Поршневой насос с регулируемым буфером

Поршневой насос с регулируемым буфером

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к насосному устройству для применения в устройстве молокоотсоса для сцеживания молока из материнской груди и, в частности, к насосному устройству, которое содержит регулируемый буферный объем.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Молокоотсосы являются устройствами, которые предназначены для сцеживания молока из материнской груди в емкость для хранения, например, бутылочку для кормления, чтобы мать могла кормить младенца грудным молоком позднее или в более удобное время. Молокоотсосы обычно содержат участок воронки для размещения женской груди и вакуумную камеру, соединенные между собой, и вакуумный насос, функционально предназначенный для циклического создания пониженного давления в вакуумной камере и, тем самым, создания пониженного давления в воронке, чтобы стимулировать женскую грудь к сцеживанию молока в воронку для сбора в емкости для хранения, подсоединенной к вакуумной камере/воронке. В упомянутых устройствах молокоотсосов вакуумный насос обычно может содержать возвратно-поступательный поршень или возвратно-поступательную упругую мембрану.

Устройство молокоотсоса, содержащее возвратно-поступательную упругую мембрану для создания вакуума, известно, например, из документа US 2001/038799. В документе US 2009/099511 описано применение насосного механизма, содержащего ручку управления для ручного управления созданием вакуума. Оба устройства молокоотсоса, предложенных в документах US 2001/038799 и US 2009/099511, содержат механизм для регулировки вакуума в воронке устройства, в частности, минимального и максимального уровней вакуума, при этом механизм содержит конструкцию, подобную клапану, для выполнения функции уплотнения в одном положении и создания возможности вытекания воздуха в другом положении.

В документе WO 2005/067997 также предложено применение насосного механизма, содержащего ручку управления для создания вакуума, при этом ручка управления соединена с поршнем, который выполнен с возможностью выполнения возвратно-поступательного перемещения внутри устройства молокоотсоса. В воронке устройства расположены гибкие мембраны, которые наполняются во время работы для массажа груди, которая находится внутри воронки.

Известные молокоотсосы могут содержать средство управления, чтобы допускать регулировку самого низкого уровня давления, создаваемого вакуумным насосом в вакуумной камере и, тем самым, в грудной воронке. Данное известное средство управления содержит возможность изменения величины хода возвратно-поступательных поршня/упругой мембраны, что требует от электродвигателя, который приводит в движение поршень/упругую мембрану, и от передачи между электродвигателем и поршнем/упругой мембраной способности работать возвратно-поступательно, а именно работать реверсивно, чтобы можно было изменять величину хода возвратно-поступательного перемещения поршня/упругой мембраны. Конструкция упомянутого механизма, который содержит электродвигатель и передачу, выполненные с возможностью возвратно-поступательной реверсивной работы, а также систему управления электродвигателем для управления механизмом в данной конфигурации, является сложной и поэтому приводит к сравнительно высокой стоимости изготовления. Кроме того, возвратно-поступательное перемещение электродвигателя и трансмиссии не отличается высоким кпд по энергии, что приводит к повышенному потреблению энергии, и упомянутый механизм может также вызывать ускоренный износ механических компонентов. Более того, электродвигатели, которые способны работать реверсивно стоят дороже тех, которые способны работать только нереверсивно.

Полезным решением было бы создание насосного устройства, пригодного для применения в устройстве молокоотсоса, которое, по существу, исключает или решает вышеупомянутые проблемы.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Соответственно, настоящее изобретение обеспечивает устройство молокоотсоса, содержащее вакуумный насос, функционально предназначенный для создания, по меньшей мере, отрицательного давления в замкнутом объеме, участок размещения груди, выполненный с возможностью размещения женской груди, из которой следует сцеживать молоко, и буферный объем, при этом буферный объем соединен с вакуумным насосом и участком размещения груди таким образом, что, при использовании, вакуумный насос может выполнять функцию создания, по меньшей мере, отрицательного давления внутри буферного объема и внутри участка размещения груди, и причем буферный объем является регулируемым таким образом, что, при использовании, самым низким уровнем давления внутри участка размещения груди, создаваемым вакуумным насосом, т.е. амплитудой отрицательного давления, создаваемого внутри участка размещения груди, можно управлять посредством управления буферным объемом. В случае с устройством молокоотсоса в соответствии с изобретением, величину колебаний давления, вызываемых насосом и испытываемых на груди, можно регулировать изменением объема буферного объема. Поэтому вакуумный насос не обязательно обеспечивает управление самым низким уровнем давления, и, следовательно, если вакуумный насос работает с приводом от электродвигателя, то устройство молокоотсоса может содержать нереверсивные электродвигатель и передачу, которые могут работать в постоянном направлении и непрерывно после ввода в действие, что исключает недостатки вышеописанных известных систем.

Устройство молокоотсоса может дополнительно содержать камеру для диафрагмы и гибкую диафрагму, установленную внутри камеры для диафрагмы, разделяющую камеру для диафрагмы на замкнутую часть, которая сообщается по текучей среде с вакуумным насосом и буферным объемом, и открытую часть, которая сообщается по текучей среде с участком размещения груди. В данном варианте осуществления вакуумный насос, буферный объем и замкнутая часть камеры для диафрагмы, сообщающиеся по текучей среде между собой, могут формировать замкнутую пневматическую систему. Кроме того, в данном варианте осуществления, колебания давления, вызываемые со стороны замкнутой части камеры для диафрагмы, могут вынуждать упругую диафрагму отклоняться и, тем самым, передавать колебания давления в открытую часть камеры для диафрагмы и к участку размещения груди.

В альтернативном варианте участок размещения груди, буферный объем и вакуумный насос могут сообщаться по текучей среде между собой. В данном варианте осуществления, при использовании, когда материнская грудь помещена в участок размещения груди и между ними создано воздухонепроницаемое уплотнение, то вакуумный насос, буферный объем и участок размещения груди могут совместно формировать замкнутую пневматическую систему.

Насос может содержать поршень или может содержать упругую мембрану, установленную в корпусе. Насос функционально предназначен, после приведения в движение электродвигателем, для создания отрицательного давления внутри участка размещения груди и/или замкнутой пневматической системы. В случае, когда насос содержит поршень внутри корпуса поршня, поршень можно перемещать, при использовании, на постоянную фиксированную длину хода. Электродвигатель может быть электродвигателем постоянного тока или электродвигателем с электронной коммутацией. Кроме того, изобретение не ограничено вакуумным насосом вышеописанного типа, и можно применить насосы многих других типов, например, насос с ручным приводом (например, приводимого в действие рычагом или другим исполнительным элементом с ручным приводом), баллонный насос, шестеренный насос, сильфонный насос, геротор, лопастной насос или насос с линейным резонансным электродвигателем.

Буферный объем может содержать камеру регулируемого объема, и камера регулируемого объема может содержать корпус поршня и поршень внутри корпуса, и объем буферного объема можно изменять перемещением поршня внутри корпуса поршня.

Насос может быть выполнен с возможностью создания, по существу, постоянного отрицательного давления, при этом упомянутое давление может быть создано внутри замкнутой пневматической системы, и поршень буферного объема может быть выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения внутри корпуса поршня для циклического изменения давления внутри участка размещения груди и/или внутри замкнутой пневматической системы.

Следовательно, перемещение поршня может определять частоту колебания давления внутри участка размещения груди и/или внутри замкнутой пневматической системы.

Поршень буферного объема можно приводить в движение электродвигателем через передачу, при этом упомянутая передача может содержать эксцентриковый/кулачковый элемент, и электродвигатель может быть таким нереверсивным электродвигателем, что поршень можно перемещать на фиксированную длину хода.

В альтернативном варианте камера регулируемого объема может содержать корпус, содержащий подвижный участок стенки, и объем буферного объема можно изменять перемещением подвижного участка стенки относительно корпуса.

Вакуумный насос может быть выполнен с возможностью циклического создания изменяющегося отрицательного давления внутри участка размещения груди и/или внутри замкнутой пневматической системы, и подвижная стенка камеры регулируемого объема может быть управляемой, чтобы устанавливать амплитуду колебаний отрицательного давления, вызываемых внутри участка размещения груди и/или внутри замкнутой пневматической системы. Поэтому, насос может управлять частотой колебаний давления внутри замкнутой пневматической системы.

Подвижный участок стенки может быть перемещаемым посредством электродвигателя, связанного с поршнем посредством, например, кулачкового или эксцентрикового элемента. В альтернативном варианте, электродвигатель может перемещать участок стенки посредством связи с другой конфигурацией, например, червячной передачи для преобразования вращательного перемещения вала электродвигателя в поступательное перемещение подвижной стенки.

Камера регулируемого объема буферного объема может содержать первый клапан «утечки» для допуска атмосферного воздуха в камеру регулируемого объема, если давление в последней станет ниже предварительно заданного предела отрицательного давления. Кроме того, буферный объем может содержать клапан «сброса избыточного давления» для обеспечения возможности истечения воздуха из камеры регулируемого объема в атмосферу, если давление в данной камере становится выше предварительно заданного верхнего предела давления, при этом упомянутый предварительно заданный верхний предел давления может быть атмосферным давлением.

В качестве дополнительной альтернативы, буферный объем может содержать множество камер фиксированного объема, каждая из которых сообщается по текучей среде с вакуумным насосом и/или с замкнутой пневматической системой через соответствующий клапан, и объем буферного объема, сообщающегося по текучей среде с насосом, и/или объем замкнутой пневматической системы можно изменять селективным открыванием или закрытием каждого клапана, независимо от каждого другого клапана, таким образом, что камеры фиксированного объема могут быть селективно изолированы от вакуумного насоса и/или замкнутой пневматической системы или сообщающимися по текучей среде с упомянутыми насосом и/или вакуумной системой.

Каждая из камер фиксированного объема может иметь объем, отличающийся от объема каждой из других камер фиксированного объема. Насос может быть выполнен с возможностью циклического создания изменяющегося отрицательного давления внутри участка размещения груди и/или внутри замкнутой пневматической системы, и клапаны камер фиксированного объема могут быть независимо управляемыми, чтобы устанавливать амплитуду колебаний отрицательного давления, вызываемых внутри участка размещения груди и/или внутри замкнутой пневматической системы.

Устройство молокоотсоса может дополнительно содержать датчик давления, сообщающийся по текучей среде с буферным объемом и/или внутренним пространством замкнутой пневматической системы, и контроллер, связанный с датчиком давления и буферным объемом, и объем буферного объема и/или замкнутой пневматической системы можно изменять в зависимости от измеренного давления.

Устройство молокоотсоса может быть сформировано так, что колебания давления, испытываемые внутри участка размещения груди, изменяются в диапазоне от 0 мбар (0 МПа) до -330 мбар (-33 МПа) относительно атмосферного давления. Однако, изобретение не ограничено устройством, выполненным с возможностью работы в пределах приведенного диапазона давлений, и предполагается, что объем настоящего изобретения охватывает много других диапазонов давлений, например, меньший или больший диапазон давлений, диапазон изменения между двумя отрицательными давлениями или диапазон изменения давлений между отрицательным давлением в качестве нижнего граничного значения диапазона давлений, и положительным давлением, т.е. давлением выше атмосферного давления, в качестве верхнего граничного значения диапазона давлений.

Вакуумный насос может работать с приводом от электродвигателя, который может быть нереверсивным электродвигателем, и поршень (поршни) вакуумного насоса и/или буферного объема могут быть выполнены с возможностью работы на постоянной длине хода. Каждый поршень может двигаться с приводом от электродвигателя, при посредстве связи для преобразования вращательного перемещения электродвигателя в поступательное перемещение поршня. Упомянутая связь может содержать эксцентриковый/кулачковый элемент. В передаче между электродвигателем и поршнем может быть обеспечен зубчатый редуктор для снижения частоты возвратно-поступательного перемещения поршня относительно частоты вращения вала электродвигателя, который приводит в движение поршень.

Настоящее изобретение обеспечивает также способ управления вышеописанным устройством молокоотсоса, при этом способ содержит этап приведения в действие вакуумного насоса для создания, по меньшей мере, отрицательного давления внутри буферного объема и участка размещения груди, и этап управления самым низким уровнем давления внутри участка размещения груди, создаваемым вакуумным насосом, т.е. амплитудой отрицательного давления, создаваемого внутри участка размещения груди, посредством управления регулируемым буферным объемом. Изменение буферного объема может изменять общий объем замкнутой пневматической системы.

Буферный объем может содержать камеру регулируемого объема, и давление внутри участка размещения груди можно изменять управлением объемом камеры регулируемого объема. Общий объем замкнутой пневматической системы можно изменять управлением объемом камеры регулируемого объема.

В альтернативном варианте, буферный объем может содержать множество камер фиксированного объема, сообщающихся по текучей среде с вакуумным насосом и/или с замкнутой пневматической системой через соответствующий клапан, и способ может дополнительно содержать этап изменения общего объема буферного объема, сообщающегося по текучей среде с вакуумным насосом, и/или изменения объема замкнутой пневматической системы посредством селективного открывания или закрытия каждого клапана, независимо от каждого другого клапана, таким образом, что каждая из камер фиксированного объема селективно изолируется от вакуумного насоса и/или замкнутой пневматической системы или сообщается по текучей среде с упомянутыми насосом и/или вакуумной системой.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Ниже, только в качестве примера, приведены описания вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылками на фиг.2-4 прилагаемых чертежей, на которых:

фиг.1 - схема известной конфигурации молокоотсоса;

фиг.2 - схема конфигурации молокоотсоса в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;

фиг.3a-3c - схемы трех вариантов конфигурации молокоотсоса в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения; и

Фиг.4 - схема конфигурации молокоотсоса в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения.

ПОДРОБНЫЕ ОПИСАНИЯ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Конфигурация известного устройства 1 молокоотсоса, схематично показанного на фиг.1, содержит электродвигатель 2, связанный с поршнем 3 через передачу (не показанную), которая преобразует вращательное движение электродвигателя 2 в возвратно-поступательное движение поршня 3 таким образом, что поршень совершает возвратно-поступательное движение вперед-назад на длине «S» хода. Упомянутая подходящая передача может содержать кулачковый или эксцентриковый вращательный элемент. Поршень 3 пневматически соединен с камерой 4 для диафрагмы, в которой гибкая упругая диафрагма 5 отделяет замкнутую поршневую часть 4a камеры 4 от открытой части 4b камеры 4. Камера 3a поршня 3, замкнутая часть 4a камеры 4 для диафрагмы и соединительный проход 6 совместно формируют замкнутую пневматическую систему «Ρ₀».

Открытая часть 4b камеры 4 сообщается по текучей среде с участком 7 воронки, который открыт в наружную атмосферу, и открытая часть 4b камеры 4 содержит также клапан 8. При использовании, бутылочку для кормления (непоказанную) можно присоединять к камере 4 через клапан 8, чтобы собирать молоко, которое сцеживается из материнской груди в открытую часть 4b камеры 4 и которое стекло через клапан 8.

При использовании, мать помещает свою грудь в участке 7 воронки, который создает воздухонепроницаемое уплотнение с грудью, закрывающее участок 7 воронки от наружной атмосферы. Бутылочку (непоказанную) присоединяют к камере 4 через клапан 8 с образованием замкнутого пространства между открытой частью 4b камеры 4 и бутылочкой. Затем пользователь приводит в действие электродвигатель 2 для приведения поршня 3 в возвратно-поступательное движение. Возвратно-поступательное движение поршня 3 вызывает циклическое изменение давления внутри замкнутой пневматической системы P₀, содержащей замкнутую часть 4a камеры 4, что вынуждает диафрагму 5 отклоняться вперед и назад. Данное отклонение, в свою очередь, вынуждает давление внутри открытой части 4b камеры 4 и, тем самым, также внутри участка 7 воронки изменяться между внешним давлением и пониженным уровнем давления, ниже атмосферного давления, что стимулирует выделительный рефлекс в материнской груди и вынуждает молоко сцеживаться в открытую часть 4b камеры 4, откуда молоко вытекает через клапан 8 в бутылочку. Клапан 8 является клапаном одностороннего действия и допускает протекание текучей среды только в одном направлении в бутылочку, чтобы максимально увеличивать дифференциальное давление, создаваемое внутри открытой части 4b камеры 4 и участка 7 воронки во время работы молокоотсоса 1.

Следует понимать, что поочередные изменения давления в вышеописанном устройстве вызываются возвратно-поступательно двигающимся поршнем 3 и что амплитуда дифференциального давления, то есть размах дифференциального давления между максимальным и минимальным уровнями давления в замкнутой пневматической системе P₀ определяется длиной хода «S», проходимого поршнем 3.

Следует также понимать, что замкнутая пневматическая система P₀ содержит, по существу, фиксированный объем, изменяемый только отклонением упругой диафрагмы 5 и перемещением поршня 3. Поэтому единственный способ получения возможности изменять самый низкий уровень давления, создаваемого внутри замкнутой пневматической системы P₀, состоит в том, чтобы изменять длину хода «S» поршня. Чтобы упомянутое изменение было возможным, электродвигатель 2 и передача (непоказанная) должны быть реверсивными, т.е. приводимыми в движение как в переднем, так и в заднем направлениях. Данное требование обусловлено тем, что электродвигатель, который приводит в движение поршень, например, эксцентриковым кулачком, только в одном направлении, не сможет обеспечить изменение хода поршня. Поэтому потребность в реверсивном электродвигателе и, соответственно, реверсивной передаче, приводит к вышеописанным неустранимым недостаткам, а именно сложности системы, высокой стоимости изготовления, низкому кпд по энергии, приводящему к увеличенному потреблению энергии, ускоренному износу механических компонентов и повышению стоимости электродвигателя.

Конфигурация устройства 11 молокоотсоса в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения схематично показана на фиг.2 и, как в случае известной конфигурации молокоотсоса, показанной на фиг.1, содержит электродвигатель 12, связанный с поршнем 13 через передачу (непоказанную), которая преобразует вращательное движение электродвигателя 12 в возвратно-поступательное движение поршня 13 на длине «S» хода. Электродвигатель 12 является нереверсивным электродвигателем, способным вращаться только в одном направлении. Поршень 13 содержит камеру 13a поршня, которая пневматически соединена с замкнутой частью 14a камеры 14 для диафрагмы соединительным проходом 16, и гибкая упругая диафрагма 15 отделяет замкнутую поршневую часть 14a камеры 14 от открытой части 14b.

Открытая часть 14b камеры 14 сообщается по текучей среде с участком 17 воронки, который открыт в наружную атмосферу и содержит также клапан 18, чтобы, при использовании, к камере 14 можно было прикреплять бутылочку для кормления (непоказанную) на клапан 18, чтобы собирать молоко, которое сцеживают из материнской груди в открытую часть 14b камеры 14 и которое стекает через клапан 18.

Первый вариант осуществления изобретения 11 отличается от известной конфигурации молокоотсоса тем, что буферная камера 19 регулируемого объема (именуемая в дальнейшем «буферной камерой») расположена в соединительном проходе 16 между поршнем 13 и камерой 14 для диафрагмы таким образом, что камера 13a поршня 13, буферная камера 19, замкнутая часть 14a камеры 14 для диафрагмы и соединительный проход 16 совместно формируют замкнутую пневматическую систему «P₁». Кроме того, буферная камера 19 имеет подвижную стенку 20, чтобы объем буферной камеры 19 можно было изменять. Подвижная стенка 20 соединена с исполнительным элементом 21 для осуществления перемещения подвижной стенки 20. В представленном варианте осуществления исполнительный элемент 21 содержит второй электродвигатель 22, соединенный с подвижной стенкой 20 через передачу 23. Передача 23 может содержать любую подходящую связь, например, можно применить червячную передачу. Однако исполнительный элемент 21, применяемый для перемещения подвижной стенки 20, не ограничен приведенной конструкцией, и в пределах объема изобретения можно применять другие механизмы. Например, подвижную стенку 20 можно перемещать вторым поршнем, соединенным со вторым электродвигателем. Буферная камера 19 содержит также клапан 24 утечки и клапан 25 сброса избыточного давления. При использовании, клапан 24 утечки выполнен с возможностью допуска атмосферного воздуха в буферную камеру 19, если давление в данной камере станет ниже предварительно заданного минимального значения давления. Аналогично, клапан 25 сброса избыточного давления выполнен с возможностью обеспечения выпуска воздуха, содержащегося в буферной камере 19, из буферной камеры 19 в атмосферу, если давление в данной камере становится выше предварительно заданного максимального значения давления, например, атмосферного давления.

В данном первом варианте осуществления изобретения «замкнутая» пневматическая система P₁ называется «замкнутой» потому, что клапан 24 утечки и клапан 25 сброса избыточного давления в буферной камере 19 «закрывают» пневматическую систему P₁ от внешней атмосферы, независимо от того, что упомянутые клапаны могут, в некоторых условиях (описанных ниже), выполнять функцию пропускания воздуха внутрь или наружу из пневматической системы, чтобы обеспечивать для диапазона давлений, достигаемых внутри замкнутой пневматической системы P₁, сохранение настройки на оптимальный диапазон значений для сцеживания молока.

Ниже поясняется работа устройства 11 молокоотсоса в соответствии с первым вариантом осуществления. Мать помещает свою грудь в участке 17 воронки, создающем воздухонепроницаемое уплотнение с грудью, и присоединяет бутылочку для сбора молока (не показанную) к камере 14 для диафрагмы на клапан 18. Затем электродвигатель 12 включают, и поршень 13 приводится в возвратно-поступательное движение в переднезаднем направлении на фиксированной длине S хода, когда электродвигатель 12 вращается в одном направлении. Возвратно-поступательное движение поршня 13 вызывает колебания давления внутри замкнутой пневматической системы P₁. Замкнутая пневматическая система P₁ находится под приблизительно атмосферным давлением, когда поршень 13 находится в положении «A» внутри камеры 13a поршня и замкнутой пневматическая система P₁ находится под отрицательным давлением ниже атмосферного давления, когда поршень 13 находится в положении «B» внутри камеры 13a поршня. Изменяющееся давление в замкнутой части 14a камеры 14 для диафрагмы вынуждает диафрагму 15 отклоняться вперед и назад, когда давление изменяется. Данное изменение, в свою очередь, создает колебания давления в открытой части 14b камеры 14 для диафрагмы и, тем самым, внутри участка 17 воронки, что стимулирует выделительный рефлекс в материнской груди и вынуждает грудь сцеживать молоко. При использовании, давление на грудь может изменяться в пределах рабочего диапазона, приблизительно от 0 («базового» давления) до -330 мбар (-33 МПа), относительно атмосферного давления, для стимулирования выделения молока из материнской груди. Однако изобретение не ограничено устройством, выполненным с возможностью работы внутри приведенного диапазона давлений, и предполагается, что объем настоящего изобретения охватывает много других диапазонов давлений, например, меньший или больший диапазон давлений, диапазон изменения между двумя отрицательными давлениями или диапазон изменения давлений между отрицательным давлением в качестве нижнего граничного значения диапазона давлений и положительным давлением, т.е. давлением выше атмосферного давления, в качестве верхнего граничного значения диапазона давлений.

В вышеописанном первом варианте осуществления изобретения частота перемещения поршня 13 определяет частоту колебаний давления внутри замкнутой пневматической системы P₁ и, тем самым, внутри воронки 17. «Глубина вакуума», то есть амплитуда колебания давления или величина отрицательного давления, создаваемого внутри замкнутой пневматической системы P₁, зависит от общего объема замкнутой пневматической системы P₁. Данная зависимость обусловлена тем, что величина отрицательного давления, создаваемого внутри замкнутой пневматической системы P₁, когда поршень 13 перемещается на длине S хода из положения A в положение B, зависит от отношения объема хода поршня из положения A в положение B («рабочего объема») к общему объему замкнутой части 14a камеры 14 для диафрагмы, буферной камеры 19 и соединительного прохода 16. Например, если общий объем замкнутой части 14a камеры 14 для диафрагмы, буферной камеры 19 и соединительного прохода 16 является таким же, как или только немного больше, чем рабочий объем поршня 13, то относительное увеличение объема замкнутой пневматической системы P₁, когда поршень перемещается из положения A в положение B, будет значительным. Поэтому плотность воздуха в замкнутой пневматической системе P₁ будет значительно снижаться (т.е. число молекул газа в замкнутой пневматической системе P₁ будет распределено внутри относительно намного большего общего объема), что приводит к значительному снижению давления в замкнутой пневматической системе P₁. И, наоборот, если общий объем замкнутой части 14a камеры 14 для диафрагмы, буферной камеры 19 и соединительного прохода 16 намного больше, чем рабочий объем поршня 13, то относительное увеличение объема замкнутой пневматической системы P₁, когда поршень перемещается из положения A в положение B, будет очень небольшим. Поэтому плотность воздуха в замкнутой пневматической системе P₁ будет снижаться только на небольшую величину (т.е. число молекул газа в замкнутой пневматической системе P₁ будет распределено внутри лишь немного большего общего объема), что приводит лишь к незначительному снижению давления в замкнутой пневматической системе P₁.

Поскольку объем буферной камеры 19 можно изменять перемещением подвижной стенки 20 посредством исполнительного элемента 21, то объем замкнутой пневматической системы P₁ является регулируемым. Поэтому глубину вакуума, создаваемого устройством, можно изменять управлением объемом буферной камеры 19. Если глубину вакуума следует уменьшить, то объем замкнутой пневматической системы P₁ увеличивают посредством увеличения объема буферной камеры 19. Данное увеличение обеспечивают приведением в действие исполнительного элемента 21 таким образом, чтобы второй электродвигатель 22 и передача 23 переместили подвижную стенку 20 наружу для расширения буферной камеры 19. Увеличение объема замкнутой пневматической системы P₁ означает, что колебания давления, создаваемые в замкнутой пневматической системе P₁, когда поршень 13 перемещается между пределами диапазона его перемещения, являются менее выраженными (т.е. потому, что рабочий объем поршня 13 уменьшается относительно общего объема замкнутой части 14a камеры 14 для диафрагмы, буферной камеры 19 и соединительного прохода 16). Поэтому упругая диафрагма 15 отклоняется на соответственно меньшую величину, и, следовательно, размер колебаний давления, создаваемых в воронке 17, соответственно уменьшается.

И, наоборот, если глубину вакуума следует увеличить, то объем замкнутой пневматической системы P₁ уменьшают приведением в действие исполнительного элемента 21 таким образом, чтобы второй электродвигатель 22 и передача 23 переместили подвижную стенку 20 внутрь для уменьшения буферной камеры 19. Уменьшение объема замкнутой пневматической системы P₁ означает, что колебания давления, создаваемые в данной системе, когда поршень 13 перемещается между пределами диапазона его перемещения, являются более выраженными (т.е. потому, что рабочий объем поршня 13 увеличивается относительно общего объема замкнутой части 14a камеры 14 для диафрагмы, буферной камеры 19 и соединительного прохода 16). Поэтому упругая диафрагма 15 отклоняется на соответственно большую величину, и, следовательно, размер колебаний давления, создаваемых в воронке 17, соответственно увеличивается.

Следует понимать, что, поскольку пневматическая система P₁ является замкнутой системой (т.е. не имеет свободного сообщения с атмосферой), то, когда объем буферной камеры 19 увеличивают, базовое давление в замкнутой пневматической системе P₁ будет, тем самым, снижаться настолько, что базовое давление будет в таком случае ниже требуемого верхнего предела диапазона давлений (например, атмосферного давления), когда поршень 13 будет в положении «Α». Соответственно, максимальное отрицательное давление, достигаемое, когда поршень будет в положении «B», будет понижено до уровня, который ниже, чем требуемое нижнее значение диапазона давлений. Для предотвращения данного чрезмерного «отрицательного смещения» базового давления после того, как объем буферной камеры 19 увеличивают вышеописанным образом, когда отрицательное давление в замкнутой пневматической системе P₁ превосходит предварительно заданное максимальное отрицательное давление по мере перемещения поршня 13 к положению B, клапан 24 утечки выполнен с возможностью допуска атмосферного воздуха в буферную камеру 19, чтобы давление в замкнутой пневматической системе P₁ оставалось на предварительно заданном уровне отрицательного давления, когда поршень 13 находится в положении B, и при этом соответствовало искомому верхнему пределу диапазона давлений (например, приблизительно атмосферному давлению) внутри замкнутой пневматической системы P₁, когда поршень находится в положении «Α». Однако клапан 24 выполнен так, чтобы нормальная работа насоса не вызывала прохода атмосферного воздуха в буферную камеру 19 через данный клапан, что сохраняет пневматическую систему P1 как «замкнутую» систему в нормальном режиме работы. Клапан 24 утечки содержит также сужение сечения воздушного прохода, имеющее такую конфигурацию, что натекание в буферную камеру 19 происходит контролируемым способом.

И наоборот, когда объем буферной камеры 19 уменьшают, когда пользователь стремится увеличить глубину создаваемого вакуума, как изложено выше, то, поскольку пневматическая система P₁ является замкнутой системой, базовое давление в данной системе повысится настолько, что превысит искомый верхний предел диапазона давлений (например, атмосферное давление), когда поршень 13 будет в положении «A», и, соответственно, максимальное отрицательное давление, достигаемое, когда поршень будет в положении «B», не достигнет уровня отрицательного значения требуемого нижнего предела диапазона значений. Для предотвращения данного «положительного смещения» базового давления после того, как объем буферной камеры 19 уменьшают вышеописанным образом, когда давление в замкнутой пневматической системе P₁ превосходит предварительно заданный максимальный верхний предел диапазона давлений (например, атмосферное давление) по мере перемещения поршня 13 к положению A, клапан 25 сброса избыточного давления дает возможность воздуху выходить из буферной камеры 19 в атмосферу, чтобы давление в замкнутой пневматической системе P₁ оставалось на предварительно заданном максимальном уровне давления (например, атмосферного давления), когда поршень находится в положении «A». Однако клапан 25 сброса избыточного давления выполнен так, чтобы нормальная работа насоса не вызывала истечения воздуха из буферной камеры 19 через данный клапан, что сохраняет пневматическую систему P1 как «замкнутую» систему в нормальном режиме работы.

Как упоминалось выше, хотя рабочий диапазон упоминается как диапазон от 0 (атмосферного давления) до предварительно заданного отрицательного давления, однако предполагается, что, в пределах объема изобретения, рабочий диапазон давлений может быть от отрицательного давления на нижнем пределе диапазона давлений до положительного давления (т.е. давления выше атмосферного давления) на верхнем пределе диапазона давлений. В подобном варианте осуществления клапан 25 сброса избыточного давления будет выполнен с возможностью обеспечения сброса воздуха в наружную атмосферу, только когда внутри замкнутой пневматической системы P₁ достигается давление выше требуемого положительного давления.

Предполагается, что, в пределах объема изобретения, исполнительный элемент 21 может работать с автоматическим управлением или может быть установлен вручную. Например, пользователь может выбрать одну из нескольких предварительно заданных рабочих установок на пользовательском устройстве 26 ввода, соответствующую некоторой глубине вакуума, и контроллер 27 может управлять вторым электродвигателем 22, чтобы устанавливать подвижную стенку 20 для получения объема буферной камеры 19, соответствующего установке, выбранной пользователем. В альтернативном варианте буферная камера 19 может содержать датчик 28 давления, подключенный к контроллеру 27 (как показано пунктирными линиями на фиг.2), и контроллер 27 может также управлять вторым электродвигателем 22, чтобы устанавливать подвижную стенку 20 для получения соответствующего объема буферной камеры 19, в зависимости от зарегистрированной глубины вакуума в буферной камере 19 и требуемой установки. В альтернативном и упрощенном варианте осуществления (непоказанном) исполнительный элемент 21 может работать исключительно с ручным управлением и представлять собой простой рычаг или аналогичное устройство, механически соединенное с подвижной стенкой 20, при этом выбранное пользователем положение рычага соответствует одному из нескольких предварительно заданных положений подв