KR20200094144A - 마이크로펌프 - Google Patents

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미카엘 거쉬바일러
알렉상드르 페리에
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젠질레 메디칼 아게
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Abstract

- 고정자(4)와,
- 고정자 내에 적어도 부분적으로 슬라이딩 가능하고 회전 가능하게 장착된 회전자(6)로서, 제 1 직경(D1)을 갖는 제 1 축방향 연장부(24) 및 제 1 직경보다 큰 제 2 직경(D2)을 갖는 제 2 축방향 연장부(26)를 포함하는 회전자(6)와,
- 제 1 밸브가 개방 위치에 있을 때 제 1 밸브 시일을 통한 액체 연통을 허용하도록 구성된 회전자 내의 제 1 채널(42)과 함께, 제 1 축방향 연장부 주위에서 고정자 상에 장착된 제 1 밸브 시일(18)에 의해 형성된 제 1 밸브(V1)와,
- 제 2 밸브가 개방 위치에 있을 때 제 2 밸브 시일을 통한 액체 연통을 허용하도록 구성된 회전자 내의 제 2 채널(44)과 함께, 제 2 축방향 연장부 주위에서 고정자 상에 장착된 제 2 밸브 시일(20)에 의해 형성된 제 2 밸브(V2), 및
- 회전자와 고정자 사이 및 제 1 밸브 시일과 제 2 밸브 시일 사이에 형성된 펌프 챔버(8)를 포함하는 펌프가 개시된다.
고정자는 회전자의 제 2 축방향 연장부와 고정자 사이에 형성된 데드-존 공간(39)을 둘러싸는 데드-존 시일 부분(40)을 더 포함한다.

Description

마이크로펌프
본 발명은 마이크로펌프에 관한 것이다. 마이크로펌프는 특히 의료적 응용에서 사용하기 위해, 예를 들어, 약물 전달 장치에서 소량의 액체를 분배하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명에 관련된 마이크로펌프는 소량의 액체의 고정밀 전달을 요구하는 비-의료적 응용에서 사용될 수도 있다.
특히 의료적 및 비-의료적 응용에서 사용될 수 있는, 소량의 액체를 전달하기 위한 마이크로펌프는 EP1803934 및 EP1677859에 기술되어 있다. 상기한 문헌에 기술된 마이크로펌프는, 회전자의 각 변위(angular displacement)와 축방향 변위(axial displacement)의 함수로서 각각의 시일(seal)을 통한 액체 연통을 개폐하는 제 1 및 제 2 밸브를 생성하도록, 고정자의 제 1 및 제 2 시일과 맞물리는 다양한 직경의 제 1 및 제 2 축방향 연장부(extension)를 갖는 회전자를 포함한다. 고정자의 제 1 및 제 2 시일 사이에 펌프 챔버(pump chamber)가 형성되고, 따라서 회전자의 회전 사이클당 펌핑된 액체의 양은, 회전자의 제 1 및 제 2 축방향 연장부 사이의 직경 차이 및 회전자의 축방향 변위 모두의 함수이며, 회전자의 축방향 변위는 고정자에 대한 회전자의 각 위치(angular position)의 함수로서 캠 시스템(cam system)에 의해 영향을 받는다. 회전자의 회전 변위와 축방향 변위의 함수로서 사이클당 펌핑된 양을 제어할 수 있는 능력 및 회전 연장부 사이의 직경의 차이로 인해, 회전자의 회전당 매우 적은 양의 액체를 높은 정확도로 펌핑할 수 있다.
상기한 공지된 펌프의 정확도에도 불구하고, 작동 조건(온도, 압력, 유량) 및 액체의 특성을 고려하여 마이크로펌프의 정확도와 신뢰도를 지속적으로 개선할 필요가 있다. 펌프 정확도에 영향을 줄 수 있는 요인 중 하나는 펌프 챔버 내의 기포(gas bubble)의 존재이다. 펌프 챔버로부터 액체를 배출하는 동안, 기포의 존재는 기체의 압축성으로 인해 기포가 펌프 챔버의 데드-존(dead-zone) 부분에 있더라도, 펌핑되는 액체의 실제 양을 감소시킨다. 기포는 마이크로펌프를 처음 사용하기 전에 마이크로펌프 내에 포획된 공기로부터 발생하거나, 펌핑될 액체로부터 발생할 수 있다.
상기한 바를 고려해서, 본 발명의 목적은 펌프 챔버 내의 기체의 존재 또는 형성을 고려하여 개선된 정확도를 갖는 마이크로펌프를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 청구항 1에 따른 마이크로펌프에 의해 달성된다.
본원에 개시된 펌프는:
- 고정자와,
- 고정자 내에 적어도 부분적으로 슬라이딩 가능하고 회전 가능하게 장착된 회전자로서, 제 1 직경을 갖는 제 1 축방향 연장부 및 제 1 직경보다 큰 제 2 직경을 갖는 제 2 축방향 연장부를 포함하는 회전자와,
- 제 1 밸브가 개방 위치에 있을 때 제 1 밸브 시일(valve seal)을 통한 액체 연통을 허용하도록 구성된 회전자 내의 제 1 채널과 함께, 제 1 축방향 연장부 주위에서 고정자 상에 장착된 제 1 밸브 시일에 의해 형성된 제 1 밸브와,
- 제 2 밸브가 개방 위치에 있을 때 제 2 밸브 시일을 통한 액체 연통을 허용하도록 구성된 회전자 내의 제 2 채널과 함께, 제 2 축방향 연장부 주위에서 고정자 상에 장착된 제 2 밸브 시일에 의해 형성된 제 2 밸브, 및
- 회전자와 고정자 사이 및 제 1 밸브 시일과 제 2 밸브 시일 사이에 형성된 펌프 챔버를 포함한다.
고정자는 회전자의 제 2 축방향 연장부와 고정자 사이에 형성된 데드-존 공간(dead-zone volume)을 둘러싸는 데드-존 시일 부분을 더 포함한다.
데드-존 시일 부분은 폐쇄된 밀봉 회로(sealing circuit)를 형성하기 위해 상부 및 하부 방사상 부분에 연결된 축방향 연장 부분(axially extending portion)을 포함한다.
유리한 실시형태에서, 데드-존 시일 부분은, 상기 폐쇄된 밀봉 회로를 형성하도록 일단에서 하부 방사상 부분에 연결되고 타단에서 펌프 챔버 시일에 연결된 축방향 연장 부분을 포함한다.
일 실시형태에서, 펌프는, 회전자의 제 2 축방향 연장부를 둘러싸고 외부 환경으로부터 펌프 챔버를 분리하는 펌프 챔버 시일을 더 포함한다.
유리한 실시형태에서, 데드-존 시일 부분은 펌프 챔버 시일에 연결된다.
일 실시형태에서, 데드-존 시일 부분은 펌프 챔버 내의 총 데드-존 공간의 적어도 30%, 바람직하게는 적어도 40%를 둘러싼다.
유리한 실시형태에서, 데드-존 시일 부분은, 회전자가 펌프 챔버의 최대 충전 위치에 있을 때 제 2 축방향 연장부의 단부로부터 펌프 챔버 시일까지의 전체 높이(H)의 20% 미만의 거리(h)에 배치된 방사상 부분을 포함한다.
유리한 실시형태에서, 제 2 밸브 시일은 고정자 내에 형성된 유체 입구 또는 출구를 둘러싸는 밸브-개방 시일 부분을 포함한다.
유리한 실시형태에서, 밸브-개방 시일 부분은 펌프 챔버 시일에 연결된다.
유리한 실시형태에서, 밸브-개방 시일 부분은, 일단에서 방사상 부분에 연결되고 타단에서 펌프 챔버 시일에 연결된 경사 부분을 포함한다.
유리한 실시형태에서, 고정자는 사출 중합체(injected polymer), 고정자의 몸체를 위한 제 1 중합체, 및 밸브 시일을 위한 탄성 특성을 갖는 제 2 중합체로 제조된다.
일 실시형태에서, 회전자는 사출 중합체로 제조된다. 또 다른 실시형태에서, 회전자는 금속, 바람직하게는 강철로 제조된다.
본 발명의 추가의 목적 및 유리한 특징은 청구 범위, 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 명백할 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 펌프(모터 구동 없이 그리고 액체 공급원 및 액체 출구 연결부 없이 도시됨)의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 펌프의 고정자의 단면도이다.
도 3a 내지 도 3m은 본 발명의 일 실시형태에 따른 펌프의 회전자 및 고정자의 시일을 도시하고, 도 3a 내지 도 3m은 펌핑 사이클 동안 회전자가 고정자에 대해 360도 회전을 수행할 때의 고정자와 회전자 사이의 다양한 상대 위치를 도시한다.
도면을 참조하면, 마이크로펌프(1)는 회전축(A)을 중심으로 회전자에 회전 운동을 부여하는 회전 구동부(도시되지 않음)에 의해 구동되는 회전자(6) 및 고정자(4)를 포함한다. 회전자(6)는 예를 들어 스프링(도시되지 않음)에 의해 축방향으로 편향되고, 따라서 고정자 상의 상보적 캠 팔로워(cam follower, 48)와 맞물리는 회전자 상의 캠 트랙(cam track, 46)을 포함하는 캠 시스템은 회전자가 회전할 때 이의 각 위치의 함수로서 고정자에 대한 회전자의 축방향 변위(Ax)를 부여한다. 고정자에 대한 회전자의 축방향 변위와 회전 변위는 아래에서 더 상세히 기술될 제 1 및 제 2 밸브가 개폐되도록 하여 펌핑 작용을 달성한다. 이러한 일반적인 기능 원리는 그 자체가 예를 들어 EP1803934에 기술되어 있다.
일 실시형태에서, 펌프 입구(14)는 회전자의 축방향 단부에 형성될 수 있는 반면 출구(16)는 캠을 포함하는 회전자의 단부를 향해 제공될 수 있다. 출구(16)는 고정자를 통해 방사상으로 연장될 수 있다. 고정자 및 밸브 시일 구성에 대한 회전자의 회전 방향에 따라, 입구와 출구는 반전될 수 있다. 또한, 특정 실시형태에서, 펌프는 또한 유체 흐름의 방향이 회전자의 회전 방향에 의존하도록 양방향으로 구성될 수 있다. 회전자의 축방향 단부에 형성된 입구 또는 출구는 또한 고정자의 단부로부터 축방향이 아니라 고정자를 통해 방사상으로 지향될 수 있다. 숙련자는 입구 및 출구를 위한 다양한 유체 채널이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 유체 공급원 및 유체 전달 위치에 대한 연결 필요에 따라 구성될 수 있음을 알 것이다.
회전자(6)는 제 1 직경(D1)을 갖는 제 1 연장부(24) 및 제 2 직경(D2)을 갖는 제 2 연장부(26)를 가지며, 제 1 및 제 2 직경은 서로 다른 값을 갖는다. 도시된 실시형태에서, 제 2 연장부(26)의 직경(D2)은 제 1 연장부(24)의 직경(D1)보다 큰 직경이다. 회전자의 축방향 변위와 결합된 제 1 및 제 2 직경의 차이는 회전자의 회전당 펌핑된 양을 정의한다.
마이크로펌프는 회전자의 제 1 연장부와 고정자 사이에 형성된 제 1 밸브(V1) 및 회전자의 제 2 연장부와 고정자 사이에 형성된 제 2 밸브(V2)를 포함한다. 제 1 및 제 2 밸브(V1, V2)는 대응하는 입구(14) 또는 출구(16)의 개폐를 제어한다.
제 1 밸브(V1)는 고정자 상에 장착된 제 1 밸브 시일(18) 및 회전자 상에 장착된 제 1 채널(42)에 의해 형성되며, 제 1 채널은 제 1 밸브 시일이 개방 위치에 있을 때 제 1 밸브 시일을 통한 액체 연통을 허용하도록 구성되고, 제 1 밸브(V1)가 폐쇄 위치에 있을 때 제 1 밸브 시일을 통한 액체 연통을 허용하지 않도록 구성된다. 제 2 밸브(V2)는 고정자(4) 상의 제 2 밸브 시일(20) 및 회전자(6) 상에 형성된 제 2 채널(44)에 의해 형성되며, 제 2 채널은 제 2 밸브(V2)가 개방 위치에 있을 때 제 2 밸브 시일을 통한 액체 연통을 허용하고, 제 2 밸브(V2)가 폐쇄 위치에 있을 때 제 2 밸브 시일을 통한 액체 연통을 허용하지 않는다. 회전자(6)와 고정자(4) 사이 및 제 1 밸브 시일(18)과 제 2 밸브 시일(20) 사이에 펌프 챔버(8)가 형성된다.
제 1 밸브 시일은 회전자의 제 1 연장부를 둘러싸면서 축방향으로 적어도 부분적으로 연장된다는 점에서 대체로 경사진 구성을 갖는다. 도시된 실시형태에서, 밸브는 사이에서 밸브-개방 구역(30)을 한정하는 경사 부분(50)을 포함한다. 단순화를 위해, "경사(oblique)"라는 용어는 본원에서 회전자(4)의 회전축에 평행한 축방향으로 적어도 부분적으로 연장되는 시일 부분을 설명하기 위해 사용된다. 본원에서 사용되는 경사의 의미는 따라서 축방향 성분을 포함하는 곡선형, 계단형 또는 직선형과 같은 임의의 형태를 모두 포함한다. 밸브-개방 구역(30)은 일반적으로 경사 부분(50) 및 경사 부분을 연결하는 방사상 부분(52)을 포함하는 밸브-개방 시일 부분(32)에 의해 한정된다. 경사 부분(50)의 다른 쪽은 일반적으로 밸브-폐쇄 구역(31)을 한정한다.
제 2 밸브 시일은 또한 회전자의 제 2 연장부(26)를 둘러싸는 대체로 경사진 밸브를 포함하고, 사이에서 밸브-개방 구역(34)을 한정하는 경사 부분(54)을 포함한다. 경사 부분(54)은 도시된 실시형태에서 방사상 부분(56)에 의해 결합된다. 밸브-개방 구역(34)으로부터 경사 부분의 타측에는 밸브-폐쇄 구역(38)이 형성된다. 밸브-폐쇄 구역(38)은 데드-존 시일 부분(40)에 의해 둘러싸인 데드-존(39)을 포함한다.
펌프 챔버 시일(22)은 제 2 연장부(26)를 둘러싸고 펌프 외부 환경으로부터 펌프 챔버(8)를 분리한다. 펌프 챔버 시일(22)은 또한, 밸브-개방 시일 부분(36) 및 특히 이의 경사 부분(54)의 펌프 챔버 시일(22)로의 연결로 인해 밸브-개방 구역(34)을 한정하는 기능을 갖는다.
도 2에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 펌프 챔버 시일(22)의 일부와, 경사 부분(54) 및 방사상 부분(56)을 포함하는 밸브-개방 시일 부분(36)은 출구(16)를 둘러싼다. 따라서, 제 2 회전 연장부(26) 상의 액체 채널(44)이 밸브-개방 시일 부분(36)을 가로지를 때, 펌프 챔버(8)와 출구(16) 사이의 액체 연통이 개방된다.
본 발명에 따르면, 데드-존 시일 부분(40)은 펌프 챔버(8)의 데드-존 공간을 감소시키는 역할을 한다.
데드-존 공간은 더 큰 직경(D2)을 갖는 회전자의 제 2 연장부(26) 주위에서 회전자(6)와 고정자(4) 사이에 구성된다. 특히, 회전자가 고정자 내에서 이동할 수 있게 하고 제 2 밸브 시일(22)이 회전자에 대해 탄성적으로 가압되도록 하기 위해 회전자와 고정자 사이의 간격이 반드시 존재한다. 고정자(4)와 회전자의 제 2 연장부(26) 사이의 데드-존 공간에서 기포 또는 기포들이 포착될 수 있다. 출구(16)를 통해 액체가 펌프 챔버(8)에서 배출되는 동안, 데드-존 공간 내의 기포의 존재는 배출되는 액체의 양의 정확도에 악영향을 줄 수 있다. 이는 한편으로는 기체의 압축성 때문일 수 있는데, 이는 압력의 함수로서의 부피 변화로 인해, 배출되고 또한 펌프 사이클의 충전 부분 동안 펌프 챔버로 유입되는 액체의 양에 영향을 줄 수 있다. 또한, 기포는 밸브-개방 구역으로 들어갈 수 있고 정상 작동 동안 마이크로펌프로부터 배출될 수 있으며, 이는 특히 의료적 응용에서 액체의 피하 전달에 바람직하지 않을 수 있다. 본 발명에 따른 데드-존 시일 부분(40)은 데드-존 공간(39)의 대부분을 둘러싸고 펌프 사이클의 액체 배출 단계 동안 펌프 챔버(8)로부터 밀봉됨으로써, 데드-존에 존재하는 기체가 펌프 챔버(8)와 유체 연통하지 않게 되고, 따라서 펌프 배출 단계의 정확도에 영향을 미치지 않는다.
도시된 실시형태에서 데드-존 시일 부분(40)은 폐쇄된 밀봉 회로를 형성하기 위해 하단부에서 방사상 부분(60) 연결되고 상단부에서 방사상 부분(60')에 연결된 축방향 연장 부분(58)을 포함한다. 축방향 연장 부분(58)은 제 2 밸브의 밸브-개방 시일 부분(36)과 유사한 구성의 경사 부분을 형성하기 위해 축방향에 대해 경사질 수 있지만, 축방향에 평행하거나 비-선형과 같은 다른 형태가 가능하며, 주요 기능은 펌프 챔버(8)와 연통하는 전체 데드-존 공간을 감소시키는 것이다.
도시된 바와 같은 유리한 실시형태에서, 축방향 연장 부분(58)이 펌프 챔버 시일(22)에 연결되도록 상단부의 방사상 부분(60')은 펌프 챔버 시일(22)의 일부를 형성할 수 있다. 회전자가 펌프 챔버의 최대 충전 위치에 있을 때 하부 방사상 부분(60)은 제 2 축방향 연장부(26)의 단부(45)에 근접하게, 바람직하게는 제 2 축방향 연장부의 단부(45)로부터 펌프 챔버 시일(22)까지의 전체 높이(H)의 20% 미만의 거리(h)에 배치된다.
도 3a 내지 도 3m을 참조하여, 회전자의 1 회전에 대응하는 펌프 사이클에서의 다양한 단계가 도시되고 기술될 것이다. 도 3a에서, 제 1 밸브(V1)가 열리고 제 2 밸브(V2)가 닫히도록 회전자는 고정자에 대해 회전 위치에 있다. 후속 단계를 쉽게 설명할 수 있도록 이 위치를 0도로 간주한다. 이 위치에서, 펌프의 축방향 입구 측과 펌프 챔버(8) 사이에 액체 연통이 있도록 제 1 채널(42)은 제 1 밸브 시일(18)을 가로질러 연장된다.
도 3b는 고정자에 대해 약 50도 회전된 회전자를 도시하고 있다. 볼 수 있는 바와 같이, 0 내지 50도의 회전 동안의 회전자는 또한 펌프 챔버(8)가 최대 부피에 있도록 충전 방향(F)으로 고정자에 대해 축방향으로 이동했다.
도 3c에서, 회전자는 약 55도에 있고 제 1 밸브(V1)는 닫히기 시작한다. 도 3d는 제 1 밸브(V1)가 닫혀 있고, 회전자가 약 82도 회전된 것을 도시하고 있다. 도 3c 및 도 3d에서, 펌프 챔버(8)는 최대 충전 위치에 있다.
도 3e는 제 1 밸브(V1)가 닫힌 상태에서 제 2 밸브(V2)가 열리기 시작하는 대략 164도에 있는 회전자를 도시하고 있다.
제 1 밸브(V1)와 제 2 밸브(V2) 둘 모두가 닫히는 특정 각도 범위가 존재한다. 도 3d 및 3e에 각각 도시된 제 1 밸브(V1)의 폐쇄와 제 2 밸브(V2)의 개방 사이의 각도 범위는, 제 1 및 제 2 밸브가 동시에 열릴 수 없도록 하는 안전 여유를 제공한다. 따라서, 제조 및 작동 공차를 고려하여 입구(14)와 출구(16) 사이의 직접적인 유체 연통이 방지된다.
도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이 제 1 밸브(V1)가 열려 있는 회전자의 변위 동안, 제 2 채널(44)은 데드-존 시일 부분(40)을 가로질러 연장되고 따라서 회전자 챔버와 데드-존(39) 사이의 유체 연통을 개방한다. 이로써, 펌프 챔버 내에 형성된 임의의 기포가 데드-존(39)에서 적어도 부분적으로 포획될 수 있다. 기포의 포획과 무관하게, 데드-존 시일 부분(40)은 또한 펌프 챔버(8)와 연통하는 전체 데드-존 공간을 감소시키고, 이는 도 3e 내지 도 3k에 도시된 배출 단계 동안 정확도를 향상시킨다.
도 3f에 도시된 바와 같이, 제 2 밸브(V2)는, 제 2 채널(44)이 밸브-개방 시일 부분(36)을 가로질러 펌프 챔버(8)와 밸브-개방 구역(34) 사이에 액체 연통을 설정하는 개방 위치에 있다. 밸브-개방 구역(34)은 도 2에서 가장 잘 보이는 바와 같이 출구(16)와 유체 연통한다. 도 3a에서 0도를 나타내는 것으로 간주되는, 고정자에 대한 회전자의 각 위치는 도 3f에서 약 190도이다. 도 3g 내지 도 3j에 도시된 바와 같이 제 2 밸브(V2)가 열려 있는 동안 회전자(6)가 회전함에 따라, 직경(D2)이 큰 제 2 연장부(26)가 제 1 밸브 시일(18)에 접근하여 펌프 챔버(8)의 공간을 감소시키도록 회전자는 또한 펌프 챔버 배출 방향(E)으로 축방향으로 변위된다. 도 3j에 도시된 가장 낮은 축방향 위치에서, 회전자의 제 2 연장부(26)는 제 1 밸브 시일(18)의 상부 방사상 부분(52)과 거의 인접해 있다.
약 286도의 회전 위치에 있는 회전자를 도시하는 도 3k에 도시된 바와 같이 제 2 밸브(V2)를 닫을 때, 제 1 및 제 2 밸브(V1, V2) 모두가 닫히는 각도 범위가 존재한다. 본 예에서 각도 범위는, 제 1 밸브(V1)가 막 열리려는 것을 보여주는 도 3l에 도시된 바와 같이 약 286도 내지 약 324도이다.
도 3m은 360도의 최대 회전의 끝을 나타내며, 이는 도 3a에 도시된 펌프 사이클의 시작에 해당한다.
도시된 실시형태에서, 밸브-개방 시일 부분(36)은 펌프 챔버 시일(22)에 연결된다. 변형예에서, 밸브-개방 시일 부분이 출구(16)를 완전히 둘러싸고, 회전자가 회전하여 제 2 밸브(V2)의 개방 위치에 대응하는 각도 범위에 걸쳐 축방향으로 변위될 때, 회전자 상의 제 2 채널(44)과 맞물리도록 구성되는 경우, 밸브-개방 시일 부분(36)은 펌프 챔버 시일(22)로부터 분리되고 연결 해제될 수 있다.
변형예(미도시)에서, 데드-존 시일 부분은 또한 펌프 챔버 시일(22)로부터 분리되고 연결 해제될 수 있다. 그러나, 바람직한 실시형태에서, 펌프실 내의 데드-존 공간을 최대로 감소시키고 또한 회전자와 맞물리는 밀봉의 전체 길이를 감소시키기 위해 데드-존 시일 부분의 상부 방사상 부분이 펌프 챔버 시일의 일부에 의해 직접 형성되도록 데드-존 시일 부분(40)은 펌프 챔버 시일(22)에 연결된다.
데드-존 시일 부분(40)은 바람직하게 펌프 챔버 내의 총 데드-존 공간의 적어도 30%, 보다 바람직하게는 적어도 40%를 둘러싼다.
본 발명의 범위 내에서, 입구와 출구 사이에서 직접 액체 연통을 허용하지 않으면서, 충전 및 배출 단계 동안 필요에 따라 제 1 및 제 2 밸브를 개폐하도록, 제 1 및 제 2 채널이 각각 회전자의 각 변위와 축방향 변위로 인해 각각의 시일을 가로지를 수 있도록 시일 내에 경사진 또는 축방향 오프셋이 있는 한, 제 1 밸브 시일(18)과 제 2 밸브 시일(20)은 다양한 구성 및 형태를 가질 수 있다.
도시된 실시형태에서, 액체 채널(42, 44)은 회전자의 각각의 제 1 및 제 2 연장부(24, 26)에서 축방향으로 연장된 홈으로서 도시되어 있다. 그러나, 변형예에서, 다른 액체 채널 구성이 구현될 수 있는데, 예를 들어 채널은 홈이 아닐 수 있고, 회전자 내에 매립되고, 대응하는 시일을 가로질러 연통할 수 있도록 회전자 표면에 오리피스(orifice)를 가질 수 있다. 또한, 제 1 밸브 시일(18)은 도시된 실시형태와 비교하여 각각의 제 2 밸브 시일(20)과 상이한 각도 배향을 가질 수 있으며, 회전자 채널(44, 42)의 위치가 그에 따라 조정될 수 있음을 주목할 수 있다.
고정자는 예를 들어 2-단계 사출 공정에서 내부에 사출된 시일을 갖는 사출 중합체와 같은 사출 부품일 수 있다. 시일은 그 자체가 본 기술 분야에 공지된 바와 같이 탄성 물질로 사출될 수 있다. 회전자(6)는 또한 사출 중합체일 수 있고, 고정자와 회전자는 따라서 저비용 일회용 부품을 형성할 수 있다. 그러나, 회전자(6)는 또한 강철 또는 다른 금속과 같은 보다 내구성 있는 재료로 제조될 수 있다. 금속 회전자는 특정 응용에서 마모 또는 마찰을 감소시키고 및/또는 회전자의 치수 정확도를 증가시키고 따라서 펌프 사이클 부피 정확도를 증가시키는 데 유리할 수 있다.
4: 고정자
14: 입구
16: 출구
V1: 1 밸브
18: 제 1 밸브 시일
30: 밸브-개방 구역
32: 밸브-개방 시일 부분
50: 경사 부분
52: 방사상 부분
31: 밸브-폐쇄 구역
V2: 제 2 밸브
20: 제 2 밸브 시일
34: 밸브-개방 구역
36: 밸브-개방 시일 부분
54: 경사 부분
56: 방사상 부분
38: 밸브-폐쇄 구역
39: 데드-존
40: 데드-존 시일 부분
58: 축방향 연장 부분
60, 60': 방사상 부분
22: 펌프 챔버 시일
6: 회전자
24: 제 1 연장부(제 1 직경을 가짐)
42: 제 1 채널
26: 제 1 연장부(제 2 직경을 가짐)
44: 제 2 채널
45: 단부(제 1 연장부로의 연결부)
8: 펌프 챔버(회전자와 고정자 사이에 형성됨)
10: 축 방향 변위 시스템
28: 캠 시스템
46: 회전자 상의 캠 트랙
48: 고정자 상의 상보적 캠 팔로워
12: 회전 구동부

Claims (11)

  1. - 고정자(4)와,
    - 고정자 내에 적어도 부분적으로 슬라이딩 가능하고 회전 가능하게 장착된 회전자(6)로서, 제 1 직경(D1)을 갖는 제 1 축방향 연장부(24) 및 제 1 직경보다 큰 제 2 직경(D2)을 갖는 제 2 축방향 연장부(26)를 포함하는 회전자(6)와,
    - 제 1 밸브가 개방 위치에 있을 때 제 1 밸브 시일을 통한 액체 연통을 허용하도록 구성된 회전자 내의 제 1 채널(42)과 함께, 제 1 축방향 연장부 주위에서 고정자 상에 장착된 제 1 밸브 시일(18)에 의해 형성된 제 1 밸브(V1)와,
    - 제 2 밸브가 개방 위치에 있을 때 제 2 밸브 시일을 통한 액체 연통을 허용하도록 구성된 회전자 내의 제 2 채널(44)과 함께, 제 2 축방향 연장부 주위에서 고정자 상에 장착된 제 2 밸브 시일(20)에 의해 형성된 제 2 밸브(V2)와,
    - 회전자의 제 2 축방향 연장부를 둘러싸고 외부 환경으로부터 펌프 챔버를 분리하는 펌프 챔버 시일(22), 및
    - 회전자와 고정자 사이 및 제 1 밸브 시일과 제 2 밸브 시일 사이에 형성된 펌프 챔버(8)를 포함하는 펌프에 있어서,
    고정자는 회전자의 제 2 축방향 연장부와 고정자 사이에 형성된 데드-존 공간(39)을 둘러싸는 데드-존 시일 부분(40)을 더 포함하고, 데드-존 시일 부분은 폐쇄된 밀봉 회로를 형성하기 위해 상부 및 하부 방사상 부분(60, 60')에 연결된 축방향 연장 부분(58)을 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    데드-존 시일 부분(40)은 펌프 챔버 시일에 연결되는 것을 특징으로 하는 펌프.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    일단에서 하부 방사상 부분(60)에 연결되고 타단에서 펌프 챔버 시일에 연결된 축방향 연장 부분(58)이 상기 폐쇄된 밀봉 회로를 형성하도록 상부 방사상 부분(60')은 펌프 챔버 시일의 일부에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 펌프.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    데드-존 시일 부분(40)은 펌프 챔버 내의 총 데드-존 공간의 적어도 30%, 바람직하게는 적어도 40%를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 펌프.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    데드-존 시일 부분(40)은, 회전자가 펌프 챔버의 최대 충전 위치에 있을 때 제 2 축방향 연장부의 단부(45)로부터 펌프 챔버 시일(22)까지의 전체 높이(H)의 20% 미만의 거리(h)에 배치된 방사상 부분(60)을 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 2 밸브 시일은 고정자 내에 형성된 유체 입구 또는 출구(16)를 둘러싸는 밸브-개방 시일 부분(36)을 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    밸브-개방 시일 부분은 펌프 챔버 시일에 연결되는 것을 특징으로 하는 펌프.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    밸브-개방 시일 부분은, 일단에서 방사상 부분(56)에 연결되고 타단에서 펌프 챔버 시일에 연결된 경사 부분(54)을 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    고정자는 사출 중합체, 고정자의 몸체를 위한 제 1 중합체, 및 밸브 시일을 위한 탄성 특성을 갖는 제 2 중합체로 제조되는 것을 특징으로 하는 펌프.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    회전자는 사출 중합체로 제조되는 것을 특징으로 하는 펌프.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    회전자는 강철로 제조되는 것을 특징으로 하는 펌프.
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