TWI607151B - 真空泵 - Google Patents

Description

真空泵

本發明係關於一種真空泵。

真空泵用於產生負壓力。例如，真空泵可用作擠出母乳之吸乳泵，且尤其可於胸腔引流或傷口引流領域用作引流泵。隔膜真空泵可相對較小且廉價。

WO 2011/035447揭示一種用於擠出母乳之馬達驅動吸乳泵，其具有一真空隔膜，該真空隔膜在產生或輸送真空的同時用於空氣與乳汁之間的介質分離且充當所擠出乳汁的運送機構。真空隔膜或者直接由馬達及機械力傳輸機構驅動，或者經由真空管線連接至真空產生泵單元上。

WO 2008/057218同樣揭示一種吸乳泵真空隔膜。此真空隔膜經由壓力管線連接至泵單元。該隔膜具有整體形成之閥瓣。

尤其就引流泵而言，已知要量測所產生之真空或施加於使用者之真空。通常，藉由真空泵內部的真空管線或外部吸入管線或外部真空管線中的一種已知類型的感測器來量測負壓力。例如，使用壓電式感測器來達成此目的。就吸乳泵而言，對所產生之負壓力的量測至今還不常見。

在先前技術中已知大量壓力感測器。因此，US 2003/0116702揭示一種光學壓力感測器，該感測器具有：一外殼；一具有光阻斷劑之隔膜，其位於該外殼中；一光二極體；一光偵測器；及稜鏡，其可將光自該光二極體引 導至該光偵測器。在介於光二極體與光偵測器之間的光束路徑中，該隔膜之位置及因此該光阻斷劑之位置視該外殼中的壓力而定。

WO 03/034014揭示一種用於判定流體壓力之壓力感測器，其中壓力係經由隔膜傳輸至感測器。

WO 2011/027117亦係關於一種使用隔膜來傳輸壓力之壓力感測器。

本發明之一目的在於設計一種具有壓力感測器之改良真空泵，該真空泵尤其可用作擠出人類母乳之吸乳泵。

藉由真空泵來達成此目的。

根據本發明之用於產生負壓力的真空泵具有一泵腔體，該泵腔體具有一入口及一出口，其中該出口配備有一閥。該出口較佳具備該閥，詳言之，止回閥。根據本發明，該泵腔體具備一壓力感測器，分別有一個壓力感測器設置於該泵腔體中。

藉由將壓力感測器設置於真空腔體(在此亦稱作泵腔體)上或真空腔體中，有可能使真空泵較小且緊湊。無需額外管線連接至壓力感測器。藉由將感測元件設置於真空腔體上或真空腔體中，負壓力得以在原處量測，且無需考慮損失及洩漏。負壓力之判定因此係相對精確的。

量測得之真空值可用來控制泵，可於泵顯示器上向使用者展示，或可以其他方式使用。

壓力感測器較佳包括一感測器隔膜，該感測器隔膜根 據現行於泵腔體中之壓力而偏斜，且因此將現行壓力或壓力變化之程度傳輸至偵測器。該感測器隔膜因此形成感測元件。

在一較佳實施例中，一翼片(vane)設置於感測器隔膜上，且該翼片相對於泵腔體的位置係可偵測的。翼片及感測器隔膜之餘下部分較佳地一起形成為一個零件，翼片較佳地比感測器隔膜之餘下部分硬。翼片因此形成一傳輸元件，該傳輸元件發送關於感測器隔膜之偏斜(亦即，壓力變化)之資訊。

可藉由已知機構，例如，藉由電容性或電感性機構，來偵測感測器隔膜之偏斜(詳言之，突出翼片之位置變化)。在一較佳實施例中，藉由光學偵測機構來偵測隔膜之位置。

該光學偵測機構較佳包括一光發射器及一光偵測器，且翼片由於感測器隔膜之偏斜而可移動至介於光發射器與光偵測器之間的光路徑中。偵測到之光的量視翼片突出至光路徑中有多遠而定，且因此繼適當轉換之後指示感測器隔膜之偏斜且從而指示現行於泵腔體中之壓力。

此感測器較佳用於隔膜真空泵中，於該隔膜真空泵內，真空隔膜形成泵腔體的一個壁，其中泵腔體之體積由於真空隔膜之移動而減小或增大，且從而，泵腔體中之負壓力得以週期性地產生。

在一較佳實施例中，真空隔膜及感測器隔膜一起形成一個零件。較佳地，感測器隔膜在此情況下形成真空隔膜 之一個側的延伸。較佳將感測器隔膜設置於真空隔膜之邊緣區域中。

在另一較佳實施例中，真空隔膜及感測器隔膜為彼此單獨形成之兩個部件。在此情況下，真空隔膜及感測器隔膜較佳為圓的。

感測器隔膜及真空隔膜較佳由矽膠或熱塑性彈性體(TPE)製成。感測器隔膜可比真空隔膜薄或比真空隔膜厚。感測器隔膜較佳具有相同厚度，詳言之，0.8mm。

詳言之，真空隔膜較佳為具有圓形凹部及隆凸之圓盤形。

在一較佳實施例中，泵腔體具有第一腔體區域及第二腔體區域，該第二腔體區域經由穿通開口連接至此第一腔體區域。第一腔體區域與第二腔體區域二者具有相同壓力位準。第一腔體區域充當泵區域，且第二腔體區域充當感測器區域。若使用隔膜，則真空隔膜較佳覆蓋第一腔體區域，且感測器隔膜覆蓋第二腔體區域。入口較佳設置於第一腔體區域中，且出口設置於第二腔體區域中。

穿通開口比第一腔體區域窄，且較佳由介於第一腔體區域與第二腔體區域之間的連接通道構成。第二腔體區域具有與連接通道相同的直徑，或可更寬或具備更大體積。連接通道之體積及/或穿通開口之直徑在感測器隔膜及真空隔膜移動時亦保持恆定。第一腔體區域及第二腔體區域之體積隨著隔膜移動而變化。第一腔體區域較佳實質上大於第二腔體區域。

在一較佳實施例中，真空隔膜具有一中心點，且此中心點可連接至用於啟動真空隔膜的一驅動元件。用於連接至該驅動單元之連接頭較佳設置於此中心點處。

根據本發明之真空泵可尤其作為用於擠出母乳之吸乳泵使用，或作為尤其用於傷口引流或胸腔引流之引流泵使用。真空隔膜可直接由馬達及機械力傳輸單元(例如，連接桿)驅動。然而，亦可手動操作真空隔膜，或可經由真空管線將真空隔膜連接至馬達式或手動操作式真空產生泵單元。

詳言之，根據WO 2011/035447之介質分離隔膜的乳罩側泵腔體可配備有此類壓力感測器。

另外實施例在附屬請求項中列出。

圖1示出根據本發明的真空泵之第一說明性實施例，該真空泵呈用於擠出人類母乳之吸乳泵的形式。該真空泵具有真空泵外殼1，該外殼具有電動馬達10。乳罩單元5包括：乳罩51，其具有可密封地置放於母親乳房上之乳罩喇叭管52；及第一管線50。此第一管線50可經由第一耦接部件53以可釋放方式連接至真空泵外殼1。乳汁收集單元4具有：乳汁收集容器44，該乳汁收集容器具有連接器短柱43；亦及第二管線41。此第二管線41具備第二耦接部件40，該第二管線可藉由該第二耦接部件以可釋放方式連接至真空泵外殼1。於第二管線41之對置端，存在第三耦接部件42，該第三耦接部件可插入連接器短柱43中或壓 在連接器短柱43上。

如圖2可見，蓋罩13固定於外殼1之外壁上。該蓋罩較佳以可釋放方式固定，例如旋緊。在此蓋罩13中，朝向外殼1形成泵腔體。該泵腔體由兩個腔體區域14、15構成。腔體區域14、15二者實質上為圓形且每一腔體區域於蓋罩13中形成一凹部。第一腔體區域14具有之直徑實質上大於第二腔體區域15之直徑。兩個腔體區域14、15經由連接通道18彼此連接。除連接通道18之通向腔體區域14、15的兩個開口外，連接通道18完全封閉。該連接通道通常無閥。

在第一腔體區域14中，存在入口開口143，乳罩單元5之第一耦接部件53可連接至該入口開口。第一耦接部件53插入此處。在第二腔體區域15中，存在出口開口150，該出口開口抵靠著蓋罩13之外表面具備閥3。此出口開口150較佳設置於圓形腔體區域15之中心。該閥較佳為止回閥，尤其為噴口閥。亦可使用其他閥類型。

第一腔體區域14具有圓形密封邊緣140。在與該密封邊緣140相隔一定距離處，存在封閉環141，該封閉環具有內部(較佳為平坦的)底表面144。徑向溝槽142穿過該環且將底表面144連接至環141之外部。入口開口143及連接通道18之近端位於密封邊緣140與環141之間，且入口開口143及連接通道18之近端較佳在直徑方向上彼此對置。此情形在圖3中清晰可見。

為了用作吸乳泵，入口開口143較佳設置於連接通道 18上方，或第一腔體區域14設置於第二腔體區域15上方。

隔膜2設置於蓋罩13與外殼1之外壁之間。此隔膜2較佳地由矽膠或熱塑性彈性體(TPE)製成。隔膜2具有圓形隔膜主體21，該隔膜主體具有幾乎完全環繞該隔膜主體之邊緣20。具有隔膜主體邊緣20之隔膜主體21較佳為圓盤形。隔膜主體21較佳具有隆凸及凹陷。連接頭22在薄膜主體21之中心處整體地形成於薄膜主體21上或固定至薄膜主體21。此連接頭22經由耦接部件7(參見圖4)以可釋放方式或不可釋放方式連接至驅動機之力傳輸桿11。

在圖3中清晰可見，驅動機包括具備轉盤16之電動馬達10。力傳輸桿11之連接桿頭110，例如連接桿，設置於轉盤16上。力傳輸桿11之遠離連接桿頭110的一端經設計為連接元件111。此連接元件111經由耦接部件7連接至隔膜2。為達此目的，外殼1具有第一穿通開口12。因此，馬達10之旋轉移動由力傳輸桿11轉換為隔膜2(更確切的為隔膜主體21)之線性移動。

隔膜主體21覆蓋第一腔體區域14，詳言之，覆蓋環141及由環141環繞之凹腔。藉助於隔膜2沿著連接頭22之縱軸的線性移動，可能在凹腔之內部產生負壓力且因此在第一腔體區域14中產生負壓力。隔膜主體21及邊緣20因此形成用於產生負壓力之真空隔膜。第一腔體區域14形成用於產生真空之泵區域。

隔膜2於一端亦具有呈垂片23形式之延伸。垂片23在此實質上為矩形且平坦。突耳(lug)或翼片24整體形成 於此垂片23上且向外殼1之方向自垂片23垂直突出。翼片24較佳比垂片23硬且比隔膜20、21之餘下部分硬。唯有連接頭22較佳具有相同或更大的硬度。

垂片23覆蓋第二腔體區域15，且翼片24在組裝狀態下較佳位於出口開口150上方。翼片24至少位於第二腔體區域15中。垂片23之區域亦密封地處於蓋罩13與外殼壁1之外部之間，以使得由兩個腔體區域14及15形成之泵腔體與外殼1密封隔開。外殼壁1之外部較佳為平坦的。垂片23之位於第二腔體區域15上方的區域形成感測器隔膜。如以下所解釋，第二腔體區域15形成感測器區域。

在翼片24之區域中，外殼1具有第二穿通開口17，翼片24可延伸穿過該第二穿通開口。光學感測器單元6設置於外殼1內部，位於此第二穿通開口17兩側。光學感測器單元6具有例如光二極體之光發射器60及例如光二極體之光偵測器62。光發射器60及光偵測器62較佳與控制及評估電子器件61一起設置於共用印刷電路板上。光發射器60及光偵測器62係以在直徑方向上彼此對置的方式設置於第二穿通開口17之邊緣上。光發射器60及光偵測器62界定一光路徑或光束路徑，該光路徑或光束路徑垂直於翼片24而延伸，且翼片24可穿過該光路徑或光束路徑。

隔膜2之移動現可見於圖5及圖6中。圖5及圖6二者示出邊緣20及垂片23之周邊如何被密封地夾在外殼1與蓋罩13之間。

在圖5中，隔膜2(具體而言為隔膜主體21)經由耦 接部件7及驅動機被拉向外殼1。第一腔體區域14之體積增加。來自乳罩單元5之第一管線50的空氣被吸入腔體中。止流閥3關閉。藉助於形成於第一腔體區域14中之負壓力，感測器隔膜(換言之，垂片23之位於第二腔體區域15上方的部分)亦被拉至第二腔體區域15中。以此方式，垂片23向出口開口150移動且因此遠離光發射器60及光偵測器62。垂片23因此至少部分地自光路徑移出。

在圖6中，隔膜2(同樣，具體而言為隔膜主體21)被壓向底表面144。隔膜主體21較佳地位於此底表面144上。至乳罩單元5之第一管線50的連接較佳由於隔膜2封閉入口開口143而被中斷。閥3打開。感測器隔膜23係鬆弛且平坦的，且翼片24突出至光路徑中且因此至少部分覆蓋光發射器60。此對應於用於真空之量測的0位置。

視產生之真空或負壓力而定，如圖5中可見之具有翼片24的感測器隔膜自光束路徑被拉出達不同程度，因此，視產生之真空而定，一定量的光可自光發射器傳遞至對置之光偵測器。此光量由控制及評估電子器件61界定，且被指定一真空值。因為第一腔體區域14及第二腔體區域15由於連接通道18而總是處於同一壓力位準，所以量測得之真空值精確地對應於泵腔體之真空值。翼片24於光路徑中之位置亦可被傳輸至泵的控制單元而不被指定具體真空值，且可用來控制泵。此外，代替光學感測器單元6，另一機構亦可用於偵測翼片24之位置。

圖7及圖8示出第二說明性實施例。根據本發明之真 空泵在此亦用作擠出人類母乳之吸乳泵。藉由與第一說明性實施例中相同的元件符號標明相同部件且在此不作任何更加詳細地描述。然而，與第一實例相反，隔膜2不再展示為一個零件。真空隔膜及感測器隔膜為彼此單獨形成之兩個隔膜。真空隔膜係圓的且由隔膜主體21及邊緣20形成。感測器隔膜23'在此同樣係圓的且較佳為平坦的且具有突出翼片24。感測器隔膜23'可具有圓周密封邊緣。

如WO 2011/035447中已描述，經擠出之乳汁於上述兩個實例中經泵吸穿過真空腔體或泵腔體。隔膜2因此充當用於運送乳汁之真空產生隔膜，且充當介於泵外殼中之空氣與乳汁之間的介質分離。此隔膜2亦可根據WO 2011/035447的另外說明性實施例耦接至真空產生泵單元，以使得該隔膜由於經由負壓力管線施加至該隔膜之週期性負壓力而移動。在此情況下，該隔膜同樣於泵腔體14中產生負壓力，該負壓力與真空單元之所施加週期性負壓力成比例。其他所提及功能因此得以維持。

根據本發明之真空泵具有相對精確且廉價之真空感測器。亦有利的是，整合於泵腔體中之感測器不易發生故障且佔用少量空間。

1‧‧‧真空泵外殼

2‧‧‧隔膜

3‧‧‧閥

4‧‧‧乳汁收集單元

5‧‧‧乳罩單元

6‧‧‧光學感測器單元

7‧‧‧耦接部件

10‧‧‧電動馬達

11‧‧‧力傳輸桿

12‧‧‧第一穿通開口

13‧‧‧蓋罩

14‧‧‧第一腔體區域

15‧‧‧第二腔體區域

16‧‧‧轉盤

17‧‧‧第二穿通開口

18‧‧‧連接通道

20‧‧‧邊緣

21‧‧‧隔膜主體

22‧‧‧連接頭

23‧‧‧垂片

23'‧‧‧感測器隔膜

24‧‧‧突耳或翼片

40‧‧‧第二耦接部件

41‧‧‧第二管線

42‧‧‧第三耦接部件

43‧‧‧連接器短柱

44‧‧‧乳汁收集容器

50‧‧‧第一管線

51‧‧‧乳罩

52‧‧‧乳罩喇叭管

53‧‧‧第一耦接部件

60‧‧‧光發射器

61‧‧‧控制及評估電子器件

62‧‧‧光偵測器

110‧‧‧連接桿頭

111‧‧‧連接元件

140‧‧‧密封邊緣

141‧‧‧環

142‧‧‧徑向溝槽

143‧‧‧入口開口

144‧‧‧底表面

150‧‧‧出口開口

上文參看圖式描述本發明之較佳實施例，其僅充當說明且不應被理解為會限制本發明。在圖式中：圖1示出用作吸乳泵之根據本發明之真空泵的透視圖；圖2以部分展開圖示出根據圖1之真空泵； 圖3示出根據圖2之真空泵的放大細節；圖4以進一步放大的展開圖示出根據圖2之真空泵的部分，該真空泵具有設計上稍有不同之感測器單元；圖5示出處於隔膜之第一位置中之穿過根據圖1的真空泵之泵腔體的縱剖面；圖6示出處於隔膜之第二位置中之穿過根據圖1的真空泵之泵腔體的縱剖面；圖7示出在第二實施例中且用作吸乳泵之根據本發明的真空泵之透視展開圖；及圖8示出根據圖7之真空泵的第二透視展開圖。

1‧‧‧真空泵外殼

2‧‧‧隔膜

3‧‧‧閥

6‧‧‧光學感測器單元

10‧‧‧電動馬達

11‧‧‧力傳輸桿

12‧‧‧第一穿通開口

13‧‧‧蓋罩

14‧‧‧第一腔體區域

15‧‧‧第二腔體區域

16‧‧‧轉盤

17‧‧‧第二穿通開口

18‧‧‧連接通道

20‧‧‧邊緣

21‧‧‧隔膜主體

22‧‧‧連接頭

23‧‧‧垂片

24‧‧‧突耳或翼片

60‧‧‧光發射器

61‧‧‧控制及評估電子器件

62‧‧‧光偵測器

110‧‧‧連接桿頭

111‧‧‧連接元件

140‧‧‧密封邊緣

141‧‧‧環

142‧‧‧徑向溝槽

143‧‧‧入口開口

150‧‧‧出口開口

Claims (11)

1. 一種用於產生一負壓力之真空泵，其中該真空泵具有一泵腔體，該泵腔體具有一入口及一出口，其中該出口配備有一閥，且其中該泵腔體具備一壓力感測器，其中該壓力感測器包括一感測器隔膜，且其中該真空泵具有用於在該泵腔體中產生該負壓力之一真空隔膜，其中該泵腔體具有一第一腔體區域及一第二腔體區域，該第二腔體區域經由一穿通開口連接至此第一腔體區域，其中該入口設置於該第一腔體區域中，且該出口設置於該第二腔體區域中，且其中該真空隔膜覆蓋該第一腔體區域，且該感測器隔膜覆蓋該第二腔體區域。
2. 根據申請專利範圍第1項之真空泵，其中一翼片設置於該感測器隔膜上，且該翼片相對於該泵腔體之位置係可偵測的。
3. 根據申請專利範圍第2項之真空泵，其中存在一光學偵測機構以偵測該翼片之該位置。
4. 根據申請專利範圍第3項之真空泵，其中該光學偵測機構包括一光發射器及一光偵測器，且其中該翼片由於該感測器隔膜之偏斜而可移動至介於光發射器與光偵測器之間的一光路徑中。
5. 根據申請專利範圍第1項之真空泵，其中該真空隔膜及該感測器隔膜一起形成單一個零件。
6. 根據申請專利範圍第5項之真空泵，其中該感測器隔膜係該真空隔膜之一個側的一延伸體。
7. 根據申請專利範圍第1項之真空泵，其中該真空隔膜及該感測器隔膜係彼此單獨形成之兩個部件。
8. 根據申請專利範圍第1項之真空泵，其中該真空隔膜實質上具有一圓截面。
9. 根據申請專利範圍第8項之真空泵，其中該真空隔膜具有一中心點，且其中此中心點可連接至用於啟動該真空隔膜的一驅動元件。
10. 根據申請專利範圍第9項之真空泵，其中用於連接至該驅動元件之一連接頭設置於該中心點處。
11. 一種用於產生一負壓力之真空泵，其中該真空泵具有一泵腔體，該泵腔體具有一入口及一出口，其中該出口配備有一閥，且其中該泵腔體具備一壓力感測器，其中該壓力感測器包括一感測器隔膜，且其中該真空泵具有用於在該泵腔體中產生該負壓力之一真空隔膜，其中該真空隔膜及該感測器隔膜一起形成單一個零件，且其中該感測器隔膜係該真空隔膜之一個側的一延伸體。