装有软管的蠕动泵的插装筒及由其装配的蠕动泵的制作方法

专利名称：装有软管的蠕动泵的插装筒及由其装配的蠕动泵的制作方法技术领域：本发明涉及装有软管的蠕动泵的插装筒及由其装配的蠕动泵。该插装筒包括一外壳，在靠近它的两端面内侧各有一圆柱形的座圈，有多个斜齿轮可对着座圈作用及转动，这些斜齿轮可把设置在两座圈之间的软管压扁。欧洲专利EP-0041267公开了一种这样的插装筒。所公开的插装筒相当复杂，使它的使用受到了限制。本发明的目的在于提供一种上述类型的插装筒，但具有简单及耐用的结构，可以有效地泵送流体和扩大这种泵的应用。按照本发明，提供了一种上述类型的装有软管的蠕动泵的插装筒，其特征在于所述的斜齿轮是管状的并且是可活动地装在外壳内，位于软管构成的凹部内，所述的外壳包括至少在其一端设置的中心孔，该孔的直径大到可比直接由装有可啮合到管状斜齿轮内的行星齿轮的转盘或由在管状斜齿轮之间内啮合的轴来驱动斜齿轮。这样，所述的插装筒可以直接由一个圆盘驱动，这一方法可在任一时刻精确地知道圆盘以及斜齿轮的角位置。插装筒也可以直接用高转速的中心轴来驱动。这些斜齿轮结构简单且便宜，它们可活动地安装在插装筒中对泵的操作是有利的。当从电机上拆下插装筒时，在软管静止压力下斜齿轮回到中心，软管保持打开，使得可方便地彻底消毒。所述的外壳内最好设有一凹形截面的内槽，软管座在其中，而所述的斜齿轮有一桶形部分，它的凸形曲面与外壳内的槽的凹形曲面相配合，对着软管，每个斜齿轮还包括在它两侧的圆柱形部分，它们可在相应的座圈内滚动，外壳内的凹形结构保证软管的斜齿轮的自动对中。所述的外壳最好有一个圆柱形的中心冕状齿轮，在该齿轮的两侧通过棘齿固定着凸缘，每个凸缘包括一个内座圈，位于驱动电机一侧的凸缘包括一大体上为截头锥形的齿环，通过该齿环和与电机外壳相连的带齿冕状齿轮的全周边上设置的齿之间互相配合，可保证外壳固定在电机外壳上。所述的管状斜齿轮一般由有弹性的塑料制成。本发明还涉及装有上述插装筒的蠕动泵，该泵包括一可驱动管状斜齿轮的电机。该泵电机最好在其输出轴设置一圆盘，盘上支撑了多个轴，在轴上松松地装着可以啮合入管状斜齿轮中的辊，所述的圆盘还包括一位于电机轴的延伸段的轴，在该轴上松松地装着一中心辊，该轴与辊之间有较大的自动对中间隙，可以与斜齿轮的外表面相配合。所述的插装筒的外壳一般在离开电机的一侧用一个镶盖封住，斜齿轮的一座圈设置在该盖的内侧面。在一个实施例中，泵的圆盘具有四个规则分布的辊和一个中心辊辊，而插装筒具有四个斜齿轮。除掉上述结构外，本发明还包括一些其它结构，下面将参照附图详细解释具体的实施例，但这些只是作为说明用，而不是作为限制的范围。图1是本发明的蠕动泵的透视图，图中插装筒与圆盘已分开。图2是沿图5中Ⅱ-Ⅱ线方向所示的圆盘的一个视图。图3是沿图4中Ⅲ-Ⅲ线方向所示的插装筒的一个视图;图4是沿图3中Ⅳ-Ⅳ线的插装筒的剖面图;图5是图2所示的圆盘的可抽出零件的左视图;图6是本发明泵的纵剖图，部分示出了外部零件，纵剖图中圆盘已安装在插装筒的内部。图7是本发明泵的另一实施例的剖视图，插装筒以剖视示出;图8是作为插装筒支架的带齿冕状齿轮沿图7中Ⅷ-Ⅷ线方向的视图;图9是另一个实施例的插装筒的剖面图。参见附图，蠕动泵1包括构成泵体的由塑料制成的软管2。该管装在圆柱形外壳3和内辊4之间，这些内辊4可以与一中心传动元件5相配合，而后者又由电机6驱动。该泵1包括一可拆的插装筒7，该插装筒7包括在内部装着所述管2的圆柱形外壳8，以及管状斜齿轮9，在所述的实施例中有四个斜齿轮。这些斜齿轮9形成内辊4，这些齿轮最好用塑性材料制成。一些塑性材料挤压制成的管子也可以形成斜齿轮9。所述的管子2大体包括在外壳8内的半圆形部分，还有通过孔10穿出外壳8的平行的管脚11。如图1，3和4所示，在移开插装筒后，这些斜齿轮9在外壳中是不受约束的并且管2实际上是不受压的。准备用来对着电机6接触的泵壳面12包括一中心孔13，孔的直径足够大到可以驱动斜齿轮9，这将在下面说明。而泵壳面12的直径比外壳8的直径大，并且形成径向从泵壳8上突起的凸缘，其中，凸缘上设置了两个径向相对的锁孔14，可把插装筒7固定到电机6上，电机上设置了卡爪15，卡爪上有可与锁孔14相配合的头。插装筒的外壳8包括在轴向，靠近它的两端内侧的圆柱形座圈16，17(见图4)，管形的斜齿轮9可对着该座圈16，17作用及转动，软管2设置在所述的两座圈之间，对着直径比座圈16，17的直径大的圆柱形内表面18。在对着泵的驱动电机的另一端，外壳8用一镶盖19封住，在盖19上设置了座圈17，该座圈形成了在外壳8内的盖19的中心环的内表面。该盖19的内表面包括一中心槽20。斜齿轮9在轴向保持在盖19的内表面和在外壳内侧沿着孔13的台肩21之间(图4)。在盖19的内表面和孔13的台肩21之间的轴向间距离l仅比斜齿轮19的轴向长度h略长，以保证很好保持这些斜齿轮的位置及避免倾斜。而l与h的差最好小于或等于0.2mm。松松地装在由圆盘24支撑的轴23上的辊22可以穿过孔13啮合到斜齿轮9内，辊22绕圆盘24的轴线均匀地分布。辊22数量等于斜齿轮9的数量，在本实施例中等于4。每个辊22在离开圆盘24的那一端25带有一截头锥形，以使辊能较方便地插进相应的斜齿轮9中。轴23的一端设有轴头26，可在轴向保持住辊22。辊22的直径d比斜齿轮9的内径f略小(图4)，间隙f-d最好落在0.3mm范围内。中心辊27可自由转动地装在轴28上，当圆盘24固定到电机轴上时，轴28装在电机轴6的延长段上。中心辊27也包括一座入凹槽20内的截头锥形端(图6)，该轴28的头完全座入设置在辊27端头的中心孔内。由图5可知，辊27的长度比辊22的长度略长。这样，当组件插入插装筒7的孔13内时，辊27的头部首先穿入在斜齿轮9之间的空间29(图3)，把斜齿轮分开，这样使辊22可容易地啮合入所述的斜齿轮内。辊27较大的径向自动对中间隙0.5mm装在它的轴28上，该间隙也就是辊27内孔直径和轴28的外径之间的差值。由于有较大的自动对中间隙，辊27可对各方面的压力提供动平衡。可以用任意的装置，例如用径向锁紧螺钉30(图1)把圆盘24固定到电机的输出轴上。当从电机6和辊22和27拆下插装筒7存放时，在管2静止压力下斜齿轮9回到中心(见图3)，该管2保持打开状态直到斜齿轮稳定在相对的支撑的切向位置。这样就避免了在存放时管壁之间粘住，在以压扁状态存放管时会发生这种粘住现象。管2可由两个焊接的止动环保持在位置上，可以在与插装筒的盖组成整体的支撑环的压力下被夹在精密的凹槽中。当成批制造时，管2可迅速地装入插装管中。泵的操作将在下面说明。在把插装筒7放在圆盘5上后，辊22装入管形斜齿轮9内，这些齿轮靠着中心辊27。稍微转动插装筒7，使卡爪15啮合入锁孔14较大直径部分中，再移动到锁孔14的较窄部分，卡爪15的头不能从该较窄的部分滑出，这样将插装筒安装在电机的框架上。传动辊22以比较小的间隙装入管形斜齿轮9内，而中心支撑辊27对斜齿轮9的外面施加压力，斜齿轮9就被推开一直到把泵体管2压紧固定住。这些装配步骤可以用一只手在几秒钟内完成。当电机6开始转动，使圆盘5和斜齿轮驱动，泵就开始工作。由圆盘5驱动的辊22个直接与泵体管2相配合，这样可避免使泵体管朝输送孔拉伸，也避免使吸孔关闭。这样就得到按转速变化的比较规则的泵的输送曲线。自由的中心辊27就提供了支撑以及对所有操作压力的动平衡。通过适当地选择斜齿轮9的壁厚，可影响所泵送的流体的出口压力。参见图7和8，图中示出了本发明的插装筒和泵的另一实施例。图7和8中有和前几图的元件具有一或类似作用的元件，则用相应元件的标号加上100作为该元件的标号，并且不再详细说明。插装筒107的外壳108包括一圆柱形的中心冕状齿轮31，在该齿轮的两侧通过棘齿固定凸缘32和33，每个凸缘32和33包括一个座圈116和117。凸缘33形成盖119，盖119在轴向与用来通过棘齿装在冕状齿轮31上的齿环相补偿。装在位于驱动电动机106一侧的凸缘32包括大体上截头锥形的齿环34，该齿环的直径往电机106的方向增大。通过所述的齿环34和与电机106的外壳相连的带齿的冕状齿轮36的全周边上设置的齿35之间互相配合，可把外壳和插装筒107固定在驱动电机106上。齿35相对于冕状齿轮的中面径向突出，如图7所示，并沿着整个圆周均匀分布，如图8所示，两相邻的齿之间隔着间隙37。每个齿35在径向有一定的弹性，通过在齿根处弯曲使它可套过齿环34大直径的端头并卡住该齿环的截头锥形表面，由齿35和齿环34的斜表面所产生的斜面作用可以在径内位于齿35内的冕状齿轮36的区域前面对凸缘32施加上轴向力。冕状齿轮36形成特别简单而方便的插装筒的支座，可用一个手来安放插装筒，而不要相对于电机外壳106预先对插装筒107定向。在图7所示实施例中，传动元件105是内啮合在管形斜齿轮104之间的一根轴。图9示出了本发明的另一个实施例，图中示出的与图1到6相同或类似的元件，用相应元件的标号加上200来表示该元件。外壳208具有横截面为中凹的凹槽37，可对外壳的轴线定向，在该槽内装有软管202。斜齿轮209的外部具有凸曲面的圆筒形状38，该凸曲面38与外壳的凹槽的凹面37相配合。斜齿轮209的筒形部分38的两侧各有一圆柱形部分38和39，可以分别在相配合的座圈216和217中滚动。斜齿轮204可具有圆柱形内壳以与和图1中齿轮相类似的行星齿轮相配合。图9中壳体208具有凹形的内部结构，可使管和斜齿轮209自动对中，因此在斜齿轮的两侧实际上不再需要台肩以在轴向保持斜齿轮，这使得斜齿轮的磨损减少，并使插装筒的寿命更长。另外，也减少了发热。而在凹面37和斜齿轮的凸表面38之间也就是在接合处压扁管202而造成的密封效果更好。对于同样的输送率，可使泵的输送压力更高，并节省能量。本发明的插装筒和泵具有很多优点。在泵和电机之间能自动对中，没有径向压力，可保护电机的轴承座。可实行间隙的自动补偿，可取消辊在轴向的定位。泵工作时无噪音，成批制造时易装配。低成本及易装配允许使用可方便拆卸的插装筒，如用在医用上。泵体抗磨损性好，而不另外加工的模压制成的塑料零件容易保证其制造公差。通过静止插装筒的开放的管的周围循环孔，可以用环氧乙烷来消毒。只少量零件是运动零件，减少了摩擦，动平衡好，提供很好的机械输出，并可使用不太贵的但是可靠的低功率电机。在操作时自然通风很好，避免过分发热。由于有精确的尺寸，使把泵体管自动装入插装管中能更标准化，因而泵的输送率也更精确。安装在传动轴上的传动圆盘可很方便地互换，并且元件由塑料制成，因而成本低。如已指出的那样，通过把挤压管割成段可以以低成本来制造斜齿轮9，并避免用更贵的制造模具。本发明的泵与步进电机或齿轮传动伺服电机有很好的相容性。可以用高电阻材料如聚酰亚胺、碳纤维等很方便地制造转动零件以用于先进技术应用中。可在生产线的端头很方便地对插装筒进行质量控制，精确地校准插装筒的流率。应注意，对于有四个斜齿轮的插装筒，管2至少在2处通过压扁而关闭。权利要求1.装有软管的蠕动泵的插装筒，包括一外壳，在它的两端附近各有一圆柱形的座圈，有多个斜齿轮可对着座圈作用及转动，这些斜齿轮可把设置在两座圈之间的软管压扁，其特征在于所述的斜齿轮(9，109，209)是管状的并且是可活动地装在外壳(8，108，208)内，位于软管构成的凹部内，所述的外壳包括至少在其一端设置的中心孔(13，113，213)，该孔的直径大到可以直接由装有可啮合到管状斜齿轮内的行星齿轮(22)的转盘(5)或由在管状斜齿轮之间内啮合的轴来驱动斜齿轮。2.根据权利要求1的插装筒，其特征在于当从电机上拆下插装筒时，在软管(2，102，202)静止压力下斜齿轮(9，109，209)回到中心，软管保持打开，使得可方便地彻底消毒。3.根据权利要求1或2的插装筒，其特征在于所述的外壳(208)内设有一凹形截面的内槽(37)，软管(202)座在其中，而所述的斜齿轮(209)具有一桶形部分(38)，它的凸形曲面与外壳内的槽(37)的凹形曲面相配合，对着软管，每个斜齿轮(209)，还包括在它两侧的圆柱形部分(39，40)，它们可在相应的座圈(216，217)内滚动，外壳内的凹形结构(37)保证软管和斜齿轮的自动对中。4.根据权利要求1～3中任一项的权利要求，其特征在于所述的外壳(108)有一个圆柱形的中心冕状齿轮(31)，在该齿轮的两侧通过棘齿固定着凸缘(32，33)，每个凸缘包括一个内座圈(116，117)，位于驱动电机(106)一侧的凸缘(32)包括一大体上为截头锥形的齿环(34)，通过该齿环(34)和与电机外壳相连的带齿冕状齿轮(36)的全周边上设置的齿之间互相配合，可保证外壳(108)固定在电机外壳上。5.根据权利要求1～4中任一项的插装筒，其特征在于所述的管状斜齿轮(9，109，209)由有弹性的塑料制成。6.装有权利要求1～5中任一项的插装筒的蠕动泵，其特征在于包括一电机，该电机的输出轴设置了圆盘(24)，盘上支撑了多个轴(23)，在轴(23)上松松地装着可以啮合入管状斜齿轮中的辊(22)，所述的圆盘还包括一位于电机轴的延伸段的轴(28)，在该轴(28)上松松地装着一中心辊(27)，该轴与辊之间有较大的自动对中间隙。7.根据权利要求6的泵，其特征在于所述的插装筒的外壳在离开电机的一侧用一个镶盖(19)封住，斜齿轮(9)的一座圈设置在该盖(19)的内侧面。8.根据权利要求6或7的泵，其特征在于所述的圆盘(24)上装着4个辊(22)和一个中心辊(27)。全文摘要插装筒包括一外壳，在靠近它的两端内侧各有一圆柱形的座圈，斜齿轮可对着座圈作用及转动，该斜齿轮可把设置在两座圈之间的软管压扁，斜齿轮是管状的并且是可活动地装在外壳内，位于软管构成的凹部内，所述的外壳包括至少在其一端设置的中心孔，该孔的直径大到可以直接装有可啮合到管状斜齿轮内的行星齿轮的盘或由在管状齿轮之间内啮合的轴来驱动斜齿轮。本发明的装置简单、耐用、效率高。文档编号F04C5/00GK1045634SQ90101318公开日1990年9月26日 申请日期1990年3月13日 优先权日1989年3月13日发明者马勒比克·爱德华 申请人:马勒比克·爱德华