KR20160033131A

KR20160033131A - 유체의 용적형 펌핑을 위한 회전-진동 서브어셈블리 및 회전-진동 용적형 펌핑 장치

Info

Publication number: KR20160033131A
Application number: KR1020167002982A
Authority: KR
Inventors: 아나우드 와테리어; 크리스토피 드한
Original assignee: 이브옹
Priority date: 2013-07-22
Filing date: 2014-07-21
Publication date: 2016-03-25
Also published as: CA2919004A1; FR3008744A1; CN105612346B; EP3025058B1; WO2015011384A1; KR101882723B1; ES2644817T3; US9726172B2; CN105612346A; ZA201600463B; US20150219099A1; AU2014294854A1; EP3025058A1; AU2014294854B2; CA2919004C; JP2016525647A

Abstract

유체의 용적형 펌핑을 위한 회전 진동 서브어셈블리(1)로서, 상기 서브어셈블리는: 캐비티(10)를 규정하고 그 안을 통과하는 두 개의 덕트(11, 12)를 갖는 벽을 갖는 속이 빈 중공체(2)를 포함하고, 상기 캐비티(10)와 협력하는 피스톤(3)은 작동 챔버(31)를 규정하며 상기 작동 챔버(31) 안으로 종 방향으로 개방된 채널(22)을 포함하고, 상기 피스톤(3)은 각이 져서 이동 가능하여 상기 작동 챔버(31; 131)를 상기 덕트(11, 12; 111, 112)의 일 덕트, 그 뒤에는 덕트 없이, 그 뒤에는 다른 덕트와 유체-흐름 연통이 되도록 하며 종 방향으로 왕복 운동을 하도록 이동 가능하여 상기 작동 챔버(31)의 부피가 변하게 하고 연속적으로 상기 유체를 흡입 그 뒤에는 배출하도록 하며, 상기 피스톤(3)은 적어도 하나의 실링 링(32), 실링 하프링(33) 및 상기 실링 링(32)을 상기 실링 하프링(33)에 종 방향으로 연결시키는 적어도 하나의 실링 스트립(34)으로 형성된 실링 개스킷(32, 33, 34)을 지닌다.

Description

유체의 용적형 펌핑을 위한 회전-진동 서브어셈블리 및 회전-진동 용적형 펌핑 장치{ROTARY-OSCILLATING SUBASSEMBLY AND ROTARY-OSCILLATING VOLUMETRIC PUMPING DEVICE FOR VOLUMETRICALLY PUMPING A FLUID}

본 발명은 일반적으로 유체의 용적형 펌핑을 위한 회전-진동 서브어셈블리 및 회전-진동 펌핑 장치에 관한 것이다.

용적형 펌핑 장치의 사용은 혼합물(액체-고체 또는 액체-액체 혼합물)의 제작 및/또는 재구성 및/또는 유체 투여(주사, 투입, 경구, 분무, 등)를 하기 위한 것으로 알려져 있으며, 특히 의학, 화장품 및 수의학 분야에서 응용되는 것으로 알려져 있다. 이러한 응용 유형에서, 유체의 정확한 양이 제어된 방식으로 예를 들면, 컨테이너 쪽으로, 또는 주사 또는 투입 장치를 통하여 환자에게 직접 투여하거나 임의의 다른 적절한 장치를 통하여 펌핑되어야 한다.

특히 의학 분야에서, 병원의 경우 케어 센터 또는 집에서 "주사기 푸셔(syringe pusher)" 및 "카트리지 장치 푸셔(cartridge device pusher)" 유형의 장치 및 또한 연동 펌프를 사용하는 것이 알려져 있다.

사전에 "주사기 푸셔" 유형의 장치는 주사기가 채워져야 한다. 일반적으로 수동으로 주사기를 채우며, 이 작업은 액체의 무결성 및 담당자의 안전을 확실히 하기 위해 따라야 하는 예방 조치가 필요하여 힘이 든다.

"카트리지 푸셔" 유형 장치는 카트리지의 중공체를 매끄럽게 하고, 일반적으로 탄성 중합체로 만들어진 피스톤과 일반적으로 유리 또는 플라스틱 소재로 만들어진 카트리지의 중공체 사이에서 슬라이딩을 더 쉽게 하기 위해 실리콘을 사용해야 한다. 유체와 직접 접촉하는 실리콘이 있어서 사용 전 카트리지 안에 저장되어 있는 동안 분자의 안정성 문제를 발생시킨다.

연동 펌프는 대형이고 용적이 크다. 또한, 그러한 연동 펌프가 작동하는 원리는 연동 펌프가 고압에 이르는 것을 방지하는 가요성 호스를 갖는 것을 요구한다. 호스의 가요성으로 인하여, 용적 효율(실제 유속이 요구된 유속으로 나누어진 비율)은 유체 출구 압력이 변함에 따라 상당히 변하며, 보조 센서(예를 들면, 유속 센서)의 도움없이 계기 정밀도를 신속하게 악화시킨다. 따라서, 그러한 연동 펌프의 작동 압력은 일반적으로 5 바(bars)보다 낮아서, 점성 액체를 사용하는 것을 제한한다. 또한, 그러한 유형의 펌프는 종종 유체 중에 극소량의 기포를 발생시켜서, 기포가 용납할 수 없는 영향을 미칠 수 있다. 마지막으로, 호스의 기계적 성질의 급속한 노화는 그러한 유형의 펌프의 시간에 따른 성능 및/또는 신뢰도가 변하는 문제점을 야기한다. 동일한 유형의 단점은 다이어프램 펌프에서도 발견된다.

또한, 체크-밸브 펌프를 사용하는 것도 가능하다. 그러나, 입구 덕트의 압력이 출구 덕트보다 높을 경우에는 유체가 입구 덕트로부터 출구 덕트로 자유로이 통과할 수 있다. 또한, 체크-밸브 펌프는 모든 유체 흐름을 억제하는 중립 위치를 가질 가능성을 제공하지 않는다. 결정적으로, 그들은 가역적이지 않다.

또한, 기어 펌프 또는 로브 펌프를 사용하는 것은 가능하다. 그러나, 이들 유형의 펌프는 나쁜 자급 능력(self-priming capacity)을 나타내며 그들은 유체의 큰 내부 용적을 보유함으로써 의학, 화장품 또는 수의학 응용에서 사용하는 것이 곤란하다.

영국 특허 공개 122 629, 독일 특허 공개 36 30 528 및 미국 특허 공개 3 168 872는 캐비티를 규정하고, 캐비티 내를 통과하고 캐비티 내로 개방된 두 개의 덕트를 갖는 벽을 갖는 중공체; 및 각이 지고, 또한 대안으로 축 방향으로 이동 가능하여, 캐비티와 함께 규정하는 작동 챔버의 용적을 변경하는 캐비티 내에 수납되는 피스톤을 포함하는 회전-진동 용적형 펌핑 장치를 기재한다. 미국 특허 공개 3 168 872는 특히 흡입 상태에서 덕트 중 하나와 연통하고, 그 뒤 스위칭 상태에서는 어떤 덕트와도 연통하지 않으며, 그 뒤 배출 상태에서는 상기 덕트 중 다른 덕트와 연통하고, 그 뒤 새로운 스위칭 상태에서 다시 어떤 덕트와도 연통하지 않는 등 연속으로 연통하기에 적절한 플랫(flat)을 포함하는 피스톤을 기재한다. 따라서, 유체는 흡입 상태에서 덕트 중 일 덕트을 통하여 흡입될 수 있고, 스위칭 상태에서 작동 챔버 안에 저장되며, 그 뒤 배출 상태에서 다른 덕트를 통하여 배출될 수 있다. 하지만, 회전-진동 용적형 펌핑 장치의 적절한 작동은 피스톤과 캐비티 사이의 우수한 실링을 요구하며 이것은 상당한 제작 비용 및/또는 회전-진동 용적형 펌핑 장치의 에너지 효율성을 악화시키는 상당한 마찰 없이는 그러한 요구 사항을 충족시키기 어려워 엄격한 제작상 허용치를 요구한다.

본 발명의 목적은 용적형 펌핑을 위한 회전-진동 서브어셈블리 및 제한된 수의 부품으로 적절한 제작 비용이 들며 가역 가능하고 정확하며 심지어 고압에서도 점성 액체를 이송시키는 것을 가능하게 하고 우수한 유체-흐름 및 에너지 효율성을 갖는 회전-진동 용적형 펌핑 장치를 제안함으로써 상기 단점을 고치기 위한 것이다.

이러한 목적을 위해서, 본 발명은 종축의 원통형 캐비티를 규정하고, 상기 캐비티 내로 방사상으로 개방되어 통과하는 적어도 두 개의 덕트를 구비한 벽을 갖는 중공체; 상기 캐비티에 수납되고, 작동 챔버를 규정하도록 협력하고, 또한 그 원통형 표면에는 일종의 종 방향 채널 또는 상기 작동 챔버 내로 종 방향으로 개방된 리세스를 포함하는 피스톤을 포함하는 유체의 용적형 펌핑을 위한 회전-진동 서브어셈블리로서, 상기 피스톤에는 상기 피스톤과 상기 중공체의 탄성 계수보다 작은 탄성 계수를 갖는 소재로 이루어지고, 또한 상기 피스톤에 구비되는 실링 개스킷이 제공되어 있고, 상기 개스킷은 상기 피스톤과 상기 캐비티 간의 누설 밀봉을 확실히 하도록 상기 채널을 따라 연결되고, 상기 피스톤은 상기 작동 챔버를 밀어넣어 상기 덕트 중 적어도 하나의 덕트, 그 뒤 덕트 없이, 그 뒤 적어도 다른 덕트와 유체-유동 연통하게 되도록 각이 져서 이동 가능하고, 또한 상기 작동 챔버의 부피를 변화시켜서 상기 덕트 중 하나의 덕트, 그 뒤 다른 덕트를 통하여 상기 유체를 연속적으로 흡입한 후 배출하도록, 종 방향으로 왕복 이동하도록 이동 가능하며, 상기 서브어셈블리는 상기 피스톤이 제 2 축 단부로부터 멀리 떨어져 있는 제 1 축 단부를 포함하고, 상기 제 2 축 단부는 상기 작동 챔버와 접촉하여 있고, 상기 실링 개스킷은 제 1 축 단부 측면에서 상기 원통형의 피스톤 표면 주위로 연장되는 링 형상의 제 1 실링 부분; 제 2 축 단부 측면에서 상기 원통형의 피스톤 표면 주위로 연장되는 하프링 형상의 제 2 실링 부분으로서, 상기 하프링은 상기 원통형의 피스톤 주변부에 대해서 서로 떨어져 이간된 두 개의 단부를 갖는 제 2 실링 부분; 및 상기 하프링의 제 1 단부와 상기 링 사이 및 상기 하프링의 제 2 단부와 상기 링 사이 각각에 상기 피스톤의 외부 표면에 대해 축 방향으로 연장되는 두 개의 실링 스트립에 의해 형성되는 제 3 실링 부분을 포함하는 복수의 부분으로 구성되고, 상기 두 개의 실링 스트립은 서로 별개의 것이고, 각각의 스트립은,

상기 채널과 각이 져서 접하여 있는 제 1 실링선으로서, 상기 덕트 중 어느 하나의 덕트의 엣지 사이의 각각의 각도보다 크고, 또한 상기 덕트 중 어느 하나의 인접하는 엣지와 이것과 상응하는 덕트의 인접하는 엣지 사이의 각각의 각도보다 작은, 상기 채널을 포함하는 각도만큼 서로 이간되어 있는 제 1 실링선, 및

상기 채널을 포함하지 않고, 하나의 덕트의 엣지와 이것과 상응하는 덕트의 인접하는 엣지 사이의 각각의 각도보다 작으며, 또한 상기 덕트 중 어느 하나의 대향하는 엣지 사이의 각각의 각도보다 큰 각도만큼 상기 제 1 실링선 중의 하나로부터 이간되어 있는 제 2 실링선을 규정하고,

여기서, 상기 채널을 포함하고, 상기 제 2 실링선으로부터 각각의 상기 제 1 실링선 사이의 각도는 상기 두 개의 덕트의 축 방향으로 대향하는 엣지 사이의 각도보다 큰 것을 특징으로 하는 회전-진동 서브어셈블리를 제공한다.

본 발명의 기본 개념은 상기 피스톤과 상기 중공체 사이에 실링 개스킷을 제공하는 것이며, 상기 실링 개스킷은 마찰을 제한하면서 효과적인 실링을 확실케 할 수 있는 특정 형상을 가져서 에너지 효율성을 향상시키고 상기 회전-진동 서브어셈블리의 유속 정확도를 높인다.

본 발명의 상기 회전-진동 서브어셈블리는 다음의 특징을 바람직하게 나타낼 수 있다.

상기 피스톤은 상기 실링 개스킷을 수용하는 주변 그루브를 포함하고, 상기 주변 그루브는 상기 실링 링을 수용하는 적어도 하나의 환상 그루브, 상기 실링 하프링을 수용하는 반환상 그루브, 및 상기 환상 그루브와 상기 반환상 그루브를 서로 연결하고, 상기 실링 스트립을 수용하는 종 방향 그루브로 형성된다.

상기 실링 링과 환상 채널 중 적어도 하나는 상기 작동 챔버에 대해 상기 채널을 지나고 상기 작동 챔버에 대해 상기 덕트를 지나 종 방향으로 연장되고, 상기 실링 하프링과 반환상 그루브 중 적어도 하나는 상기 작동 챔버 내 및 상기 덕트의 상기 작동 챔버 사이에서 개방된 상기 채널의 상기 단부에서 종 방향으로 연장된다.

상기 피스톤은 그 주변부에 상기 실링 개스킷에 의해 완전히 둘러싸인 적어도 하나의 폐쇄 리세스존을 포함하고, 상기 채널이 다른 덕트와 대면할 때, 상기 리세스존은 각이 져서 연장되어 상기 덕트 중의 하나와 대면하고, 상기 종 방향 그루브는 각각 상기 채널과 상기 리세스존 사이에서 연장되는 두 개의 암으로 형성되고, 각각의 암은 상기 실링 스트립 중의 하나를 수용하여 상기 리세스존을 상기 채널로부터 누설 밀봉 방식으로 상기 중공체에 있어서의 상기 피스톤의 임의의 종 방향 및 각 위치에서 단리된다.

상기 리세스존은 상기 덕트 중 어느 하나의 인접하는 엣지와 그것과 상응하는 덕트 중 일 덕트의 인접하는 엣지 사이의 각도의 각각의 각도보다 작은 각도만큼 연장된다.

상기 피스톤은 상기 채널에 제공되고, 또한 방사상으로 연장되어서, 그 측면으로 유체를 흐르게 하면서 그 주변부는 상기 캐비티에 대해 베어링하는 적어도 하나의 평형 러그를 포함한다.

별개의 방식으로, 두 개의 덕트 세트, 작동 챔버, 채널 및 실링 개스킷에 각각 상응하는 적어도 하나 이상의 제 1 스테이지 및 제 2 스테이지를 포함한다.

적어도 하나의 캠 및 가이드 핑거를 포함하며, 전자는 상기 피스톤에 의해 구비되고, 후자는 상기 중공체에 의해 구비되며, 상호 협력하도록 배치되어 상기 피스톤을 상기 중공체에 대해 회전함으로써,

제 1 각부에 대해서는, 상기 피스톤은 상기 중공체에 대해 제 1 방향으로 축 방향 이동으로 이동하고,

제 2 각부에 대해서는, 상기 피스톤은 상기 중공체에 대해 축 방향으로 정지되고,

제 3 각부에 대해서는, 상기 피스톤은 상기 중공체에 대해 제 2 방향으로 축 방향 이동으로 이동하고,

제 4 각부에 대해서는, 상기 피스톤은 상기 중공체에 대해 축 방향으로 정지되고,

상기 덕트, 상기 실링 개스킷 및 상기 채널은 상기 덕트가 상기 제 2 각부 및 제 4 각부에 있을 때에는 폐쇄되도록 배치되어 있다.

본 발명은 유체의 용적형 펌핑용 회전-진동 서브어셈블리 및 구동 수단, 및 상기 구동 수단을 상기 피스톤에 분리 가능한 방식으로 기계식으로 접속시키기 위한 분리 가능한 기계식 연결 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체의 용적형 펌핑을 위한 회전-진동 장치에 연장된다. 따라서, 미생물학적 제어가 중요한 응용의 경우 회전-진동 서브어셈블리에 의해 형성된 유체-흐름 부는 구동 수단으로부터 쉽게 분리될 수 있어 살균 및/또는 변할 수 있다.

비제한적인 예시로서 첨부 도면에서 도시한 두 개의 실시형태의 상세한 기재를 읽음으로써 본 발명은 더 잘 이해될 수 있고 다른 장점도 나타난다.
도 1 내지 도 3은 세 개의 다른 방향으로 도시한 본 발명의 제 1 실시형태의 회전-진동 서브어셈블리의 봉합 개스킷을 가지는 피스톤의 정면도이다.
도 4는 나타난 도 1 내지 도 3의 실링 개스킷의 사시도이다.
도 5는 실링 개스킷을 갖는 도 1 내지 3의 피스톤 단부의 사시도이다.
도 6 내지 도 11은 펌핑 사이클(흡입, 스위치, 배출, 스위치) 동안의 여섯 개의 개별 작동 위치에 나타난 본 발명의 제 1 실시형태의 회전-진동 서브어셈블리의 투영 정면도이다.
도 12는 덕트의 위치 설정 및 크기 설정에 관한 실링 개스킷의 실링선의 기능 각도를 도시하는 본 발명의 제 1 실시형태의 피스톤 및 중공체를 위에서 바라본 도해 단면도이다. 기하학적 구조 상, 각각의 각도 중 일 각도만 나타낸다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서의 회전-진동 서브어셈블리의 각각의 분해 사시도 및 파단 사시도이다.
도 15 내지 도 20은 펌핑 사이클 동안의 여섯 개의 별개의 작동 위치에서 도시한 도 13 및 도 14의 회전-진동 서브어셈블리의 단면도이다.
도 21은 180도로 위치된 연결기 엔드피스를 도시하는 도 1 내지 도 11의 회전-진동 서브어셈블리의 중공체의 사시도이다.
도 22는 단일 작동 회전-진동 장치의 작동 챔버 내의 압력 시간에 따른 변화(실선)를 도시하고, 피스톤의 완전한 회전을 거치는 동안에 얻어지는 유속(점선)을 도시하는 간략화한 그래프이다. 상기 그래프는 아래 기재된 변이 상태를 도시하지는 않는다.
도 23은 이중 작동 회전-진동 장치의 작동 챔버의 각 챔버 내의 압력 시간에 따른 변화(실선 및 점선)를 도시하고, 피스톤의 완전한 회전을 거치는 동안에 얻어지는 유속(점선)을 도시하는 간략화한 그래프이다. 상기 그래프는 아래 기재된 변이 상태를 도시하지 않는다.
도 24는 서로 평행인 엔드피스를 갖는 회전-진동 서브어셈블리의 중공체의 사시도이다.
도 25는 도 24의 회전-진동 서브어셈블리의 중공체의 덕트의 축 상에 놓인 평면의 방사상 단면도이다.
도 13 내지 도 20에서, 이전 도면에서의 부품과 유사한 부품은 동일한 참조 번호에 100을 더하여 나타난다.

본 발명의 회전-진동 펌핑 서브어셈블리는 도 1 내지 도 11에서 도시한 제 1 실시형태로서 하기 기재된 바와 같이 단일 스테이지를 가지는 단일 작동 구성 또는 예를 들면 도 12 내지 도 19에 도시한 제 2 실시형태로 하기 기재된 이중 작동 구성과 같이 복수의 스테이지를 가지는 다중 작동을 나타낸다.

도 6 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시형태의 회전-진동 서브어셈블리(1)는 중공체(2)와 피스톤(3)으로 구성된다.

도 7에 상세히 나타난 바와 같이, 속이 빈 중공체(2)는 숄더(6)를 통해 서로 연결된 직경이 다른 두 개의 원통형부(4, 5)로 형성된다. 예를 들면, 중공체(2)는 플라스틱 소재 또는 임의의 다른 적절한 소재로 이루어진다.

대 직경 원통형부(4)의 내부는 종축(A)의 보어(7)를 형성한다. 대 직경 원통형부(4)의 자유 단부는 개방되어 있고, 종 방향 슬라이딩 시 피스톤(3)을 수용하기 위한 것이다. 다른 단부는 숄더(6)를 통해 소 직경 원통형부(5)에 연결된다. 대 직경 원통형부(4)의 벽은 보어(7) 안으로 연장되도록 배치된 방사형 가이드 핑거를 수용하기 위해 그 안을 통과하는 오리피스(8)를 가진다. 나타난 실시형태에서, 가이드 핑거(9)는 핀이다. 또한, 가이드 핑거(9)는 접착제 또는 임의의 다른 적절한 수단에 의해 중공체에 고정될 수 있다. 예를 들면, 가이드 핑거(9)는 원통형부분 또는 임의의 다른 적절한 부분을 나타낸다.

소 직경 원통형부(5)의 내부는 종축(A)의 캐비티(10) 및 보어(7)의 직경보다 작은 직경을 규정한다. 소 직경 원통형부(5)의 자유 단부는 폐쇄되어 있고, 중공체(2)의 바닥을 형성한다. 보어(7)와 캐비티(10)는 중공체(2)에 내제된 피스톤(3)을 수용하기 위한 것이다. 소 직경 원통형부(5)의 벽은 그 벽을 관통하여 방사상으로 캐비티(10) 안으로 들어가서 나오는 두 개의 덕트(11, 12)를 가진다. 예를 들면, 덕트(11, 12)은 원형인 부분을 가지며, 동일한 직경을 나타내며, 동일한 축 상에서 직경 상 서로 맞은 편에 있으며, 종축(A)에 수직인 동일한 방사형 평면에 위치한다. 따라서, 이 실시형태에서 캐비티(10) 안으로 난 덕트(11, 12)의 구멍은 동일한 축 상에서 직경 상 서로 맞은 편에 있으며, 동일한 방사형 평면에 위치한다. 특히, 도 21에 나타난 바와 같이, 중공체(2)는 각각의 덕트(11, 12)를 개별적으로 둘러싸고, 흡입 파이프 또는 배출 파이프 또는 임의의 다른 적절한 유체-흐름 연결 장치에 연결하기 위한 적절한 연결기 엔드피스(13, 14)를 포함한다. 따라서, 연결기 엔드피스(13, 14)는 180도의 각도만큼 서로 오프셋된다. 하기 기재된 바와 같이, 선택된 작동 구성에 따라서, 각각의 덕트(11, 12)은 유체를 흡입 또는 배출하는 데 동등하게 잘 사용될 수 있다.

다른 실시형태(나타나지 않은)에서, 덕트는 서로가 약간 종 방향으로 오프셋될 수 있다.

도 24 및 도 25에 나타난 실시형태에서, 각각의 덕트(11, 12)은 엔드피스가 180도가 아닌 각도를 나타낼 수 있게 하는 벤드(bend)를 갖는 반면, 덕트의 구멍은 180도의 각도만큼 서로 오프셋될 수 있다. 이 실시형태에서, 연결기 엔드피스(13, 14)는 서로 평행이며, 이것은 유체-흐름 연결의 구성을 단순화시킨다. 동일한 원리로, 180도의 각도만큼 서로 오프셋된 덕트의 구멍을 가지면서, 그 사이 임의의 다른 적절한 각도를 나타내는 연결기 엔드피스(13, 14)를 갖는 것이 가능하다. 180도가 아닌 각도만큼 오프셋된 덕트 구멍에도 동일한 원리가 적용된다.

다른 실시형태에서, 덕트는 또한 180도가 아닌 각도만큼 서로 오프셋될 수 있다.

특히 도 1 내지 도 5를 참조하면, 피스톤(3)은 숄더(17)를 통해 서로 연결된 직경이 다른 두 개의 원통형부(15, 16)로 만들어진다. 예를 들면, 피스톤은 플라스틱 소재 또는 임의의 다른 적절한 소재로 만들어진다.

피스톤(3)의 소 직경 원통형부(16)는 캐비티(10)의 직경보다 작은 외부 직경을 나타내며, 이에 따라서 수납될 수 있다. 나타난 실시형태에서, 피스톤(3)의 소 직경 원통형부(16)는 두 개의 부 즉, 피스톤(3)의 부분과 일체로 만들어지고 직경이 감소된 샤프트(19)와 샤프트(19)의 감소된 직경 부에 맞고 샤프트(19)의 외부 직경에 상응하는 외부 직경을 갖는 슬리브(20)로 만들어진다. 피스톤(3)의 소 직경 원통형부(16)는 단일 피스로도 만들어질 수 있다.

도 4를 참조하면, 슬리브(20)는 축 리세스(21)를 포함하며 예를 들면, 그것은 선택적으로 접착제 또는 임의의 다른 적절한 고정 수단으로 힘 맞춤에 의해 샤프트(19)에 고정된다. 또는, 슬리브(20)는 샤프트(19) 상에 오버몰드됨으로써 이루어질 수 있다. 특히 도 6 내지 도 10을 참조하면, 슬리브(20)의 자유 단부는 유체를 수용하기 위한 작동 챔버(31)를 규정하는 중공체(2)의 바닥과 협력한다.

그 주변부에 있어서, 슬리브(20)는 피스톤(3)의 대 직경 원통형부(15)를 향해 배향된 폐쇄 단부(23)와 작동 챔버(31) 안으로 개방된 개방 단부(24) 사이에서 종 방향으로 연장되는 채널(22)을 포함한다. 나타낸 실시형태에 있어서, 채널(22)의 바닥은 종축(A)에 대해 평행인 볼록 커브형 프로파일을 나타낸다. 프로파일은 예를 들면, 면을 가지며 평평하거나, 커브형 리세스 또는 임의의 다른 적절한 프로파일과 같이 다를 수 있다. 나타낸 실시형태에 있어서, 채널(22)은 종축(A)에 실질적으로 평행인 종 방향 엣지와 원형으로 아치형인 횡 엣지에 의해 규정되며, 각각의 횡 엣지는 종축(A)에 실질적으로 수직인 평면에 위치한다. 따라서 채널(22)은 튜브의 일부분의 형상을 일반적으로 나타낸다. 또한, 채널(22)은 경사선 형상, 십자 형상 또는 피스톤(3)의 회전-진동 이동에 적합화된 임의의 다른 형상을 나타낼 수 있다. 이것의 개방 단부(24)에서, 슬리브(20)는 채널(22) 내에 제공되고, 또한 유체가 그 측면을 통과할 수 있도록 그 주변부는 캐비티(10)에 대해 베어링하면서 방사상으로 연장된 평형 러그(25)를 포함한다. 예를 들면, 평형 러그(25)는 채널(22)의 중앙에 제공된다.

특히 도 4를 참조하면, 슬리브(20)는 환상 그루브(26), 반환상 그루브(27) 및 환상 그루브(26)와 반환상 그루브(27)를 서로 연결시키는 두 개의 종 방향 그루브(28)로 이루어진 주변부 그루브가 제공된다. 다양한 실시형태(도시하지 않음)에서, 슬리브는 단일 종 방향 그루브를 포함한다.

피스톤(3)이 중공체(2) 내에 있을 경우, 심지어 피스톤(3)이 그것의 낮은 위치에 있을 경우, 환상 그루브(26)는 종축(A)에 수직인 평면에 형성되며, 동일한 채널(22)의 개방 단부(24)에 대해 채널(22)의 폐쇄 단부(23)를 지나고, 작동 챔버(31)에 대해 덕트(11, 12)를 지나서 축 방향으로 위치하여 있다.

반환상 그루브(27)는 종축(A)에 수직인 평면에서 환상 그루브(26)에 평행하게 형성되고, 채널(22)의 개방 단부(24)에 축 방향으로 위치하여 있다. 따라서, 피스톤(3)이 중공체(2) 내에 있을 경우, 심지어 높은 위치에 있을 경우, 반환상 그루브(27)는 덕트(11, 12)와 작동 챔버(31) 사이에서 축 방향으로 배치된다.

나타낸 실시형태에서, 종 방향 그루브(28)는 종축(A)에 평행하게 형성되고, 환상 그루브(26)와 반환상 그루브(27)의 단부는 서로 연결되어 있다. 따라서, 채널(22)은 첫 번째로 종 방향 그루브(28)와, 두 번째로 환상 그루브(26)의 일부 사이에 놓인다. 또한, 종 방향 그루브(28)는 종축(A)을 따라 변하는 폭을 가질 수 있고, 예를 들면, 모래시계 형상을 나타낸다.

그 주변부에 있어서, 슬리브(20)는 또한 채널(22)에 각이 져서 맞은 편에 있는 폐쇄 리세스존(29)을 포함한다. 각각의 종 방향 그루브(28)는 채널(22)과 리세스존(29) 사이에 배치된다. 따라서 리세스존(29)은 첫 번째로 종 방향 채널(28)과 두 번째로 반환상 채널(27) 및 환상 채널(26)의 일부 사이에 위치한다. 리세스존(29)은 캐비티(10)와 접촉하는 피스톤(3)의 표면 넓이를 제한하는 것을 가능하게 하여 마찰을 제한할 수 있다. 따라서, 피스톤(3)의 회전-진동 이동은 고 에너지 효율성으로 일어난다.

작동 챔버(31)에 대향하는 피스톤(3)의 소 직경 원통형부(16)의 단부는 동일한 피스톤(3)의 대 직경 원통형부(15)에 연결된다.

피스톤(3)의 대 직경 원통형부(15)는 보어(7)의 직경보다 작은 외부 직경을 나타내어 수납될 수 있다. 대 직경 원통형부(15)의 자유 단부는 중공체(2)에 대해 피스톤(3)을 회전하기 위한 구동 수단에 연결되는 상보적인 형상의 엔드피스(나타나지 않은)를 수용하기 위해 크로스 형상(도 5에서 알 수 있는 바와 같이)인 리세스 형상(18)을 나타낸다. 리세스 형상(18)은 회전 구동에 적절한 임의의 다른 프로파일을 가질 수 있고, 또한 릴리프부로서 제공될 수 있다. 그러나, 리세스 형상은 접근성이 적은 이점을 나타내어, 피스톤(3)의 위치가 회전-진동 서브어셈블리(1)를 사용하기 전에 수동으로 덜 쉽게 변경된다. 따라서, 그 첫번째 사용으로부터, 피스톤의 위치는 알고 있으므로, 초기 가동시 피스톤의 작동 스테이지를 확실하게 할 수 있고, 따라서 전송된 투여량을 정확하게 알 수 있다. 동일한 이유로, 리세스 형상은 작동되기 위해 특정 도구의 사용을 요구하도록 디자인될 수 있다. 피스톤(3)의 대 직경 원통형부(15)는 서로 평행한 두 개의 환상 리브(30)를 포함하여 그들 사이에서 가이드 핑거(9)를 가이딩하기 위한 듀얼 가이드 캠을 규정한다. 따라서, 가이드 핑거(9)에 대해 회전하는 어떤 위치에서도, 환상 리브(30) 사이의 종 방향의 스페이싱은 가이드 핑거(9)의 치수에 조절되어 간극 없이 또는 초과 간극 없이 가이딩을 가능하게 한다. 또한, 가이드 핑거(9)는 환상 리브(30)에 대해 롤링하는 회전부가 제공될 수 있어서, 마찰을 감소시킨다. 따라서 에너지 효율성은 최적화된다. 환상 리브(30)의 각 리브는 종 방향 중앙 평면에서 서로가 대칭인 제 1 경사부 및 제 2 경사부(SI1, SI2)를 포함한다. 따라서, 제 1 경사부 및 제 2 경사부(SI1, SI2)는 피스톤(3)의 주변부에서 대향하는 경사를 나타낸다. 제 1 경사부 및 제 2 경사부(SI1, SI2)는 서로가 실질적으로 평행이며 종축(A)에 수직인 제 1 및 제 2 평면부(SP1, SP2)에서 서로가 떨어져서 이간된다. 따라서, 가이드 핑거(9)와 환상 리브(30)에 의해, 피스톤(3)이 제 1 회전 방향(R)으로 중공체(2)에 대해 회전됨으로써, 연속으로 피스톤(3)이 제 1 경사부(SI1)를 따라 제 1 이동 방향(T1)으로 중공체(2)에 대해 축 방향으로 이동되게 되고, 그 뒤에 제 2 경사부(SI2)를 따라 제 2 이동 방향(T2)으로 축 방향으로 중공체(2)에 대해 이동되게 되고, 뒤에 최종적으로 제 2 평면부(SP2)를 따라 중공체(2)에 대해 축 방향으로 정지되게 되는 등 한다. 따라서, 피스톤(3)은 작동 챔버(31)가 최대 용적을 나타내는 높은 위치(도 8과 비교)와 작동 챔버(31)가 최소 부피를 나타내는 낮은 위치 사이에서 왕복 운동을 한다. 피스톤(3)의 두 위치 사이에서, 작동 챔버(31)는 유체를 투입한 후 배출한다.

피스톤(3)은 주변부 그루브에 수납되고 피스톤(3)과 중공체(2)의 탄성 계수보다 작은 탄성 계수를 가지는 소재로 이루어진 실링 개스킷을 지닌다. 예를 들면, 그것은 탄성 중합체로 이루어지고, 피스톤(3)이 캐비티(10) 내에 있을 경우, 실링 개스킷은 캐비티(10)의 내벽과 접촉하도록 치수 설정된다.

실링 개스킷은 동축 상에 있고 서로 평행이며, 두 개의 실링 스트립(34)에 의해 서로 연결된 실링 링(32)과 실링 하프링(half-ring)(33)으로 형성된다. 피스톤이 단일의 종 방향 그루브만을 갖는 경우, 실링 개스킷은 단일의 실링 스트립만을 포함한다.

나타낸 실시형태에서, 실링 스트립(34)은 서로로부터 180도로 배치된다. 하지만, 실링 스트립(34)은 하기 기재된 기하학적 제한 사항을 따르는 조건 하에 다르게 배치될 수 있다. 실링 스트립(34)은 종축(A)을 따라 일정한 폭 또는 채널(22)의 변하는 폭에 적응하기 위한 변하는 폭을 가질 수 있다.

실링 링(32)은 환상 그루브(26) 내에 수납되며, 실링 하프링(33)은 반환상 그루브(27) 내에 수납되고, 각각의 실링 스트립(34)은 종 방향 그루브(28)의 각각의 그루브 내에 수납된다. 따라서, 중공체(2) 중의 피스톤(3)의 임의의 각 위치 및 축 위치에서도, 실링 링(32)은 작동 챔버(31)에 대해 덕트(11, 12)를 축 방향으로 지나 위치되며, 실링 하프링(33)은 덕트(11, 12)와 작동 챔버(31) 사이에서 축 방향으로 위치된다. 실링 개스킷은 리세스존(29) 주위 및 채널(22)과 작동 챔버(31) 주위에 실링을 제공하여, 채널(22)과 작동 챔버(31) 사이에서 유체-흐름 연통을 확실케 하도록 한다.

각각의 실링 스트립(34)은 서로가 각이 져서 오프셋된 제 1 및 제 2 실링선(L1, L2)(도 4 및 도 12에 나타난)을 규정한다. 도 12에 나타난 바와 같이, 채널(22)은 두 개의 실링 스트립(34)의 각 스트립의 제 1 실링선(L1)에 의해 각이 져서 접하며, 리세스존(29)은 두 개의 실링 스트립(34)의 각 스트립의 제 2 실링선(L2)에 의해 접한다. 리세스존(29)은 캐비티(10)와 접촉하는 실링 개스킷 넓이를 제한하는 것을 가능하게 하여 마찰을 줄인다. 동일한 이유로, 각각의 실링 스트립은 나타내지 않은 다양한 실시형태에 있어서는 매립될 수 있다.

특히 도 12를 참조하면, 중공체(2), 피스톤(3) 및 실링 개스킷은 다음의 기하학적 제한 사항을 따르도록 배치된다:

제 1 실링선(L1)은 덕트(11, 12) 중 어느 하나의 덕트의 엣지 사이의 각도(β1)의 각각의 각도보다 크고, 덕트(11)의 인접하는 엣지와 그것의 상응하는 덕트(12)의 인접하는 엣지 사이의 각도(β2)의 각각의 각도보다 작은, 채널을 포함하는 각도(α1)로 서로 떨어져 이간된다.

각각의 제 2 실링선(L2)은 채널(22)을 포함하지 않고, 각도(β2)의 각각의 각도보다 작으며, 각도(β1)의 각각의 각도보다 큰 각도(α2)로 제 1 실링선(L1) 중의 하나에 의해 떨어져 이간된다.

각각의 제 1 실링선(L1)과 적어도 하나 이상의 제 2 실링선(L2) 사이의 각도(α3)는 채널(22)을 포함하며 두 개의 덕트(11, 12)의 축 방향으로 대향하는 엣지 사이의 각도(β3)보다 크다.

따라서, 단일 작동 회전-진동 서브어셈블리(1)는 두 개의 덕트(11, 12), 작동 챔버(31), 채널(22) 및 리세스존(29)을 포함하는 단일 스테이지가 제공된다. 따라서, 단일 채널(22)은 덕트(11, 12)의 "흡입" 및 "배출" 짝에 상응한다.

단일 작동 회전-진동 서브어셈블리(1)를 작동시키기 위해서는, 덕트(11, 12) 중 하나를 유체 이송 파이프에 연결하고, 다른 하나를 동일한 유체를 배출하기 위한 배출 파이프에 연결하고, 피스톤(3)을 리세스 형상(18)에 의해 공지된 유형의 회전 구동 수단(도시하지 않음)에 기계적으로 연결한다. 본 발명의 단일 작동 회전-진동 서브어셈블리(1)의 작동은 하기 도 6 내지 도 11 및 도 22의 그래프를 참조하여 후술한다.

도 6 및 도 7에 나타난 흡입 상태와 도 22에 나타난 "흡입 상태"에서, 가이드 핑거(9)는 주로 캠의 제 1 경사부(SI1)을 따라서 통과하며, 이것은 피스톤(3)의 회전 이동(R)을 중공체(2)에 상대적인 피스톤(3)의 제 1 이동 방향을 따라 제 1 이동(T1)으로 변환시키며, 피스톤(3)을 작동 챔버(31)가 최소 부피를 나타내는 낮은 위치(도 11)로부터 작동 챔버(31)가 최대 부피를 나타내는 높은 위치(도 7)까지 통과하도록 한다. 흡입 상태에서, 피스톤(3)은 중공체(2)에 대해 회전하며, 채널(22)은 "흡입" 덕트(11)의 오리피스 앞으로 통과한다. 따라서, "흡입" 덕트(11)는 채널(22)을 통하여 작동 챔버(31)와 유체-흐름 연통에 있고, 유체는 제 1 이동 (T1)에 의해 작동 챔버(31)의 증가된 부피만큼 흡입되어, 화살표(E)를 따라 작동 챔버(31)에서 흡입을 만든다. 흡입 상태에서, 리세스존(29)은 "배출" 덕트(12)의 오리피스 앞으로 통과한다. 실링 개스킷은 작동 챔버(31)와 유체-흐름 연통하여 있지 않은 "배출" 덕트(12)를 실링하고, 이것은 십자(+)로 나타낸다. 따라서, "흡입" 덕트(11)를 통한 흡입 상태 시에는, 유체는 "배출" 덕트(12)를 통해 작동 챔버(31)를 벗어나지 않는다. 피스톤(3)은 제 1 스위치 상태에 도달할 때까지 중공체(2)에 대해 회전(R)을 계속한다. 바람직한 방식으로, 흡입 상태 시작 시에 변이 상태 동안 가이드 핑거(9)는 제 2 평면부(SP2)의 단부를 지나 통과한다. 또한, 흡입 상태의 종료시에는 변이 상태 동안 가이드 핑거(9)는 캠의 제 1 평면부(SP1)의 시작점을 지나 통과한다. 따라서, 변이 상태는 작동 챔버(31)의 부피가 일정한 동안 발생한다. 간소화하기 위해, 변이 상태는 도 22에서 그래프에 도시하지 않는다.

도 8에 도시한 제 1 스위치 상태 및 도 22에 도시한 "스위치 상태" 중 하나에서, 가이드 핑거(9)는 캠의 제 1 평면부(SP1)를 따라서 통과한다. 따라서, 피스톤(3)의 회전(R)에 의해 이것이 이동되지 않고, 피스톤(3)은 높은 위치에서 축 방향으로 정지된다. 따라서, 작동 챔버(31)의 부피는 변하지 않고 그 최대치에서 유지된다. 스위치 상태에서, "흡입" 및 "배출" 덕트(11, 12)의 오리피스의 각각의 오리피스는 "흡입" 또는 "배출" 덕트(11, 12) 중의 하나 또는 다른 하나와 임의의 유체-흐름 연통을 억제하는 각각의 실링 스트립(34)과 접한다. 따라서, 작동 챔버(31)는 누출밀봉 방식으로 폐쇄된다.

피스톤(3)은 배출 상태가 도달될 때까지 중공체(2)에 대해 회전(R)을 계속한다.

도 9 및 도 10에 나타난 배출 상태와 도 22에 나타난 "배출 상태"에서, 가이드 핑거(9)는 주로 캠의 제 2 경사부(SI2)를 따라서 통과하고, 피스톤(3)의 회전(R)을 이동(T1) 도중에 제 1 이동 방향과 맞은 편인 제 2 이동 방향을 따라 제 2 이동(T2)으로 변환시킨다. 따라서, 피스톤(3)은 높은 위치(도 8)로부터 낮은 위치(도 11)까지 통과한다. 배출 상태에서, 피스톤(3)은 채널(22)이 "배출" 덕트(12)의 오리프스 앞으로 통과하면서, 중공체(2)에 대해 회전한다. 따라서, "배출" 덕트(12)는 채널(22)을 통하여 작동 챔버(31)와 유체-흐름 연통에 있으며, 유체는 화살표(S)를 따라 이동(T2)에서 제 2 이동에 의해 작동 챔버(31)의 부피가 감소되는 만큼 "배출" 덕트(12)을 통해 배출되며 작동 챔버(31)에서 고압을 형성한다. 배출 상태에서, 함몰 존(29)은 "흡입" 덕트(11)의 오리피스 앞을 통과한다. 실링 개스킷은 작동 챔버(31)와 유체-흐름 연통에 있지 않은 "흡입" 덕트(11)을 실링한다. 따라서, "배출" 덕트(12)을 통한 배출 상태에서 유체는 "흡입" 덕트(1)을 통하여 작동 챔버(31)로 들어가지 않는다. 피스톤(3)은 제 2 스위치 상태가 도달될 때까지 중공체(2)에 대해 회전(R)을 계속한다. 바람직한 방식으로, 배출 시작시에 변이 상태에서 가이드 핑거(9)는 제 1 평면부(SP1)를 지나 통과한다. 또한, 배출 상태끝에서 변이 상태도중 가이드 핑거(9)는 캠의 제 2 평면부(SP2)의 시작점을 지나 통과한다. 따라서, 변이 상태는 작동 챔버(31)의 부피가 일정한 동안 발생한다. 단순화를 위하여, 변이 상태는 도 22에서 그래프에 나타나지 않는다.

도 11과 도 22에 나타난 다른 "스위치 상태"에 나타난 이러한 제 2 스위치 상태는 제 1 스위치 상태와 실질적으로 유사하다. 피스톤(3)이 낮은 위치에 있고, 작동 챔버(31)가 최소 부피를 나타내며, "흡입" 및 "배출" 덕트(11, 12)에 상대적인 실링 스트립(34)의 위치가 제 1 스위치 상태에 대해 도치된 점에서 다르다.

회전-진동 사이클은 반복될 수 있다. 자연스럽게, 중공체(2)에 대해 피스톤(3)의 회전 방향에 따라 "흡입" 덕트는 배출 덕트에 상응할 수 있고 반대도 가능하다. 캐비티(10)에서 피스톤(3)의 이동 중에, 평형 러그(25)와 캐비티(10)의 벽 간의 접촉은 마찰을 증가시키고 누출이 발생하며 심지어 중공체(2) 안에서 피스톤(3)의 재밍(jamming)을 일으키는 종축(A)에 대하여 피스톤(3)의 경사 현상을 방지한다.

제 1 및 제 2 경사부(SI1, SI2)의 프로파일 및 제 1 및 제 2 실링선(L1, L2)의 위치 설정을 변경함으로써, 흡입 상태와 배출 상태간의 비율은 조절될 수 있다. 따라서, 흡입 및 배출 상태중의 일 상태의 지속 시간은 다른 상태의 지속 시간에 대해 연장될 수 있다.

본 발명의 제 2 실시형태의 회전-진동 서브어셈블리(101)는 도 13 내지 도 20에 나타나고 이중 작동 구성을 나타낸다. 이러한 목적을 위하여, 그것은 두 스테이지로 구성되며, 회전-진동 서브어셈블리(1)의 상태와 유사한 제 1 스테이지와 제 1 스테이지와 유사하게 두 개의 덕트(11, 12), 작동 챔버(13), 채널(122), 리세스존(129)을 포함한 제 2 스테이지로 구성된다. 따라서, 단일 채널(22, 122)은 각각의 "흡입" 및 "배출" 덕트(11, 12)와 상응한다.

나타난 실시형태에서, "흡입" 덕트(11, 111)는 종 방향으로 중첩되며, "배출" 덕트(12,112)도 종 방향으로 중첩되고, 채널(22, 122)은 서로 180도로 위치되며, 리세스존(29, 129)은 서로 180도의 각도만큼 위치된다. "흡입" 덕트(11, 111) 및 "배출" 덕트(12, 112)을 통한 유체-흐름 연결은 180도로 이루어진다. 중공체(102)는 더 큰 높이를 나타내는 캐비티(110)를 포함하여, 양 스테이지를 가지는 것을 가능하도록 한다. 중공체(102)는 또한 캐비티(110)와 보어(107)를 분리시키는 숄더(106)와 동일 평면이고, 중공체(102)의 내부로 배향되며, 추가적인 실링 개스킷(36)을 수용하거나 예를 들면, 피스톤(103)과 중공체(102) 간의 실링을 제공하는 임의의 다른 실링 부품을 수용하기 위한 환상 홈(135)을 포함한다. 따라서, 도 23의 그래프에 나타난 바와 같이, 채널(22, 122)이 "흡입" 덕트(11, 111)를 접하면서 일 스테이지가 "흡입 상태"에 있을 때, 채널(22, 122)이 "배출" 덕트(12, 112)와 접하면서 다른 스테이지가 "배출 상태"에 있는다(도 16, 17, 19 및 20). 회전-진동 서브어셈블리(1)와 같이, 스위치 상태에서 "흡입" 덕트(11, 111)과 "배출" 덕트(12, 112)는 누설 밀봉 방식으로 폐쇄된다(도 15 및 도 18).

제 1 구성에서, 각 스테이지의 "흡입" 덕트(11, 111)는 단일 유체를 위한 공통 입구와 유체-흐름 연결일 수 있고, 각 스테이지의 "배출" 덕트(12, 112)는 단일 유체를 위한 공통 출구와 유체-흐름 연결일 수 있다.

제 2 구성에서, 이중 작동 회전-진동 서브어셈블리는 제 1 유체를 위한 일 스테이지와 제 2 유체를 위한 다른 스테이지를 사용하여 혼합물을 만드는데 바람직하게 사용될 수 있고, 각 스테이지의 "배출" 덕트(12, 112)는 그 혼합물을 수용하기 위한 단일 컨테이너에 연결된다. 작동 챔버(31, 131)와 가능하다면 덕트(11, 111, 12, 112)의 부분 간의 비율을 변경함으로써 그 혼합물의 투여량을 변경하는 것은 가능하다.

이 두 구성에서, 그러한 이중 작동 회전-진동 서브어셈블리(101)를 결합한 펌핑 장치의 유속은 증가되며, 맥동 주파수는 단일 작동 회전-진동 서브어셈블리(1)의 두 배이다.

제 3 구성에서, 일 스테이지의 "배출" 덕트(12)는 다른 스테이지의 "흡입" 덕트와 유체-흐름 연결일 수 있다. 제 3 구성에서, 흡입 유체는 양 작동 챔버(31, 131)를 연속으로 통과한다. 각 스테이지에 의해 생성된 배출 압력은 따라서 캐스케이드로 늘어난다.

제 4 구성에서, 두 스테이지는 동일할 수 있고 종 방향으로 단순히 서로 오프셋될 수 있다. 따라서, 두 상태의 두 흡입 스테이지는 동시에 일어나며, 두 상태의 두 배출 스테이지는 동시에 일어난다. 이 구성에서, 그러한 이중 작동 회전-진동 서브어셈블리(101)를 결합한 펌핑 장치의 유속은 두 배가 되며, 맥동 진동수는 단일 작동 회전-진동 서브어셈블리(1)와 동일하다.

다른 실시형태(나타나지 않은)에서, 각각의 "흡입" 덕트는 기결정 각도만큼 상응하는 "배출" 덕트으로부터 각이 져서 오프셋되며, 채널은 동일한 기결정 각도만큼 서로 각이 져서 오프셋되고, 리세스존은 또한 동일한 기결정 각도만큼 각이 져서 오프셋된다. "흡입" 및 "배출" 덕트을 통한 유체-흐름 연결은 기결정 각도만큼 각이 져서 오프셋된 개별 종 방향 평면에 있다. 각도는 유체-흐름 연결의 3차원 구성을 원활히 하기 위해 선택될 수 있다. 이러한 실시형태는 상기 상세히 기재된 다양한 구성과 결합될 수 있다.

본 발명은 상기 기재된 목적을 달성하는 것을 가능하게 한다. 구체적으로, 본 발명의 회전-진동 서브어셈블리(1, 101)는 제한된 수의 부품으로 제작하는 것이 단순하다. 실링 개스킷은 회전-진동 서브어셈블리(1, 101)에 따라서 기하학적 제한 사항을 제한하고 회전-진동 서브어셈블리(1, 101)를 더 쉽게 생산하는 것을 가능하게 한다. 조립하는 것은 더 쉬우며, 리세스존(29, 129)은 그 에너지 효율성을 향상시키는 것을 가능하게 한다.

회전-진동 서브어셈블리(1, 101)는 사용자 및/또는 유체의 점성과 관계없이 정확한 유속을 확실케 하는 것을 가능하게 한다. 그것은 각-위치 센서와 결합될 수 있다.

또한, 본 발명의 회전-진동 서브어셈블리(1, 101)는 피스톤(3, 103)이 회전되는 방향을 단순히 역으로 함으로써 가역 가능하다. 따라서, "흡입" 덕트(11, 111)는 "배출" 덕트(12, 112)이 되고 반대도 가능하다. 모터 부가 재사용 가능한 반면피스톤(3, 103)과 구동 수단 간 기계적 분리는 일회용 회전-진동 서브어셈블리를 얻는 것을 가능하게 한다. 따라서, 두 사용 간에 그것을 교체함으로써 회전-진동 서브어셈블리(1, 101)가 저가에 무균이라는 것을 확실케 하는 것은 가능하다. 따라서, 회전-진동 펌핑 장치의 유체-흐름 부만이 재생되고, 모터 및 제어 부는 두 사용 간에 보전된다. 축력이 캠에 의해 전달되기 때문에, 회전만 하는 구동 수단을 사용하고 피스톤(3) 및 토크만을 전달하는 구동 수단 간의 기계적 결합 수단을 사용하는 것이 가능하다. 또한, 캠은 피스톤(3)의 이동에서 진동 이동이 그 피스톤(3)을 회전하는 것과 동시에 일어나는 것을 확실케 할 수 있다.

본 발명의 회전-진동 서브어셈블리(1, 101)는 스위치 상태에서 "흡입 및 배출" 덕트(11, 111, 12, 112)에서 임의의 유체 흐름을 방지하지만, 이러한 상태에서 수력 블록킹에 의해 과도한 압력 또는 흡입 효과가 발생하지 않는다.

실링 개스킷과 중공체 간의 접촉은 회전-진동 서브어셈블리(1, 101)의 위치를 그 초기 조립 도중에 각이 져서 설정하는 것을 가능하게 한다. 따라서 각진 설정은 회전-진동 서브어셈블리(1, 101)가 회전-진동 장치에서 작동될 때까지 쉽게 보전된다. 그럼에도 불구하고, 중공체(2, 102)에 상대적인 피스톤(3, 103)의 각진 위치의 가시 마크 또는 임의의 적절한 기술의 센서를 제공하는 것은 가능하다.

자연스럽게, 본 발명은 실시형태의 상기 기재에 제한되지 않으며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으며 다양한 변경에 영향받을 수 있다.

Claims

종축(A)의 원통형 캐비티(10; 110)를 규정하고, 상기 캐비티(10; 110) 내로 방사상으로 개방되어 통과하는 적어도 두 개의 덕트(11, 12; 111, 112)를 구비한 벽을 갖는 중공체(2; 102); 상기 캐비티(10; 110)에 수납되고, 작동 챔버(31; 131)를 규정하도록 협력하고, 또한 그 원통형 표면에는 일종의 종 방향 채널(22; 122) 또는 상기 작동 챔버(31; 131) 내로 종 방향으로 개방된 리세스를 포함하는 피스톤(3; 103)을 포함하는 유체의 용적형 펌핑을 위한 회전-진동 서브어셈블리(1; 101)로서,
상기 피스톤(3; 103)에는 상기 피스톤(3)과 상기 중공체(2)의 탄성 계수보다 작은 탄성 계수를 갖는 소재로 이루어지고, 또한 상기 피스톤(3; 103)에 구비되는 실링 개스킷(32, 33, 34)이 제공되어 있고, 상기 개스킷은 상기 피스톤(3; 103)과 상기 캐비티(10; 110) 간의 누설 밀봉을 확실히 하도록 상기 채널을 따라 연결되고, 상기 피스톤은 상기 작동 챔버(31; 131)를 밀어넣어 상기 덕트(11, 12; 111, 112) 중 적어도 하나의 덕트, 그 뒤 덕트 없이, 그 뒤 적어도 다른 덕트와 유체-유동 연통하게 되도록 각이 져서 이동 가능하고, 또한 상기 작동 챔버(31; 131)의 부피를 변화시켜서 상기 덕트(11, 12; 111, 112) 중 하나의 덕트, 그 뒤 다른 덕트를 통하여 상기 유체를 연속적으로 흡입한 후 배출하도록, 종 방향으로 왕복 이동하도록 이동 가능하며, 상기 서브어셈블리는 상기 피스톤이 제 2 축 단부로부터 멀리 떨어져 있는 제 1 축 단부를 포함하고, 상기 제 2 축 단부는 상기 작동 챔버와 접촉하여 있고,
상기 실링 개스킷은 제 1 축 단부 측면에서 상기 원통형의 피스톤 표면 주위로 연장되는 링 형상의 제 1 실링 부분; 제 2 축 단부 측면에서 상기 원통형의 피스톤 표면 주위로 연장되는 하프링 형상의 제 2 실링 부분으로서, 상기 하프링은 상기 원통형의 피스톤 주변부에 대해서 서로 떨어져 이간된 두 개의 단부를 갖는 제 2 실링 부분; 및 상기 하프링의 제 1 단부와 상기 링 사이 및 상기 하프링의 제 2 단부와 상기 링 사이 각각에 상기 피스톤의 외부 표면에 대해 축 방향으로 연장되는 두 개의 실링 스트립에 의해 형성되는 제 3 실링 부분을 포함하는 복수의 부분으로 구성되고,
상기 두 개의 실링 스트립은 서로 별개의 것이고, 각각의 스트립은,
상기 채널(22; 122)과 각이 져서 접하여 있는 제 1 실링선(L1)으로서, 상기 덕트(11, 12; 111, 112) 중 어느 하나의 덕트의 엣지 사이의 각각의 각도(β1)보다 크고, 또한 상기 덕트(11; 111) 중 어느 하나의 인접하는 엣지와 이것과 상응하는 덕트(12; 112)의 인접하는 엣지 사이의 각각의 각도(β2)보다 작은, 상기 채널(22; 122)을 포함하는 각도(α1)만큼 서로 이간되어 있는 제 1 실링선(L1), 및
상기 채널(22; 122)을 포함하지 않고, 하나의 덕트(11; 111)의 엣지와 이것과 상응하는 덕트(12; 112)의 인접하는 엣지 사이의 각각의 각도(β2)보다 작으며, 또한 상기 덕트(11, 111; 12, 112) 중 어느 하나의 대향하는 엣지 사이의 각각의 각도(β1)보다 큰 각도(α2)만큼 상기 제 1 실링선(L1) 중의 하나로부터 이간되어 있는 제 2 실링선을 규정하고,
여기서, 상기 채널(22; 122)을 포함하고, 상기 제 2 실링선(L2)으로부터 각각의 상기 제 1 실링선(L1) 사이의 각도(α3)는 상기 두 개의 덕트(11, 12; 111, 112)의 축 방향으로 대향하는 엣지 사이의 각도(β3)보다 큰 것을 특징으로 하는 회전-진동 서브어셈블리(1, 101).
제 1 항에 있어서,
상기 피스톤(3; 103)은 상기 실링 개스킷(32, 33, 34)을 수용하는 주변 그루브를 포함하고, 상기 주변 그루브는 상기 실링 링(32)을 수용하는 적어도 하나의 환상 그루브(26), 상기 실링 하프링(33)을 수용하는 반환상 그루브(27), 및 상기 환상 그루브(26)와 상기 반환상 그루브(27)를 서로 연결하고, 상기 실링 스트립(34)을 수용하는 종 방향 그루브(28)로 형성되는 것을 특징으로 하는 회전-진동 서브어셈블리(1; 101).
제 2 항에 있어서,
상기 실링 링(32)과 환상 채널(26) 중 적어도 하나는 상기 작동 챔버(31; 131)에 대해 상기 채널(22; 122)을 지나고 상기 작동 챔버(31; 131)에 대해 상기 덕트(11, 12; 111, 112)를 지나 종 방향으로 연장되고, 상기 실링 하프링(33)과 반환상 그루브(27) 중 적어도 하나는 상기 작동 챔버(31; 131) 내 및 상기 덕트(11, 12; 111, 112)외 상기 작동 챔버(31, 131) 사이에서 개방된 상기 채널(22; 122)의 상기 단부에서 종 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 회전-진동 서브어셈블리(1; 101).
제 2 항에 있어서,
상기 피스톤(3; 103)은 그 주변부에 상기 실링 개스킷(32, 33, 34)에 의해 완전히 둘러싸인 적어도 하나의 폐쇄 리세스존(29; 129)을 포함하고, 상기 채널(22; 122)이 다른 덕트(12, 11; 112, 111)와 대면할 때, 상기 리세스존(29; 129)은 각이 져서 연장되어 상기 덕트(11, 12; 111, 112) 중의 하나와 대면하고, 상기 종 방향 그루브(28)는 각각 상기 채널(22; 122)과 상기 리세스존(29; 129) 사이에서 연장되는 두 개의 암으로 형성되고, 각각의 암은 상기 실링 스트립(34) 중의 하나를 수용하여 상기 리세스존(29; 129)을 상기 채널(22; 122)로부터 누수 밀봉 방식으로 상기 중공체(2; 102)에 있어서의 상기 피스톤(3; 103)의 임의의 종 방향 및 각 위치에서 단리되는 것을 특징으로 하는 회전-진동 서브어셈블리(1; 101).
제 4 항에 있어서,
상기 리세스존(29; 129)은 상기 덕트(11; 111) 중 어느 하나의 인접하는 엣지와 그것과 상응하는 덕트(12; 112) 중 일 덕트의 인접하는 엣지 사이의 각도(β2)의 각각의 각도보다 작은 각도만큼 연장되는 것인 회전-진동 서브어셈블리.
제 1 항에 있어서,
상기 피스톤(3)은 상기 채널(22)에 제공되고, 또한 방사상으로 연장되어서, 그 측면으로 유체를 흐르게 하면서 그 주변부는 상기 캐비티(10)에 대해 베어링하는 적어도 하나의 평형 러그(25)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전-진동 서브어셈블리(1).
제 1 항에 있어서,
별개의 방식으로, 두 개의 덕트(11, 12, 111, 112) 세트, 작동 챔버(31; 131), 채널(22; 122) 및 실링 개스킷(32, 33, 34)에 각각 상응하는 적어도 하나 이상의 제 1 스테이지 및 제 2 스테이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전-진동 서브어셈블리(101).
제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 캠(30) 및 가이드 핑거(9)를 포함하며, 전자는 상기 피스톤(3; 103)에 의해 구비되고, 후자는 상기 중공체(2; 102)에 의해 구비되며, 상호 협력하도록 배치되어 상기 피스톤(3; 103)을 상기 중공체(2; 102)에 대해 회전함으로써,
제 1 각부에 대해서는, 상기 피스톤(3; 103)은 상기 중공체(2; 102)에 대해 제 1 방향으로 축 방향 이동(T1)으로 이동하고,
제 2 각부에 대해서는, 상기 피스톤(3; 103)은 상기 중공체(2; 102)에 대해 축 방향으로 정지되고,
제 3 각부에 대해서는, 상기 피스톤(3; 103)은 상기 중공체(2; 102)에 대해 제 2 방향으로 축 방향 이동으로 이동하고,
제 4 각부에 대해서는, 상기 피스톤(3; 103)은 상기 중공체(2; 102)에 대해 축 방향으로 정지되고,
상기 덕트(11, 12; 111, 112), 상기 실링 개스킷(32, 33, 34) 및 상기 채널(22; 122)은 상기 덕트(11, 12; 111, 112)가 상기 제 2 각부 및 제 4 각부에 있을 때에는 폐쇄되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 회전-진동 서브어셈블리(1; 101).
상기 선행하는 항 중 어느 한 항에 기재된 유체의 용적형 펌핑용 회전-진동 서브어셈블리(1; 101) 및 구동 수단, 및 상기 구동 수단을 상기 피스톤(3; 103)에 분리 가능한 방식으로 기계식으로 접속시키기 위한 분리 가능한 기계식 연결 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체의 용적형 펌핑을 위한 회전-진동 장치.