含有壓力傳感器的容積泵的製作方法

2023-09-18 11:46:05

專利名稱：含有壓力傳感器的容積泵的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種包括泵氣缸和泵活塞的容積泵。泵氣缸包括一個縱向軸、一個平 行於縱向軸延伸的氣缸壁、一個基本垂直於縱向軸延伸的氣缸底部，氣缸出口位於氣缸底 部中或接近氣缸底部。所述泵活塞包括在氣缸內部沿所述縱向軸的方向往復運動的一個活 塞前端。所述容積泵還包括一個位於所述泵氣缸內的氣缸空間，它由氣缸壁、氣缸底部、活 塞前端和一個壓力傳感器限定，所述壓力傳感器位於氣缸壁的一個孔中或在該孔的外部、 用於檢測氣缸空間中的壓力。所述容積泵還包括一個壓力通道，該壓力通道的主要部分平 行於所述泵氣缸的縱向軸延伸，用於在氣缸空間和壓力傳感器之間提供流體連接。這種容 積泵優選用於從吸管或分液器尖端吸入和/或分配液體，所述吸管或分液器尖端與容積泵 的氣缸出口成液體工作連接的關係。容積泵的例子包括活塞泵、柱塞泵和注射泵。單個和 多個結構的這種容積泵和它們的相關吸管或分液器尖端被試圖實施為液體操縱設備或液 體操縱機器人。這種液體操縱工具可以從例如自動化吸管或分液器得知，它們用於完成液 體樣品的吸取和/或放置，它們是液體操縱工作站或機器人樣品處理器的優選部件，所述 工作站例如是GENBESIS公司的Faedom 工作站或FreedomEV0 平臺(這兩種工作站都是 位於瑞士 8708 MSnnedorf的iTecan貿易公司的產品)。
背景技術：
從美國專利US 5 499 545可以得知一種移液裝置，其通過消除大氣壓力和內部 壓力的變化對被吸取或排出的液體量的影響而提高了測量精度。該移液裝置配有用於測量 活塞泵的氣缸部分中的壓力的壓力傳感器。所述壓力傳感器通過位於氣缸和吸管尖端之間 的管道部分而流體連接到氣缸部分。類似的結構也可以從歐洲專利申請EP 0 215 534 A2 得知，其中使用T管件將一個壓力計流體連接到在泵氣缸與滴管之間的管材上。從歐洲專利申請EP 0 571 100 Al可以得知一種以空氣活塞原理工作的吸管裝 置。以連接到吸管的空氣空間的一個壓力傳感器所測量的空氣壓力為基礎來監測和/或控 制其操作。壓力傳感器連接到吸管的氣缸管件，以便測量氣缸內的氣壓。一個控制單元寄 存吸管的空氣空間中的壓力變化且在遇故障時作為報警單元，或者以吸管的空氣空間中的 壓力變化為基礎而控制所述吸管的操作。從美國專利US 7314598 B2可以得知一種分液器和分配裝置。所述分液器具有一 個壓力傳感器，其通過將壓力傳感器與注射器結構一體形成一個噴嘴從而消除管道或類似 物(例如在所有之前引用的現有技術文件中所使用的)，來精確地檢測壓力。該分液器用於 通過安裝在本體中的電機可滑動地移動活塞而吸取和排出來自一個噴嘴的液體。用於檢測 注射器內部的壓力的傳感器被一體形成，其空氣入口直接連接到一個通孔，該通孔被形成
4為延伸到注射器的內表面。然而，在氣缸的出口處會留有一些死區體積，所述死區體積的壓 力無法由上述的方案測量。

發明內容
本發明的一個目的是通過一種用於吸管或分液裝置的含有壓力傳感器的替代容 積泵結構；所述替代容積泵結構至少部分地消除了現有技術的已知缺點。上述目的通過本說明書開篇所述的容積泵的改進實現，所述容積泵包括一個壓力 通道，該壓力通道的主要部分平行於所述泵氣缸的縱向軸延伸，用於在氣缸空間和壓力傳 感器之間提供流體連接。根據本發明的改進基於以下特徵所述氣缸壁包括一個活塞套，所 述活塞套位於氣缸壁的內側且在泵氣缸的基本上整個長度上延伸到氣缸底部，而且所述壓 力通道的主要部分位於所述包括活塞套的氣缸壁中，從而所述活塞套能夠防止所述泵活塞 在移動經過所述壓力傳感器的位置時接觸到所述壓力傳感器或氣缸壁的內表面或對它們 進行折衷(compromising)。本發明的其它方面和部件可由從屬權利要求得到。根據本發明的容積泵結構至少提供了以下優點-泵的死區體積，即其中根據泵活塞的運動而具有不同壓力的體積，可以減少到最 低限度，而不會產生由於泵活塞的運動而破壞壓力傳感器的風險。-壓力通道的體積可以最小化，不管壓力傳感器是放置在泵氣缸的中間甚至後部 區域。


現在參照後附的示意圖描述和解釋本發明，其中非限制性地提供了根據本發明的 替代容積泵的一些首選實施例。附圖中圖1是根據本發明第一實施例的容積泵，其壓力通道的主要部分實施為包含在氣 缸壁上的活塞套中的至少一個槽；其中圖IA顯示在其最前端位置的泵活塞，和圖IB顯示在其最後端位置的泵活塞；圖2是根據本發明第二實施例的容積泵2，其壓力通道的主要部分實施為活塞泵 的內孔；其中圖2A顯示在其最前端位置的泵活塞，和圖2B顯示在其最後端位置的泵活塞；圖3是根據本發明第三實施例的容積泵，其壓力通道的主要部分實施為在泵活塞 一側的平坦部或槽，或所述泵活塞一側的削減部；其中圖3A顯示在其最前端位置的泵活塞，和圖;3B顯示在其最後端位置的泵活塞；圖4是根據本發明第四實施例的容積泵，其壓力通道的主要部分實施為在活塞套 的外側上的極短的底切(undercut)或切口(tapper)；其中圖4A顯示在其最前端位置的泵活塞，和圖4B顯示在其最後端位置的泵活塞；圖5是根據本發明第五實施例的容積泵，其壓力通道的主要部分實施為在活塞套的外側上的細長的底切或切口，其中圖5A顯示在其最前端位置的泵活塞，和圖5B顯示在其最後端位置的泵活塞；圖6根據本發明第六實施例的容積泵，其壓力通道的主要部分實施為在氣缸壁上 的峽谷(gorge)；其中圖6A顯示在其最前端位置的泵活塞，圖6B顯示在其最後端位置的泵活塞，圖6C顯示在圖6A的C高度的橫截面，圖6D顯示在圖6B的D高度的橫截面，和圖6E顯示在圖6B的E高度的橫截面；圖7是根據本發明第七實施例的容積泵，其壓力通道的主要部分實施為在氣缸壁 上的峽谷和在活塞套的外側上的底切或切口的組合；其中圖7A顯示在其最前端位置的泵活塞，圖7B顯示在其最後端位置的泵活塞，圖7C顯示在圖7A的C高度的橫截面，圖7D顯示在圖7B的D高度的橫截面，和圖7E顯示在圖7B的E高度的橫截面；圖8是根據本發明第八實施例的容積泵，其壓力通道的主要部分實施為在活塞套 中的至少一個槽，所述槽在泵氣缸的整個長度上延伸且在泵氣缸的開口遠端終止；其中圖8A顯示在縮回位置的泵活塞和安裝到泵的接收錐的可丟棄尖端，圖8B顯示在其最前端位置的泵活塞，所述可丟棄尖端從所述泵接收錐射出，和圖8C顯示在圖8B的C高度的橫截面。
具體實施例方式在附圖1-8中顯示了根據本發明的容積泵的首選實施例。在每一種情況下，容積 泵1包括一個泵氣缸2，所述泵氣缸具有縱向軸3、平行於縱向軸3延伸的氣缸壁4、基本上 垂直於縱向軸3延伸的氣缸底部5、位於氣缸底部5中或接近氣缸底部5的氣缸出口 6。根 據本發明的容積泵1還包括具有活塞前端8的泵活塞7和氣缸空間9，所述活塞前端8在泵 氣缸2內部在軸向軸3的方向中可以往復運動，所述氣缸空間9位於泵氣缸2內部且由氣 缸壁4、氣缸底部5和活塞前端8限定。根據本發明的容積泵1還包括一個壓力傳感器10 和一個壓力通道12，所述壓力傳感器10位於在氣缸壁4或泵活塞7中的一個開口 11、11』 的內部或外部、用於檢測氣缸空間9中的壓力，所述壓力通道12的主要部分13平行於泵氣 缸2的縱向軸3延伸、用於在氣缸空間9和壓力傳感器10之間提供流體連接。圖1-5、圖7和圖8描繪氣缸出口 6位於氣缸底部5中的示範實施例。氣缸出口 6 可以位於氣缸底部5的中心(見圖1、2、4、5、6A、7和8)，其中氣缸出口 6沿縱向軸3延伸。 氣缸出口 6可以偏離中心地位於氣缸底部5中(見圖3和6B)。圖6B中的氣缸出口 6靠近 氣缸底部5，先是基本上垂直於縱向軸3 (作為在氣缸壁4中的開口)、然後基本上平行於縱 向軸3。當壓力傳感器10位於在氣缸壁4中的開口 11中時，它的位置優選為使得壓力變換 器的前端與氣缸壁4的內表面平齊(例如，見圖3和4)。當壓力傳感器10位於在氣缸壁4中的一個開口 11的外部時，它最好直接位於氣缸壁4的外表面上(如見圖5)，或者通過橫 向通道31與壓力通道12的主要部分13流體連接(如見圖8)。當壓力傳感器10位於在泵 活塞7中的一個開口 11的外面時，它最好位於泵活塞7的後端部27(例如見圖2A)。壓力 傳感器10用於測量通常是氣體、液體或氣體/液體混合物的流體的壓力。壓力表示阻止流 體膨脹所需的力，通常以每單位面積上的力來表達。壓力傳感器通常用作變換器，它產生的信號是被施加的壓力的函數。在本專利申 請中，該信號是電信號。壓力變換器可以選自包括以下裝置的組中壓阻式應變計和以電 容性、電磁性、壓電性和光學原理為基礎進行工作的壓力變換器。特別優選的是型號為霍尼 韋爾(Honeywell) ^PCOISMT的壓力傳感器(霍尼韋爾傳感與控制公司，金河谷，明尼蘇達 55422)，具有惠斯通電橋結構、矽壓阻技術以及比例輸出。在根據本發明的容積泵1中，壓力通道12的主要部分13位於泵氣缸2或泵活塞7 內，至少在泵活塞7的最前端位置中從氣缸底部5延伸超過在氣缸壁4或泵活塞7中的開
口 11、11，。當壓力通道12的主要部分13位於泵氣缸2內部時，它可以按各種實施方案來實 現，其中一些描繪在圖1和圖2-8中。當壓力通道12的主要部分13位於泵活塞7內部時， 可以例如根據圖2來實現。在任何情況下，壓力通道12的主要部分13分別從氣缸底部5 延伸超出(在氣缸壁4中的)開口 11或(在活塞泵7中的)開口 11』，或者延伸到上述開 口 11、11』。在壓力通道12從氣缸底部5延伸延伸到在活塞泵7中的開口 11』的情況下，壓 力通道12的主要部分13優選為從活塞前端8開始(見圖2)。現在參照附圖更詳細地說明不同的實施方案。圖1顯示根據本發明的第一實施例的容積泵1。壓力通道12的主要部分13最好 實施為在由氣缸壁4組成的活塞套14中的單個槽15。最好是0形環或密封唇形式的密封 件M位於泵活塞7和活塞套14之間。密封件M實施為可移動密封，其被捕獲在泵活塞7 的凹陷32』中，且被安置為在活塞套14的表面上可滑動地移動。圖IA顯示在其最前端位置的泵活塞7，其活塞前端8接觸氣缸底部5。在氣缸壁4 中的開口 11和泵活塞7的密封件M被定位為使得壓力傳感器10在氣缸空間9的後邊界 處，但在氣缸空間9內部。該傳感器10稍微凸出到由活塞套14中的至少一個槽15所形成 的壓力通道12的主要部分13中。圖IB表示在其最後端位置的泵活塞7，其密封件M幾乎到達泵氣缸2的後端部 34。從圖1的實施例明顯可見，氣缸壁4中的開口 11必須在泵氣缸2的下半部分中， 從而將容積泵1的排量限制為大約泵氣缸2的一半體積。泵氣缸2最好是由不鏽鋼(如果 期望用於液位檢測的導電性，它是有利的)或例如聚丙烯的聚合物材料製造。泵活塞7和 活塞套14最好由不鏽鋼製作。密封件M最好是一種惰性橡膠，如氯丁橡膠。圖2顯示根據本發明第二實施例的容積泵1。壓力通道12的主要部分13實施為 泵活塞7中的內孔四，它從活塞前端8延伸到在後端部27或在泵活塞7的後側觀上的開 口 11』。最好是0形環或密封唇形式的密封件M位於泵活塞7和氣缸壁4之間。密封件 M實施為被捕獲在氣缸壁4的凹陷32中的固定密封件，其被安置為滑動地接觸可移動的泵 活塞7的表面。
圖2A顯示在其最前端位置的活塞泵7，其活塞前端8接觸氣缸底部5。在泵活塞 7中的開口 11』(位於泵活塞7的後端部27上)和泵活塞7的密封件M的位置是相互獨 立的，壓力傳感器10沒有安裝在泵氣缸2上，而是安裝在活塞泵7上。這裡的壓力傳感器 10完全處於泵氣缸2之外。圖2B顯示泵活塞7在朝向其最後端的大約一半的位置，其中活塞前端接近大約位 於泵氣缸2的後端部34的固定密封件對。在泵活塞7中的開口 11』(位於泵活塞7的後 側邊觀上)和泵活塞7的密封件M的位置是相互獨立的，壓力傳感器10沒有安裝在泵氣 缸2上，而是安裝在活塞泵7上。這裡的壓力傳感器10也是完全處於泵氣缸2之外。從圖2實施例明顯可見，與圖1的實施例相比，泵氣缸2具有大約加倍的排量。根 據圖2A的實施例優於根據圖2B的實施例，因為它可以縮短泵活塞7而不改變排量。泵氣 缸2最好是由不鏽鋼(如果期望用於液位檢測的導電性，它是有利的)或例如聚丙烯的聚 合物材料製造。泵活塞7最好是用一種惰性聚合物材料製成，它有利地提供了壓力傳感器 相對於泵氣缸2的電絕緣性。密封件M最好是一種惰性橡膠，如氯丁橡膠。根據連接容積 泵1或將容積泵1納入其中的液體操縱機器人或液體操縱系統(都未畫出)的要求，壓力 傳感器10可以位於泵活塞7的後端部27(見圖2A)或在泵活塞7的後側邊28(見圖2B)。圖3顯示根據本發明第三實施例的容積泵1。壓力通道12的主要部分13被實 施為在泵活塞7的一個側邊18中的平坦部16或槽17，或者是圍繞所述側邊18的削減部 (reduction) 19。最好是0形環或密封唇形式的密封件M位於泵活塞7和氣缸壁4之間。 密封件M實施為被捕獲在泵活塞7的凹陷32』中的移動密封件，其被安置為在氣缸壁4的 表面上滑動地移動。圖3A顯示在最前端位置的泵活塞7，其活塞前端8接觸氣缸底部5。在氣缸壁4中 的開口 11和泵活塞7的密封件M被定位為使得密封件M不會在壓力傳感器10上移動， 從而始終位於氣缸空間9內部。壓力通道12的主要部分13被實施為在泵活塞7的側邊18 中的平坦部16或槽17。本發明也包括在泵活塞的側邊中設置兩個或多個槽17。這裡所述 傳感器10與氣缸壁4的內表面30平齊。氣缸出口 6被相對於容積泵1的縱向軸3偏心地 或偏離中心地布置。圖;3B顯示在其最後端位置的泵活塞7，其密封件M幾乎到達泵氣缸2的後端部 34。壓力通道12的主要部分13被實施為圍繞泵活塞7的側邊18的削減部19。從圖3實施例顯然可見，氣缸壁4中的開口 11必須在泵氣缸2的下半部分，從而將 容積泵1的排量限制為大約在泵氣缸2的一半體積。泵氣缸2最好是由不鏽鋼(如果期望 用於液位檢測的導電性，它是有利的)或例如聚丙烯的聚合物材料製造，或由上述材料的 組合製成。泵活塞7最好是用不鏽鋼製成。密封件M最好是一種惰性橡膠，如氯丁橡膠。 優選地，壓力通道12的主要部分13和氣缸出口 6以線性排列(如圖所示)，使壓力傳感器 10能夠在氣缸出口 6內(以及在連接到氣缸出口 6的吸管或分液器尖端37內)一直檢測 泵氣缸2中的壓力，與泵活塞7的實際位置無關。這種結構允許在吸取樣品液的過程中進 行例如凝塊檢測。雖然一側的平坦部16或削減部19是優選的以便於製造和相對於壓力傳 感器10進行取向，一側的凹槽17是優選的以使壓力通道12的主要部分的13的體積最小 和因此使容積泵1的死區體積最小。為在泵氣缸2的內部引導泵活塞7，可以提供一個引 導襯套52。所述引導襯套52最好圍繞泵活塞7且靠近活塞前端8施加。為了不幹擾壓力通道12並讓空氣通過，所述引導襯套最好包括一個面對所述開口 11以及因而面對所述壓 力傳感器10的孔或缺口 53。因此，移動泵活塞7(和與所述活塞一起行進的引導襯套)到 其最後端位置不需要對傳感器10進行折衷，即使在引導襯套52移動經過傳感器10時。與 圖3A和:3B的實施例不同(其中只有一個引導襯套52位於密封件M的前部)但不偏離本 發明的精神，引導襯套52也可以位於密封件M的前部和後部，或僅位於密封件M的後部。 然而在這些情況下優選的是，後引導襯套52在不離開泵氣缸2的位置施加到泵活塞7上， 即使當泵活塞移動到其最後端的位置時。圖4顯示根據本發明第四實施例的容積泵1。壓力通道12的主要部分13實施為 在活塞套14的外側22上的切口 21。最好是0形環或密封唇形式的密封件M位於泵活塞 7和活塞套14之間。密封件M實施為可移動密封，其被捕獲在泵活塞7的凹陷32』中，且 被安置為在活塞套14的表面上可滑動地移動。這裡泵活塞7包括具有活塞前端8的前板 47和具有密封件M的凹陷32』。所述泵活塞7還包括一個與活塞驅動器嚙合的活塞杆48。 上述活塞驅動器(最好是電機驅動器35，見圖8)對於本發明的所有實施例裝備都是優選 的，以便用於裝備含有一個或多個根據本發明的容積泵1的自動化液體操縱機器人或液體 操縱工作站。圖4A顯示在最前端位置的泵活塞7，其活塞前端8接觸氣缸底部5。在氣缸壁4 中的開口 11以及因此壓力傳感器10的位置靠近氣缸底部5。泵活塞7的密封件M的位置 使其密封地接觸活塞套14，這在活塞套14的外側22上的切口 21的下端和氣缸底部5之間 留下一個入口狹縫49。所述入口狹縫49確保了壓力通道12的主要部分13與氣缸空間9 的流體連接。這裡傳感器10與氣缸壁4的內表面30平齊。圖4B顯示在其最後端位置的泵活塞7，其密封件24幾乎到達泵氣缸2的後端部 34。從圖4實施例明顯可見，在氣缸壁4中的開口 11的位置對位移泵1的排量沒有影 響。泵氣缸2最好是由不鏽鋼(如果期望用於液位檢測的導電性，它是有利的)或例如聚 丙烯的聚合物材料製造。泵活塞7好活塞套14最好是用不鏽鋼製成。密封件M最好是一 種惰性橡膠，如氯丁橡膠。圖5顯示根據本發明第五實施例的容積泵1，它在許多方面與第四實施例類似。壓 力通道12的主要部分13實施為在活塞套14的外側22上的底切20。最好是0形環或密封 唇形式的密封件M位於泵活塞7和活塞套14之間。密封件M實施為可移動密封，其被捕 獲在泵活塞7的凹陷32』中，且被安置為在活塞套14的表面上可滑動地移動。圖5A顯示在最前端位置的泵活塞7，其活塞前端8接觸氣缸底部5。氣缸壁4中 的開口 11以及因而壓力傳感器10大約位於泵氣缸2的中部。該泵活塞7的密封件M的 位置使其密封地接觸活塞套14，這在活塞套14的外側22上的底切20的下端和氣缸底部5 之間留下一個入口狹縫49。所述入口狹縫49確保了壓力通道12的主要部分13與氣缸空 間9的流體連接。這裡傳感器10位於氣缸壁4的外部。與圖5的實施例不同，但沒有離開 本發明，壓力變換器的前端可以最終至少部分地到達延伸氣缸壁4的開口 11中(未顯示)。圖5B顯示在其最後端位置的泵活塞7，其密封件M幾乎到達泵氣缸2的後端部 34。從圖5的實施例明顯可見，在氣缸壁4中的開口 11的位置對位移泵1的排量沒有影響。此外(並且所述第五實施例與圖4的實施例區別在於)，在氣缸壁4中的開口 11的 位置以及因而壓力傳感器10的位置可以沿泵氣缸2的幾乎整個長度並根據連接或包含容 積泵1的液體操縱機器人或液體操縱系統(都未顯示)的要求而任意選擇。泵氣缸2最好 用不鏽鋼製作(如果期望用於液位檢測的導電性，它是有利的)或由例如聚丙烯的聚合物 材料製造。泵活塞7和活塞套14最好是由不鏽鋼製作。密封件M最好是由例如氯丁橡膠 的惰性橡膠製作。圖6顯示根據本發明第六實施例的容積泵1。與前面的圖1和圖3-5類似，氣缸壁 4中的開口 11實施為氣缸壁4中的通孔25。壓力通道12的主要部分13實施為氣缸壁4 中的峽谷23。最好是0形環或密封唇形式的密封件M位於泵活塞7和氣缸壁4之間。密 封件M實施為被捕獲在泵活塞7的凹陷32』中的移動密封件，其被安置為在氣缸壁4的表 面上可滑動地移動。圖6A顯示在其最前端位置的活塞泵7，其活塞前端8接觸氣缸底部5。氣缸壁4 中的開口 11和泵活塞7的密封件M被定位為使密封件M不會在壓力傳感器10上移動， 從而它始終位於氣缸空間9的內部。這裡該傳感器10相對於氣缸壁4的內表面30是凹下 的。氣缸出口 6被布置為相對於容積泵1的縱向軸3同心。圖6B顯示在其最後端位置的泵活塞7，其密封件M幾乎到達泵氣缸2的後端部 34。氣缸出口 6被布置為相對於容積泵1的縱向軸3偏離中心。正如前面所述的，在這裡氣 缸出口 6靠近氣缸底部5，先從基本上垂直於縱向軸3開始(作為在氣缸壁4中的開口)， 然後以基本上平行於縱向軸3結束。眾所周知的是，將多個類似的容積泵1的吸管或分液 器尖端37相對於Y軸線性布置，Y軸基本上是水平行進的且與X軸成直角，而X軸是液體 操縱機器人沿著液體操縱工作站的移動方向。按以下方式在Y軸上線性安排多個(如8或 12個)類似容積泵1的吸管或分液器尖端37也是常見的，其中在所有容積泵1的各個吸管 或分液器尖端37之間以變化的而非相等的距離布置它們。由於氣缸出口 6相對於每個容 積泵1的軸向軸3的極限偏移，沿Y軸平行布置的吸管或分液器尖端37的最小間距可以被 最小化為僅僅稍微大於吸管或分液器尖端37的直徑，如果容積泵1如在歐洲專利EP 1 477 815B1中已知的沿Y軸交替布置的話。從圖6實施例明顯可見，氣缸壁4中的開口 11必須在泵氣缸2的下半部分，從而 將容積泵1的排量限制為大約在泵氣缸2的一半體積。泵氣缸2最好用不鏽鋼(如果期望 用於液位檢測的導電性，它是有利的)或例如聚丙烯的聚合物材料、或者由上述材料的組 合製造。泵活塞7最好是由不鏽鋼製作。密封件M最好是由例如氯丁橡膠的惰性橡膠製 作。優選地，壓力通道12的主要部分13和氣缸出口 6是線性布置的(如圖所示)，使壓力 傳感器10能夠在氣缸出口 6中(以及在連接到氣缸出口 6的吸管或分液器尖端37中)一 直檢測泵氣缸2的壓力，與泵活塞7的實際位置無關。有這種結構能夠在吸取樣品液中的 過程中進行例如凝塊檢測。圖7顯示根據本發明第七實施例的容積泵1，它在許多方面類似於第五實施例。在 這裡，壓力通道12的主要部分13也實施為在活塞套14的外側22上的底切20。最好是在 一個0形環或密封唇形式的密封件M位於泵活塞7和活塞套14之間。密封件M實施為可 移動密封，其被捕獲在泵活塞7的凹陷32』中，且被安置為在活塞套14的表面上可滑動地 移動。氣缸壁4的開口 11以及因此壓力傳感器10大約位於泵氣缸2的中部。該泵活塞7的密封件M的位置使得它密封地接觸活塞套14，這在活塞套14的外側22上的底切20和 氣缸底部5之間留下一個入口狹縫49。所述狹縫49確保了壓力通道12的主要部分13與 氣缸空間9流體連接。這裡傳感器10位於氣缸壁4的通孔25中，該傳感器相對於氣缸壁 4的內表面30是凹下的。優選地，泵氣缸2由惰性聚合物模製，留下由於容納活塞套14和 峽谷4所需的開放空間。泵活塞7和活塞套14最好由不鏽鋼製造。密封件M最好是例如 氯丁橡膠的惰性橡膠。圖7A顯示在其最前端位置的泵活塞7，其活塞前端8實際接觸氣缸底部5。圖7B顯示在其最後端位置的泵活塞7，其密封件M幾乎到達泵氣缸2的後端部 34。從圖7的實施例明顯可見，氣缸壁4中的開口 11的位置對位移泵1的排量沒有影 響。此外(和圖5的第五實施例類似)，在氣缸壁4中的開口 11的位置以及因此壓力傳感 器10的位置可以沿泵氣缸2的幾乎整個長度並根據連接或包含容積泵1的液體操縱機器 人或液體操縱系統(都未顯示)的要求而任意選擇。圖8顯示根據本發明第八實施例的容積泵1。在氣缸壁4中的開口 11實施為在 泵氣缸2的與氣缸底部5相反的後端部34上的後部開口 26。壓力通道12的主要部分13 實施為在由氣缸壁4組成的活塞套14中的至少一個槽15。活塞套14在泵氣缸2的基本 上整個長度上延伸，且所述活塞套14中的至少一個槽15基本上在活塞套14的整個長度上 延伸。壓力傳感器10位於氣缸壁4中的開口 11之外(在這種情況下在後端開口沈中)， 且一個橫向通道31流體連接所述壓力傳感器10和壓力通道12。最好是0形環或密封唇 形式的密封件M實施為一個固定密封，它被捕獲在位於泵氣缸2的後端部34的一個圓柱 形部件33的凹陷32中。該密封件M被安置為滑動地和密封地接觸可移動活塞套14的表 面。電機驅動器35的位置最好是靠近泵活塞7以在泵活塞7的縱向軸3的方向往復地驅 動。用於接收可丟棄吸管或分液器尖端37的接收錐36位於氣缸出口處且與之同軸。根據 第八實施例的容積泵1還包括用於從接收錐36射出可丟棄吸管或分液器尖端37的彈射管 38。所述彈射管38同軸安排和定位在泵氣缸2的外側。在或接近其頂部，彈射管38包括 一個向外凸出的、與彈射驅動器40端接的法蘭39。在其基部，彈射管38包括一個向內突出 的法蘭39以便與可丟棄吸管或分液器尖端37的後邊緣端接。在所有必要的位置，0形圈 42是首選的，以相對於環境密封泵氣缸2。殼體51優選地包圍傳感器10且使用強力螺絲 46(在圖8中以黑色三角形示例)密封地壓靠在圓柱形部件33上。圖8A顯示在縮回位置的泵活塞7且可丟棄尖端37連接到泵的接收錐36。電機驅 動器35的第一個變型配備了用於驅動泵活塞7的齒輪44，其安裝在齒條43的後側邊觀。 然而，可使用任何其它適當的驅動器以在泵氣缸2中往復移動泵活塞7。優選地使用另一 個或同一個電動驅動器來驅動彈射驅動器40，它最好配備保留彈簧(未顯示)。為了在泵 氣缸2內部引導泵活塞7，可以提供引導襯套52。所述引導襯套52最好是圍繞泵活塞7且 靠近活塞前端8施加。在這裡，引導襯套52 (與活塞一起行進)在移動經過傳感器10的位 置時不能接觸或以其它方式破壞傳感器10，因為在活塞套14中具有至少一個槽15。結果， 所述引導襯套52不需要含有孔或缺口 53。為了使死區體積最小化，以及從而增加容積泵1 的準確性，優選使用單個槽15。圖8B顯示在其最前端位置的泵活塞7，其活塞前端8實際上接觸氣缸底部5。與圖1-7不同，在該實施例中的活塞前端8不是平面的，而是形成為一個平錐。與所有已提出 的實施方案不同，活塞前端8可以呈圓頂形狀(未顯示)。彈射管38被彈射驅動器40推到 最低位置，通過它可以將一個之前安裝的可丟棄吸管或分液器尖端37彈出。電機驅動器35 的第二個變型35配備有螺杆45和運動傳送器41以便通過安裝到其後側邊觀而驅動泵活 塞7。優選地，彈射驅動器40實施為由電機驅動器35驅動，以便經由運動傳送器41在縱向 軸3的方向中往復驅動泵活塞7，以從接收錐36射出可丟棄吸管或分液器尖端37，同時具 有可丟棄樣本體積的最新增量。為了協助所述尖端的射出和放大彈射驅動器40的運動，可 以將一個搖臂杆50放置為工作連接在移動發射41和彈射驅動器40之間。然而，可以使用 任何其它適當的驅動器以在泵氣缸2中往復移動泵活塞7。優選地，使用另一個或同一個電 動驅動器來驅動彈射驅動器40，其最好配備一個保留彈簧(未顯示)。從圖8的實施例明顯可見，密封件M的位置是使其在以下的高度位置處密封泵氣 缸2 該高度位置相對於氣缸底部5比泵氣缸2的後端部34處於更遠端；這一位置由圓柱 形部件33啟用。特別是根據第二個變型，其中不需要用於驅動泵活塞7的齒條43，容積泵 1的最大排量約等於泵氣缸2的體積。泵氣缸2最好是由不鏽鋼(如果期望用於液位檢測 的導電性，它是有利的)或例如聚丙烯的聚合物材料製成。該泵活塞7最好是由不鏽鋼製 成，且活塞套14最好由Teflon (特富龍)(位於美國威爾明頓的杜邦公司)製成。密封 件M最好是例如氯丁橡膠的惰性橡膠。一般情況下，活塞套14被視為氣缸壁4的一部分，即使它被實施為一個插入部件， 其在容積泵1的組裝過程中從泵氣缸的後端部34被推入泵氣缸2中。優選地，容積泵1用 於壓縮和/或膨脹一種有利地不與液體樣品混溶的氣體(空氣或氮氣)。該氣體又被用於 推出(分液)或吸取最好是不大於所利用的吸管或分液器尖端37的體積的液體樣品體積。 因此，容積泵1最優選地被實施為和用作空氣排送泵。除了 0型環、密封唇或它們的組合的形式的密封件M以外，還可以設想液體密封 或腺液密封(例如來自位於美國北斯普林菲爾德的IVEK股份有限公司)。如果在泵活塞7 和氣缸壁4之間選擇這種液體密封(單獨使用或與上述任何一個密封件M組合使用)以 對環境密封氣缸，所述容積泵1最好實施為和用作液體排送泵。相同的參考標號表示相同的特徵，即使不是在所有情況下都將參考標號顯示在圖 中或分別在說明書中描述。對於製造容積泵領域的普通技術人員可以合理實現的、對這裡 所披露的根據本發明的容積泵1的實施例的任何組合都落在本發明範圍內。參考標號
1容積泵
2泵氣缸
3縱向軸
4氣缸壁
5氣缸底部
6氣缸出口
7泵活塞
8活塞前端
9氣缸空間
12
10壓力傳感器
114中的開口
11，7中的開口
12壓力通道
1312的主要部分
14活,塞套
1514中的槽
16在7—側的平坦部
17在7 一側的槽
187的側邊
19削減部
20在14外側上的底切
21在14外側上的切口
2214的外側
23在4中的峽谷
24密封件
25通孔
26後部開口
277的後端部
287的後側邊
29內孔
304的內表面
31橫向通道
32，32，凹陷
33圓柱形部件
342的後端部
35電機驅動器
36接收錐
37可丟棄吸管或分配器尖端
38彈射管
39法蘭
40彈射驅動器
41運動傳送器
420形圈
43齒條
44齒輪
45螺杆
46強力螺絲
47前板
48活塞杆49入口狹縫50搖臂杆51封殼52引導襯套5352中的孔、缺口
權利要求
1.一種容積泵(1)，包括:泵氣缸(2)，具有縱向軸(3)、平行於所述縱向軸(3)延伸的氣缸壁G)、基本垂直於所 述縱向軸( 延伸的氣缸底部(5)以及位於氣缸底部(5)中或接近氣缸底部的氣缸出口 (6)；泵活塞(7)，包括在泵氣缸O)內部沿所述縱向軸(3)的方向往復運動的活塞前端⑶；位於所述泵氣缸⑵內且由所述氣缸壁G)、氣缸底部(5)和活塞前端⑶限定的氣缸 空間(9)；壓力傳感器(10)，位於氣缸壁(4)的一個開孔(11)中或在該開孔的外部、用於檢測氣 缸空間(9)中的壓力；和壓力通道(12)，該壓力通道的主要部分(13)平行於所述泵氣缸O)的縱向軸延伸 (3)，用於在氣缸空間(9)和壓力傳感器(10)之間提供流體連接；其中，所述氣缸壁⑷包括活塞套(14)，所述活塞套(14)位於所述氣缸壁⑷的內側 上且在泵氣缸O)的基本上整個長度上延伸到氣缸底部(5)；和其中，所述壓力通道(1 的主要部分(1 位於包括活塞套(14)的氣缸壁中，從 而所述活塞套(4)防止所述泵活塞(7)在移動經過所述壓力傳感器(10)的位置時接觸到 所述壓力傳感器(10)或氣缸壁的內表面(30)或對它們進行折衷。
2.根據權利要求1的容積泵(1)，特徵在於所述氣缸壁(4)中的開孔(11)實施為在氣 缸壁(4)中的通孔(25)，或實施為在泵氣缸(2)的與氣缸底部(5)相反的一端(34)中的後 部開口 (26) 0
3.根據權利要求1的容積泵(1)，特徵在於所述壓力通道(12)的主要部分(13)實施 為在活塞套(14)中的至少一個槽(15)。
4.根據權利要求3的容積泵(1)，特徵在於所述在活塞套(14)中的至少一個槽(15) 在活塞套(14)的基本上整個長度上延伸。
5.根據權利要求1的容積泵(1)，特徵在於所述壓力通道(12)的主要部分(13)實施 為在活塞套(14)的外側(22)上的底切(20)或切口 (21)。
6.根據權利要求1的容積泵(1)，特徵在於所述壓力通道(12)的主要部分(13)實施 為在氣缸壁中的峽谷03)。
7.根據權利要求1的容積泵(1)，特徵在於所述泵活塞(7)包括至少一個引導襯套 (52)，所述引導襯套被施加為圍繞所述泵活塞(7)並與所述泵活塞一起行進。
8.根據權利要求1的容積泵(1)，特徵在於所述壓力傳感器(10)位於一個開孔(11) 中，且相對於氣缸壁的內表面(30)是平齊或凹陷的。
9.根據權利要求1的容積泵(1)，特徵在於所述壓力傳感器(10)位於氣缸壁(4)的一 個開孔(11)的外部，一個橫向通道(31)流體連接所述壓力傳感器(10)與壓力通道(12)。
10.根據權利要求1的容積泵(1)，特徵在於一個密封件04)位於所述泵活塞(7)和 氣缸壁⑷或活塞套(14)之間。
11.根據權利要求10的容積泵(1)，特徵在於所述密封件04)實施為被捕獲在一個凹 陷(3 中的固定密封件，所述凹陷在氣缸壁(4)中、在活塞套(14)中、或在位於泵氣缸(2) 的後端部(34)的圓柱形部件(33)中。
12.根據權利要求1的容積泵(1)，特徵在於所述密封件04)實施為被捕獲在泵活塞 (7)的一個凹陷(32』 )中的移動密封件。
13.根據權利要求1的容積泵(1)，特徵在於所述容積泵(1)包括用於在所述縱向軸 (3)方向往復驅動所述泵活塞(7)的電機驅動器(35)。
14.根據權利要求1的容積泵(1)，特徵在於所述容積泵(1)包括用於接收可丟棄吸管 或分液器尖端(37)的接收錐(36)。
15.根據權利要求14的容積泵(1)，特徵在於所述容積泵(1)包括用於將所述可丟棄 吸管或分液器尖端(37)從接收錐(36)彈出的彈射管(38)。
16.根據權利要求15的容積泵(1)，特徵在於所述彈射管(38)包括與彈射驅動器GO) 端接的法蘭(39)。
17.根據權利要求16的容積泵(1)，特徵在於所述彈射驅動器GO)實施為經由一個 運動傳送器Gl)被所述用於在縱向軸⑶方向往復驅動泵活塞(7)的電機驅動器(35)驅 動，以從接收錐(36)彈出所述可丟棄吸管或分液器尖端(37)，同時具有分液樣本體積的最新增量。
18.一種液體操縱機器人，被實施為用於吸取和/或放置液體樣品，其中所述液體操縱 機器人包括一個或多個根據權利要求1的容積泵(1)的結構。
19.一種液體操縱工作站，包括根據權利要求18的具有一個或多個容積泵(1)的結構 的液體操縱機器人，其中所述多個容積泵(1)的結構被實施為接收布置在Y軸上的多個吸 管或分液器尖端(37)，所述Y軸基本上是水平的且相對於X軸成直角，所述X軸是所述液體 操縱機器人沿液體操縱工作站的運動方向。
全文摘要
一種容積泵(1)配備有泵氣缸(2)、泵活塞(7)、氣缸空間(9)、壓力傳感器(10)和壓力通道(12)。壓力通道(12)的主要部分(13)平行於泵氣缸(2)的縱向軸(3)延伸，用於提供在氣缸空間(9)和壓力傳感器(10)之間的流體連接。在改進的替代容積泵(1)中，氣缸壁(4)包括位於氣缸壁(4)內側上的活塞套(14)，它在泵氣缸(2)的基本上整個長度上延伸到氣缸底部(5)。改進的替代容積泵(1)的特徵還在於，壓力通道(12)的主要部分(13)位於包括活塞套(14)的氣缸壁(4)中，從而所述活塞套能夠防止所述泵活塞(7)在移動經過所述壓力傳感器(10)的位置時接觸到所述壓力傳感器(10)或氣缸壁(4)的內表面(30)或對它們進行折衷。還公開了一種包括單個或多個容積泵(1)結構的液體操縱機器人，以及含有上述液體操縱機器人的液體操縱工作站。
文檔編號F04B39/00GK102135084SQ201110030880
公開日2011年7月27日 申請日期2011年1月19日 優先權日2010年1月22日
發明者J·K·迪宗 申請人:泰肯貿易股份公司