KR20210075100A - 정밀 정유량 왕복동 펌프 - Google Patents

Abstract

외부 로터에 속하는 캠에 의해 구동되며 2개의 실린더 블록에 삽입되는 2개의 피스톤을 포함하는 펌프로서, 상기 실린더 블록들은 적어도 1개의 유입 포트를 구비하는 2개의 대향 평행 편심 펌핑 챔버를 형성하도록 서로 평행하게 장착되고, 상기 유입 포트를 통해 액체가 피스톤들의 충진 행정 동안 펌핑 챔버들 내로 흡입되어 피스톤들의 토출 행정 동안 펌핑 챔버들로부터 적어도 1개의 토출 포트로 배출되고, 이때 토출 유량은 지속적이고 균일한, 펌프가 개시된다.

Description

정밀 정유량 왕복동 펌프

본 발명은, 액체, 약제, 식품, 세제, 화장품, 화합물, 또는 임의의 다른 유형의 유체, 겔, 또는 기체의 정확한 가변 유량 분배를 위해 2개의 피스톤으로 구성되는 용적 펌프에 관한 것이다.

특허 PCT/IB2013/059393에는, 캠을 갖는 다양한 펌프들이 기재되어 있고, 여기서 작동 원리는 균일한 유량을 달성하기 위해 2개의 실린더 및 피스톤을 포함하는 로터를 구동하는 데에 있다.

특허 PCT/IB2013/059393에서, 각각의 피스톤의 구동은, 축의 일 단부 또는 양 단부가 스테이터 내에 배치되는 캠을 통해 및 선택적으로 커버 내의 대향 유사 캠에 의해 진행됨으로써 안내되는 축에 의해 이행된다. 이러한 메커니즘은 일회용 플라스틱으로 만들어진 유체 모듈 또는 교체형 펌프 헤드에 통합된다.

이러한 시스템이 직면한 주요 문제점은, 피스톤들의 행정이 캠을 따라 안내 축들에 가해지는 운동의 품질에 따라 좌우된다는 것을 고려할 때, 피스톤들의 구동 요소들이 저렴한 플라스틱으로 만들어진 교체형 유체 모듈에 통합되어, 펌프의 정확도에 영향을 미친다는 점에서 비롯된다. 플라스틱 부품들의 마모는 펌프 헤드의 수명을 감소시키고, 이는 경우에 따라 캠을 따른 축들의 마찰에서 기인한 가열이 길어질 때 심지어 캠의 파손을 초래한다. 펌프의 압력이 증가할 때, 캠의 측면 지지부도 역시 변형되거나 심지어 파손될 수 있고, 이는 이러한 유형의 펌프가 수 bar를 초과하는 압력을 요구하는 응용에 사용되는 것을 제한한다.

다른 단점은, 로터와 스테이터 사이의 밀봉이 원형 형태의 시일을 사용하여 형성되고, 이러한 시일에는 펌프의 작동 동안 단방향 원형 마찰이 가해져서 로터 상에 상당한 국부 가열을 발생시키므로, 급격히 변형되어 펌프를 작동 불가능하게 만들 수 있다는 데에 있다.

본 발명은, 가변 유량을 갖는 액체, 점성 제품, 또는 기체의 펌핑 및 투여를 위해, 매우 낮은 제조 비용 및 감소된 수의 부품으로 구성되는 효율적인 펌프에 관한 것이다.

본 발명은, 교체형 유체 모듈의 외부에서 펌프의 구동 메커니즘 내에 위치하는 단일 로터에 의해, 바람직하게는 서로 평행하게 선형으로 밸브들의 스위칭 요소 및 피스톤들의 이동을 제어함으로써 전술한 문제점을 해결한다. 구동 메커니즘의 모든 이동은, 피스톤들의 안내를 신뢰할 만하게 보장하며 펌프 내의 매우 높은 압력을 견딜 수 있는 견고하고 정확한 표준 안내 요소들에 의해 수행된다. 그에 따라, 매우 정확하고, 내구성 있고, 수 bar를 초과하는 압력을 요구하는 응용에 적합한, 가변 유량을 갖는 펌프를 제조하는 것이 가능하다.

펌프 헤드가 유리하게는 유체와 접촉하는 감소된 수의 요소, 즉 바람직하게는 동일한 2개의 실린더 블록, 바람직하게는 동일한 2개의 피스톤, 밸브들의 1개의 스위칭 요소, 및 바람직하게는 시일을 포함하기 때문에, 펌프 헤드의 제조가 또한 보다 경제적이다.

펌핑 원리는 피스톤들이 캐리지들을 통해 실린더 블록들 내에서 축방향으로 독립적으로 변위될 수 있도록 안내 캠 홈을 구비하는, 펌프의 메커니즘 내에 배치되는 로터를 구동하는 데에 있다. 이러한 캠 홈은 6개의 세그먼트로 구성된다:

- 펌프의 공칭 유량보다 작은 유량을 갖는 배출 시작 세그먼트,

- 펌프의 공칭 유량을 갖는 긴 배출 세그먼트,

- 펌프의 공칭 유량보다 작은 유량을 갖는 배출 종료 세그먼트,

- 펌핑 챔버 상의 토출 포트와 유입 포트 사이에서 스위칭하는 밸브들의 스위칭 세그먼트,

- 충진 세그먼트,

- 펌핑 챔버 상의 유입 포트와 토출 포트 사이에서 스위칭하는 밸브들의 스위칭 세그먼트.

펌프의 공칭 유량에서의 챔버의 배출 단계 동안, 다른 챔버는 토출 포트로부터 유입 포트로 스위칭되고, 완전히 충진되며 유입 포트로부터 토출 포트로 스위칭된다. 다른 한편으로, 2개의 챔버는 각각 캠 상에 대향 배치되는 2개의 배출 시작 및 종료 세그먼트를 따라 감소된 유량으로 토출 포트로 동시에 배출한다. 이러한 2개의 감소된 유량의 합은 토출 유량이 항상 지속적인 끊임없는 균일한 공칭 유량에 상응하여 유지되도록 펌프의 공칭 유량에 상응한다. 로터는 또한 밸브들의 스위칭 요소가 피스톤들의 펌핑 행정과 동기적으로 밸브 캐리지를 통해 변위될 수 있도록 편심축을 포함한다.

본 발명은 첨부 도면을 참조하여 완전히 예시적 및 비제한적 방식으로 주어진 예들의 설명을 숙독함으로써 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 교체형 유체 모듈의 도면이다.
도 2는 교체형 유체 모듈의 저면도이다.
도 3은 펌핑 메커니즘의 개략도이다.
도 4는 교체형 유체 모듈이 삽입된 펌핑 메커니즘의 개략도이다.
도 5는 교체형 유체 모듈의 분해도이다.
도 6은 밸브들의 스위칭 요소의 도면이다.
도 7은 본 발명의 정면도이다.
도 8은 본 발명의 평면도이다.
도 9는 도 7의 A-A선을 따라 잘라낸 단면도이다.
도 10은 도 7의 C-C선을 따라 잘라낸 단면도이다.
도 11은 도 8의 B-B선을 따라 잘라낸 단면도이다.
도 12는 도 8의 E-E선을 따라 잘라낸 단면도이다.
도 13은 도 8의 D-D선을 따라 잘라낸 단면도이다.
도 14는 도 7의 F-F선을 따라 잘라낸 단면도이다.
도 15는 로터의 각변위에 따른 피스톤들의 선형 변위를 도시한 그래프로, 밸브들의 축의 각도의 함수로서 밸브들의 상태를 나타내는 제2 그래프와 중첩되어 있다.
도 16은 플라스틱 사출 성형에 의해 제조된 교체형 유체 모듈의 도면이다.
도 17은 플라스틱 사출 성형에 의해 제조된 교체형 유체 모듈의 분해도이다.
도 18은 교체형 유체 모듈의 정면도이다.
도 19는 도 18의 G-G선을 따라 잘라낸 단면도이다.
도 20은 도 18의 I-I선을 따라 잘라낸 단면도이다.
도 21은 밸브들의 스위칭 요소가 원통형인 교체형 유체 모듈의 변형예의 도면이다.
도 22는 밸브들의 스위칭 요소가 원통형인 교체형 유체 모듈의 변형예의 분해도이다.
도 23은 밸브들의 스위칭 요소가 원통형인 교체형 유체 모듈의 변형예의 정면도이다.
도 24는 도 23의 D-D선을 따라 잘라낸 단면도이다.
도 25는 도 23의 A-A선을 따라 잘라낸 단면도이다.
도 26은 밸브들의 스위칭 요소가 원통형인 교체형 유체 모듈의 변형예의 측면도이다.
도 27은 도 26의 B-B선을 따라 잘라낸 단면도이다.
도 28은 도 26의 C-C선을 따라 잘라낸 단면도이다.
도 29는 밸브들의 스위칭 요소가 원통형이며 중심에 의해 구동되는 교체형 유체 모듈의 변형예의 도면이다.
도 30은 밸브들의 스위칭 요소가 원통형이며 중심에 의해 구동되는 교체형 유체 모듈의 변형예의 단일-부품 이중 실린더 블록의 변형예의 도면이다.
도 31은 밸브들의 스위칭 요소가 원통형이며 일 측에 의해 구동되는 교체형 유체 모듈의 변형예의 도면으로, 유입 및 토출 포트가 실린더 블록들에 고정되어 있다.
도 32는 도 31의 프로파일 도면이다.
도 33은 도 32의 B-B선을 따라 잘라낸 단면도이다.
도 34는 도 31의 교체형 유체 모듈의 변형예의 밸브들의 원통형 스위칭 요소의 사시도이다.

도 1 내지 도 5, 도 11, 및 도 13에 따르면, 교체형 유체 모듈(1)은 피스톤들의 변위축들(35, 35')과 평행한 연결선(34)에 대향 연결되는 바람직하게는 동일한 2개의 실린더 블록(2, 2'), 및 2개의 실린더 블록(2, 2') 사이에 위치하는 밸브들(4)의 스위칭 요소로 구성된다. 실린더 블록들(2, 2')은 외부로부터의 밸브들(4)의 스위칭 요소에 대한 액세스를 허용하기 위해, 이들이 연결될 때 개구(70)를 형성하는 개구들(70', 70")을 배면에 포함한다. 각각의 실린더 블록(2, 2')은 외부로부터의 피스톤들(3, 3')에 대한 액세스를 허용하기 위해 각각 개구(80', 80")를 배면에 포함한다. 로터(14)의 회전축(97)은 바람직하게는 피스톤들의 변위축들(35, 35') 사이에 위치하며, 이들 각각으로부터 등거리에 있다. 로터(14)의 회전축(97)은 바람직하게는 피스톤들의 변위축들(35, 35')에 대해 직각이며 스위칭축(7)과 평행하다.

도 3은 모터(30)에 결합되는 펌핑 메커니즘(5)을 도시한다. 펌핑축들(6. 6') 및 스위칭축(7)은 각각 교체형 유체 모듈(1)의 2개의 피스톤(3, 3') 및 밸브들(4)의 스위칭 요소를 선형 작동시킨다. 도 12에서, 펌핑축들(6, 6')은 선형 롤링 베어링들(24, 24', 24'', 24''')에 의해 안내되는 펌핑 캐리지들(15, 15')에 고정된다. 각각의 캐리지(15, 15')는 로터(14)의 각변위 동안 동시에 그러나 서로 독립적으로 작동된다. 밸브들의 스위칭축(7)은 역시 선형 롤링 베어링들(25, 25')에 의해 안내되는 밸브들의 캐리지들(16) 상에 고정된다. 도 4는 교체형 유체 모듈(1)이 삽입된 펌핑 메커니즘을 도시한다. 유입 포트(8)는 바람직하게는 실린더 블록(2) 상에 위치하고, 토출 포트(9)는 바람직하게는 실린더 블록(2') 상에 위치한다.

도 5, 도 6, 도 11, 및 도 13에 따르면, 2개의 피스톤(3, 3')은 밀봉 요소들, 바람직하게는 O링들(10, 10', 10'', 10''')을 수용하고, 로터(14)의 회전축(97)에 대해 편심하며 평행하는 실린더 블록들(2, 2')의 바람직하게는 원통형의 대향 펌핑 챔버들(11, 11')에 삽입된다. 펌핑 챔버(11)의 포트(13)는 개구(71)와 연결되고, 펌핑 챔버(11')의 포트(13')는 개구(71')와 연결된다. 유입 포트(8)는 밸브들의 유입 포트(8')와 연결되고, 토출 포트(9)는 밸브들의 토출 포트(9')와 연결된다. 유입 포트(8) 및 토출 포트(9)는 펌핑 챔버들(11, 11') 사이에 배치된다.

밸브 시일들(12, 12')이 밸브들(4)의 스위칭 요소의 각 측에 삽입된다. 각각의 폼 시일(12, 12')은 바람직하게는 각각 3개의 외형(60, 61, 62; 60', 61', 62')을 포함하되, 이들은 폼 시일(12, 12')이 단일 시일로 성형되는 동안 서로 연계될 수 있다. 서로 연계되지 않는 O링 시일을 사용하여 폼 시일(12, 12')을 제조하는 것도 가능하다. 폼 시일(12)은 폼 시일(12')과 동일한 기하형상을 갖지 않아서, 한편으로 펌핑 챔버들(11, 11')의 포트들(13, 13')이 토출 포트(9)에 대해 동시 개방되게 하고, 펌핑 챔버들(11, 11')의 포트들(13', 13')이 유입 포트(8)에 대해 교번적으로 개방되게 할 수 있다. 외형들(60, 60'; 61, 61')은 각각 유입 이송 챔버들(50, 50') 및 토출 이송 챔버들(51, 51')을 둘러싼다. 폼 시일들(62, 62')은 외부와의 밀봉 기밀성을 보장한다. 도 5 및 도 6은 그 중에서도 바람직하게는 직사각형 블록의 기하형상을 가지는 밸브들(4)의 스위칭 요소를 도시한다.

포트(22)는 유입 이송 챔버들(50, 50') 사이의 연계를 허용하고, 포트(23)는 토출 이송 챔버들(51, 51') 사이의 연계를 허용한다. 따라서, 유입 이송 챔버들(50, 50')은 항상 유입 포트(8)와 연계된다. 따라서, 토출 이송 챔버들(51, 51')은 항상 토출 포트(9)와 연계된다.

로터(14)는, 왕복 운동에 의해, 밸브들의 스위칭 요소를 변위시키고, 그에 따라 펌핑 챔버(11)의 포트(13)를 충진을 위한 유입 이송 챔버(50) 또는 배출을 위한 토출 이송 챔버(51)와 연계하고, 펌핑 챔버(11')의 포트(13')를 충진을 위한 유입 이송 챔버(50') 또는 배출을 위한 토출 이송 챔버(51')와 연계한다. 이러한 연계는 피스톤들의 운동과 동기화된다.

유입 이송 챔버(50)는 바람직하게는 토출 이송 챔버(51)의 어느 한 측에 놓이도록 배치된다.

도 3, 도 9, 및 도 12에 따르면, 로터(14)는 모터(30)의 축 상에 결합되며, 펌핑 메커니즘(5)의 기저부(20) 상에서 볼 베어링들(19, 19')에 의해 유지된다. 홈(33) 내에 수용되며 로터(14) 상에 편심 장착되는 밸브들의 구동축(18) 상에 배치되는 안내 요소(17), 바람직하게는 볼 베어링이 선형 베어링들(25, 25')에 의해 안내되는 밸브들의 캐리지(16)의 왕복 선형 구동을 가한다.

도 9, 도 10, 및 도 12에 따르면, 로터(14)에 축방향으로 배치되는 캠 홈(36)은, 캠 홈(36) 내부에서의 안내 요소들(21, 21', 21'', 21'''), 바람직하게는 볼 베어링들의 롤링에 의해 펌핑축들을 변위시키고, 그에 따라 선형 안내부들(24, 24', 24'', 24''')에 의해 안내되는 펌핑 캐리지들(15, 15') 상에 왕복 선형 이동을 가하는 것을 가능하게 한다. 밸브들의 캐리지(16)의 이동은 선형 안내 요소들(25, 25')로 수행된다.

도 11은 피스톤들(3, 3') 내의 펌핑축들(6, 6') 및 밸브들(4)의 스위칭 요소 내의 스위칭축(7)의 결합을 도시한다. 이러한 단면도는 또한 밸브들(4)의 스위칭 요소 주위의 포트들, 즉 포트들(13, 13'), 유입 포트(8)와 밸브 유입 포트(8'), 및 토출 포트(9)와 밸브 토출 포트(9')를 이용한 펌핑 챔버들(11, 11') 사이의 연계를 도시하는 것을 가능하게 한다.

도 13은 로터(14)의 캠 홈(36)의 프로파일을 도시한다. 2개의 피스톤(3, 3')은 캠 홈(36)의 프로파일을 따라 펌핑축들(6, 6')을 통해 대향하여, 즉 서로 180°에서, 각각 독립적인 선형 변위를 수행한다. 이러한 프로파일은 로터(14)의 시계방향 회전을 위해 의도된 6개의 세그먼트(26, 27, 28, 29, 30, 31)로 나누어진다. 캠 홈(36)의 프로파일은 또한 반시계 방향으로 로터(14)를 회전시키도록 형성될 수 있다. 세그먼트(26)는 바람직하게는 공칭 유량의 절반에 대응하는 피스톤의 감소된 변위를 갖는 초기 배출 단계에 대응한다. 세그먼트(27)는 공칭 유량에 대응하는 피스톤의 공칭 변위를 갖는 배출 단계에 대응한다. 세그먼트(28)는 바람직하게는 공칭 유량의 절반에 대응하는 피스톤의 감소된 변위를 갖는 최종 배출 단계에 대응한다. 세그먼트(29)는 피스톤의 운동 없이, 펌핑 챔버의 포트와 각각의 토출 이송 챔버 사이의 연계를 폐쇄하고, 이후 유입 이송 챔버를 펌핑 챔버의 포트와 연계하는 밸브들의 스위칭 단계에 대응한다. 세그먼트(30)는 펌핑 챔버의 충진 단계에 대응한다. 세그먼트(31)는 피스톤의 운동 없이, 펌핑 챔버의 포트와 각각의 유입 이송 챔버 사이의 연계를 형성하고, 이후 토출 이송 챔버를 펌핑 챔버의 포트와 연계하는 밸브들의 스위칭 단계에 대응한다. 챔버들의 배출을 위한 세그먼트들(26, 27, 28)은 로터(14)의 회전 각도에 비례하는 피스톤들(3, 3')의 선형 변위를 발생시키도록 치수결정된다. 세그먼트(26) 상에서 배출 단계를 시작하는 피스톤이 세그먼트(28) 상에서 배출 단계를 종료하는 피스톤과 동시에 전달되기 때문에, 대향 배치되는 세그먼트들(26, 28)은 지속적인 선형 유량을 획득하는 것을 가능하게 한다.

도 14에 따르면, 밸브들의 캐리지(16)의 홈(33) 내에 수용되는 볼 베어링(17)은, 실린더 블록들(2, 2') 사이에 배치되며 스위칭축(7)을 통해 밸브들의 캐리지(16)에 연계되는 밸브들(4)의 스위칭 요소를 구동함으로써 밸브들의 스위칭을 발생시키기 위해 왕복 선형 변위를 허용한다.

도 15는 캠의 세그먼트들을 따른 2개의 피스톤의 변위에 따른 펌프의 상이한 작동 시퀀스의 동기화(상측 그래프)와, 밸브들의 상태 및 밸브들(4)의 스위칭 요소의 이동을 발생시키는 밸브들의 구동축(18)의 각변위(하측 그래프)를 나타내는 2개의 중첩된 그래프를 도시한다. 수직선(32)은 도 12의 펌프의 각위치에 대응한다. "챔버 1" 곡선은 펌핑 챔버(11)에 대응하는 펌핑축(6)과 관련이 있고, "챔버 2" 곡선은 펌핑 챔버(11')에 대응하는 펌핑축(6')과 관련이 있다. 도 12에 나타낸 캠 홈(36)의 펌핑 세그먼트들(26, 27, 28, 29, 30, 31)은 챔버 1 곡선 상에 괄호로 표시되는데, 이는 챔버 2에 대해서도 유효하다.

곡선(100)은 로터의 각변위의 함수로서 토출 밸브들이 각각의 챔버에 대해 개방되는 부분에 걸친 2개의 피스톤의 누적 변위에 대응한다. 이러한 곡선(100)은 지속적인 끊임없는 균일한 펌프의 토출 유량에 대응하는 지속적인 끊임없는 직선이라는 것을 알 수 있다.

하측 그래프에서, 밸브들의 스위칭은 챔버 1, 2의 펌핑 세그먼트들의 함수로서 나타난다.

상기 설명에 따르면, 피스톤들(3, 3') 및 밸브들(4)의 스위칭 요소의 제어된 변위는 바람직하게는 서로 평행하게 교번적으로 이행되는 한편, 로터(14)의 각변위와 동기화된다.

캠 홈(36)은 임의의 형태의 토출 및 유입 유량 신호를 발생시키도록 치수결정될 수 있다.

도 16 내지 도 20은 부품들이 플라스틱 사출 성형에 의해 제조된 교체형 유체 모듈(101)의 버전을 도시한다. 실린더 블록들 사이의 고정은 클립들(37, 37', 37'', 37''')에 의해 보장된다. 피스톤들 및 펌핑 챔버들에 대한 액세스는 보호 요소들(38, 38')에 의해 보호되어, 실린더 블록의 펌핑 챔버를 다른 실린더 블록에 의해 덮는 것과 그 반대의 경우를 가능하게 한다. 밸브들의 스위칭 요소 상에 고정되는 화살표(39)는 펌프의 유입(8) 및 토출(9)을 식별한다. 펌핑 챔버들(11, 11') 내의 피스톤들(103, 103')의 삽입 및 배향은 각도 위치결정 러그들(42, 42')이 실린더 블록들(102, 102') 상에 위치하는 홈들(43, 43') 내에 각각 수용됨으로써 보장된다.

도 19는 피스톤들(103, 103')의 위치와 무관하게 펌핑축들(6, 6')의 삽입을 허용하는 피스톤들(103, 103') 상의 유입 챔퍼들(40, 40')을 도시한다.

도 20은 위치와 무관하게 스위칭축(7)의 삽입을 허용하는 밸브들(104)의 스위칭 요소 상의 개구(44) 주위의 유입 챔퍼들(41)을 도시한다.

유입 포트(8) 및 토출 포트(9)는 실린더 블록들(2, 2', 102, 102')의 정면 또는 측면에 배치될 수 있다. 도시되지 않은 변형예에서, 밸브 시일들(12, 12')은 밸브들(4, 104)의 스위칭 요소와 접촉하도록 실린더 블록들(2, 2', 102, 102') 내에 수용될 수 있다.

도 21 내지 도 30에 도시된 변형예에서, 교체형 유체 모듈(201)은 바람직하게는 원통형 단면을 갖는 밸브들(204)의 스위칭 요소를 구비한다. 밸브들(204)의 이러한 스위칭 요소는 바람직하게는 펌핑 챔버들(211, 211')과 평행하게 실린더 블록들(202, 202') 내에서 인접하는 2개의 개구(271, 271')에 의해 형성되는 하우징 내에서 슬라이딩한다. 밸브들(204)의 스위칭 요소는 바람직하게는 밸브들의 캐리지(16) 상에 고정되는 2개의 대향 요소(미도시)에 의해 바람직하게는 양 단부에서 구동된다.

밸브들의 스위칭은 펌핑 챔버의 포트(213)와 유입 이송 챔버(250) 또는 토출 이송 챔버(251)의 정렬, 및 펌핑 챔버의 포트(213')와 유입 이송 챔버(250') 또는 토출 이송 챔버(251')의 정렬에 의해 수행된다. 펌핑 챔버(211)의 포트(213)는 개구(271)와 연결되고, 펌핑 챔버(211')의 포트(213')는 개구(271')와 연결된다.

유입 이송 챔버들(250, 250') 및 토출 이송 챔버들(251, 251')의 외주 밀봉은 바람직하게는 O링들(274, 274', 274''; 275, 275', 275'')에 의해 보장된다. 개구들(271, 271') 사이에 및 주위에 위치하는 시일(280)이 실린더 블록들(202, 202') 사이의 내부 밀봉을 보장한다.

밸브들(204)의 스위칭 요소의 유입 연결 포트(222)는 펌프의 유입 포트(208) 및 유입 이송 챔버들(250, 250')과 연결된다. 밸브들(204)의 스위칭 요소의 토출 연결 포트(223)는 펌프의 토출 포트(209) 및 토출 이송 챔버들(251, 251')과 연결된다.

유입 포트(208) 및 토출 포트(209)는 펌핑 챔버들(211, 211') 사이에 배치된다.

도 29는 중간에 의해 구동되는 원통형 단면을 갖는 밸브들(204)의 스위칭 요소를 구비한 교체형 유체 모듈(201)의 변형예를 나타낸다. 실린더 블록들(220, 220') 사이에 위치하는 개구(240)는 구동 요소(미도시)에 의한 밸브들(204)의 스위칭 요소에 대한 액세스를 허용한다.

도 30은 원통형 단면을 갖는 밸브들(204)의 스위칭 요소를 구비한 교체형 유체 모듈(201)의 변형예를 나타내되, 실린더 블록들이 단일 부품(230)으로 제조된다.

도 31 내지 도 34에 따르면, 유입 포트(308) 및 토출 포트(309)는 실린더 블록들(302, 302') 상에 배치된다. 유입 포트(308)는 바람직하게는 높은 유량으로 점성 유체를 흡입할 수 있도록 넓은 단면을 가지며, 실린더 블록(302')의 개구(371)의 단부에서 고정된다. 토출 포트(309)는 바람직하게는 밸브 요소(304)의 이동에 대해 직각으로 실린더 블록(302)의 일 면에 고정된다.

밸브들(304)의 스위칭 요소의 유입 연결 포트(322)는 펌프의 유입 포트(308) 및 유입 이송 챔버들(350, 350')과 연결된다. 밸브들(304)의 스위칭 요소의 토출 연결 포트(323)는 펌프의 토출 포트(309) 및 토출 이송 챔버들(351, 351')과 연결된다.

밸브들(304)의 스위칭 요소는 바람직하게는 이의 일 측에 스위칭축(7)을 수용하는 개구(344)를 포함한다.

도시되지 않은 변형예에서, 바람직하게는 유입 및 토출 포트와 연계되는 덕트들이 실린더 블록들 내에 배치되며, 예를 들어 박막 또는 압력 변동에 반응하는 임의의 다른 구성요소와 같은 압력 측정 요소와 연계되도록 순응된다.

도시되지 않은 변형예에서, 밸브 요소는 로터(14)에 의해 피스톤들의 운동 동안 피벗 또는 회전하도록 완전히 또는 부분적으로 둥글게 형성될 수 있다.

실린더 블록들은 바람직하게는 클립, 나사, 원추형 폼, 용접, 또는 재융착(refusion)에 의해 연결될 수 있다.

가동부와 고정부 사이의 밀봉은 바람직하게는 엘라스토머, O링, 폼 시일, 오버몰딩 시일, 또는 임의의 다른 밀봉 요소를 사용하여 형성된다. 그러나, 밀봉 시일 없이, 바람직하게는 부품들 간의 끼워맞춤에 의해 펌프를 제조하는 것이 가능하다.

교체형 유체 모듈(1, 101, 201, 301)을 구성하는 요소들은 바람직하게는 일회용 플라스틱으로, 바람직하게는 사출 성형 또는 기계가공에 의해 제조된다. 펌프는 예를 들어 식품, 약제, 또는 체액을 분배하기 위해 살균될 수 있다. 그러나, 재료의 선택은 플라스틱에 제한되지 않는다.

도시되지 않은 변형예에서, 밸브들의 스위칭 요소는, 바람직하게는 축방향으로 회전하며 로터와 직접 맞물리는 회전 디스크의 형태일 수 있다.

본 발명은 화학적, 약제학적, 또는 석유 제품, 또는 임의의 다른 종류의 유체를 펌핑하기 위해 의도된 유닛에 통합될 수 있다. 이는 또한 인체로/로부터 유체를 주입 또는 흡입하도록 의도된 의료 장치에 통합될 수 있다. 이러한 장치는 밸브, 커넥터, 또는 다수의 유체 회로의 제조를 가능하게 하는 임의의 다른 구성요소와 같은 외부 요소로 여러 펌프를 병렬 또는 직렬 연결할 수 있다. 본 발명은 정확하게 압력 하에 및 고압에서 유체의 확산 또는 혼합을 요구하는 용도에 특히 적합하다. 이는 또한 의료용 펌프/주입기 및 투여/충진 시스템과 같이, 유량의 수동 또는 자동 동적 제어를 요구하는 시스템에 사용될 수 있다.

펌프는 또한 공기 압축기로 사용될 수 있고, 장기간 집약적 사용을 요구하는 장치를 위해 예를 들어 강철 및 세라믹과 같은 내구성 있는 재료로 제조될 수 있다.

본 발명은 일 구현예에 따라 설명되지만, 제시되지 않은 다른 변형예들이 존재한다. 따라서, 본 발명의 범주는 전술한 구현예에 제한되지 않는다.

Claims (17)

1. 2개의 실린더 블록(2, 2', 202, 202', 302, 302') 내에 각각 위치하는 2개의 대향 펌핑 챔버(11, 11') 내에 배치되는 적어도 2개의 피스톤(3, 3')을 포함하되, 상기 실린더 블록들은 상기 피스톤들의 변위축들(35, 35')과 평행하게 함께 유지되며 적어도 1개의 유입 포트(8, 208, 308)를 구비하고, 상기 유입 포트를 통해 유체가 상기 피스톤들의 충진 행정 동안 상기 펌핑 챔버들(11, 11', 211, 211', 311, 311') 내로 흡입되어 상기 피스톤들의 배출 행정 동안 상기 펌핑 챔버들로부터 적어도 1개의 토출 포트(9, 209, 309)로 배출되는 교체형 유체 모듈(1)을 갖는 펌프로서,
   밸브들(4, 204, 304)의 스위칭 요소로, 그 안에 위치하는 유입 연결 포트(22, 222, 322) 및 토출 연결 포트(23, 223, 323)에 의해 연결되는 상기 펌프의 유입 이송 챔버들(50, 50', 250, 250', 350, 350') 및 토출 이송 챔버들(51, 51', 251, 251', 351, 351')을 포함하는 밸브들(4, 204, 304)의 스위칭 요소를 특징으로 하는 펌프.
2. 제1항에 있어서, 상기 밸브들(4)의 상기 스위칭 요소는 상기 피스톤들(3, 3')과 평행한 상기 실린더 블록들(2, 2', 202, 202') 사이에 배치되는, 펌프.
3. 제1항에 있어서, 상기 밸브들(4, 204, 304)의 상기 스위칭 요소의 선형 변위축은 상기 피스톤들(3, 3')과 평행한, 펌프.
4. 제1항에 있어서, 상기 유입 포트(8, 208, 308) 및 상기 토출 포트(9, 209, 309)는 상기 펌핑 챔버들(11, 11', 211, 211', 311, 311') 사이에 위치하는, 펌프.
5. 제1항에 있어서, 상기 토출 유량은 바람직하게는 지속적이고 균일한, 펌프.
6. 제1항에 있어서, 상기 로터(14)는 상기 피스톤들(3, 3')의 변위를 구동하는 캠 홈(36)을 포함하는, 펌프.
7. 제6항에 있어서, 상기 캠 홈(36)의 프로파일은 6개의 세그먼트로 구성되는, 펌프.
8. 제1항에 있어서, 상기 피스톤들(3, 3')의 선형 변위는 서로 독립적인, 펌프.
9. 제1항에 있어서, 상기 교체형 유체 모듈(1)의 부품들은 플라스틱으로 만들어지며 일회용인, 펌프.
10. 제1항에 있어서, 배출 시작 세그먼트(26) 및 배출 종료 세그먼트(28)의 감소된 유량의 합은 배출 세그먼트(27)의 공칭 유량에 대응하는, 펌프.
11. 제1항에 있어서, 상기 피스톤들(3, 3') 및 상기 밸브들(4, 204, 304)의 상기 스위칭 요소의 구동 메커니즘은 상기 교체형 유체 모듈(1)의 외부에 있는, 펌프.
12. 제1항에 있어서, 상기 2개의 펌핑 챔버(11, 11', 211, 211', 311, 311')는 상기 로터(14)의 상기 캠 홈(36)의 하나의 세그먼트에 걸쳐 상기 토출 포트(9, 209, 309)로 동시에 배출하는, 펌프.
13. 제1항에 있어서, 상기 교체형 유체 모듈(1)의 가동부와 고정부 사이의 밀봉은 적어도 1개의 엘라스토머로 형성되는, 펌프.
14. 제1항에 있어서, 상기 밸브들(204, 304)의 상기 스위칭 요소는 원통형인, 펌프.
15. 제1항에 있어서, 상기 유입 포트(208, 308) 및/또는 상기 토출 포트(209, 309)는 상기 밸브들(204, 304)의 상기 스위칭 요소 상에 배치되는, 펌프.
16. 제1항에 있어서, 상기 유입 포트(8) 및/또는 상기 토출 포트(9, 309)는 상기 실린더 블록들(2, 2', 302') 상에 배치되는, 펌프.
17. 제1항에 있어서, 상기 실린더 블록들은 단일 부품(230)으로 제조되는, 펌프.
    

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