CN1989342A - 具有可运动的壁的泵及这种泵的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种泵，该泵具有形成封闭的流体容积(1)的壁(3；21，22；31，32，33)，该壁可借助于第一力(F)在容积减小的方向上运动并且可借助于第二力在先前发生容积减小之后在容积增大的方向上运动，该泵具有一个进入阀(8)，该进入阀与一个进入口(6)相联接，并且该泵在该流体容积(1)的排出管道(7)中具有一个排出阀(9)，如果该泵构造成真空泵，该真空泵的容积可通过该外部的第一力抵抗可弹性变形的材料(2；21，22；33)减小，该材料的复位力在该外部的力结束之后形成抵抗所建立的真空而作用的第二力，则该泵允许在最小的空间上进行结构设计。

Description

具有可运动的壁的泵及这种泵的应用
本发明涉及一种泵，该泵具有形成封闭的流体容积的壁，该壁可借助于外部的第一力在容积减小的方向上运动并且可借助于第二力在先前发生容积减小之后在容积增大的方向上运动，该泵具有一个进入阀，该进入阀与一个进入口相联接，并且该泵在该流体容积的排出管道中具有一个排出阀。
本发明还涉及这种泵的应用。
这种泵例如作为软管泵公开，在这种软管泵中，流体从填充有该流体的软管中借助于压缩该软管并且在该软管的纵向方向上运动的挤压轮压出。当软管的位于流动方向上游的端部与一个流体储备容器相连接时，通过这些轮的运动使该端部又填充以流体。用于轮运动的驱动力通过马达产生，该电机例如可构造成电动马达或液压马达。这种泵用于在挤压方向上输送体积。
开始所述类型的另一种泵是隔膜泵，在这种隔膜泵中，流体容积通过借助于连杆往复运动的隔膜减小并接着又增大。该连杆因此既传递用于容积减小的第一力，又传递用于容积增大的第二力。
如果在一个装置中存在运动，所述运动的力流可用于操作泵，则在许多情况下只需仅仅在确定的工作状态中要求泵功率。因此例如已经公开：将病人的截肢残肢与设置在该截肢残肢上面的、空气密封地构造的衬垫之间的中间空间抽真空，以便通过所形成的真空来保证所述与假肢相连接的衬垫的牢固配合。为此使用活塞泵，该活塞泵在病人踩地时借助于地面上的假肢施加一个抽真空行程并且借助于复位弹簧来复位。这种泵尤其由于必需的复位机构而体积相对庞大。
因此，本发明的任务在于，这样构造一种开始所述类型的泵，使得该泵可在小空间上实施。
为了解决该任务，根据本发明，开始所述类型的泵的特征在于：该泵构造成真空泵，该真空泵的容积可通过外部的第一力抵抗可弹性变形的材料减小，该材料的复位力在外部的力作用结束之后形成抵抗所建立的真空而作用的第二力。
在根据本发明的泵中，工作行程通过可弹性变形的材料的复位力引起，流体、尤其是空气通过该工作行程从封闭的容积中被抽吸出。用于流体材料体积减小的先前变形通过在外部作用的第一力实现。因此，根据本发明的泵可实现非常简单且体积小的结构，通过它可产生一个小的可达中等的真空。
在本发明的第一优选实施形式中，壁具有两个彼此对置的刚性的隔板，其中，该可弹性变形的材料布置在通过这些隔板形成的中间空间中。在此，该可弹性变形的材料可构成以边缘环绕并且限定流体容积的边界的密封嵌件。该实施形式提供这样的优点，即外部的力可直接作用在这些刚性的隔板之一上。
在另一个也具有优点的实施形式中，壁构造成柔性的，其中，可弹性变形的材料优选扁平地贴靠在该柔性的壁上。在此可通过相对薄的材料层来产生对于多种使用情况足够高的复位力。
该弹性的材料可以是开孔的泡沫材料，该泡沫材料设置在流体容积内部并且该泡沫材料在体积减小进行之后施加复位力。因此，该泡沫材料被优选为空气的流体穿流。在该实施形式中，复位力的产生完全不占用附加空间，因为为此利用了流体容积本身。在此符合目的的是，泡沫材料完全填充流体容积——除了结构上的剩余容积之外。可用于本发明的作为替换方案的可被穿流的弹性的材料是间隔针织物。
如果该弹性的材料在所有侧被该柔性的壁包围，则根据本发明的泵的实现通过简单的方式达到。但也可将壁构造成部分刚性的并且将壁的对于容积减小必需的部分构造成柔性的。
根据本发明的泵优选可以具有优选扁平的延展，具有比该延展小的厚度，由此在许多情况下可毫无问题地集成在装置结构中。
为了压缩流体容积，设置有至少一个扁平地贴靠在该柔性的壁上的挤压元件。尤其是该流体容积的该柔性的壁可以设置在两个扁平的挤压元件之间。
阀可设置在柔性的壁的相应的窄侧上，但也可优选设置在所述挤压元件中一个的或两个挤压元件的槽口中，由此减少柔性的壁的弯曲过程。
根据本发明的泵可有利地集成在一个系统的力流中，在该系统中产生一些力，这些力用于施加所述两个力中的一个。根据本发明的泵尤其适于作为真空泵。
在一个特殊的应用情况中，该泵是用于下肢的假肢的一部分。在此优选使用在踩地时由于人体重量而产生的力作为第一力。该泵尤其可用于假肢的抽吸柄的真空支持，尤其是用于将衬垫与假肢柄之间的中间空间抽真空。根据本发明的泵的一个优选使用场合是假脚，该假脚可特别好地实现垂直于在负荷以人体重量时产生的力流扁平地构造该泵。
下面借助于附图中所示的实施例详细描述本发明。附图表示：
图1根据第一实施形式的处于原始状态中的泵的示意性视图；
图2根据图1的处于压缩状态中的泵；
图3根据第二实施形式的处于原始状态中的泵；
图4第三实施形式的集成在假脚中的泵；
图5可弹性变形的材料的布置形式，由两个具有相互指向的成形部分的层组成，它们在未承受负荷的状态中形成一个流体室；
图6根据图5的处于承受负荷的状态中的布置形式，在该状态中，层的压缩的材料完全填充流体室；
图7根据本发明的处于未承受负荷的状态中的泵的一个实施形式，该泵具有两个彼此对置的刚性的板和一个用可弹性变形的材料制成的在边缘上环绕的嵌件；
图8根据图7的处于承受负荷的状态中的布置形式。
图1中所示的泵具有一个封闭的流体容积1，该流体容积实际上完全填充有弹性的材料，该材料为开孔的弹性的泡沫材料2的形式。泡沫材料2具有基本上扁平的延展，该延展具有小宽度。该泡沫材料在所有侧都由柔性的壁3包围，该壁由此具有四个窄侧和两个与它们相比尺寸大的扁平侧。在这些扁平侧上贴靠着两个扁平的挤压元件4、5。
在彼此对置的窄侧上，柔性的壁3具有一个管状或软管状的输入装置6以及一个管状或软管状的输出端7。不仅输入装置6而且输出端7各设置有一个止回阀8、9。
为了实现泵送过程，挤压元件4、5彼此相向地运动，如图2清楚表示的那样。由此，流体容积1连同处于该流体容积中的泡沫材料2被压缩，由此，流体、优选空气通过止回阀9和输出端7泄出。如果撤销挤压元件4、5的挤压力，则泡沫材料2的弹性的复位力负责使流体容积1复位到图1的原始状态中，其中，流体通过输入端6和止回阀8被抽吸到流体容积1中。
在图3中所示的泵改型方案中，挤压板5′设置有一些槽口10，止回阀8、9设置在这些槽口中。由此显著较少了柔性的壁3在止回阀8、9的区域中的弯曲过程。
图4示出了图1至图3中所述类型的泵的一个应用例子。该泵在此集成在一个假脚11中，该假脚的功能结构件与一个小腿假肢的小腿管12相连接。该假脚的功能件由一个S形的弹簧嵌件13组成，该弹簧嵌件的自由端部构成一个上部的连接臂14和一个下部的脚掌臂15。在该连接臂与该脚掌臂之间具有一个基本上水平的中间段16，该中间段与连接臂14或脚掌臂15各通过一个弯曲的过渡段17、18这样连接，使得该基本上水平的中间段16可在重量作用下相对于嵌件13的脚掌臂15弹动。在将该脚放在地面上时在假肢穿戴者的重量作用下，中间段16与脚掌臂15之间的距离减小。通过中间段16与挤压元件5″相连接，所述距离减小被根据本发明使用的泵利用。本身扁平的挤压元件5″在其形状方面与中间段16和弯曲的过渡段17的形状相适配，以便简化挤压元件5″的定位。在挤压元件5″与在此作为反压元件4起作用的脚掌臂15之间，被泡沫材料2填充的流体容积1处于在所有侧包围泡沫材料2的柔性的壁3内部。仅示意性地示出了连接端6、7中的一个，该连接端延伸穿过挤压元件5″的槽口10并且例如作为输入端6通过一个软管管道与处于截肢残肢和包围该截肢残肢的衬垫之间的中间空间相连接，以便将该中间空间抽真空。
在脚11中使用的泵的功能完全相应于借助图1至图3描述的功能。假脚11对人体重量的负荷作为用于挤压元件5″的挤压力起作用，由此，中间段16被向下朝脚掌臂15的方向挤压并且流体容积1和泡沫材料2由此被压缩。由此，空气从流体容积1中泄出。当假脚11被卸载时，最迟在下一步从地面抬起假脚11时，泡沫材料2使得泵复位到图4所示的原始位置中。在此情况下，空气通过输入端6从截肢残肢与包围着的衬垫之间的中间空间中被抽吸到流体容积1中，即在该中间空间中形成期望的真空，该真空使衬垫在截肢残肢上的配合稳定。
可以看出，假脚11适合于集成根据图4的泵，因为由于脚11的也趋于扁平的解剖学构造而能够很好地垂直于(铅垂的)力流扁平地构造流体容积1和泡沫材料2。但是显然也可将相应的泵设置在彼此进行相对运动的其它假肢件中、例如膝关节中。
图5和图6示出了这样一个实施例，在该实施例中，可弹性变形的材料通过两个层21、22构成，这些层各以一个成型表面23、24相互指向。这些成型表面在此通过一些突起25构成，这些突起的宽度比这些突起25之间的槽口26小。因此，层21的尖部25伸入到层22的槽口26中，反之亦然，其中，产生一些构成流体室1的、不被可弹性变形的材料填充的室。
如果现在在层21、22上施加一个引起压缩的压力，则尖部25在高度方向上被压缩并且材料在宽度方向上偏移，由此，尖部25与槽口26之间的室被填充——在理想情况下被完全填充，这如图6中所示。如果撤销使层21、22彼此相对地挤压的外力，则出现层21、22的原始状态，该原始状态如图5中所示。该复位引起从与流体室1相连接的真空室中抽吸流体、尤其是空气。
层21、22可由这样稳定的塑料材料构成，使得层21、22同时构成壁3。但作为替换方案，层21、22也可与如在根据图1至图3的实施例中所述的挤压板4、5共同作用。
在图7和图8中所示的实施例中，流体室通过两个彼此平行的刚性的隔板31、32并且通过一个环绕的、使刚性的隔板31、32的边缘相互密封地连接的、用可弹性变形的材料制成的嵌件33限定边界。嵌件33在此是用稳定的对流体密封的材料制成的、空心锥状的型廓件，该型廓件与隔板31、32通过粘接或者类似方式对流体密封地连接。
通过外部的第一力F使刚性的隔板31、32彼此相对地挤压，这在图8中表明。由此使流体室1最大程度地减小，由此，包含在流体室1中的流体通过输出端7泄出。如果撤销外部的力F，则由于嵌件33的复位力而又出现图7中所示的状态，由此，流体通过输入装置6被抽吸到室1中。
可以看出，图5至图8中所示的实施例可以以与根据图1至图3的实施例相同的方式使用，即尤其是也可在假脚或类似装置中使用。
根据本发明的泵尤其是在假肢件中也可用于其它目的，例如作为用于控制动力学功能的液压泵来使用，例如用于控制液压阻尼缸或者用于使假肢的结构元件运动，例如从未耦合的状态运动到耦合的状态中，以便进行与使用状况的动力学适配。

Claims (21)

1.泵，该泵具有形成封闭的流体容积(1)的壁(3；21，22；31，32，33)，该壁可借助于第一力(F)在容积减小的方向上运动并且可借助于第二力在先前发生容积减小之后在容积增大的方向上运动，该泵具有一个进入阀(8)，该进入阀与一个进入口(6)相联接，并且该泵在该流体容积(1)的排出管道(7)中具有一个排出阀(9)，其特征在于：该泵构造成真空泵，该真空泵的容积可通过该外部的第一力抵抗可弹性变形的材料(2；21，22；33)减小，该材料的复位力在该外部的力结束之后形成抵抗所建立的真空而作用的第二力。
2.根据权利要求1的泵，其特征在于：该壁具有两个彼此对置的刚性的隔板(31，32)；该可弹性变形的材料(33)布置在通过这些隔板形成的中间空间中。
3.根据权利要求2的泵，其特征在于：该可弹性变形的材料构成以边缘环绕并且限定该流体容积(1)的边界的密封嵌件(33)。
4.根据权利要求1的泵，其特征在于：该壁(3)构造成柔性的；该可弹性变形的材料(2)贴靠在该柔性的壁(3)上。
5.根据权利要求4的泵，其特征在于：该弹性的材料是可被穿流的材料，该可被穿流的材料布置在该流体容积(1)内部并且该可被穿流的材料的复位力形成该第二力。
6.根据权利要求5的泵，其特征在于：该可被穿流的材料是开孔的泡沫材料(2)。
7.根据权利要求6的泵，其特征在于：该弹性的材料填充该流体容积(1)。
8.根据权利要求7的泵，其特征在于：该弹性的材料在所有侧被该柔性的壁(3)包围。
9.根据权利要求4至8之一的泵，其特征在于：该弹性的材料构造有扁平的延展并且构造有比该扁平的延展小的厚度。
10.根据权利要求1至9之一的泵，其特征在于：该可弹性变形的材料具有两个彼此贴靠的层(21，22)，这些层具有一些相互指向的构成中间空间的成型部分(23，24)；这些中间空间可通过第一力减小。
11.根据权利要求10的泵，其特征在于：这两个层(21，22)之间的中间空间可通过所述外部的第一力减小到零。
12.根据权利要求1至11之一的泵，其特征在于：该可弹性变形的材料通过该壁本身构成。
13.根据权利要求4至12之一的泵，其特征在于：设置有至少一个扁平地贴靠在该柔性的壁(3)上的挤压元件(4，5，5′，5″)。
14.根据权利要求1至13之一的泵，其特征在于：这些阀(8，9)位于该壁(3)的与所述厚度相对应的窄侧上。
15.根据权利要求14的泵，其特征在于：这些阀(8，9)设置在该壁(3)的彼此对置的窄侧上。
16.根据权利要求13的泵，其特征在于：这些阀(8，9)设置在这些挤压元件(5′，5″)的槽口(10)中。
17.根据权利要求16的泵，其特征在于：这些阀(8，9)设置在这些挤压元件(5′，5″)中一个的槽口(10)中。
18.根据权利要求1至17之一的泵在一个系统中的应用，在该系统中产生一些力，在用于施加第一力(F)的该系统的力流中使用该泵。
19.根据权利要求1至17之一的泵的应用，该泵作为用于下肢的假肢(11)的一部分使用。
20.泵根据权利要求19的应用，其中在踩地时由于人体重量而产生的力作为第一力(F)使用。
21.根据权利要求18至20之一的应用，该泵用于假肢(11)的抽吸柄的真空支持。
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