进一步地还包括刚性支撑构件，它支撑挠性构件以防其在泵中的流体的重力和压力作用下移动。

32、根据权利要求31所述的容积泵，其特征在于，上述入口阀装置至少包括一个基本上是环形的挠性瓣，它的一边与邻近入口通道的挠性构件之一相接，它的另一边是自由的，当泵室中没有流体反向压力时它打开入口通道，当泵室内有流体反向压力时，它偏转而关闭入口通道。

33、根据权利要求1至32中任何一项所述的容积泵，其特征在于，上述供应室的容积至少与泵室的容积一样大。

34、一种用于容积泵的室构件，包括：第一和第二挠性薄材，它们在其外周上封合并永久性地形成一个一般是环形的供应室，一个在供应室靠内的一般是圆形的泵室，和一个在供应室和泵室的连接处的形成一个细长缝隙状开口的入口通道，在泵室壁上的一个出口和至少在供应室的一面壁上的吸入开口。

35、根据权利要求33所述的室构件，其特征在于，上述入口阀是环形的挠性瓣，其一边与邻近入口通道的薄材之一连接而另一边是自由的，当泵室内没有流体的反向压力时，该瓣就打开入口通道，当泵室内有流体的反向压力时，它就发生偏转而关闭入口通道。

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