SE504043C2

SE504043C2 - Piston pump and check valve arrangement for such a piston pump

Info

Publication number: SE504043C2
Application number: SE9500416A
Authority: SE
Inventors: Carl-Goeran Hellstroem
Original assignee: Carl Goeran Hellstroem
Priority date: 1995-02-06
Filing date: 1995-02-06
Publication date: 1996-10-21
Also published as: SE9500416L; WO1996024768A1; AU4683096A; SE9500416D0

Abstract

A pump including a head (10) and a cylindrical tube (34) extending from the head, an axially movable plunger (40) being accommodated in the tube and having a piston rod (42) extending through a guide means (36) in the head (10), the cylindrical tube (34) externally being surrounded by a tubular envelope (16), such that between the cylindrical tube and the envelope is formed a space (52) communicating with the interior of the cylindrical tube as well as with connecting means (19, 23) for supply and discharge, respectively, of fluid. The connecting means is provided with one check valve (20, 24) each and each check valve is turnable for reversing the relative flow direction of the associated connecting means such that the connecting means for supply of fluid becomes connecting means for discharge and the connecting means for discharge becomes connecting means for supply of fluid.

Description

15 20 25 30 35 504 043 fig. 1 visar en utföringsform av en pump enligt föreliggande uppfinning; fig. 2 visar en demonterbar enhet av pumpen enligt fig. 1; fig. 3a och 3b visar schematiskt en omställbar backventil avsedd att ingá i en pump enligt föreliggande uppfinning; fig. 4 visar pumpen enligt föreliggande uppfinning i form av en spruta för medicinskt bruk; och fig. 5 visar en demonterbar enhet av sprutan enligt fig. 4. Fig. 1 shows an embodiment of a pump according to the present invention; Fig. 2 shows a demountable unit of the pump according to Fig. 1; Figs. 3a and 3b schematically show an adjustable non-return valve intended to be included in a pump according to the present invention; Fig. 4 shows the pump according to the present invention in the form of a syringe for medical use; and Fig. 5 shows a demountable unit of the syringe according to Fig. 4.

Pumpen enligt fig. 1 innefattar ett huvud 10, som i det visade utföringsexemplet innefattar en med huvudets 10 nedre parti förbunden anslutningsdel 12, som uppvisar en invändig gänga 14, vilken är avsedd att samverka med en passande utvändig gänga hos en flaska eller liknande. Anslutningsdelen 12 är roterbar relativt huvudet 10 i övrigt.The pump according to Fig. 1 comprises a head 10, which in the embodiment shown comprises a connecting part 12 connected to the lower part of the head 10, which has an internal thread 14, which is intended to cooperate with a suitable external thread of a bottle or the like. The connection part 12 is rotatable relative to the head 10 in general.

Ett utvändigt hölje 16 i form av ett cylindriskt rör är in- vändigt anslutet till huvudets 10 nedre parti. Vid det ut- vändiga höljets 16 fràn huvudet 10 vända ände är anbringat ett hus 18, till vilket ett första anslutningsorgan 19 är demonter- bart anslutet. Enligt uppfinningen kan vilken som helst av det första anslutningsorganets 19 ändar monteras i huset 18, vilket har antytts i fig. 1. Det första anslutningsorganet 19 innefattar en första backventil 20.An outer casing 16 in the form of a cylindrical tube is internally connected to the lower portion of the head 10. Attached to the end of the outer casing 16 from the head 10 is a housing 18, to which a first connecting member 19 is detachably connected. According to the invention, any of the ends of the first connecting member 19 can be mounted in the housing 18, which has been indicated in Fig. 1. The first connecting member 19 comprises a first non-return valve 20.

I själva huvudet 10 är upptaget ett radiellt häl 22, till vilket ett andra anslutningsorgan 23 är demonterbart anslutet.A radial heel 22 is accommodated in the head 10 itself, to which a second connecting member 23 is detachably connected.

Liksom för det första anslutningsorganet 19 är enligt uppfinningen det andra anslutningsorganet 23 anslutbart med valfri ände till huvudet 10.As for the first connecting member 19, according to the invention the second connecting member 23 is connectable with any end to the head 10.

Den första och andra backventilen 20 resp. 24 har likadan utformning, dvs. en sfärisk kula 26 pâverkas av en fjäder 28 till anliggning mot ett säte.The first and second non-return valve 20 resp. 24 has a similar design, ie. a spherical ball 26 is actuated by a spring 28 for abutment against a seat.

Anslutningsorganens 19 och 23 demonterbara anslutning till pumpen kan ske pá lämpligt sätt, ex.vis medelst någon form av snabbkoppling eller gängförband. 10 15 20 25 30 35 504 043 Huvudet 10 är vid sitt övre parti försett med ett invändigt gängat hàl 30.The detachable connection of the connection means 19 and 23 to the pump can take place in a suitable manner, for example by means of some form of quick coupling or threaded connection. 10 15 20 25 30 35 504 043 The head 10 is provided at its upper part with an internally threaded hole 30.

En i fig. 2 visad demonterbar enhet 32 av pumpen innefattar ett cylinderrör 34 och en bussning 36, varvid cylinderrörets 34 övre ände är förbunden med bussningens 36 nedre ände. Buss- ningen 36 uppvisar en utvändig gänga 38 i ett mellanliggande parti. I cylinderröret 34 är anordnad en kolv 40, vilken tätande anligger mot cylinderrörets 34 insida. Kolven 40 är förbunden med en kolvstàng 42, som passerar genom bussningen 36, vilken tjänar som en tätande styrning för kolvstàngen 42.A demountable unit 32 of the pump shown in Fig. 2 comprises a cylinder tube 34 and a bushing 36, the upper end of the cylinder tube 34 being connected to the lower end of the bushing 36. The bushing 36 has an external thread 38 in an intermediate portion. Arranged in the cylinder tube 34 is a piston 40, which sealingly abuts the inside of the cylinder tube 34. The piston 40 is connected to a piston rod 42 which passes through the bushing 36, which serves as a sealing guide for the piston rod 42.

Pa kolvstángen 42 är anbringat ett anslag 44, vilket är för- skjutbart utefter kolvstàngen 42, lämpligen genom att en invändig gänga hos anslaget 44 samverkar med en utvändig gänga hos kolvstàngen 42. Anslaget 44 har till uppgift att begränsa slaget av kolven 40 när kolvstängen 42 förskjuts uppät genom att anslaget 44 kommer till anliggning mot bussningens 36 nedre ände. För inställning av anslaget 44 dras kolvstàngen 42 upp sa att anliggningen mellan anslaget 44 och bussningen 36 verkställs. Därvid medför friktionen mellan anslaget 44 och bussningen 36 att läget för anslaget 44 kan justeras genom att kolvstàngen 42 roteras och anslaget 44 genom friktionen ej medbringas i denna rotation. Genom att justera läget för anslaget 44 kan den fluidumvolym som varje slag av kolven 40 uppfordrar varieras, och dessutom kan kolvstángen 42 graderas så att avläsning kan ske hur stor fluidumvolym ett kolvslag motsvarar. I detta sammanhang skall påpekas att om ex.vis tre pumpar arbetar parallellt kan genom inställning av de resp. pumparnas fluidumvolum/kolvslag en önskad blandning erhållas.A stop 44 is mounted on the piston rod 42, which is displaceable along the piston rod 42, preferably by an internal thread of the stop 44 cooperating with an external thread of the piston rod 42. The stop 44 has the task of limiting the stroke of the piston rod 40 when the piston rod 42 displaced upwards by the abutment 44 coming into abutment against the lower end of the bushing 36. To adjust the stop 44, the piston rod 42 is pulled up so that the abutment between the stop 44 and the bushing 36 is executed. The friction between the stop 44 and the bushing 36 means that the position of the stop 44 can be adjusted by rotating the piston rod 42 and the stop 44 is not brought into this rotation by the friction. By adjusting the position of the stop 44, the volume of fluid required by each stroke of the piston 40 can be varied, and in addition, the piston rod 42 can be graded so that the volume of fluid corresponding to one stroke of the piston can be read. In this context, it should be pointed out that if, for example, three pumps work in parallel, by setting the resp. the fluid volume / piston stroke of the pumps a desired mixture is obtained.

I det i fig. l och 2 visade utföringsexemplet är kolvstángen 42 vid sin fràn kolven 40 vända ände försedd med ett handtag 46, vilket medger manuell manövrering av kolvstángen 42. Emellertid är uppfinningen pà intet sätt begränsad till manuell manövre- ring av kolvstángen 42, vilket kommer att ytterligare belysas nedan. 10 15 20 25 30 35 504 043 Den i fig. 2 visade enheten monteras i pumpen genom att den utvändiga gängan 38 skruvas i den invändiga gängan 30, varvid en krage 48 hos bussningen 36 kommer till anliggning mot huvudet 10. Därmed har den demonterbara enheten intagit korrekt läge i pumpen, och cylinderröret 34 sträcker sig längs höljets 16 insida, varvid den från bussningen 36 vända änden av cylinderröret 34 ej sträcker sig ända fram till huset 18, utan där lämnar en spalt 50. Det utvändiga höljet 16 och cylinder- röret 34 har sådan inbördes diameterrelation att det mellan dem bildas ett mellanrum 52. Därvid skall noteras att mellanrummet 52 kommunicerar med båda backventilerna 20 och 24.In the embodiment shown in Figs. 1 and 2, the piston rod 42 is provided at its end facing away from the piston 40 with a handle 46, which allows manual operation of the piston rod 42. However, the invention is in no way limited to manual operation of the piston rod 42. which will be further elucidated below. The unit shown in Fig. 2 is mounted in the pump by screwing the outer thread 38 into the inner thread 30, whereby a collar 48 of the bushing 36 comes into abutment against the head 10. Thus, the detachable unit has assumed correct position in the pump, and the cylinder tube 34 extends along the inside of the housing 16, the end of the cylinder tube 34 facing away from the bushing 36 not extending all the way to the housing 18, but leaving a gap 50. The outer housing 16 and the cylinder tube 34 have such a mutual diameter relationship that a gap 52 is formed between them. It should be noted that the gap 52 communicates with both non-return valves 20 and 24.

Den ovan beskrivna pumpen fungerar på följande sätt. Vid det monterade läge av backventilerna 20 och 24, som visas i fig. 1, sker fluidumtransporten från backventilen 20 till backventilen 24. Såsom antyds med en pil 54 sugs fluidum in genom backven- tilen 20 när kolven 40, via kolvstången 42 och handtaget 46, förskjuts uppåt i fig. 1. Fluidum kommer därvid att fylla cylinderröret 34 till en grad som motsvarar kolvens 40 för- skjutning uppåt. Nästa steg i fluidumtransporten innebär att kolven 40 förskjuts nedåt i fig. 1, varvid det i cylinderröret 34 inneslutna fluidet, eftersom utströmning genom backventilen 20 ej kan ske, trycks upp i mellanrummet 52 mellan cylinderröret 34 och höljet 16, se pilarna 56 och 58, och vidare ut genom backventilen 24, vilken medger utströmning av fluidum i pilens 60 riktning. Därigenom har alltså fluidum pumpats från backventilen 20 till backventilen 24.The pump described above works as follows. In the mounted position of the non-return valves 20 and 24, shown in Fig. 1, the fluid is transported from the non-return valve 20 to the non-return valve 24. As indicated by an arrow 54, fluid is sucked in through the non-return valve 20 when the piston 40, via the piston rod 42 and the handle 46 , displaced upwards in Fig. 1. Fluid will then fill the cylinder tube 34 to a degree corresponding to the upward displacement of the piston 40. The next step in the fluid transport means that the piston 40 is displaced downwards in Fig. 1, whereby the fluid enclosed in the cylinder tube 34, since outflow through the non-return valve 20 cannot take place, is forced up into the space 52 between the cylinder tube 34 and the housing 16, see arrows 56 and 58. and further out through the non-return valve 24, which allows outflow of fluid in the direction of the arrow 60. Thus, fluid has been pumped from the non-return valve 20 to the non-return valve 24.

Genom att ändvända anslutningsorganen med backventilerna, varvid de ändvända anslutningsorganen givits hänvisnings- beteckningarna 19a och 23a, och de tillhörande backventilerna givits hänvisningsbeteckningarna 20a och 24a i fig. 1, blir det möjligt att pumpa fluidum motsatt väg genom pumpen enligt föreliggande uppfinning. Därvid sugs fluidum, genom att kolven 40 förskjuts uppåt i fig. 1, in genom backventilen 24a i pilens 62 riktning och vidare in i mellanrummet 52 mellan höljet 16 och cylinderröret 34, varefter fluidet kommer att fylla cylin- derröret 34 till en viss grad beroende på kolvens 40 förskjut- 10 15 20 25 30 35 504 043 ning. Nästa steg i fluidumtransporten innebär att kolven 40 förskjuts nedàt i fig. 1, varvid det i cylinderröret 34 in- neslutna fluidet trycks ut genom backventilen 20a i pilens 64 riktning. Därigenom har fluidum transporterats fràn backventi- len 24a till backventilen 20a.By turning the connecting means with the non-return valves, the end-facing connecting means being given the reference numerals 19a and 23a, and the associated non-return valves being given the reference numerals 20a and 24a in Fig. 1, it becomes possible to pump fluid the opposite way through the pump of the present invention. Thereby, by displacing the piston 40 upwards in Fig. 1, fluid is sucked in through the non-return valve 24a in the direction of the arrow 62 and further into the gap 52 between the housing 16 and the cylinder tube 34, after which the fluid will fill the cylinder tube 34 to some extent dependent. on the displacement of the piston 40 10 15 20 25 30 35 504 043. The next step in the fluid transport means that the piston 40 is displaced downwards in Fig. 1, whereby the fluid enclosed in the cylinder tube 34 is forced out through the non-return valve 20a in the direction of the arrow 64. As a result, fluid has been transported from the non-return valve 24a to the non-return valve 20a.

Inom ramen för föreliggande uppfinning kan man även tänka sig att en annan typ av backventil används, vilken ej behöver ändvändas utan att omställning av den medgivna flödesriktningen enkelt kan ske antingen manuellt eller automatiskt. I detta hänseende hänvisas till fig. 3a och 3b, vilka schematiskt visar ett anslutningsorgan 69 med en omställbar backventil 70.Within the scope of the present invention, it is also conceivable for another type of non-return valve to be used, which does not need to be turned over without the adjustment of the permitted flow direction being easy to take place either manually or automatically. In this regard, reference is made to Figs. 3a and 3b, which schematically show a connecting member 69 with an adjustable non-return valve 70.

Backventilen 70 enligt fig. 3a och 3b innefattar ett ventilhus 72 med anslutningsstosar 74 och 76, vilka är avsedda att anslutas till pumpen enligt föreliggande uppfinning.The non-return valve 70 according to Figs. 3a and 3b comprises a valve housing 72 with connection sockets 74 and 76, which are intended to be connected to the pump according to the present invention.

I ventilhuset 72 är anordnad en första sfärisk kula 78, vilken uppvisar ett genomgående häl 80, i vilket backventilorgan är anordnade. Dessa organ innefattar en andra sfärisk kula 82, med väsentligen mindre diameter än den första kulan 78. Ett i det genomgående hálet 80 anordnat ventilsäte 84 är avsett att upptaga den andra kulan 82 i stängt läge av backventilen. En fjäder 86 uppbärs vid sin ena ände av ett stöd 88, vilket är anordnat i det genomgående hàlet 80. Fjäderns 86 andra ände anligger mot den andra kulan 82 och pressar denna med en viss kraft mot ventilsätet 84. Vid det i fig. 3a visade läget av backventilen 70 kan fluidum passera genom ventilen i pilens 90 riktning, varvid den andra kulan 82, genom tryckpáverkan frán fluidet, förskjuts bort fràn ventilsätet 84 under övervinnande av fjäderkraften. Därvid kan fluidum passera genom backventilen i pilens 90 riktning.Arranged in the valve housing 72 is a first spherical ball 78, which has a continuous heel 80, in which non-return valve means are arranged. These means comprise a second spherical ball 82, substantially smaller in diameter than the first ball 78. A valve seat 84 arranged in the through hole 80 is intended to receive the second ball 82 in the closed position of the non-return valve. A spring 86 is supported at one end by a support 88, which is arranged in the through hole 80. The other end of the spring 86 abuts against the second ball 82 and presses it with a certain force against the valve seat 84. In the case shown in Fig. 3a In the position of the non-return valve 70, fluid can pass through the valve in the direction of the arrow 90, the second ball 82, by pressure action from the fluid, being displaced away from the valve seat 84 while overcoming the spring force. In this case, fluid can pass through the non-return valve in the direction of the arrow 90.

Genom att rotera den första kulan 78 180° i papperets plan i fig. 3a kastas den möjliga flödesriktningen genom backventilen om, varvid rotationen 180° motsvarar den ovan i samband med fig. 1 beskrivna ändvändningen. En sádan rotation av den första kulan 78 180° kan ske antingen manuellt eller ex.vis medelst någon form av fjärrmanövrering pá elektrisk, pneumatisk eller 10 15 20 25 30 35 504 043 hydraulisk väg, och det inses direkt att en sådan rotation kan ske enklare och snabbare än den ovan beskrivna ändvändningen.By rotating the first ball 78 180 ° in the plane of the paper in Fig. 3a, the possible flow direction through the non-return valve is reversed, the rotation 180 ° corresponding to the end turn described above in connection with Fig. 1. Such a rotation of the first ball 78 180 ° can take place either manually or, for example, by some form of remote operation by electric, pneumatic or hydraulic means, and it is immediately understood that such a rotation can take place more easily. and faster than the end turn described above.

Ytterligare en fördel med den visade backventilen är att genom vridning 90° i papperets plan fràn det i fig. 3a visade läget till det i fig. 3b visade läget, stängs ventilen helt, dvs. det är inte möjligt för fluidum att över huvud taget passera genom ventilen.A further advantage of the non-return valve shown is that by turning 90 ° in the plane of the paper from the position shown in Fig. 3a to the position shown in Fig. 3b, the valve is closed completely, i.e. it is not possible for fluid to pass through the valve at all.

Vad gäller det i fig. 3a och 3b visade anslutningsorganets 69 anslutning till pumpen sker den lämpligen pà motsvarande sätt som backventilerna enligt fig. 1, dvs, medelst någon form av snabbkoppling eller gängförband.As regards the connection of the connecting member 69 to the pump shown in Figs. 3a and 3b, it suitably takes place in a manner corresponding to the non-return valves according to Fig. 1, i.e., by means of some form of quick coupling or threaded connection.

Den i fig. 3a och 3b beskrivna backventilen har ett omställbart organ i form av en sfärisk kula. Uppfinningen är dock pà intet sätt begränsad till en sådan utformning, utan även andra typer av omställbara organ är tänkbara inom ramen för föreliggande uppfinning. Sàlunda kan man i stället för den sfäriska kulan tänka sig ett cylindriskt omställbart organ, ex.vis vid labora- torieutrustningar i glas.The non-return valve described in Figs. 3a and 3b has an adjustable member in the form of a spherical ball. However, the invention is in no way limited to such a design, but also other types of adjustable means are conceivable within the scope of the present invention. Thus, instead of the spherical ball, one can imagine a cylindrically adjustable member, for example in laboratory equipment in glass.

Den i fig. 4 och 5 visade applikationen av föreliggande upp- finning hänför sig till en spruta för medicinskt bruk.The application of the present invention shown in Figures 4 and 5 relates to a syringe for medical use.

Principiellt har sprutan 10' enligt fig. 4 samma uppbyggnad som pumpen 10 enligt fig. 1, och den demonterbara enheten 32' enligt fig. 5 har samma uppbyggnad som den demonterbara enheten 32 enligt fig. 2.In principle, the syringe 10 'according to Fig. 4 has the same construction as the pump 10 according to Fig. 1, and the demountable unit 32' according to Fig. 5 has the same construction as the demountable unit 32 according to Fig. 2.

Såsom backventilerna 20' och 24' är anordnade i fig. 4 sugs fluidum in genom backventilen 24' och avbördas genom backventi- len 20' för att därefter passera genom kanylen 92'. Även när det gäller applikationen i form av en spruta finns det behov att kunna reversera flödesriktningen genom sprutan, varvid detta sker pà motsvarande sätt som vid utföringsformen enligt fig. 1 och 2, dvs. genom att backventilerna omställs eller ändvänds sà att den möjliga flödesriktningen genom dem 10 15 20 25 504 043 reverseras. Därigenom kan sprutan användas ex.vis för olika typer av provtagning, dvs. fluidum sugs in genom kanylen 92' och avbördas genom det radiella hålet 22'.As the non-return valves 20 'and 24' are arranged in Fig. 4, fluid is sucked in through the non-return valve 24 'and is discharged through the non-return valve 20' to then pass through the cannula 92 '. Also with regard to the application in the form of a syringe, there is a need to be able to reverse the flow direction through the syringe, this being done in a manner corresponding to the embodiment according to Figs. 1 and 2, i.e. by adjusting or inverting the non-return valves so that the possible flow direction through them is reversed. Thereby, the syringe can be used, for example, for different types of sampling, ie. fluid is sucked in through the cannula 92 'and discharged through the radial hole 22'.

Generellt gäller för föreliggande uppfinning att kolvstàngen 42;42' kan förskjutas automatiskt, ex.vis pà elektromagnetisk väg. Därvid bör arrangemanget vara sådant att dá ej någon ström tillförs elektromagneten är kolvstängen 42;42' spärrad mot förskjutning.In general, for the present invention, the piston rod 42; 42 'can be displaced automatically, for example by electromagnetic means. The arrangement should be such that when no current is supplied to the electromagnet, the piston rod 42; 42 'is locked against displacement.

Inom ramen för uppfinningen kan man även tänka sig att kolv- stàngen 42;42' är fjäderbelastad. Detta har antytts i fig. 1, genom att en streckad tryckfjäder 43 är inritad mellan buss- ningen 36 och handtaget 46. Denna fjäder strävar att överföra kolvstángen 42 till dess övre ändläge, dvs. dà anslaget 44 anligger mot bussningen 36.Within the scope of the invention, it is also conceivable for the piston rod 42; 42 'to be spring-loaded. This has been indicated in Fig. 1, in that a dashed compression spring 43 is drawn between the bushing 36 and the handle 46. This spring tends to transfer the piston rod 42 to its upper end position, i.e. then the stop 44 abuts against the bushing 36.

Som ett alternativ till tryckfjädern 43, kan en tryckfjäder 45, vilken likasá är antydd med streckade linjer i fig. l, vara anordnad mellan kolven 40 och huset 18.As an alternative to the compression spring 43, a compression spring 45, which is also indicated by dashed lines in Fig. 1, may be arranged between the piston 40 and the housing 18.

Uppfinningen är pà intet sätt begränsad till de ovan beskrivna utföringsexemplen utan kan fritt varieras inom ramen för de efterföljande patentkraven.The invention is in no way limited to the embodiments described above, but can be freely varied within the scope of the following claims.

Claims

10 15 20 25 30 35 504 043 PATENT REQUIREMENTS

A pump comprising a head (10; 10 ') and a cylinder tube (34; 34') projecting from the head, in which is an axially movable piston (40; 40 ') with a piston rod (42; 42'), a guide (36; 36 ') in the head (10; 10'), the cylinder tube extending through (34; 34 ') being externally surrounded by a tubular housing (16; 16'), so that a gap is formed between the cylinder tube and the housing (52; 52 '), which is connected both to the interior of the cylinder for supply resp. discharge of fluid, each of which is provided with a non-return valve (20,24; 70), a non-return valve is reversible for reversing the associated connecting pipe as with connecting means (19,23; 69; 19 ', 23') characterized in that each relative flow direction of the supply means, so that a connection means for supplying fluid becomes connection means for dispensing and a connection means for dispensing becomes connection means for supplying fluid.

2. A pump according to claim 1, characterized in that each connecting member (19,23) with associated non-return valve (20,24) is itself reversible. k n a n e t e c k n a d a v that (70) for reversing the flow direction through

A pump according to claim 1, the check valve of each connecting member being arranged in an adjustable member (78) belonging to the connecting member.

A pump according to claim 3, characterized in that the adjustable means is a spherical or cylindrical body (78) rotatable within the connecting means 180 ° with a through hole (80), connected to a channel through the connecting means. in which the non-return valve is located and which can be inserted

5. A pump according to claim 4, characterized in that the rotatable body (78) is adjustable in a position where the through hole is not connected to the channel through the connecting means. 504 043

Adjustable non-return valve device for use with a fluid pump, characterized by a connecting body (72) with fluid inlet and outlet and a spherical or cylindrical valve body (78) rotatably arranged in the connecting body with a through channel (80), in which a non-return valve, the valve body being rotatable between at least two 180 ° spaced positions, in which the continuous channel is connected to the inlet and the outlet.