ES2290293T3 - Cartuchos de bombeo a alta presion para aplicaciones de bombeo e infusion medicas y quirurgicas. - Google Patents

Abstract

Un cartucho de bombeo que comprende un cilindro (104) y un vástago de pistón (124), estando construidos y dispuestos el cilindro (104) y el vástago de pistón (124) para un movimiento en deslizamiento relativo uno en relación con el otro, incluyendo el cartucho de bombeo (100) un componente sellante (130) construido y dispuesto de forma que crea un sello hermético a la presión dentro del cilindro (104), de modo que el movimiento en deslizamiento relativo del vástago de pistón (124) con relación al cilindro (104) incrementa la presión del líquido dentro del cilindro (104) hasta una presión de por lo menos 6,90 MPa (1.000 psig), caracterizado porque el componente sellante (130) incluye una parte de brida de cierre abocinada (132) construida de un material no elastomérico, de modo que la parte de brida de cierre abocinada (132) se deforma fundamentalmente con carácter irreversible durante el movimiento en deslizamiento del vástago de pistón (124) con relación al cilindro (104).

Description

Cartuchos de bombeo a alta presión para aplicaciones de bombeo e infusión médicas y quirúrgicas.

La invención se refiere a un cartucho de bombeo a alta presión y procedimientos de fabricación y utilización de los cartuchos de bombeo, más específicamente a cartuchos de bombeo y procedimientos de bombeo e infusión de un líquido para su administración al cuerpo de un paciente o un instrumento quirúrgico o médico para efectuar un tratamiento médico.

Las intervenciones médicas y quirúrgicas que requieren la infusión o el bombeo de líquidos en el cuerpo de un paciente o en un instrumento médico o quirúrgico, para efectuar una intervención médica, han utilizado tradicionalmente una baja presión de líquido, por ejemplo presiones de líquido por debajo de 0,69 MPa (100 psig, o libras por pulgada cuadrada). En consecuencia, los dispositivos médicos y quirúrgicos típicos de bombeo o infusión de líquido no están configurados para, o no son capaces de generar presiones de líquido muy altas, por ejemplo presiones de líquido por encima de 6,90 MPa (1.000 psig) y hasta tan altas como aproximadamente 344,74 MPa (50..000 psig). Tales aplicaciones médicas tradicionales de infusión y bombeo incluyen, por ejemplo, infusión de medicaciones en el cuerpo de un paciente, bombeo de solución salina u otras soluciones en instrumentos de irrigación destinados al lavado en cirugía, bombeo de sangre u otros fluidos fisiológicos durante intervenciones de cirugía o médicas, etc. Existe una amplia variedad de sistemas de bombeo e infusión de sobra conocidos y fácilmente disponibles, diseñados y configurados para tales aplicaciones, incluyendo muchos de ellos cartuchos de bombeo desmontables y desechables. Tales sistemas de bombeo y cartuchos incluyen aquellos que emplean bombas peristálticas o para tubuladura, una variedad de bombas de diafragma y con cámara desmontable y bombas de pistón de baja presión.

Los sistemas de bombeo utilizados para generar presiones de fluido muy altas, por ejemplo en el intervalo de altas presiones anteriormente mencionado, típicamente han quedado restringidos principalmente a aplicaciones de bombeo industrial. Tales sistemas de bombeo emplean típicamente bombas de fluido que no están bien adaptadas al uso médico o quirúrgico, dado que, por ejemplo, tienen una mecánica compleja y/o son costosas o difíciles de fabricar y de ensamblar, están construidas de materiales o emplean fluidos operantes que no son fisiológica ni biológicamente compatibles, emplean componentes de bomba que no son desechables o desmontables de un costoso sistema de accionamiento de bomba reutilizable, emplean componentes de bombeo que no son fácilmente limpiables y/o esterilizables.

Ninguno de los sistemas de bombeo típicos de cualquiera de las dos categorías anteriormente mencionadas (es decir, sistemas médicos de infusión y bombeo de presión relativamente baja y sistemas de bombeo industrial de alta presión) está particularmente bien adaptado para aplicaciones que implican bombeo de líquido médico o quirúrgico que requiere altas presiones en el líquido bombeado, por ejemplo por encima de 6,90 MPa (1.000 psig) hasta aproximadamente 344,74 MPa (50..000 psig). Tales aplicaciones incluyen el bombeo de líquidos hasta piezas a mano quirúrgicas para efectuar un corte y/o o ablación por chorro de agua a alta presión para efectuar intervenciones quirúrgicas con el mínimo carácter invasivo o abiertas, por ejemplo, según se describe en los documentos de patente estadounidense de los Solicitantes n.^{os} 5871462, 5944,686, 6216573 y 6375635, y para administrar un líquido a alta presión en un instrumento quirúrgico que emplea un motor impulsado por chorro de líquido para accionar el corte quirúrgico y otras herramientas quirúrgicas, por ejemplo según se describe en la solicitud de patente estadounidense pendiente de trámite con n.º de orden 09/480500.

En consecuencia, en la técnica sigue habiendo una necesidad de sistemas de bombeo y procedimientos de bombeo e infusión de líquidos y fluidos a alta presión para efectuar tratamientos médicos y quirúrgicos, que empleen cartuchos de bombeo con aptitudes mejoradas para ser desechados, esterilizados, sencillez mecánica, facilidad de fabricación y/o bajo coste unitario. La presente invención proporciona, en muchas formas de realización, tales sistemas y cartuchos de bombeo mejorados, y proporciona además procedimientos para su uso en procedimientos médicos o quirúrgicos de bombeo o infusión.

También se conoce, por el documento US-A-5370609, proporcionar un cartucho de bombeo que comprende un cilindro y un vástago del pistón, estando construidos y dispuestos el cilindro y el vástago de pistón para un movimiento mutuo en deslizamiento relativo, incluyendo el cartucho de bombeo un componente sellante construido y dispuesto de forma que crea dentro del cilindro un sello hermético a la presión, de modo que el movimiento en deslizamiento relativo del vástago de pistón con relación al cilindro incrementa la presión de líquido dentro del cilindro hasta una presión de por lo menos 6,90 MPa (1.000 psig).

Un cartucho de bombeo según la presente invención se caracteriza porque el componente sellante incluye una parte de brida de cierre abocinada construida de un material no elastomérico, de modo que la parte de brida de cierre abocinada se deforma de manera fundamentalmente irreversible durante el movimiento en deslizamiento del vástago de pistón con relación al cilindro.

También se conoce, por el documento US-A-5370609, proporcionar un procedimiento de suministro de un líquido a alta presión a un instrumento quirúrgico o médico, que comprende entregar un líquido a un cartucho de bombeo que comprende en su interior un cilindro y un vástago de pistón construidos y dispuestos para un movimiento mutuo en deslizamiento relativo, comprendiendo el cartucho de bombeo un componente sellante construido y dispuesto de forma que crea dentro del cilindro un sello hermético a la presión, creando un movimiento en deslizamiento del vástago de pistón con relación al cilindro, de manera que incrementa la presión de líquido dentro del cilindro hasta una presión de por lo menos aproximadamente 6,90 MPa (1.000 psig) y haciendo fluir el líquido a presión desde el cartucho de bombeo hasta el instrumento quirúrgico o médico para efectuar un tratamiento médico.

En el cartucho de bombeo de la presente invención, el componente sellante está conformado para incluir una parte de brida de cierre abocinada formada por un material no elastomérico y el procedimiento incluye la etapa de provocar la deformación fundamentalmente irreversible de la parte de brida de cierre abocinada cuando el vástago de pistón se desliza con relación al cilindro.

En las formas de realización descritas del cartucho de bombeo se proporcionan varias configuraciones compactas de paso del flujo, incluyendo una configuración en forma de Y, una configuración en forma de T y una configuración axial. Algunas formas de realización preferidas incluyen pistones que incluyen o forman por lo menos parcialmente una válvula y/o pistones que son relativamente móviles con relación a un vástago del pistón al que están conectados. En otro aspecto, la invención proporciona válvulas que incluyen un asiento de válvula y un elemento de estanqueidad móvil apto para crear un sello capaz de soportar diferencias de presiones del fluido que lo atraviesa de por lo menos aproximadamente 6,90 MPa (1.000 psig) y, en algunas formas de realización, hasta superiores a 68,95 MPa (10..000 psig) sin pérdida sustancial de líquido por fuga a su través. En algunas formas de realización, el elemento de estanqueidad móvil es de forma cóncava y puede ser curvo, para crear un rendimiento mecánico a efectos de mejora del rendimiento de sellado. En otro aspecto más, la invención proporciona procedimientos de fabricación de cartuchos de bombeo de configuración axial a partir de tubería delgada y, aún en otro aspecto, la invención proporciona una serie de procedimientos de bombeo e infusión de un líquido con fines de administración al cuerpo de un paciente o un instrumento quirúrgico o médico para efectuar un tratamiento médico, por ejemplo usando los cartuchos y sistemas de bombeo anteriormente mencionados.

En un aspecto, se describe una serie de procedimientos de bombeo o infusión de un líquido con fines de administración al cuerpo de un paciente o un instrumento quirúrgico o médico. Un procedimiento comprende entregar un líquido a un cartucho de bombeo que comprende en su interior un cilindro y un pistón, que está construido y dispuesto para un movimiento en deslizamiento con relación al cilindro. El cartucho de bombeo comprende un componente sellante conformado para incluir una parte de brida de cierre abocinada, que está construida y dispuesta de forma que crea, dentro del cartucho, un sello estanco a los fluidos durante el funcionamiento. El procedimiento comprende además hacer deslizar el pistón con relación al cilindro de manera que aumenta la presión de líquido dentro del cilindro hasta una presión de por lo menos aproximadamente 6,90 MPa (1.000 psig) y hacer fluir el líquido a presión desde el cartucho de bombeo hasta el cuerpo de un paciente o un instrumento quirúrgico o médico para efectuar un tratamiento médico. En una forma de realización, el componente sellante va posicionado sobre el pistón, y en otra forma de realización, el componente sellante va posicionado sobre el cilindro. Aún en otra forma de realización, el cartucho de bombeo comprende una válvula que incluye una tulipa, que comprende el componente sellante sobre su superficie.

A continuación se describirán formas de realización de la invención, con referencia a los dibujos que se adjuntan, en los que:

La Figura 1 es una ilustración esquemática en corte de un cartucho de bombeo que tiene una configuración en forma de Y;

la Figura 2A es una ilustración esquemática en perspectiva de la parte de cuerpo principal del cartucho de bombeo de la Figura 1;

la Figura 2B es una ilustración en corte del cuerpo principal del cartucho de bombeo mostrado en la Figura 2A, tomada a lo largo de la línea 2B-2B;

la Figura 2C es una ilustración detallada en corte del área rodeada por las flechas 2C-2C del cuerpo principal de cartucho de bombeo ilustrado en la Figura 2B;

la Figura 3 es una ilustración en corte a escala ampliada del conjunto pistón/vástago de pistón del cartucho de bombeo de la Figura 1;

la Figura 4A es una ilustración esquemática en corte de una forma de realización de un pistón;

la Figura 4B es una ilustración esquemática en corte de otra forma de realización más de un pistón;

la Figura 4C es una ilustración esquemática en corte de otra forma de realización más de un pistón;

la Figura 5A es una ilustración esquemática a escala ampliada de una tulipa de válvula del cartucho de bombeo ilustrado en la Figura 1;

la Figura 5B es una ilustración esquemática en corte de la tulipa de válvula de la Figura 5A, tomada a lo largo de la línea 5B-5B;

la Figura 5C es una ilustración esquemática de detalles en corte de la parte rodeada por las flechas 5C-5C de la tulipa de válvula de la Figura 5B;

la Figura 5D es una ilustración esquemática a escala ampliada de otra forma de realización de una tulipa de válvula;

la Figura 5E es una ilustración esquemática en corte de la tulipa de válvula de la Figura 5D, tomada a lo largo de la línea 5E-5E;

la Figura 5F es una ilustración esquemática en corte de otra forma de realización de una tulipa de válvula;

la Figura 6A es una ilustración esquemática en perspectiva de una unidad de accionamiento mecánico de la bomba y una estructura de encastre sustentadora en asociación operativa con el cartucho de bombeo de la Figura 1;

la Figura 6B es una ilustración esquemática en perspectiva, en despiece ordenado, de la estructura de encastre sustentadora de la Figura 6A mostrada en una configuración abierta antes de la inserción del cartucho de bombeo de la Figura 1;

la Figura 7 es una ilustración esquemática en perspectiva, en despiece ordenado, de otra forma de realización de un cartucho de bombeo que tiene una configuración en forma de T, ilustrando también una parte de un sistema reutilizable de accionamiento de la bomba utilizable para poner en funcionamiento el cartucho de bomba;

la Figura 8A es una ilustración esquemática en perspectiva de una parte de una unidad de accionamiento mecánico de la bomba que incluye un elemento de encastre sustentador diseñado para acoplar el cartucho de bombeo de la Figura 7 en una configuración operativa;

la Figura 8B es una ilustración esquemática en corte del cartucho de bombeo de la Figura 7 cuando se instala en asociación operativa con la estructura de encastre sustentadora de la Figura 8A;

la Figura 9A es una ilustración esquemática en corte de una forma de realización de un cartucho de bombeo de configuración axial;

la Figura 9B es una ilustración esquemática de la pieza insertada del cartucho de bombeo de configuración axial de la Figura 9A, en una primera orientación;

la Figura 9C es una ilustración esquemática de la pieza insertada de la Figura 9B según se ve desde arriba;

la Figura 10A es una ilustración esquemática en corte de una parte de otra forma de realización de un cartucho de bombeo de configuración axial;

la Figura 10B es una ilustración esquemática de una pieza insertada del cartucho de bombeo de la Figura 10A según se ve desde arriba;

la Figura 10C es una ilustración esquemática de la pieza insertada de la Figura 10B según se ve desde arriba;

la Figura 11A es una ilustración esquemática en corte de un cartucho de bombeo de configuración axial que incluye un pistón con válvulas;

la Figura 11B es una ilustración esquemática en corte de otra forma de realización de un cartucho de bombeo de configuración axial que incluye un pistón con válvulas;

la Fig. 11C es una ilustración esquemática en corte, de una parte de una forma de realización alternativa de un conjunto de pistón y vástago de pistón que comprende un pistón con válvulas;

la Fig. 11D es una ilustración esquemática, en corte, que ilustra una parte de una forma de realización de un conjunto de pistón y vástago de pistón que incluye en su interior dos válvulas;

la Fig. 12A es una ilustración esquemática, en corte, de un cartucho de bombeo de configuración axial que incluye un pistón flotante que forma una válvula de admisión en el cartucho de bombeo;

la Fig. 12B es una ilustración esquemática de un componente de brida del conducto de entrada del cartucho de bombeo de la Fig. 12A;

la Fig. 12C es una ilustración esquemática, en despiece ordenado, de un elemento de retención del pistón y un pasador de enganche del cartucho de bombeo de la Fig. 12A;

la Fig. 12D es una ilustración esquemática, en corte de una parte del conjunto de pistón flotante y vástago de pistón del cartucho de bombeo de la Fig. 12A, con la válvula de admisión en una configuración cerrada;

la Fig. 12E es una ilustración esquemática, en corte del conjunto de pistón flotante y vástago de pistón de la Fig. 12D, con la válvula de admisión en una configuración abierta;

la Fig. 12F es una ilustración esquemática, en corte, a escala ampliada del pistón flotante del cartucho de bombeo de la Fig. 12A;

la Fig. 13 es una ilustración esquemática de una forma de realización alternativa del cartucho de bombeo de la Fig. 12A;

la Fig. 14 es una vista esquemática en perspectiva, en despiece ordenado, de una estructura de encastre sustentadora y una parte de una unidad de accionamiento mecánico de la bomba configuradas con fines de acoplamiento con un cartucho de bombeo de configuración axial;

la Fig. 15A es una ilustración esquemática, en corte de otra forma de realización de un pistón;

la Fig. 15B es una ilustración esquemática de otra forma de realización más de un pistón;

la Fig. 16 es una ilustración esquemática, en corte de un cartucho de bombeo formado parcialmente de un tubo de pared delgada;

la Fig. 17A es una ilustración esquemática, en corte de un cartucho de bombeo con una brida de cierre fijada a un cilindro;

la Fig. 17B es una ilustración esquemática, en corte de otra forma de realización de un cartucho de bombeo con un componente sellante fijado a un cilindro;

la Figura 17C es una ilustración esquemática en corte de una pared de pistón y de cilindro que incluye un componente sellante; y

la Figura 17D es una ilustración esquemática en corte de una pared de cilindro que incluye un componente sellante.

La presente invención proporciona un cartucho de bombeo que puede ser útil en una variedad de aplicaciones de bombeo de fluido, administración de fluido o infusión de fluido. El cartucho de bombeo proporcionado por la presente invención está diseñado, construido y configurado para incluir cartuchos de bombeo sustituibles y/o desechables que se pueden acoplar de forma desmontable con una unidad de accionamiento mecánico de la bomba. Los cartuchos de bombeo se construyen preferentemente de materiales y componentes de bajo coste y fácilmente esterilizables. Como tales, los cartuchos de bombeo proporcionados según la invención pueden usarse ventajosamente en sistemas de bombeo, infusión, administración de fluidos, etc., en los que es importante la manipulación de fluido estéril y puro y en los que se exige o se desea una concepción desechable y/o recambiable de los componentes de bombeo mojados por fluido del procedimiento. En consecuencia, los cartuchos de bombeo descritos en este documento están especialmente bien adaptados a aplicaciones que implican, por ejemplo, bombeo y administración de productos alimentarios y, especialmente, a aplicaciones que implican el bombeo o la infusión de un líquido con fines de administración al cuerpo de un paciente o un instrumento quirúrgico o médico.

Según se ha examinado, en la técnica se conocen en general sistemas de bombeo que incluyen cartuchos de bombeo desechables diseñados para ser usados en aplicaciones quirúrgicas o médicas de bombeo o infusión. Sin embargo, según se ha mencionado anteriormente, tales sistemas generalmente están limitados a aplicaciones de bombeo o infusión a presiones relativamente bajas (por ejemplo, menores de 0,69 MPa (100 psig)). Según se examina a continuación con más detalle, las formas de realización preferidas de cartuchos de bombeo proporcionados según la presente invención permiten la generación de presiones de bombeo de fluido de por lo menos aproximadamente 6,90 MPa (1.000 psig) y, en algunas formas de realización preferidas, de por lo menos aproximadamente 34,47 MPa (5.000 psig); en otras formas de realización preferidas, de por lo menos aproximadamente 55,16 MPa (8.000 psig); en otras formas de realización preferidas, de por lo menos aproximadamente 103,42 MPa (15..000 psig); en otras formas de realización, de por lo menos aproximadamente 137,90 MPa (20..000 psig); en otras formas de realización, de por lo menos aproximadamente 206,84 MPa (30 000); y, aún en otras formas de realización, de por lo menos aproximadamente 344,74 MPa (50..000 psig), siendo todavía fácilmente desmontables y sustituibles de una unidad/objetivo de accionamiento mecánico de la bomba y estando construidos de materiales, y utilizando procedimientos, que permiten un coste unitario lo bastante bajo para permitir configurar y diseñar los cartuchos de bombeo para eliminarlos después de un único uso.

Los cartuchos de bombeo proporcionados según la presente invención son particularmente idóneos para procedimientos que implican el bombeo de líquidos a alta presión a instrumentos que crean o utilizan un fluido o chorro de líquido para efectuar una intervención médica o quirúrgica. Por ejemplo, los sistemas de bombeo y cartuchos de bombeo descritos en este documento pueden ser idóneos para ser usados en la entrega de líquidos a alta presión a instrumentos quirúrgicos o médicos, por ejemplo piezas a mano quirúrgicas posicionadas a distancia del cartucho de bombeo y conectadas al mismo en comunicación fluídica a través de una extensión de tubuladura flexible, que puede incluir por lo menos una boquilla para formar un chorro de líquido de corte y/o un chorro de líquido que forma parte de un motor hidrodinámico destinado a accionar una herramienta quirúrgica, por ejemplo una herramienta abrasiva o cortante. En algunas formas de realización tales, los cartuchos de bombeo pueden emplearse en un procedimiento de bombeo de líquidos a una pieza a mano quirúrgica de formación de chorro de líquido y orientación del chorro de líquido formado, mediante la pieza a mano, sobre tejido de un paciente, para cortar, extirpar, exfoliar, raspar, emulsionar y/o macerar el tejido. En otras formas de realización, los cartuchos de bombeo pueden emplearse en un procedimiento de bombeo de líquidos a una pieza a mano quirúrgica impulsada por chorro de líquido que utiliza un chorro de líquido para accionar mecánicamente una herramienta rotatoria cortante o abrasiva de la pieza a mano. Los instrumentos de cirugía ejemplares que utilizan y/o crean chorros de líquido para ser usados en varias intervenciones quirúrgicas, particularmente adecuados al uso con cartuchos y sistemas de bombeo proporcionados según la presente invención, están descritos al detalle en los documentos de patente estadounidense de los Solicitantes con n.^{os} 5944686; 6216573 y 6375635 y en las solicitudes de patente estadounidense pendientes de trámite de los Solicitantes con n.^{os} de orden 09/480500 y 09/480762.

Conviene entender que, si bien los cartuchos de bombeo descritos en este documento son particularmente idóneos para las aplicaciones quirúrgicas o médicas anteriormente descritas, que implican chorros de líquido a alta presión, los sistemas y los cartuchos de bombeo proporcionados según la presente invención se pueden usar con otros fines, especialmente cuando se desee la entrega de fluidos a alta presión y cuando sea deseable utilizar un cartucho de bombeo sustituible y/o desechable a efectos de manipulación de fluidos puros/estériles, que puede tener un coste unitario relativamente bajo. El experto habitual en la materia concebirá fácilmente muchas aplicaciones en las industrias de la alimentación, farmacéutica y otras en las que se pueden usar ventajosamente tales sistemas de bombeo y cartuchos de bombeo.

Las formas de realización preferidas de los cartuchos de bombeo proporcionados según la invención están configuradas como cartuchos de bombeo con bomba de pistón que incluyen en su interior un cilindro y un pistón, que está construido y dispuesto para un movimiento en deslizamiento y/o movimiento alternativo dentro del cilindro. El término "pistón", según se emplea en este documento, hace referencia a un componente de un cartucho de bombeo que tiene una superficie que está mojada por el líquido o fluido que se está bombeando mediante el cartucho de bombeo y que está configurado para un movimiento en deslizamiento dentro del cilindro, por lo que el componente aplica una fuerza al fluido/líquido en el interior del cilindro, incrementando con ello su presión y/o energía cinética. Un "fluido", cuando se emplea en el presente contexto, puede comprender un líquido, gas, fluido supercrítico, lodo, suspensión, o cualquier mezcla de los anteriores y hace referencia a un estado termodinámico del material presente en las regiones del cilindro a la temperatura y presión a la que se usa un cartucho de bombeo en funcionamiento. En formas de realización típicas, por ejemplo aquellas que implican el bombeo o la infusión de materiales al cuerpo de un paciente o un instrumento quirúrgico o médico, el fluido que se bombea o infunde será un líquido a la temperatura y presión de funcionamiento del cartucho de bombeo. Típicamente, cuando se utiliza el cartucho de bombeo para usos quirúrgicos o médicos, el líquido comprenderá un líquido médicamente, biológicamente y/o fisiológicamente compatible tal como, por ejemplo, solución salina normal, solución salina tampón fosfato, agua estéril, etc. "Construido y dispuesto para un movimiento en deslizamiento dentro del cilindro", según se emplea en el anterior contexto que describe la configuración del pistón y del cilindro, hace referencia a la aptitud al movimiento en deslizamiento del pistón en el interior del cilindro, previa instalación del pistón dentro del cilindro del cartucho de bombeo.

Según se describe a continuación con más detalle, el cartucho de bombeo está construido para incluir un componente sellante que está conformado para incluir una parte de brida de cierre abocinada, que está construida y dispuesta de forma que entra en contacto con una superficie en el interior del cartucho de bombeo con objeto de crear un sello. Un "componente sellante", según se emplea en este documento, hace referencia a un componente de un cartucho de bombeo configurado y posicionado para crear un sello estanco a los fluidos dentro del cartucho de bombeo. En determinadas formas de realización, el componente sellante es un componente de un pistón, configurado y posicionado sobre el pistón, de tal modo que el componente, o por lo menos una parte del mismo, entra en contacto con una superficie interior de un cilindro cuando el pistón está instalado dentro del cilindro y, en consecuencia, crea un sello entre el pistón y el cilindro. En otras formas de realización, el componente sellante es un componente de un cilindro, configurado y posicionado sobre el cilindro, de tal modo que el componente, o por lo menos una parte del mismo, entra en contacto con una superficie de un pistón y/o una superficie de un vástago de pistón, cuando el pistón/vástago de pistón está instalado dentro del cilindro y, en consecuencia, crea un sello entre el pistón y el cilindro. Un "sello", según se emplea en el anterior contexto, hace referencia a una región de contacto entre dos componentes adyacentes, región de contacto que separa el cilindro en una primera y una segunda región y proporciona un aumento de resistencia al flujo de fluido a través del sello desde la primera región del cilindro hasta la segunda, o a la inversa.

Una "brida de cierre abocinada" o "parte de brida de cierre abocinada" de un componente sellante del pistón hace referencia a una parte del pistón conformada y configurada para extenderse en sentido contrario a una parte de cuerpo principal del pistón axialmente y/o distalmente y, de forma típica, también radialmente. Por ejemplo, una brida de cierre abocinada, según se emplea en este documento, no englobaría un pistón que utiliza una junta tórica estándar como componente sellante, puesto que una junta tórica por lo general está configurada de tal modo que se extiende desde el cuerpo principal de un pistón alrededor del cual forma un elemento de estanqueidad circunferencial periférico sólo radialmente (es decir, hacia la superficie interior del cilindro), y no axialmente o distalmente.

Un "elemento de apoyo del componente sellante" es cualquier elemento estructural al que va acoplada la parte de brida de cierre abocinada del componente sellante (por ejemplo, un cuerpo principal de pistón, una parte de cuerpo principal de encaje en el cilindro de un anillo de estanqueidad de cilindro o un cuerpo de tulipa de válvula).

La frase "construido y dispuesto de forma que entra en contacto con una superficie interior del cilindro", según se emplea en el anterior contexto, hace referencia a la configuración del cilindro de modo que, a consecuencia del ensamblaje del pistón dentro del cilindro, una superficie del componente sellante entra en contacto físico directo por lo menos con una parte de la superficie interior del cilindro. Según se ha mencionado anteriormente, de acuerdo con la invención están configurados y diseñados de modo que, durante el funcionamiento, el pistón puede deslizarse dentro del cilindro del cartucho de bombeo de manera que incrementa la presión del líquido en el interior del cilindro hasta una presión de por lo menos aproximadamente 6,90 MPa (1.000 psig) para su posterior entrega a un conducto de salida en comunicación fluídica con el cartucho de bombeo.

De manera análoga, una "brida de cierre abocinada" o "parte de brida de cierre abocinada" de un componente sellante del cilindro hace referencia a una parte del cilindro conformada y configurada para extenderse en sentido contrario a una pared del cilindro axialmente y/o distalmente y, de forma típica, también radialmente.

La frase "construido y dispuesto de forma que entra en contacto con una superficie del pistón o construido y dispuesto de forma que entra en contacto con una superficie del vástago de pistón", según se emplea en el anterior contexto, hace referencia a la configuración del cilindro de modo que, a consecuencia del ensamblaje del pistón/vástago de pistón dentro del cilindro, una superficie del componente sellante entra en contacto físico directo por lo menos con una parte de la superficie del pistón/vástago de pistón.

En algunas formas de realización preferidas en las que el pistón/vástago de pistón incluye un componente sellante y en las que es deseable que el cartucho de bombeo sea capaz de generar presiones de bombeo del fluido relativamente altas, por ejemplo presiones por encima de 6,90 MPa (1.000 psig), el pistón va acoplado preferentemente a un vástago de pistón que va acoplado a su vez con una unidad de accionamiento mecánico de la bomba para accionar el pistón y el vástago en un movimiento alternativo. En determinadas formas de realización tales como las que se describen a continuación con más detalle, el pistón puede estar configurado como un tapón, anillo circular u otro tipo de componente que esté formado integralmente con el componente sellante como una única pieza de un material resiliente capaz de crear un sello deslizante, mientras el vástago de pistón puede comprender un componente de soporte, estructuralmente rígido, construido y configurado para dar apoyo al pistón y accionarlo dentro del cilindro.

Un "vástago de pistón", según se emplea en este documento, hace referencia a un componente del cartucho de bombeo que puede ir conectado mecánicamente a un pistón (si lo hay) y una fuente de fuerza para accionar el vástago de pistón y cualquier pistón conectado al mismo. Un "vástago de pistón" puede ser un elemento separado o separable del pistón o, como alternativa, el pistón y el vástago de pistón pueden estar formados integralmente como un único elemento. "Acoplado con", cuando se emplea en el contexto del acoplamiento del pistón con el vástago de pistón, hace referencia a la asociación conjunta del pistón y el vástago de pistón de tal modo que el vástago de pistón es capaz de mantener una fuerza sobre el pistón, de manera que mueve el pistón dentro del cilindro. "Acoplado con" incluye conexiones que comprenden fijación rígida y formación integral, por ejemplo un conjunto de pistón y vástago de pistón de una pieza también podría ir "acoplado" conjuntamente en el que el pistón y el vástago de pistón se mueven conjuntamente a la misma velocidad en todo momento del ciclo de bombeo, y también engloba conexiones que permiten que tenga lugar un movimiento relativo entre el pistón y el vástago de pistón durante el ciclo de bombeo, o una parte del mismo. Conviene entender que el pistón puede ir "acoplado con" el vástago de pistón incluso sin contacto directo entre el pistón y el vástago de pistón. Por ejemplo, se pueden interponer, si se desea o es ventajoso, varios distanciadores, arandelas, elementos de expansión, etc. entre el pistón y el vástago de pistón dentro del significado de "acoplado con" anteriormente dado.

Según se ha mencionado previamente, las formas de realización preferidas de los cartuchos de bombeo proporcionados según la presente invención están configuradas para permitir el acoplamiento desmontable del cartucho de bombeo con una unidad de accionamiento de bomba reutilizable, por ejemplo, una unidad de accionamiento de bomba alternativa. "Acoplado de forma desmontable", según se emplea en este documento en el contexto de la asociación entre el cartucho de bombeo y la unidad de accionamiento mecánico de la bomba del sistema de bombeo, hace referencia a la aptitud del cartucho de bombeo para ser instalado y quitado de la unidad de accionamiento de la bomba por un operador del sistema, sin requerir el desmontaje de la unidad de accionamiento de la bomba y, con especial preferencia, sin necesidad de usar herramienta alguna.

En tales configuraciones, es preferible que el vástago de pistón del cartucho de bombeo esté construido y dispuesto para una asociación operativa con la unidad de accionamiento mecánico de la bomba. La frase "construido y dispuesto para una asociación operativa con una unidad de accionamiento mecánico de la bomba", según se emplea en el anterior contexto, hace referencia al acoplamiento del vástago de pistón con la unidad de accionamiento de la bomba de manera que permite que la bomba aplique una fuerza al vástago de pistón, y mueve el mismo y, si lo hay, el pistón dentro del cilindro, para efectuar el bombeo y la entrega de fluidos desde el cartucho de bombeo.

En algunas formas de realización especialmente preferidas, el cartucho de bombeo va acoplado con la unidad de accionamiento de la bomba de forma desmontable y la unidad de accionamiento de la bomba soporta e inmoviliza el cartucho de bombeo durante el funcionamiento del sistema. "Sostiene e inmoviliza", según se emplea en el anterior contexto, hace referencia a la capacidad de la unidad de accionamiento de la bomba, o componente, o por lo menos una parte del mismo, que sostiene/encastra el cartucho de bombeo, para permitir que el cartucho de bombeo resista fuerzas/presiones mantenidas sobre el cartucho de bombeo durante el funcionamiento al absorber, resistir, y/o redirigir por lo menos algunas de tales fuerzas, impidiendo con ello el movimiento relativo entre por lo menos un componente del cartucho de bombeo y la unidad de accionamiento de la bomba, así como, en determinadas formas de realización, impidiendo la interrupción o pérdida por fuga de líquido del cartucho de bombeo.

En algunas formas de realización preferidas de los sistemas de bombeo inventivos, que proporcionan cartuchos de bombeo acoplados de forma desmontable, el cartucho de bombeo, o determinados componentes de los mismos, está configurado y construido para un único uso, de tal modo que los procedimientos de bombeo o infusión de fluidos/líquidos que utilizan tales cartuchos de bombeo incluirán una etapa final de eliminación de por lo menos una parte del cartucho de bombeo después de un único uso. Según se examina con más detalle a continuación, se pueden construir y configurar cartuchos de bombeo destinados a un único uso simplemente mediante, por ejemplo, la inclusión de pistones o cilindros que tienen componentes sellantes que son sacrificiales y están sometidos a desgaste durante el funcionamiento, de modo que estos fallarán después del funcionamiento durante un período de tiempo igual o algo mayor, aunque no mucho, que una vida útil deseada para una aplicación particular de un sólo uso. Por ejemplo, cuando se utiliza el cartucho de bombeo para una intervención quirúrgica (por ejemplo, para administrar un líquido a alta presión a un dispositivo quirúrgico de corte impulsado por chorro de líquido), el componente sellante del pistón o cilindro puede construirse de modo que el cartucho de bombeo sea capaz de generar una presión deseable de impulsión de fluido con una tasa de fuga aceptable durante un período de por lo menos aproximadamente una hora, pero que no exceda de, por ejemplo, 24 horas, de modo que será necesario sustituir el cartucho de bombeo después de una única intervención quirúrgica.

En lugar de esto, en otras formas de realización, el cartucho de bombeo podría por ejemplo incluir un componente sellante construido de materiales más duraderos, de modo que podría utilizarse el cartucho de bombeo durante períodos más prolongados y/o para varias intervenciones quirúrgicas. En tales formas de realización, es deseable que el cartucho de bombeo esté configurado para un fácil desmontaje, a fin de permitir el limpiado y la esterilización del cartucho de bombeo entre usos. Asimismo, en algunas formas de realización, puede configurarse un componente sometido a una tasa de desgaste particularmente elevada, por ejemplo el componente sellante, para su sustitución fácil y rápida en el interior del cartucho de bombeo. En consecuencia, en algunas formas de realización tales, una parte del cartucho de bombeo, en vez de todo el cartucho de bombeo, puede construirse y proporcionarse a efectos de sustitución después de un único uso. Para tales formas de realización, partes del cartucho de bombeo que están configuradas para múltiples usos comprenderán preferentemente componentes no mojados por fluido, de manera que se reduce al mínimo cualquier contaminación cruzada entre usos.

En todo caso, para formas de realización en las que se utilizan los cartuchos de bombeo acoplados de forma desmontable como parte de un procedimiento de bombeo o infusión de un líquido con fines de administración al cuerpo de un paciente o un instrumento quirúrgico o médico para efectuar un tratamiento médico, el cartucho de bombeo debería esterilizarse, después de la fabricación pero antes de la utilización para bombeo, por ejemplo mediante esterilización por calor, esterilización por radiación, esterilización química o similares, como sería evidente para el experto habitual en la materia. En general, las formas de realización del cartucho de bombeo descrito como estando "construido y configurado para su eliminación después de un único uso" se caracterizan por estar construidas de materiales de coste relativamente bajo e incluir en su interior por lo menos un componente que tiene una duración útil que no excede en mucho de un período máximo contemplado de un sólo uso para una aplicación prevista.

Los cartuchos de bombeo proporcionados según la presente invención pueden configurarse de una variedad de maneras, según se examina a continuación con más detalle. Por ejemplo, en algunas formas de realización, el cartucho de bombeo puede estar configurado con una configuración del paso de flujo "en forma de T", teniendo un paso de flujo de entrada y un paso de flujo de salida coaxiales, cada uno en comunicación fluídica con un cilindro que forma una cámara de bomba, que tiene un eje longitudinal fundamentalmente perpendicular al eje longitudinal de los pasos de flujo de entrada y de salida. En otra configuración, el cartucho de bombeo incluye un paso de flujo "en forma de Y", en el que el cartucho de bombeo tiene un cuerpo principal que incluye en su interior dos pasos de flujo paralelos "uno de entrada y uno de salida", colocados uno al lado del otro y distales a la cámara de la bomba, con ejes longitudinales paralelos que también son paralelos al eje longitudinal del cilindro que forma la cámara de la bomba.

En algunas formas de realización preferidas, el cartucho de bombeo tiene una configuración alineada axialmente y está formado, por lo menos en parte, de un tubo alargado/tubería de pared delgada. En tales formas de realización, el cilindro que forma la cámara de bombeo en la que el pistón y/o el vástago de pistón se mueven alternativamente y por lo menos uno de un paso de flujo de entrada y de salida del cartucho de bombeo están alineados coaxialmente y/o formados de, o contenidos en el interior de un calibre común del tubo alargado/tubería de pared delgada. Los términos "tubo alargado" y "tubería de pared delgada", cuando se emplean para describir una parte de cuerpo principal de un cartucho de bombeo proporcionado según la invención, hacen referencia a la formación del cuerpo principal del cartucho de bombeo a partir de un tubo anular que tiene un espesor de pared que es sustancialmente menor que el diámetro exterior del tubo y un diámetro exterior que es sustancialmente menor que la longitud del tubo. En determinadas formas de realización, tales cartuchos de bombeo pueden construirse de tubería de pared delgada de bajo coste, fácilmente disponible, biológicamente compatible, por ejemplo tubería de acero inoxidable, que permite la fabricación de tales formas de realización del cartucho de bombeo a un coste unitario muy bajo. En algunas formas de realización, puede usarse un tubo de apoyo (desechable o no desechable) para ayudar a soportar la tubería de pared delgada.

Por lo general, cada uno de los pasos de flujo de entrada y de salida de los cartuchos de bombeo proporcionados según la presente invención incluirá en su interior por lo menos una válvula destinada a proporcionar una regulación del flujo y/o a permitir que uno o ambos de los conductos quede selectivamente abiertos y cerrados. Preferentemente, por lo menos una de tales válvulas está configurada como una válvula de retención y, con especial preferencia, cada uno de los pasos de flujo de entrada y de salida incluye en su interior una válvula de retención para controlar el sentido del flujo de fluido a través del cartucho de bombeo. Una "válvula de retención", según se emplea en este documento, hace referencia a una válvula que está construida y configurada para impedir o restringir el flujo de fluido en un sentido a lo largo de un paso de fluido, y permitir el flujo de fluido a lo largo de un sentido de flujo de fluido diferente, sin o sustancialmente con menos restricción del flujo de fluido que a lo largo del primer sentido. Mientras que en algunas formas de realización las válvulas de retención de admisión y de salida pueden ir ubicadas en el conducto de entrada y el conducto de salida, respectivamente, en una posición alejada del cartucho de bombeo, en formas de realización con más preferencia, el cartucho de bombeo contiene en su interior por lo menos una parte de por lo menos una de la válvula de retención de salida y la válvula de retención de admisión y, más preferentemente, incluye en su interior por lo menos una parte de cada válvula de retención.

Las formas de realización de la presente invención también proporcionan una variedad de configuraciones de válvula de retención preferidas para ser usadas en los cartuchos de bombeo de la invención. Las válvulas proporcionadas según la invención están configuradas en general para incluir un elemento de estanqueidad y un asiento de válvula, definiendo el contacto de sellado entre el elemento de estanqueidad y el asiento de válvula una configuración cerrada de la válvula. Un "elemento de estanqueidad de la válvula" o "componente sellante" de una válvula hace referencia a la parte de una válvula que establece contacto con un asiento de válvula y que tiene por misión principal transmitir fuerzas generadas por la presión del fluido a la superficie de asiento de la válvula para formar un sello hermético a la presión. En formas de realización preferidas, el elemento de estanqueidad de la válvula, cuando está en contacto hermético con el asiento de válvula, con la válvula posicionada en una configuración cerrada, forma un sello capaz de resistir una diferencia de presiones de por lo menos aproximadamente 6,90 MPa (1000 psi) sin pérdida sustancial por fuga a su través; en formas de realización con más preferencia, por lo menos 39,97 MPa (5000 psi); en otras formas de realización preferidas, por lo menos aproximadamente 55,16 MPa (8000 psi); en otras formas de realización preferidas, por lo menos aproximadamente 103,42 MPa (1500 psi); en otras formas de realización, por lo menos aproximadamente 137,80 MPa (20.000 psi); en otras formas de realización, por lo menos aproximadamente 206,84 MPa (30.000 psi); y todavía en otras formas de realización, por lo menos aproximadamente 34,47 MPa (50.000 psi). "Sin pérdida sustancial por fuga" o "ninguna pérdida sustancial por fuga", según se emplea en el presente contexto, hace referencia a una situación en la que sustancialmente no existe ninguna pérdida por fuga o en la que la tasa de fuga está dentro de los límites tolerables a presiones de trabajo deseadas. Evidentemente, las tasas de fuga que son tolerables variarán con la configuración particular del cartucho de bombeo y la aplicación de bombeo o infusión que se está efectuando; no obstante, de forma típica, durante la etapa principal de operación, después de cualquier período inicial de rodaje, las tasas de fuga son preferentemente menores que aproximadamente el 0,5% de un caudal medio de bombeo del cartucho de bombeo en funcionamiento; más preferentemente menores que aproximadamente el 0,1% todavía con más preferencia menores que aproximadamente el 0,05% y con especial preferencia, menores que aproximadamente el 0,02%. Las tasas de fuga durante cualquier etapa inicial de rodaje de operación del pistón, por ejemplo durante las 1000 primeras carreras o así, pueden ser superiores, por ejemplo hasta aproximadamente el 5% de un caudal medio de bombeo del cartucho de bombeo en funcionamiento durante este período.

En algunas formas de realización preferidas, los cartuchos de bombeo proporcionados según la invención incluyen por lo menos una válvula que comprende un asiento de válvula y un elemento de estanqueidad, en la que el elemento de estanqueidad comprende una superficie de obstrucción generalmente cóncava posicionada para quedar enfrentada al asiento de válvula, cuando se ensambla la válvula en una configuración operativa. Los detalles estructurales de tal configuración se examinan a continuación con más detalle. El término "cóncava", según se emplea en el contexto anterior, hace referencia a la superficie que tiene una configuración arqueada que puede ser curva, parcialmente curva, o una serie de rectas interconectadas o segmentos planos. En algunas formas de realización preferidas de válvulas que tienen elementos de estanqueidad que comprenden superficies de obstrucción cóncavas, el elemento de estanqueidad está formado de un material resiliente, que, en determinadas formas de realización, puede ser el mismo material resiliente del que se forma el pistón integral y/o el componente sellante del pistón y/o cilindro. Semejante material puede ser, según se describe a continuación con más detalle, un material polimérico, preferentemente un material polimérico no elastomérico. Según se ha descrito previamente, en formas de realización preferidas, la válvula del cartucho de bombeo está configurada como una válvula de retención. En tales formas de realización, el elemento de estanqueidad anteriormente descrito puede formar por lo menos una parte de una tulipa de la válvula de retención. La tulipa incluye, en algunas formas de realización, una pieza insertada rígida, preferentemente metálica y preferentemente posicionada en el centro de la tulipa, que puede formar una parte de la superficie de obstrucción que recubre el orificio del asiento de válvula. A este respecto, la pieza insertada rígida resiste la extrusión en el orificio cuando está sometida a presión. El término "tulipa", según se emplea en este documento, hace referencia en líneas generales a una parte axialmente móvil de una válvula de retención, que incluye, sustenta o está conectada al elemento de estanqueidad de la válvula.

En determinadas formas de realización de la invención, particularmente en formas de realización que implican cartuchos de bombeo que tienen una configuración axial, el pistón y/o vástago de pistón del cartucho de bombeo está configurado para incluir, o por lo menos formar parcialmente, por lo menos una válvula. La frase "incluye, o por lo menos forma parcialmente una válvula" o "incluir, o por lo menos formar parcialmente una válvula", cuando se emplea para describir determinados pistones y/o vástagos de pistón proporcionados según la invención, hace referencia a configuraciones en las que uno o más componentes que forman la válvula están o bien en contacto con, o bien por lo menos parcialmente contenidos en el interior del pistón y/o vástago de pistón, o en las que por lo menos una pieza de la válvula está formada, por lo menos parcialmente, a partir de una superficie o componente del pistón y/o vástago del pistón. En algunas de tales formas de realización, según se describe con más detalle a continuación, el pistón puede estar configurado como un pistón flotante que es móvil con relación al vástago de pistón y que incluye, como parte de su estructura, un componente sellante secundario que comprende el componente sellante de una válvula de retención del cartucho de bombeo. Según se ilustra y se describe a continuación, semejantes válvulas de retención configuradas como un pistón flotante están configuradas, con carácter sumamente práctico y con especial preferencia, como válvulas de retención de admisión del cartucho de bombeo, estando los asientos de válvula destinados a tales válvulas formados típicamente de una superficie terminal distal de un vástago de pistón con el que está acoplado el pistón flotante. En otras formas de realización más, el pistón y/o vástago de pistón puede incluir, o por lo menos formar parcialmente, más de una válvula, por ejemplos dos válvulas (por ejemplo, tanto una válvula de retención de admisión como de salida del cartucho de bombeo).

A continuación se describirán con más detalle los sistemas de bombeo, cartuchos de bombeo y procedimiento de bombeo inventivos en el contexto de varias formas de realización específicas ilustradas en las figuras que se adjuntan. Deberá entenderse que las formas de realización descritas tienen fines únicamente ilustrativos y que las características novedosas de la invención, según se describen en las reivindicaciones que se adjuntan, pueden ponerse en práctica de otras maneras, o utilizarse para sistemas y procedimientos que tengan otras configuraciones, como será evidente para el experto habitual en la materia.

Las Figs. 1, 2A a C y 3 ilustran una forma de realización de un cartucho de bombeo 100 proporcionado según la invención. El cartucho de bombeo 100 está configurado con un paso de flujo de fluido "en forma de Y". Específicamente, la parte de cuerpo principal 102 del cartucho de bombeo 100 (vista con la mayor claridad en las Figs. 2A y 2B) incluye en su interior tres taladros 104, 106 y 108 que tienen ejes longitudinales 110, 112 y 113, respectivamente, que son fundamentalmente paralelos entre sí. El taladro 104 comprende una cámara de bomba formando un cilindro 114 del cartucho de bombeo 100. El cilindro 104 está dispuesto en la sección proximal de la parte de cuerpo principal 102, mientras que los taladros 106 y 108 están dispuestos en la superficie distal 116 de la parte de cuerpo principal 102, con cada uno de sus ejes longitudinales desplazado lateralmente de los ejes longitudinales 110 del cilindro 104, de tal modo que la configuración del conjunto es similar a una "Y". Los taladros 106 y 108 están en comunicación fluídica con la cámara de la bomba 114 a través de aberturas 118 y 120 formadas en la parte de cuerpo principal 102, respectivamente. Una "cámara de bomba", según se emplea en este documento en el contexto de los cartuchos de bombeo proporcionados según la invención, hace referencia a un cilindro (preferentemente un cilindro circular, aunque, en otras formas de realización, el cilindro puede tener fundamentalmente cualquier forma perimétrica), o parte del mismo, en el que un pistón y/o vástago de pistón se desliza o se mueve alternativamente cuando el cartucho de bombeo está en funcionamiento.

La parte de cuerpo principal 102 del cartucho de bombeo 100 puede estar construida de una amplia variedad de materiales, como sería evidente para el experto habitual en la materia. En formas de realización preferidas, la parte de cuerpo principal 102 está formada de un material esterilizable, biológicamente compatible, que es adecuado al uso para aplicaciones de bombeo médicas/quirúrgicas. En la forma de realización ilustrada, la parte de cuerpo principal 102 está construida de un acero inoxidable de calidad quirúrgica, que se ha mecanizado para formar los distintos taladros, acanaladuras y características ilustradas en las figuras.

En la forma de realización ilustrada, la parte de cuerpo principal 102 está construida de materiales y con dimensiones y espesores de paredes seleccionados para permitir que el cartucho de bombeo resista las presiones de trabajo máximas contempladas del cartucho de bombeo (por ejemplo, por lo menos 6,90 MPa (1.000 psig), sin necesidad de un apoyo adicional para impedir el fallo mecánico de la parte de cuerpo principal 102. Sin embargo, en algunas formas de realización, especialmente aquellas en las que el bajo coste y la facilidad de fabricación son particularmente cruciales, la parte de cuerpo principal 102 puede construirse de materiales y/o con dimensiones y espesores que hacen la parte de cuerpo principal inepta para resistir las presiones de trabajo contempladas sin medios suplementarios de apoyo externo. Como se explicará más detalladamente a continuación en el contexto de las Figs. 6A y 6B, puede proporcionarse una estructura de encastre sustentadora para formar parte de una unidad reutilizable de accionamiento de la bomba, para acoplamiento con el cartucho de bombeo, estructura de encastre sustentadora que puede estar configurada para unirse con la parte de cuerpo principal y sostenerla de tal modo que sea capaz de resistir presiones de trabajo muy superiores, sin fallo, cuando es sostenida por la estructura de encastre sustentadora, a las que no sería capaz de resistir sin semejante estructura. En tales formas de realización, la parte de cuerpo principal 102 puede construirse, por ejemplo, de una variedad de materiales ligeros, económicos, por ejemplo material polimérico. Por ejemplo, en algunas formas de realización, la parte de cuerpo principal 102 puede construirse, a través de moldeo por inyección, de una variedad de materiales plásticos rígidos o semirrígidos perfectamente conocidos. En formas de realización preferidas, que implican partes de cuerpo principal de cartuchos de bombeo construidas de materiales poliméricos que no soportan la presión de trabajo, el cilindro en el que el pistón se mueve alternativamente comprende una sección de pared delgada de tubería metálica, por ejemplo tubería de acero inoxidable, que está encajada a presión o moldeada en el interior de la parte de cuerpo principal del cartucho de bombeo.

El cartucho de bombeo 100 también incluye un pistón 122 construido y dispuesto para un movimiento en deslizamiento y movimiento alternativo dentro del cilindro 104. El pistón 122 está acoplado con el vástago de pistón 124, que es acoplable a su vez con una unidad de accionamiento mecánico de la bomba (ilustrada en las Figs. 6A a 6B) a través de una región de acoplamiento entre el accionamiento mecánico y la bomba 126. La estructura específica del pistón 122 y del vástago de pistón 124 se describe con más detalle a continuación, en el contexto de la Fig. 3. El pistón 122, en la forma de realización ilustrada, comprende una estructura de una pieza, en forma de cápsula, moldeada sobre el extremo distal 128 del vástago de pistón 124. Como se describirá con más detalle a continuación, en el contexto de las Figs. 3 y 4A a B, la configuración particular y los materiales de construcción del pistón 122 pueden variar en el campo de aplicación de la invención.

Según se ilustra en la Fig. 1, el pistón 122 comprende un componente polimérico formado integralmente, preferentemente mediante moldeo por inyección, que incluye, como parte de su estructura, un componente sellante circunferencial 130, que incluye una parte de brida de cierre abocinada 132 en contacto durante el funcionamiento con la superficie interior 134 del cilindro 104. En la forma de realización ilustrada, el pistón 122 está moldeado por inyección directamente sobre el extremo distal 128 del vástago de pistón 124, que incluye una pestaña de sujeción 136 y una muesca de sujeción 138, a cuyo alrededor y en cuyo interior se moldea el pistón 122, asegurando en consecuencia el pistón 122 al vástago de pistón 124 durante el funcionamiento. Conviene entender que, en otras formas de realización, el pistón puede asegurarse al vástago de pistón de una variedad de diferentes maneras. Por ejemplo, en otras formas de realización, el pistón puede asegurarse al vástago de pistón a través de, por ejemplo, enlace o soldadura químicos o térmicos, a través del uso de elementos de fijación, por ejemplo remaches, tornillos, púas, pasadores, etc., como sería evidente para el experto habitual en la materia, o, como variante, el vástago de pistón y el pistón pueden comprender un único componente integral construido del mismo material. Igualmente, el pistón o el vástago de pistón, o ambos, pueden ir roscados para facilitar el acoplamiento y/o la fijación.

Como se describe con más detalle a continuación en el contexto de las Figs. 3 y 4C, el pistón 122 está formado de un material plástico no elastomérico, preferentemente semirrígido, que es dimensionalmente estable, pero que manifiesta determinadas propiedades de deformación irreversible en el campo de utilización de las presiones/condiciones de trabajo contempladas. Los materiales plásticos preferidos incluyen polímeros cristalinos o polímeros semicristalinos, o polímeros amorfos que tienen una temperatura de transición vítrea superior a la temperatura de funcionamiento del cartucho de bombeo. El pistón 122 puede construirse potencialmente de una amplia variedad de plásticos técnicos, incluyendo por ejemplo, aunque sin carácter de limitación, politetrafluoroetileno (PTFE), polipropileno, polietileno de alta densidad, polivinilcloruro, poliamidas, poliimidas, poliarilimidas, poliacetales, polisulfonas, poliestireno, sus mezclas, etc., como será evidente para el experto habitual en la materia. También pueden usarse plásticos técnicos que incluyen cargas. En las formas de realización particularmente preferidas, el pistón 122 se construye de materiales plásticos que tienen determinadas propiedades mecánicas y materiales deseables, examinadas a continuación, que permiten que el pistón presente características deseables de deformación, sellado y desgaste. Materiales plásticos particularmente útiles que tienen estas características, que comprenden una forma de realización particularmente preferida utilizable para formar el pistón 122, y los demás pistones descritos a continuación a propósito de otras formas de realización de la invención, son nailon 6,6, polímeros acetálicos, por ejemplo, polioximetileno (DELRIN^{TM}) y poliimidas.

En formas de realización preferidas, el pistón 122 está dimensionado y configurado, según se examina a continuación, de tal modo que, durante por lo menos una parte de la operación del cartucho de bombeo 100, un sello formado entre la brida de cierre abocinada 132 del pistón 122 y la superficie interior 134 del cilindro sea apto para resistir una diferencia de presiones por todo el sello de por lo menos aproximadamente 6,90 MPa (1000 psi) sin pérdida sustancial por fuga de fluido a su través; con más preferencia por lo menos aproximadamente 34,47 MPa (5000 psi); con más preferencia, por lo menos aproximadamente 55,16 MPa (8000 psi); todavía con más preferencia por lo menos aproximadamente 103,42 MPa (15.000 psi); en otras formas de realización, por lo menos aproximadamente 137,90 MPa (20.000 psi); en otras formas de realización, por lo menos aproximadamente 206,84 MPa (30.000 psi); y todavía en otras formas de realización, por lo menos aproximadamente 344,74 MPa (50.000 psi). Según se ha descrito anteriormente, en la forma de realización ilustrada y con preferencia, el pistón 122 comprende un componente formado integralmente de una pieza en el que el componente sellante 130 y una parte de cuerpo principal 140 del pistón comprenden un elemento enterizo. Sin embargo, en otras formas de realización, el componente sellante y el cuerpo principal del pistón pueden tener una formación no integral, sino que el componente sellante podría antes bien comprender un elemento separado o separable conectado al pistón, bien de manera rígida (por ejemplo, mediante encolado, soldadura, ligadura, etc.), o bien no rígida y/o con movilidad (por ejemplo, el componente sellante podría comprender una brida o anillo circunferencial posicionado por lo menos parcialmente dentro de una ranura, canal u otro medio de asiento dentro del pistón). En formas de realización preferidas, según se ilustra, la brida de cierre abocinada 132 del componente sellante 130 se extiende en sentido contrario a la parte de cuerpo principal 140 del pistón 122 por lo menos axialmente y, con preferencia, axialmente, radialmente y distalmente y, con preferencia, es pivotalmente flexible con relación a la parte de cuerpo principal del pistón.

El vástago de pistón 124 puede construirse de una amplia variedad de materiales, por ejemplo de los materiales anteriormente descritos apropiados para construir la parte de cuerpo principal 102 del cartucho de bombeo 100 y/o el pistón 122. Los materiales seleccionados deberían tener resistencia y durabilidad suficientes para permitir que el vástago de pistón resista y transmita las fuerzas aplicadas por una unidad de accionamiento mecánico de la bomba (no mostrada) al pistón para bombear fluidos a las presiones de trabajo contempladas del cartucho de bombeo. En una forma de realización, el vástago de pistón 124 se construye de aluminio. En la forma de realización ilustrada, la región de acoplamiento entre el accionamiento mecánico y la bomba 126 del vástago de pistón 124 incluye, en su extremo axial, una brida circunferencial de soporte de carga 142, que está configurada para soportar la mayor parte de, y con preferencia fundamentalmente toda la carga aplicada por la unidad de accionamiento mecánico de la bomba durante una carrera de descarga del cartucho de bombeo en funcionamiento. La región 126 incluye además una muesca de acoplamiento 144, que está configurada para casar con una lengüeta, anillo u otro mecanismo de conexión rápida de la unidad de accionamiento mecánico de la bomba, a fin de permitir un acoplamiento de encaje rápido del vástago de pistón y un émbolo buzo de movimiento alternativo de una unidad de accionamiento mecánico de la bomba (no mostrada). Conviene entender que la forma y el mecanismo de acoplamiento seleccionados para acoplar el vástago de pistón 124 con un émbolo buzo de movimiento alternativo de la unidad de accionamiento mecánico de la bomba no es particularmente crucial y puede asumir, en otras formas de realización, una variedad extremadamente amplia de formas y configuraciones, como será evidente para el experto habitual en la materia. Por ejemplo, en lugar de incluir los medios de acoplamiento de conexión rápida ilustrados, el vástago de pistón podría ir conectado a un émbolo buzo de movimiento alternativo a través de una conexión más permanente, tal como una conexión que comprende un acoplamiento por tornillo, acoplamiento por tuercas y pernos, etc., o, como variante, el vástago de pistón podría ir conectado en forma permanente al émbolo buzo de movimiento alternativo, por ejemplo mediante soldadura, etc. En otra forma de realización más, el vástago de pistón y el émbolo buzo de movimiento alternativo de la unidad de accionamiento mecánico de la bomba pueden comprender un único elemento integral, elemento que es amovible del cartucho de bombeo y, en algunas formas de realización, del pistón, y que comprende parte del sistema reutilizable (véanse, por ejemplo, las Figs. 7, 8A y 8B).

El cartucho de bombeo 100 incluye además una faldilla opcional flexible 146 proporcionada para impedir que el material procedente del entorno exterior contamine la cámara de la bomba 114 y los flujos de fluido en el interior del cartucho de bombeo, a través de la entrada en el cilindro 104, a través del sello móvil creado entre el pistón o, en algunas formas de realización, el vástago de pistón, y la superficie interior 134 del cilindro. La provisión de semejante faldilla flexible o "biosello" es especialmente deseable cuando se utiliza el cartucho de bombeo para aplicaciones de bombeo médicas o quirúrgicas. Según se ilustra en la Fig. 1, la faldilla flexible 146 incluye un primer anillo de estanqueidad 148 posicionado en contacto hermético con la muesca 150 del vástago de pistón 124. En la forma de realización ilustrada, el anillo de estanqueidad 148 de la faldilla flexible 146 queda sellado con la muesca 150 a través de una junta adhesiva 152. En otras formas de realización, el anillo de estanqueidad 148 podría ir posicionado en contacto hermético con una parte del vástago de pistón proximal al cilindro del cartucho de bombeo, a través de cualquiera de una amplia variedad de medios de sellado perfectamente conocidos por el experto habitual en la materia. En su extremo proximal, la faldilla flexible 146 incluye una brida 154 posicionada en el interior de la ranura 156 de la parte de cuerpo principal 102 del cartucho de bombeo 100. La brida 154 se comprime en contacto hermético con la muesca 156 al acoplarse con un elemento de encastre sustentador, conformado complementariamente, del accionamiento mecánico reutilizable de la bomba (véanse las Figs. 6A y 6B). Según se ilustra, se proporciona una junta tórica 158 que puede ir solidaria a la brida 154 o separada, para aumentar más las fuerzas de compresión que tienden a sellar la brida 154 en el interior de la muesca 156 de la parte de cuerpo principal 102 del cartucho de bombeo 100. La faldilla flexible 146, que proporciona una biosello estático destinado a impedir la contaminación de la cámara de la bomba 114, puede construirse de una amplia variedad de materiales flexibles y/o elastoméricos, por ejemplo de una variedad de cauchos naturales y polímeros sintéticos, como sería evidente para el experto habitual en la materia. En una forma de realización preferida, la faldilla flexible se construye de un elastómero termoplástico moldeado por inyección, tal como el polímero KRATON®G (por ejemplo, DYNAFLEX® G2712 con una dureza Shore A de aproximadamente 43).

Los cartuchos de bombeo preferidos, de acuerdo con la invención, cuando se ensamblan y configuran para su funcionamiento, comprenden una parte de cuerpo principal del cartucho de bombeo que tiene una superficie exterior que incluye en su interior por lo menos un taladro que contiene por lo menos una parte de una parte de cuerpo de una válvula que está en comunicación fluídica con la cámara de la bomba. Una "parte de cuerpo de una válvula", según se emplea en este documento, hace referencia a una estructura de sustentación de la válvula que contiene, o por lo menos rodea parcialmente, por lo menos una parte de las piezas de la válvula, o que proporciona un asiento de válvula de la válvula, o que actúa hacia posiciones y sostiene directamente una o más de las piezas móviles de la válvula dentro de un taladro del cartucho de bombeo.

En la forma de realización ilustrada en la Fig. 1, los taladros 106 y 108 alojan la válvula de retención de admisión 159 y la válvula de retención de salida 160, respectivamente. La válvula de retención de admisión 159 incluye la parte de cuerpo 162 de la válvula, de la que una parte está posicionada dentro de un orificio 106. La parte de cuerpo 162 de la válvula de retención de admisión 159 comprende una parte de conectador de entrada 164, que está conectada a la tubería de entrada 166 a través de una conexión de tubería de baja presión 168. De modo similar, la válvula de retención de salida 160 incluye una parte de cuerpo 170 que comprende una parte de conectador de salida 172, que está conectado al conducto de salida de alta presión 174 a través de una conexión de tubería de alta presión 176 que incluye una virola 178. Según se ilustra, el conectador de entrada 164 y el conectador de salida 172 forman un sello hermético a la presión con la superficie interior de los taladros en los que se insertan a través de la inclusión de una junta tórica (180, 182 para el conectador de entrada y el de salida, respectivamente). Dado que los sellos, especialmente el sello proporcionado sobre el conectador de salida 172, están sometidos potencialmente a elevadas diferencias de presiones, por ejemplo diferencias de presiones de salida que exceden de 6,40 MPa (1000 psi) en cuanto al sello de salida, en formas de realización preferidas, las juntas tóricas (180, 182) se sobredimensionan y se conforman de modo distinto a las ranuras 184, 185 en el conectador de entrada 164 y el conectador de salida 172, respectivamente, en los que se insertan y, asimismo, tienen un perfil transversal exento de tensiones diferente al de las ranuras (por ejemplo, en las formas de realización ilustradas, las juntas tóricas tienen un perfil transversal circular, mientras que las ranuras tienen un perfil transversal cuadrado o rectangular), de tal modo que, al ser comprimidas hacia el interior de las ranuras, las juntas tóricas presentan un módulo de elasticidad efectivo que se aproxima al de un material plástico duro o un metal dúctil, proporcionando así un sello a alta presión eficaz. Tales juntas tóricas están descritas más detalladamente en los documentos de patente estadounidense de los Solicitantes n.º 5.713.878 y 6.216.573.

El conectador de entrada 164 y el conectador de salida 172 se pueden asegurar dentro de la parte de cuerpo principal 102 del cartucho de bombeo 100 mediante una variedad de medios, como sería evidente para el experto habitual en la materia. En algunas formas de realización, por ejemplo, los conectadores pueden asegurarse a través de conexión por elementos roscados, soldarse en su sitio, encaje a presión, etc. Sin embargo, en la forma de realización ilustrada, según se describe con más detalle a continuación en el contexto de las Figs. 6A a B, los conectadores de entrada y de salida no están fijados rígidamente o permanentemente a la parte de cuerpo principal 102 del cartucho de bombeo 100, sino que cada uno está conformado para incluir una brida con pestaña 352, que, a consecuencia del acoplamiento del cartucho de bombeo con la estructura de encastre sustentadora ilustrada en las Figs. 6A a B, viene a comprimirse contra la superficie distal 116 de la parte de cuerpo principal 102, impidiendo con ello la extrusión de los conectadores por la presión del fluido en la cámara de la bomba 114 y creando y manteniendo un sello hermético a la presión entre los conectadores y la superficie interior del taladro en el que están insertados. En consecuencia, se advertirá que, antes del acoplamiento del cartucho de bombeo 100 con la estructura de encastre sustentadora, la válvula de retención de admisión 159 y la válvula de retención de salida 160 son incapaces de soportar, en esta forma de realización, las presiones típicas de trabajo generadas por el cartucho de bombeo durante el funcionamiento.

La válvula de retención de admisión 159 y la válvula de retención de salida 160 incluyen además cada una una tulipa 186 que proporciona el elemento de estanqueidad 188 de cada una de las válvulas. La tulipa 186 y el elemento de estanqueidad 188 están descritos mucho más detalladamente en el contexto de las Figs. 5A a C. La válvula de retención de admisión 159 y la válvula de retención de salida 160 son semejantes en cuanto a diseño y configuración, salvo que las tulipas y elementos de estanqueidad están invertidos en su configuración, de tal modo que la válvula de retención de admisión 159 permite el flujo en el sentido de la flecha 190, pero impide el flujo en un sentido opuesto a la flecha 190. A la inversa, la válvula de retención de salida 160 está configurada para permitir el flujo de fluido en el sentido de la flecha 192, pero impide el flujo de fluido en el sentido opuesto a la flecha 192. La válvula de retención de admisión 159 incluye un asiento de válvula 194 formado desde la superficie distal de la parte de cuerpo 162 de la válvula. La tulipa 186 de la válvula de retención de admisión 159 normalmente está solicitada por un elemento de solicitación 196, de modo que su elemento de estanqueidad 188 queda presionado en contacto hermético contra el asiento de la válvula de admisión 194. De modo similar, la válvula de retención de salida 160 incluye un asiento de válvula de salida 198 que comprende una superficie proximal del taladro 108 que incluye además una tulipa 186 y un elemento de solicitación 196 configurado para obligar el elemento de estanqueidad 188 de la tulipa contra el asiento de válvula de salida. Los elementos de estanqueidad 188 de las tulipas 186 incluyen cada uno una superficie de obstrucción 200 posicionada adyacente a las válvulas de asiento y de cara a las mismas. Los elementos de estanqueidad 188 también incluyen un labio de estanqueidad circunferencial 202 (véase con más claridad en las Figs. 5A a C) proyectándose desde una parte de la superficie de obstrucción hacia el asiento de válvula. Un "labio de estanqueidad circunferencial", según se emplea en este documento, hace referencia a una superficie de un elemento de estanqueidad de una válvula que circunscribe el perímetro de un área planar, área que recubre totalmente una región de un asiento de válvula que forma una o unas aberturas cuando el elemento de estanqueidad está en contacto con la válvula de asiento. Los elementos de solicitación 196 son, según se ilustra, resortes helicoidales; sin embargo, como sería evidente para el experto habitual en la materia, en lugar de los resortes helicoidales ilustrados, se podría usar como variante una amplia variedad de otros elementos de solicitación capaces de efectuar fundamentalmente la misma función.

Los elementos de estanqueidad 188, en formas de realización preferidas, cuando quedan posicionados en contacto hermético con un asiento de válvula en una configuración cerrada, forman un sello que es capaz de resistir una diferencia de presiones de por lo menos aproximadamente 6,90 MPa (1000 psi) sin pérdida sustancial de fluido por fuga a su través; en formas de realización con más preferencia, por lo menos aproximadamente 34,47 MPa (5000 psi); en formas de realización con más preferencia, por lo menos aproximadamente 55,16 MPa (8000 psi); en otras formas de realización preferidas, por lo menos aproximadamente 103,42 MPa (15.000 psi); en otras formas de realización, por lo menos aproximadamente 137,90 MPa (20.000 psi); en otras formas de realización, por lo menos aproximadamente 206,84 MPa (30.000 psi); y aún en otras formas de realización, por lo menos aproximadamente 344,74 MPa (50.000 psi).

Con referencia ahora a las Figs. 2A a C, la Fig. 2A es una vista en perspectiva tridimensional de la parte de cuerpo principal 102 del cartucho de bombeo 100, mostrado sin las válvulas de retención de admisión y de salida, faldilla flexible y conjunto de pistón/vástago de pistón, por motivos de claridad. La Fig. 2A muestra con suma claridad la forma y el contorno de la parte de cuerpo principal 102 del cartucho de bombeo 100. Como se describe con más detalle a continuación en el contexto de las Figs. 6A a B, en formas de realización preferidas, la estructura de encastre sustentadora proporcionada por la unidad de accionamiento de la bomba mecánica y el cartucho de bombeo están conformados y configurados de modo que pueden acoplarse en asociación operativa solamente cuando se instala el cartucho de bombeo con una orientación única, predeterminada. Según se describe a continuación, la parte de cuerpo principal 102 incluye, sobre una superficie periférica de la misma, una muesca de orientación 103 que está conformada y posicionada para casar con la estructura de encastre sustentadora sólo cuando el cartucho de bombeo está orientado en una única configuración operativa predeterminada.

Las Figs. 2B a C ilustran la parte de cuerpo principal 102 de la Fig. 2A en sección transversal. Según se muestra en la Fig. 2B, cada uno de los taladros 104, 106 y 108 incluye preferentemente regiones de superficie interior biseladas 204, 206 y 208, respectivamente, que facilitan la inserción de componentes (por ejemplo, el pistón 122, el conectador de entrada 164 y el conectador de salida 172) en el momento del ensamblaje, La superficie interior biselada 204 del cilindro 104 está ubicada en un extremo proximal del cilindro, en cuyo extremo se inserta el pistón 122 en el momento del ensamblaje del cartucho de bombeo. El diámetro interior máximo D_{1} de la superficie interior biselada está configurado con un tamaño que excede al diámetro exterior máximo del pistón 122 cuando el pistón está en una configuración distendida antes de la inserción del pistón en el cilindro por primera vez. El diámetro interior mínimo de la superficie interior biselada en 210 (visto con la mayor claridad en la Fig. 2C) preferentemente no excede al diámetro exterior máximo del pistón cuando el pistón está en una configuración distendida antes de la inserción en el cilindro por primera vez y, con especial preferencia, es fundamentalmente el mismo diámetro D_{2} que la parte del cilindro 104 que comprende una cámara de la bomba 114. Según se ilustra con la mayor claridad en la Fig. 2C, el cilindro 104 incluye en su extremo proximal, en formas de realización preferidas, una región de almacenamiento del pistón 212 en una posición distal a la superficie interior biselada 204 y proximal a la cámara de la bomba 114 del cilindro.

Una "región de almacenamiento del pistón", según se emplea en este documento, hace referencia a una región del cilindro en la que se inserta el pistón y se transporta durante el envío y el almacenamiento, pero antes del uso del cartucho de bombeo con fines de bombeo. En la forma de realización preferida ilustrada, la región de almacenamiento del pistón 212 comprende una depresión circunferencial en el cilindro 104 que tiene una forma y un contorno complementarios de la forma y el contorno de una superficie exterior, enfrentada a la pared del cilindro (por ejemplo, la superficie 214) del pistón, y que tiene un diámetro interior máximo (igual a D_{1}, según se ilustra) que excede al diámetro exterior máximo del pistón, cuando el pistón está en una configuración distendida antes de la inserción en el cilindro por primera vez. La región de almacenamiento del cilindro ilustrada puede desempeñar dos funciones. En primer lugar, la región de almacenamiento puede acomodar la brida de cierre abocinada del pistón sin ejercer presión deformante sobre ella. Esto puede permitir que el pistón se esterilice junto con el resto del conjunto y permanezca en su sitio durante el envío, sin aplicar presión sobre la brida de cierre abocinada, que podría deformarla con el tiempo. Asimismo, el estrechamiento de la región de almacenamiento del pistón (en la región biselada 216) al diámetro interior de la cámara de la bomba proporciona cierta resistencia a la introducción inicial del pistón en la cámara de la bomba. Esta resistencia puede permitir que se empuje la región del vástago de pistón de acoplamiento entre el accionamiento mecánico y la bomba (por ejemplo, la región 126 del vástago de pistón 124) hasta el interior de un émbolo buzo de movimiento alternativo de la unidad de accionamiento mecánico de la bomba y se engatille, sin necesidad de herramientas o manipulaciones especiales para efectuar el ensamblaje.

Con referencia ahora a las Figs. 3 y 2B a C, se describen algunas dimensiones y configuraciones preferidas de los pistones proporcionados según la invención. Al principio, debería ponerse de relieve que las dimensiones y configuraciones funcionales u óptimas para el pistón son variables en función de, por ejemplo, los materiales de los que se forma el pistón, el diámetro interior de la cámara de la bomba, el intervalo de presiones de trabajo que se desee, el grado de pérdida de fluido por fuga tolerable en cuanto a la aplicación particular y la duración del funcionamiento/tasa de desgaste del pistón que sean deseables. En consecuencia, la selección de valores particulares para las distintas dimensiones y características examinadas a efectos de un rendimiento aceptable u óptimo debería determinarse a través de pruebas de selección regulares que implican la fabricación y el ensayo de cartuchos que usan pistones que tienen varias propiedades materiales, configuraciones, dimensiones, etc. en las condiciones de funcionamiento reales que se deseen, para determinar, por ejemplo, presiones máximas que pueden generarse, tasas de fuga, tiempo transcurrido hasta que se produce la avería, etc. para un diseño de pistón específico. También son relevantes consideraciones similares en lo concerniente al diseño y la fabricación de componentes sellantes configurados para su colocación sobre una pared de cilindro para formas de realización que emplean tales componentes sellantes. Tales pruebas de selección implican solamente experimentación y optimización de rutina, cuya realización es fácil para el experto habitual en la materia.

Las dimensiones y configuraciones particulares examinadas a continuación están dadas con referencia a un cartucho de bombeo que tiene una cámara de bomba, en la que el pistón se mueve alternativamente, que tiene un diámetro nominal interno (I.D.) de aproximadamente 9,525 mm (0,375 pulgadas). La Fig. 3 ilustra una forma de realización preferida en la que la parte de brida de cierre abocinada 132 del pistón 122 está formada integralmente con la parte de cuerpo principal 140 del pistón. "Formada integralmente", según se emplea en este documento, hace referencia a que la parte de brida de cierre y el cuerpo principal son una única estructura, unitaria, construidos cada uno de ellos del mismo material. Una "parte principal del pistón" hace referencia a un componente estructural, distribuido centralmente, del pistón, al que está conectado el componente sellante (por ejemplo, 130). Según se ha examinado previamente en el contexto de la Fig. 1, el pistón 122 y la brida de cierre abocinada 132 están formados de materiales no elastoméricos, semirrígidos. Se ha descubierto que, en el contexto de la presente invención, los materiales preferidos para su uso en la formación del pistón 122, que proporcionan propiedades de deformación deseables, poseen varias propiedades materiales específicas que entran en los intervalos preferidos, según se examina justo a continuación.

La parte de brida de cierre del pistón y, en formas de realización preferidas, todo el pistón, están construidos de materiales poliméricos no elastoméricos que presentan determinados intervalos de propiedades materiales. Se prefiere que la resistencia a la rotura por tracción esté incluida en un intervalo de entre aproximadamente 20,68 MPa (3000 psi) hasta aproximadamente 344,74 MPa (50.000 psi); con más preferencia entre aproximadamente 55,16 MPa (8000 psi) hasta aproximadamente 241,32 MPa (35.000 psi); y todavía con más preferencia entre aproximadamente 62,05 MPa hasta aproximadamente 137,90 MPa (9000 hasta aproximadamente 20.000 psi). El módulo de flexión está preferentemente en el intervalo entre aproximadamente 689,45 MPa (100.000 psi) hasta aproximadamente 4326,33 MPa (700.000 psi); con más preferencia en el intervalo de entre aproximadamente 1378,98 MPa (200.000 psi) hasta aproximadamente 3792,11 MPa (50.000 psi); y todavía con más preferencia, en el intervalo de entre aproximadamente 2413,17 MPa (350.000 psi) hasta aproximadamente 3162,64 MPa (450.000 psi).

Asimismo, el material debería tener una buena resistencia a la abrasión. Las anteriores propiedades deberían estar presentes cuando el material está aproximadamente a la temperatura ambiente (por ejemplo, 68 a 77ºF, 20 a 25ºC), o sea cual sea la temperatura de funcionamiento del pistón deseada. Generalmente, los materiales disponibles para la fabricación del componente sellante de la invención (es decir, los asociados al pistón, cilindro y/o tulipa de válvula) incluyen por lo menos los materiales anteriormente examinados a propósito de la fabricación del pistón y su componente sellante. La selección particular depende de detalles estructurales y de funcionamiento del sistema particular, incluyendo presiones de trabajo y el tamaño relativo del pistón y/o componente(s) sellante(s) y el cilindro. Los materiales opcionales para una aplicación particular se pueden seleccionar fácilmente de la lista de materiales candidatos proporcionada u otros materiales apropiados mediante pruebas de selección u optimización de rutina, según se ha descrito previamente y según se describe a continuación. Es sabido que las propiedades materiales aparentes de los materiales poliméricos pueden diferir de forma notable de lote a lote/de formulación a formulación, dependiendo por ejemplo de los detalles de procesado y, por lo tanto, los anteriores intervalos de propiedades materiales deben considerarse como una guía para la selección o la formulación de materiales potencialmente apropiados. La idoneidad real de una formulación polimérica particular debería determinarse/confirmarse por ensayo/experimentación analítica. Algunas poliamidas (por ejemplo nailon 6,6) y acetales (por ejemplo DELRIN®) han demostrado ser apropiados para el uso en la creación de formulaciones con las propiedades anteriormente mencionadas, y pueden usarse como materiales tipo para guiar la selección de otros candidatos a materiales apropiados para este uso.

En la forma de realización ilustrada en la Fig. 3, el pistón 122 incluye un componente sellante 130 conformado para incluir una parte de brida de cierre abocinada 132 que está construida y dispuesta de forma que establece contacto con una superficie interior 134 del cilindro 104 durante el funcionamiento. En formas de realización preferidas, la parte de brida de cierre abocinada 132 tiene una longitud predefinida 220 y se extiende en sentido contrario a la parte de cuerpo principal 140 del pistón, de manera que forma sobre la misma una brida circunferencial en voladizo. En la forma de realización ilustrada, la longitud predefinida 220 de la brida 132 es preferentemente de entre aproximadamente 0,254 mm (0,01 pulgadas) y aproximadamente 5,08 mm (0,2 pulgadas); con más preferencia, entre aproximadamente 0,508 mm (0,02 pulgadas) y aproximadamente 2,54 mm (0,1 pulgadas); y, en algunas formas de realización preferidas, va desde aproximadamente 1,524 mm (0,06 pulgadas) hasta aproximadamente 2,032 mm (0,08 pulgadas). Una "brida circunferencial en voladizo", según se emplea en el presente documento, en el contexto de los componentes sellantes del pistón/cilindro proporcionados según la invención, hace referencia a una brida que circunscribe todo el perímetro exterior de la parte de cuerpo principal del pistón, o la parte de cuerpo principal que encaja con el cilindro de un componente sellante posicionado sobre un cilindro (véanse por ejemplo las Figs. 17A a D) y está fijada (por ejemplo, en una parte 222 del cuerpo principal del pistón) a la parte de cuerpo principal a lo largo de uno de sus lados, al tiempo que tiene por lo menos dos lados o caras suplementarias (por ejemplo, las superficies 224, 226 y 228) que no están fijadas a, no son solidarias a, la parte de cuerpo principal del pistón o componente sellante (por ejemplo, la brida puede tener un perfil transversal triangular o un perfil transversal trapecial o rectangular).

En una forma de realización preferida ilustrada, la parte de brida de cierre abocinada 132 del pistón se extiende axialmente en sentido contrario a la parte 222 del cuerpo principal del pistón a la que está fijada la brida de cierre abocinada, y está construida y dispuesta de forma que establece contacto con la superficie interior 134 del cilindro 104, creando con ello un sello entre la parte de brida de cierre y la superficie interior del cilindro capaz de resistir las diferencias de presiones de trabajo deseadas (por ejemplo, de por lo menos aproximadamente 6,90 MPa (1000 psi)) sin pérdida sustancial por fuga de fluido a su través durante el funcionamiento del cartucho de bombeo. Según se emplea en este documento, una parte de brida de cierre abocinada que se "extiende axialmente en sentido contrario" a una parte, a la que está fijada, de una parte de cuerpo principal del pistón o de una parte de cuerpo principal que encaja con el cilindro, de un componente sellante posicionado sobre un cilindro del cartucho de bombeo, hace referencia al desplazamiento en sentido axial de la superficie más distal y/o más proximal de la parte de brida de cierre, desde el punto de fijación hasta tal parte de cuerpo principal. Igualmente, en formas de realización preferidas, la parte de brida de cierre abocinada del componente sellante está configurada para extenderse radialmente en sentido contrario a la parte, en la que está fijada, de la parte de cuerpo principal de la parte de cuerpo principal que encaja con el pistón/cilindro. Una parte de brida de cierre abocinada del pistón que "se extiende radialmente en sentido contrario a" la parte, en la que está fijada, de la parte de cuerpo principal del pistón, según se emplea en este documento, hace referencia a que la parte de brida de cierre abocinada tiene un diámetro exterior mayor que excede al diámetro exterior mayor de la parte de cuerpo principal del pistón. De manera análoga, una parte de brida de cierre abocinada de un componente sellante posicionado sobre un cilindro de la cámara de la bomba que "se extiende radialmente hacia el interior de la parte de cuerpo principal que encaja con el cilindro", según se emplea en este documento, hace referencia a que la parte de brida de cierre abocinada tiene un diámetro interior menor que es menor que el diámetro interior menor de la parte de cuerpo principal que encaja con el cilindro (véanse, por ejemplo, las Figs. 17A a B). En algunas formas de realización preferidas, según se ilustra, la parte de brida de cierre abocinada también se extiende distalmente con respecto a una parte más distal 230 de la parte de cuerpo principal del pistón o una parte que encaja con el pistón de un componente sellante posicionado sobre un cilindro de la cámara de bombeo.

En algunas formas de realización preferidas de pistones proporcionados según la invención, por ejemplo según se ilustra en la Fig. 3, el pistón está conformado y posicionado dentro del cilindro, cuando se ensambla (véase la Fig. 1) de modo que todas las superficies en contacto con el fluido que están orientadas fundamentalmente perpendiculares al eje longitudinal del cilindro están sostenidas directamente por el vástago de cilindro. En cuanto a las formas de realización en las que no todas las superficies tales están sostenidas directamente por el vástago de pistón, por ejemplo según se ilustra en las Figs. 12A y 12D a F, se prefiere que cada superficie en contacto con el fluido que está orientada fundamentalmente perpendicular al eje longitudinal del cilindro, que no está sostenido directamente por el vástago de pistón, tenga un espesor mínimo de la sección transversal que exceda al espesor mínimo de la sección transversal de la parte de brida de cierre del cilindro del componente sellante del pistón, preferentemente por lo menos en aproximadamente un factor de aproximadamente 2, con más preferencia por lo menos en aproximadamente un factor de aproximadamente 5, y todavía con más preferencia por lo menos en aproximadamente un factor de aproximadamente 7.

Según se ilustra en la Fig. 3, el pistón 122 incluye una variedad de superficies en contacto con el fluido 232 que están orientadas fundamentalmente perpendiculares al eje longitudinal 110 del cilindro 104, cuando se instala el conjunto del cilindro con una configuración operativa con el cartucho de bombeo, según se ilustra en la Fig. 1. Las superficies del pistón están "sostenidas directamente" por el vástago de pistón cuando una línea trazada a través de la superficie en una dirección fundamentalmente paralela al eje longitudinal del vástago de pistón/cilindro corta el vástago de pistón o un órgano de apoyo sólido sustentado por el vástago de pistón. "Corta directamente", según se emplea en este documento, hace referencia a que tal línea que pasa desde el pistón hasta el vástago y/u órgano de apoyo no atraviesa en primer lugar ninguna capa intermedia que no sirva de apoyo, huecos, etc. En la forma de realización ilustrada en la Fig 3, todas las superficies en contacto con el fluido 232 que están orientadas fundamentalmente perpendiculares al eje longitudinal 110 están "sostenidas directamente" por el vástago de pistón 124.

En algunas formas de realización preferidas, según se ilustra en la Fig. 3, todas las superficies del pistón interiores, enfrentadas al vástago de pistón están conformadas y dispuestas de tal modo que al acoplar el pistón al vástago de pistón, fundamentalmente la totalidad de tales superficies del pistón quedan en contacto directo con el vástago de pistón o un órgano de sujeción que está "sustentado por" el vástago de pistón. En otras palabras, con referencia a la Fig. 3, cada una de las superficies interiores enfrentadas al vástago de pistón 234 del pistón 122 están en contacto directo con el vástago de pistón 124. "Superficies interiores enfrentadas al vástago de pistón" del pistón, según se emplea en este documento, hace referencia a superficies no mojadas por el fluido del pistón que están en contacto con la superficie del vástago de pistón o un órgano de apoyo sustentado por el mismo. "Sustentado por", según se emplea en el anterior contexto, hace referencia a la presencia de contacto directo de cada órgano de apoyo tal y el vástago de pistón o de contacto con uno o más órganos, de los que por lo menos uno está en contacto directo con el vástago de pistón (por ejemplo, en contacto con uno de una serie de distanciadores, de los que por lo menos uno está en contacto directo con el vástago de pistón).

Según se ha examinado anteriormente en el contexto de la Fig. 1, el pistón 122 puede acoplarse con el vástago de pistón 124 a través de una amplia variedad de medios de acoplamiento. Según se ilustra en la Fig. 3, el pistón 122 está sobremoldeado sobre el extremo distal del vástago de pistón 124. Los medios alternativos para acoplar el pistón con el vástago de pistón, para formas de realización en las que el pistón no está formado integralmente con el vástago de pistón, incluyen, aunque sin carácter de limitación, ajuste forzado, encaje a presión del pistón sobre el extremo del vástago de pistón, fijación del pistón al vástago de pistón por medio de tornillos, pasadores, remaches, etc., uso de un ajuste con apriete entre, por ejemplo, una púa y un orificio; y, potencialmente una amplia variedad de otros medios de acoplamiento que serían evidentes para la persona del oficio normalmente versada en la materia.

Preferentemente, la parte de brida de cierre 132 del pistón 122 tiene un diámetro exterior máximo D_{3} que es lo bastante grande para permitir que por lo menos una parte de la brida de cierre esté en contacto fundamentalmente continuo con la superficie interior 134 de la cámara de la bomba 114 durante el movimiento alternativo del pistón. Esta disposición puede conseguirse formando la parte de brida de cierre 132 de modo que el diámetro exterior máximo D_{3}, cuando la brida de cierre está en una configuración distendida, exenta de tensiones (es decir, antes de la inserción en el cilindro con motivo del ensamblaje del cartucho de bombeo) exceda al diámetro interior D_{2} (véanse las Figs. 2B a C) de la cámara de la bomba 114. Dado que la parte de brida de cierre abocinada 132 es pivotalmente flexible con relación a la parte de cuerpo principal 140 del pistón 122, al insertar el pistón en la cámara de la bomba 114, el pistón se deformará de tal modo que tendrá un diámetro máximo mojado por el fluido que será fundamentalmente igual al diámetro interior D_{2} de la cámara de la bomba 114. "Cuando está distendida" o "en una configuración exenta de tensiones" o "exenta de tensiones" o "configuración distendida" o similares, según se emplea en este documento para describir una situación de varios componentes de la invención (por ejemplo la brida de cierre abocinada del pistón, la brida de cierre abocinada de los componente sellantes posicionados en el cilindro, los elementos de estanqueidad de la válvula, las bridas de cierre proximales o los pistones flotantes, etc.) hace referencia a la tendencia de tales componentes, según están configurados sin aplicación de fuerzas a los componentes, a reducir el diámetro exterior máximo o incrementar el diámetro interior mínimo, en el caso los componentes sellantes posicionados en el cilindro, de los componentes, o de otro modo, a distorsionar su configuración y/o dimensiones. Un "diámetro máximo, mojado por el fluido" del pistón, según se emplea en este documento, hace referencia al diámetro máximo de todas las superficies mojadas por el fluido enfrentadas distalmente del pistón, según sobresalen sobre un plano fundamentalmente perpendicular al eje longitudinal del cilindro.

Igualmente, en formas de realización preferidas, la parte de brida de cierre 132 del pistón 122 tiene un diámetro exterior máximo D_{3} que excede al diámetro exterior máximo D_{4} de la parte de cuerpo principal 140 del pistón. Asimismo, el diámetro exterior máximo D_{4} de la parte de cuerpo principal 140 del pistón es menor que el diámetro interior D_{2} de la cámara de la bomba 114. En formas de realización preferidas, la parte de brida de cierre 132 del pistón 122 tiene un diámetro exterior máximo D_{3}, cuando está en una configuración distendida antes de la inserción en el cilindro con motivo del ensamblaje del cartucho de bombeo, que excede al diámetro exterior máximo D_{4} de la parte de cuerpo principal 140 del pistón por lo menos en aproximadamente el 1%; en otras formas de realización preferidas, por lo menos en aproximadamente el 3%; en otras formas de realización preferidas, por lo menos en aproximadamente el 5%; en otras formas de realización preferidas, por lo menos en aproximadamente el 10%; y en una forma de realización preferida, en aproximadamente el 6%. El exceso de diámetro particular preferido depende del material, la presión de trabajo, la vida útil prevista del pistón y otros parámetros técnicos. Igualmente, en formas de realización preferidas, la cámara de la bomba 114 tiene un diámetro interior D_{2} que excede al diámetro exterior máximo D_{4} del cuerpo principal 140 del pistón 122, pero no es mayor que, y en algunas formas de realización es menor que, el diámetro exterior máximo D_{3} de la parte de brida de cierre abocinada 132 del pistón, cuando está en una configuración distendida antes de la inserción en el cilindro con motivo del ensamblaje del cartucho de bombeo. En algunas formas de realización, el diámetro de la cámara de la bomba D_{2} puede ser fundamentalmente el mismo que el diámetro exterior máximo D_{3} de la parte de brida de cierre abocinada, pero es típicamente por lo menos aproximadamente el 0,5% menor; en otras formas de realización preferidas, por lo menos aproximadamente el 1%; en otras formas de realización preferidas, por lo menos aproximadamente el 1,5%; en otras formas de realización preferidas, por lo menos aproximadamente el 2%; en otras formas de realización, por lo menos aproximadamente el 3%; y aún en otras formas de realización, por lo menos aproximadamente el 4% o mayor.

En formas de realización preferidas, el diámetro de la parte de cuerpo principal del pistón es menor que el diámetro interior del cilindro. Por ejemplo, en un cilindro que tiene un diámetro interior de 9,525 MPa (0,375 pulgadas), el espacio libre entre la parte de cuerpo principal del cilindro y la superficie interior del cilindro es por lo menos aproximadamente 0,0508 MPa (0,002 pulgadas), o aproximadamente el 1%. En función de los detalles del sistema, los espacios libres preferidos pueden tener mayores dimensiones, tal como 1,5%, 2%, 2,5%, o 3%, o más.

En formas de realización preferidas, la brida de cierre abocinada está configurada de tal modo que una primera superficie 236 de la parte de brida de cierre abocinada adyacente a la superficie interior 134 de la cámara de la bomba 114, y enfrentada a la misma, forma un primer ángulo A_{1} con relación al eje longitudinal 110 del cilindro; y una segunda superficie enfrentada al taladro del cilindro 238 de la parte de brida de cierre abocinada forma un segundo ángulo A_{2} con relación al eje longitudinal del cilindro, donde el primer ángulo A_{1} excede de 0 grados, el segundo ángulo A_{2} no excede de 90 grados y el segundo ángulo A_{2} excede al primer ángulo A_{1}. En algunas formas de realización particularmente preferidas, el primer ángulo A_{1} está entre aproximadamente 1 grado y aproximadamente 20 grados; y el segundo ángulo A_{2} está entre aproximadamente 10 grados y aproximadamente 90 grados. En formas de realización todavía con más preferencia, el primer ángulo A_{1} está entre aproximadamente 3 grados y aproximadamente 12 grados; y el segundo ángulo A_{2} está entre aproximadamente 15 grados y aproximadamente 30 grados. En algunas formas de realización con especial preferencia, el primer ángulo A_{1} está entre aproximadamente 6 grados y aproximadamente 8 grados; y el segundo ángulo A_{2} está entre aproximadamente 20 grados y aproximadamente 25 grados.

La parte de brida de cierre abocinada 132 tiene un espesor mínimo de la sección transversal 240 seleccionado en función del tamaño de la cámara de la bomba 114 y las presiones de trabajo contempladas para el uso del cartucho de bombeo. El espesor de la sección transversal de la brida de cierre abocinada 240 y la longitud predefinida 220 de la brida de cierre abocinada 132 tienen tendencia a variar de manera aproximadamente lineal con el diámetro de la cámara de la bomba 114 en la que el pistón 122 se mueve alternativamente durante el funcionamiento del cartucho de bombeo. Para una cámara de de bomba que tiene un diámetro interior D_{2} de aproximadamente 9,525 mm (0,375 pulgadas), según se ha ilustrado previamente, el espesor mínimo de la sección transversal 240 de la brida de cierre abocinada 132, para presiones de trabajo de por lo menos aproximadamente 6 a 9 MPa (1.000 psig), es con preferencia por lo menos aproximadamente 0,127 mm (0,005 pulgadas); con más preferencia, entre aproximadamente 0,127 mm (0,005 pulgadas) y aproximadamente 1,27 mm (0,05 pulgadas); todavía con más preferencia, entre aproximadamente 0,254 mm (0,01 pulgadas) y aproximadamente 0,655 mm (0,025 pulgadas); y en una forma de realización preferida, es aproximadamente 0,533 mm (0,021 pulgadas). En formas de realización preferidas, el espesor mínimo de la sección transversal 240 de la brida de cierre abocinada 132 está entre aproximadamente el 1% y aproximadamente el 15% del diámetro exterior máximo D_{3} de la parte de brida de cierre del pistón, cuando está en una configuración distendida antes de la inserción en el cilindro con motivo del ensamblaje del cartucho de bombeo; en otras formas de realización preferidas, está entre aproximadamente el 2% y aproximadamente el 7% y en una forma de realización particularmente preferida, está entre aproximadamente el 2,5% y aproximadamente el 3% del diámetro exterior máximo
D_{3}.

Igualmente, en formas de realización preferidas, el espesor axial máximo 242 del pistón 122, para las situaciones examinadas justo anteriormente, está entre aproximadamente 1,016 mm (0,04 pulgadas) y aproximadamente 8,128 mm (0,32 pulgadas); en otra formas de realización preferidas, está entre aproximadamente 2,032 mm (0,08 pulgadas) y aproximadamente 6,35 mm (0,25 pulgadas); y en una forma de realización preferida, está entre aproximadamente 2,54 mm (0,10 pulgadas) y aproximadamente 4,064 mm (0,16 pulgadas). Un "espesor axial máximo" del pistón, según se emplea en este documento, hace referencia a la dimensión máxima de superficies del pistón no enfrentadas al vástago de pistón del pistón, medida a lo largo de la dirección axial (es decir, paralela al eje 110). Se advertirá que la dimensión axial máxima óptima del pistón tendrá tendencia a variar en función de la presión de trabajo del cartucho de bombeo para el que se utilizará el pistón. Generalmente, para presiones más altas, el espesor axial máximo debería ser relativamente más pequeño que para presiones más bajas, a fin de impedir que la parte de cuerpo principal del pistón se abombe y se dilate en exceso durante el uso, creando una resistencia al movimiento indebida y un exceso de desgaste del pistón durante el funcionamiento.

La Fig. 4A muestra una vista en sección transversal de un pistón 250 que es sustancialmente semejante en cuanto al diseño al pistón 122, ilustrado previamente, salvo que el pistón 250 tiene una parte de cuerpo principal 252 cuya totalidad está situada fundamentalmente en posición completamente distal de la parte más distal de un vástago de pistón con el que está acoplado el pistón 250. De este modo, el pistón 250, cuando está instalado con una configuración operativa sobre un vástago de pistón, está situado en una posición completamente distal al vástago de pistón. La parte de cuerpo principal 252 del pistón 250 incluye una abertura distribuida centralmente 254, opcionalmente aterrajada, a cuyo través puede pasar un elemento de acoplamiento, que sirve para acoplar el pistón 250 con el vástago de pistón. Según se ha examinado previamente, tal elemento de acoplamiento puede comprender una amplia variedad de medios de acoplamiento perfectamente conocidos, que incluyen, por ejemplo, un tornillo, pasador, remache, taco, púa, etc. Las dimensiones y componentes que pueden ser sustancialmente similares a aquellos examinados previamente a propósito del pistón 122 están etiquetados con las mismas cifras.

Una forma de realización alternativa al pistón 250 ilustrado en la Fig. 4A está representada por el pistón 260 mostrado en la Fig. 4B. El pistón 260 es sustancialmente similar al pistón 250 descrito previamente, salvo que una parte distal, distribuida centralmente 262 de la parte de cuerpo principal 264 está configurada de forma que se extiende distalmente a una ubicación fundamentalmente coplanar con la superficie más distal 226 de la brida de cierre abocinada 132. La configuración del pistón 260 puede ser de particular utilidad para aplicaciones que implican pequeños volúmenes desplazados y/o pequeñas longitudes de carrera de bombeo, puesto que el volumen muerto de fluido no bombeado, cuando el pistón 260 está posicionado en su posición de fin de carrera más distal en la cámara de la bomba, en el extremo de su carrera de impulsión, es reducido frente al de los pistones 250 y 122 previamente ilustrados y descritos.

En una forma de realización adicional (Fig. 4C), el pistón 261 puede tener un elemento suplementario distribuidor de la presión 263, distal a la brida de cierre abocinada 236. El distribuidor tiene preferentemente una parte superior plana cilíndrica 265 que tiene un diámetro que normalmente es igual al diámetro del cilindro en el que el pistón se mueve alternativamente (por ejemplo, D_{2}, véase la Fig. 2C). Este distribuidor distal 263 preferentemente se hace cónico hacia el interior en 267, y un componente de estanqueidad 130, fundamentalmente idéntico a los mostrados en la Fig. 4A o 4B, está proximal al distribuidor. En la forma de realización mostrada, el pistón está configurado para acoplarse a un soporte metálico del pistón, que tiene un pasador central (no mostrado) que se extiende hasta el interior del taladro 269 del pistón. El soporte puede conectarse entonces al vástago de pistón. El pistón entero puede estar hecho de un material del tipo usado para las otras versiones del pistón embridado. Se cree que, en funcionamiento, el distribuidor de presión se desgasta rápidamente hasta tener un diámetro ligeramente menor que el del cilindro del cartucho de bombeo, mientras la brida (es decir, 236) sigue estableciendo contacto hermético con el cilindro. Dado que existe una caída de presión considerable por todo el distribuidor, puede haber menos presión sobre la brida, dando por resultado grados inferiores de rozamiento de deslizamiento, de tal modo que ésta no se desgasta tan rápidamente. La brida de cierre abocinada potencialmente también puede, en la presente forma de realización, mantener/generar una presión más alta para un tipo dado de material de construcción.

En funcionamiento, en algunas formas de realización, durante un período inicial de "rodaje", puede tener lugar cierta cantidad de pérdida de fluido por fuga a lo largo del sello formado entre el cilindro de la cámara de bomba y el pistón/vástago de pistón por el componente sellante. La medida de tal pérdida por fuga en la fase de rodaje es variable, y ésta puede prácticamente no estar presente. Cuando está presente tal etapa, típicamente sólo durará unos segundos, y menos típicamente hasta unos minutos. Preferentemente, el período de rodaje no excede de aproximadamente 1000 alternaciones del pistón.

Durante el funcionamiento típico de los cartuchos de bombeo que incluyen el pistón que lleva componentes sellantes, el pistón comienza a deformarse con la presión, cualquier tasa de fuga durante el rodaje disminuye y aumenta la presión máxima que puede generarse. Durante un segundo intervalo de tiempo (etapa principal del funcionamiento), se cree que, por lo menos en algunas formas de realización, la parte de brida de cierre y la parte de cuerpo principal del pistón se deformarán de tal modo que por lo menos una parte de la parte de cuerpo principal del pistón proximal a la brida de cierre se habrá dilatado radialmente para establecer el contacto hermético, deslizante, con la superficie interior del cilindro de la cámara de la bomba. Se cree que cuando el pistón está formado integralmente de los materiales poliméricos no elastoméricos anteriormente mencionados, esta deformación va a ser fundamentalmente irreversible.

Finalmente, después de un período de funcionamiento suficiente, el material que comprende los componentes sellantes de los cartuchos de bombeo inventivos se desgastará hasta el punto en que el grado de sellado entre el pistón/vástago de pistón y la superficie interior del cilindro disminuye sustancialmente, de modo que aumenta la tasa de fuga a través del sello y disminuye la presión máxima que puede generar el cartucho de bombeo. Típicamente, la vida útil del cartucho de bombeo se define como el punto en el que la tasa de fuga a través del sello se vuelve inadmisible y la presión máxima que puede generar el cartucho de bombeo en un conjunto particular de condiciones de funcionamiento llega a reducirse más allá del nivel deseado.

El tiempo de vida útil del cartucho de bombeo puede variar ampliamente, en función de las exigencias de la aplicación particular. A efectos del uso en dispositivos médicos desechables, el tiempo de vida útil puede ser tan corto como aproximadamente un minuto, pero más típicamente es por lo menos aproximadamente de 3 a 10 minutos, preferentemente por lo menos aproximadamente 15 a 30 minutos y, para el uso en intervenciones quirúrgicas prolongadas o para un uso repetido (por ejemplo, en desbridamiento), el tiempo de vida útil es preferentemente por lo menos aproximadamente una hora de tiempo real de bombeo. Para otros usos de la bomba, pueden ser deseables tiempos de vida más largos, que se extiendan desde aproximadamente 1 hora hasta 24 ó 48 horas o más y, en algunos casos, pueden ser de utilidad largos tiempos de vida de la bomba (días a semanas o meses). A continuación se describen técnicas para extender la vida útil del sello.

Igualmente, en formas de realización preferidas, la vida útil del cartucho de bombeo, en condiciones de funcionamiento que implican presiones del líquido de bombeo de por lo menos aproximadamente 6,90 MPa (1.000 psig), está entre aproximadamente 1 hora y aproximadamente 24 horas. Igualmente, en formas de realización preferidas, se hace que el pistón y/o vástago de pistón tengan un movimiento alternativo dentro del cilindro a una velocidad unitaria relativamente alta durante el funcionamiento del cartucho de bombeo. En formas de realización preferidas, la velocidad máxima del pistón y/o vástago de pistón durante el movimiento alternativo es por lo menos aproximadamente 20,32 mm/s (4 pies por minuto); en otras formas de realización, por lo menos aproximadamente 40,64 mm/s (8 pies por minuto); en otras formas de realización, es por lo menos aproximadamente 60,96 mm/s (12 pies por minuto); en otras formas de realización, es por lo menos aproximadamente 8,28 mm/s (16 pies por minuto); en otras formas de realización, es por lo menos aproximadamente 121,92 mm/s (24 pies por minuto); en otras formas de realización, es por lo menos aproximadamente 162,56 mm/s (32 pies por minuto); en otras formas de realización, es por lo menos aproximadamente 264,16 mm/s (52 pies por minuto); en otras formas de realización, es por lo menos aproximadamente 325,12 mm/s (64 pies por minuto); y todavía en otras formas de realización, es por lo menos aproximadamente 650,24 mm/s (128 pies por minuto). Algunos ejemplos típicos de cartuchos de bombeo proporcionados según la invención y configurados para aplicaciones de bombeo médicas o quirúrgicas tienen velocidades que están incluidas en el intervalo de aproximadamente 81,28 hasta aproximadamente 325,12 mm/s (16 hasta aproximadamente 64 pies por minuto); aunque la velocidad particular utilizada puede variar ampliamente en función de, por ejemplo, el diámetro de la cámara de la bomba, la longitud de la carrera y la velocidad deseada de descarga de fluido. La velocidad real del pistón/vástago de pistón para una velocidad de descarga deseada dada puede calcularse de manera directa partiendo de los parámetros anteriormente mencionados, como es evidente para el experto habitual en la materia.

Las Figs. 5A a 5C presentan vistas más detalladas de una forma de realización de una tulipa de válvula 186 (previamente ilustrada en la Fig. 1). La tulipa 186 incluye un elemento de estanqueidad abocinado 188 que incluye una superficie de obstrucción 200 posicionada para quedar enfrentada a un asiento de válvula, cuando se ensambla con una configuración operativa una válvula que incorpora la tulipa, por ejemplo según se ha ilustrado previamente en la Fig. 1. En formas de realización preferidas, la superficie de obstrucción 200 está construida y posicionada para establecer contacto hermético con un asiento de válvula, creando en consecuencia un sello, cuando una válvula que incorpora la tulipa está en una configuración cerrada, en la que el sello formado es capaz de resistir una diferencia de presiones de por lo menos aproximadamente 6,90 MPa (1000 psi) sin pérdida sustancial por fuga a su través; más preferentemente, por lo menos aproximadamente 34,4 MPa (5000 psi); más preferentemente, por lo menos aproximadamente 55,16 MPa (8000 psi); en otras formas de realización preferidas, por lo menos aproximadamente 183,42 MPa (15.000 psi); en otras formas de realización, por lo menos aproximadamente 137,90 MPa (20.000 psi); en otras formas de realización, por lo menos aproximadamente 206,84 MPa (30.000 psi); y aún en otras formas de realización, por lo menos aproximadamente 344.74 MPa (50.000 psi).

Preferentemente, el elemento de estanqueidad 188 está formado de un material resiliente. Igualmente, en formas de realización preferidas y según se examina a continuación, la superficie de obstrucción del elemento de estanqueidad es de forma cóncava y está conformada y dimensionada de modo que una presión aplicada contra el elemento de estanqueidad, en una dirección dirigida a obligar la superficie de obstrucción contra el asiento de válvula, deforma la superficie de obstrucción de manera que incrementa la circunferencia máxima de la superficie de obstrucción y el área de contacto entre la superficie de obstrucción y la válvula de asiento, creando con ello un rendimiento mecánico a fin de mejorar el rendimiento del sellado. Típicamente, esto ocurre a través de una presión que se aplica contra el elemento de estanqueidad en una dirección dirigida a obligar la superficie de obstrucción contra el asiento de válvula, tendiendo a aplastar la superficie cóncava contra el asiento de válvula. Si bien la tulipa 186 y/o el elemento de estanqueidad 188 potencialmente pueden construirse de una amplia variedad de materiales, por ejemplo fundamentalmente todos aquellos materiales examinados previamente con relación a la formación de los componentes sellantes del pistón y/o el cilindro proporcionados según la invención, en formas de realización preferidas, el elemento de estanqueidad está formado de un material polimérico, preferentemente mediante moldeo por inyección. En formas de realización particularmente preferidas, el material polimérico es no elastomérico. En algunas formas de realización preferidas, el material puede comprender el mismo material del que están formados el pistón y/o componentes sellantes del pistón y/o cilindro del cartucho de bombeo. La superficie de obstrucción 200 del elemento de estanqueidad 188 está configurada preferentemente para incluir una brida circunferencial impermeable a los fluidos 202 que tiene una configuración y una geometría algo similares a las partes de brida de cierre abocinada 132 de los pistones anteriormente descritos 122, 250 y 260.

La tulipa 186 comprende además una parte de cuerpo opcional 290 cuyos elemento de estanqueidad 188 y brida o labio circunferencial impermeable a los fluidos 202 están conectados de manera que se extienden en sentido contrario a la misma, hacia el asiento de válvula, cuando se ensambla la tulipa en una configuración operativa de la válvula. La tulipa 186 incluye una superficie 292 posicionada para estar orientada al opuesto del asiento de válvula, cuando se instala la tulipa con una configuración operativa, y configurada para dar apoyo a un elemento de solicitación, por ejemplo los resortes helicoidales 196 mostrados previamente en la Fig. 1, que tienden a obligar la superficie cóncava de obstrucción 200 contra un asiento de válvula. En formas de realización preferidas, la parte de cuerpo 290 de la tulipa 186 y el elemento de estanqueidad 188, que incluye la brida circunferencial impermeable a los fluidos 202, están formados integralmente como un único elemento, por ejemplo mediante moldeo por inyección de material polimérico.

Con referencia asimismo a la Fig. 2B, en formas de realización preferidas, el taladro del cartucho de bombeo en el que se inserta la tulipa (por ejemplo, los taladros 106 y 108 del cartucho de bombeo 100) tiene un diámetro interior D_{5}, que es ligeramente mayor que el diámetro exterior máximo D_{6} de la parte de cuerpo 290 de la tulipa 186, para poder proporcionar un ajuste deslizante apretado e impedir un movimiento lateral excesivo dentro del taladro. En la forma de realización ilustrada, por ejemplo el diámetro interior D_{5} es de aproximadamente 7,97 mm (0,312 pulgadas), mientras que el diámetro exterior máximo D_{6} de la parte de cuerpo 290 de la tulipa 186 es de aproximadamente 7,57 mm (0,298 pulgadas). En este caso, D_{6} es aproximadamente el 95% de D_{5}. Pueden ser apropiados otros intervalos, en función de los detalles de estructura y, en particular, de la longitud de la tulipa. Preferentemente, D_{6} es por lo menos aproximadamente el 80% de D_{5}; con más preferencia, D_{6} es por lo menos aproximadamente el 90% de D_{5}. Igualmente, en formas de realización preferidas, D_{6} es no mayor que aproximadamente el 99% de D_{5} y, con más preferencia, D_{6} es no mayor que aproximadamente el 98% de D_{5}.

Preferentemente, a fin de disminuir la resistencia al flujo de fluido a lo largo de la tulipa cuando las válvulas de retención que incorporan la tulipa están en una configuración abierta, la parte de cuerpo de la tulipa incluye por lo menos una abertura que la atraviesa y define un paso del flujo de fluido. Según se ilustra, la parte de cuerpo 290 de la tulipa 186 incluye a su través dos aberturas 294 y 296, posicionadas en lados opuestos de la parte de cuerpo y extendiéndose tanto a través de las paredes laterales como de fondo de la parte de cuerpo de la tulipa.

Igualmente, en formas de realización preferidas, a fin de permitir el aplastamiento y la dilatación del elemento de estanqueidad en el interior del taladro, el elemento de estanqueidad 188, cuando está en una configuración distendida, tiene un diámetro máximo D_{7}, que es menor que el diámetro exterior máximo D_{6} de la parte de cuerpo 290 de la tulipa 186. En formas de realización con más preferencia, el diámetro D_{7} está entre aproximadamente el 60% y aproximadamente el 95% del diámetro D_{6}; en formas de realización todavía con más preferencia, está entre aproximadamente el 75% y aproximadamente el 90% y en formas de realización con particular preferencia, el diámetro D_{7} es aproximadamente el 88% del diámetro D_{6}.

La parte de brida circunferencial impenetrable a los fluidos 202 del elemento de estanqueidad 188 comprende preferentemente la región que tiene el espesor mínimo de la sección transversal 298 del elemento de estanqueidad. El elemento de estanqueidad 188 también se caracteriza por una dimensión máxima, según se mide a lo largo de una dirección fundamentalmente perpendicular al plano 299 definido por un plano tangente a la superficie de obstrucción 200 (es decir, un plano coplanar con el plano del asiento de válvula contra el que choca la superficie de obstrucción, cuando se ensambla la tulipa con una configuración operativa dentro del cartucho de bombeo). Esta dimensión máxima se muestra como una distancia 300 en la Fig. 5A. En la forma de realización particular ilustrada, la distancia 300 es aproximadamente 1,8286 mm (0,072 pulgadas) o aproximadamente el 20% del diámetro D_{7}. Con sujeción a las limitaciones en el valor del espesor 300 con relación a los espesores 298 y 316 (véase la Fig. 5C), descritos a continuación, la razón exacta de la distancia 300 al diámetro D_{7} no es crítica y puede extenderse desde aproximadamente el 10% hasta aproximadamente el 50% o más. Los valores preferidos, que pueden hallarse basándose en las enseñanzas de este documento, a través de ensayo de rutina y optimización, dependerán del módulo/los módulos del material polimérico u otro usado para realizar la pieza y de de la fuerza máxima aplicada a la que tiene que resistir.

Preferentemente, el espesor mínimo de la sección transversal 298 del elemento de estanqueidad 188 es menor que aproximadamente el 25% de la distancia 300; con más preferencia, menor que aproximadamente el 17%. Este espesor también dependerá de las propiedades del material y del espesor 300 del elemento de estanqueidad 188, y debería seleccionarse a través de ensayo de rutina y optimización.

Con referencia ahora a la Fig. 5B, el elemento de estanqueidad 188 incluye una superficie aguas abajo 302 posicionada de cara al exterior del asiento de válvula cuando se ensambla la tulipa con una configuración operativa en el cartucho de bombeo. La superficie aguas abajo 302 incluye una periferia circunferencial 304. La línea 306 comprende una línea trazada tangente a un punto en o cerca de (mencionada acumulativamente en este documento como "cerca de") la periferia 304 de la superficie aguas abajo 302, cuando el elemento de estanqueidad está en una configuración distendida, exenta de tensiones. El ángulo A_{3} constituye el ángulo de intersección de la línea tangente 306 con el asiento de válvula o, de un modo equivalente, una línea 308 paralela al asiento de válvula. En formas de realización preferidas, el ángulo A_{3} está entre aproximadamente 20 grados y aproximadamente 50 grados; en formas de realización con más preferencia, entre aproximadamente 30 grados y aproximadamente 40 grados; y en una forma de realización preferida es aproximadamente 36 grados.

Con referencia ahora a la vista en sección transversal detallada, ampliada de la Fig. 5C, el contorno de la superficie de obstrucción 200 se ve más claramente. La superficie de obstrucción 200, según se ilustra, comprende una superficie cóncava 310 que comprende una combinación de tres segmentos lineales. La superficie cóncava 310 incluye un segmento lineal central 312, que tiene una orientación fundamentalmente paralela al plano 299, y dos secciones lineales en ángulo (es decir, una sección 314 y una sección equivalente ubicada en el lado opuesto del elemento de estanqueidad 188, no mostrado), que son adyacentes a la periferia de la brida circunferencial impermeable a los fluidos 202. En formas de realización alternativas, en vez de estar formada la superficie cóncava 310 de una serie de segmentos lineales interconectados, la superficie cóncava puede antes bien tener por lo menos una parte de la misma formada de una superficie curva. Conviene entender que, para las formas de realización en las que la superficie cóncava 310 es curva, al obligar la superficie de obstrucción 200 en dirección al asiento de válvula, el radio de curvatura de la superficie cóncava tendrá tendencia a aumentar a medida que se aplasta el elemento de estanqueidad sobre el asiento de válvula.

Generalmente, a medida que se aplica una fuerza sobre el elemento de estanqueidad 188 dirigida a obligar el elemento de estanqueidad contra el asiento de válvula, por ejemplo una fuerza generada por la presión del fluido que choca contra la superficie aguas abajo 302 del elemento de estanqueidad, tenderá a disminuir la distancia máxima de separación entre la superficie cóncava 310 y el asiento de válvula. Según se ilustra, con el elemento de estanqueidad 188 en una configuración distendida, exenta de tensiones, la distancia máxima de separación entre la superficie de obstrucción y el plano (por ejemplo, el plano 299) definido por un asiento de válvula en contacto con la superficie de obstrucción se muestra como una distancia 316 en la Fig. 5C. Si bien la distancia 316 puede extenderse sobre un amplio intervalo de valores, se prefieren los valores distintos de cero. El valor particular que tendrá especial preferencia dependerá, por lo menos en parte, de las propiedades materiales del elemento de estanqueidad y del grado de fuerza aplicada durante el funcionamiento, y se halla mediante ensayo de rutina y optimización, según se ha descrito previamente. En algunas formas de realización típicas preferidas, la distancia de separación 316 no excede aproximadamente del 25% de la dimensión previamente definida 300 del elemento de estanqueidad 188; con más preferencia, no excede aproximadamente del 20%; con más preferencia, no excede aproximadamente del 15%; con más preferencia, no excede aproximadamente del 12%; con más preferencia, no excede aproximadamente del 8%; en algunas formas de realización, no excede aproximadamente del 4%; y en una forma de realización preferida, es aproximadamente el 8% de la distancia 300.

Asimismo, en formas de realización preferidas, una línea trazada tangente a un punto cerca de la periferia de la superficie cóncava 310 del elemento de estanqueidad, cuando el elemento de estanqueidad está en una configuración distendida, exento de tensiones (por ejemplo la línea 318 según se muestra en la Fig. 5C) corta el plano 299/la línea 308 en un ángulo A_{4} de entre aproximadamente 1 grado y aproximadamente 12 grados. En formas de realización más preferidas, A_{4} está entre aproximadamente 3 grados y aproximadamente 9 grados y, en una forma de realización preferida, el ángulo A_{4} es aproximadamente 6 grados.

Una tulipa alternativa de válvula de retención 187, según se ilustra en las Figs. 5D y 5E, particularmente apropiada para presiones muy altas, comprende un cuerpo principal 290 y un labio de estanqueidad circunferencial, impermeable a los fluidos 203 que comprende una junta tórica (mostrada en transparencia por motivos de claridad). La tulipa está hecha preferentemente de material duro, de mínima flexibilidad, tal como metal o un plástico técnico de alta resistencia. La forma de la tulipa 187 es generalmente semejante a la de la tulipa de las Figs. 5A a C, salvo que la brida circunferencial impermeable a los fluidos 202 del elemento de estanqueidad 188 ilustrado previamente se sustituye por un elemento de estanqueidad 189, que se extiende desde el cuerpo 290, que incluye en su interior una ranura circunferencial 191, en cuyo interior se coloca la junta tórica 203 formando la parte de labio de estanqueidad circunferencial del elemento de estanqueidad. Preferentemente, la parte interior restante de la superficie de obstrucción 201 es ligeramente cóncava y la junta tórica sobresale de la misma en una corta distancia 205. Cuando se aplica presión/fuerza sobre el elemento de estanqueidad, la junta tórica cede y la superficie de obstrucción 201 vuelve a recubrir el orificio del asiento de válvula. El uso de un material más fuerte, menos flexible para la tulipa 187 puede permitir el mantenimiento de presiones máximas más altas por parte de las válvulas de retención que incluyen la tulipa, y el uso de este diseño puede ser especialmente eficaz cuando la presión de trabajo excede de 68,95 MPa (10..000 psig).

En la Fig. 5F se muestra una forma de realización alternativa de una tulipa de alta presión. La tulipa 309 comprende dos subcomponentes, un núcleo metálico 320 que comprende una pieza insertada rígida, y una parte polimérica 321 que proporciona la función de sellado. El núcleo metálico tiene una púa 322 o dispositivo semejante para retenerlo en la parte polimérica 321. La tulipa se asienta sobre un orificio 323 en un asiento de válvula 324 que está mecanizado o formado de otro modo en el componente estructural 325. Si bien la figura ilustra una forma de realización preferida en la que la pieza insertada rígida está distribuida centralmente en la superficie de obstrucción de la tulipa 309, en otras formas de realización, la pieza insertada rígida puede estar posicionada de otro modo, siempre que una parte de la pieza insertada rígida cubra por lo menos una parte del orificio 323 del asiento de válvula 324. El componente estructural 325 puede ser un rotor, un pistón o una parte de cuerpo principal de un cartucho de bombeo, como se ilustra en la Fig. 1. Durante el uso, un resorte u otro elemento de solicitación (no mostrado) rodea por lo menos parcialmente la sección superior 326 de la tulipa, para proporcionar una fuerza de cierre. Como variante, puede fijarse un resorte u otro elemento de solicitación a una lengüeta opcional 327 y se puede extender hacia abajo a través del orificio 323 hasta un punto de fijación en otro lugar del dispositivo. Una opción adicional, no mostrada, es centrar la válvula sobre el asiento, proporcionando un cilindro hueco en lugar de la lengüeta 327. Tal cilindro puede estar configurado y posicionado para sobresalir a través del orificio 323 y puede estar fijado a un punto de anclaje en la región más allá del orificio mediante un resorte u otro elemento de solicitación. Sometida a presión, la parte resiliente de la tulipa se deforma, según se ha descrito anteriormente. Sin embargo, la pieza insertada rígida 320 puede ayudar a impedir la deformación en la medida en que exista deformación de la tulipa en el orificio 323. Se pueden usar distintos materiales plásticos para la parte polimérica, por ejemplo aquellos descritos anteriormente destinados a formar el pistón y los componentes sellantes. Polímeros más blandos, tales como determinados nailon, pueden precisar una junta tórica o apoyo metálico para servir de apoyo por encima de presiones relativamente bajas.

La Fig. 6A muestra una unidad de accionamiento mecánico ejemplar 330 configurada para acoplarse con el cartucho de bombeo 100 (ilustrado previamente en las Figs. 1 y 2A a C) destinada a accionar el movimiento alternativo del vástago de pistón 124. Según se ilustra en la Fig. 6A, la estructura de encastre sustentadora 332, que está configurada para unirse al cartucho de bombeo 100 y acoplarse con el mismo, está ilustrada en su configuración cerrada, apta para funcionar. La Fig. 6B ilustra la estructura de encastre sustentadora 332 configurada en una posición abierta antes de la inserción del cartucho de bombeo 100. La unidad de accionamiento mecánico de la bomba 330 puede comprender fundamentalmente cualquier tipo de accionamiento mecánico alternativo para bomba conocido en la técnica. En algunas formas de realización, la unidad de accionamiento mecánico de la bomba 330 es una bomba de velocidad regulable y/o de carrera variable. La unidad de accionamiento mecánico de la bomba 330 puede incluir una variedad de mandos manuales y/o automáticos destinados a reglar la velocidad y/o la longitud de la carrera, así como incluir una variedad de mandos, alarmas, pantallas de visualización, indicadores, etc., típicos de unidades de accionamiento de bombas utilizadas con fines industriales de bombeo, particularmente aquellas que se utilizan con fines de bombeo médico y quirúrgico. La estructura para encastre o estructura de encastre sustentadora 332 puede modificarse o configurarse para que sea utilizable con una amplia variedad de unidades de accionamiento mecánico de bomba que pueden adquirirse en el mercado, o con una unidad de accionamiento mecánico de bomba diseñada y configurada para ser usada con los cartuchos de bombeo proporcionados según la invención, como sería evidente para el experto habitual en la materia.

La estructura para encastre 332 está construida y dispuesta de forma que sostiene e inmoviliza el cartucho de bombeo 100 durante el funcionamiento. El término "estructura para encastre" o "estructura de encastre sustentadora," según se usa en este documento, hace referencia a una estructura o componente de una unidad o consola de accionamiento mecánico de bomba que está configurada para encajar en contacto directo el cartucho de bombeo, de tal modo que por lo menos una parte de la estructura rodea por lo menos parcialmente por lo menos una parte del cartucho de bombeo. Específicamente, la estructura de encastre sustentadora 332 está construida para tener una forma y configuración que le permiten acoplarse con el cartucho de bombeo en asociación operativa con la unidad de accionamiento de la bomba, según se ilustra en la Fig. 6A.

La estructura de encastre sustentadora 332 se construye preferentemente de un material robusto, tal como un metal, por ejemplo acero inoxidable. Según se ilustra, la estructura para encastre 332 incluye un componente de base 334, configurado para fijación a la unidad de accionamiento mecánico de la bomba 330, por ejemplo a través de pernos 336. Conectado sobre pivote a la base 334, está un componente de sujeción de válvula 338 que incluye sobre su superficie trinquetes entallados 340, que están configurados para engranar pasadores 342 del gatillo cargado por resorte, montado sobre pivote 344 sobre la base 334. Con la inserción del cartucho de bombeo 100 en el taladro de recepción de cartucho de bombeo 346 de la estructura para encastre, se hace pivotar el componente de sujeción de válvula 338 hacia arriba usando la empuñadura 348 hasta que los trinquetes entallados 340 engranen con los pasadores 342, cerrando con ello la estructura para encastre según se ilustra en la Fig. 6A.

Al asegurar el cartucho de bombeo 100 en el interior de la estructura para encastre como se ilustra en la Fig. 6A, según se ha explicado anteriormente, la muesca de acoplamiento 144 del vástago de pistón 124 engrana preferentemente un mecanismo de enganche complementario (no mostrado, pero véase la Fig. 14) dentro de un émbolo de movimiento alternativo (no mostrado, pero véase la Fig. 14) de la unidad de accionamiento mecánico de la bomba 330. En algunas formas de realización, la estructura de encastre sustentadora 332 puede incluir medios mecánicos y/o eléctricos para indicar a un sistema de control de la unidad de accionamiento mecánico de la bomba y/o un operador de la unidad de accionamiento mecánico de la bomba que el cartucho de bombeo 100 está debidamente acoplado para el funcionamiento. Tal indicación puede usarse para permitir el funcionamiento de la unidad de accionamiento mecánico de la bomba cuando el cartucho de bombeo está debidamente acoplado, e impedir el funcionamiento cuando el cartucho de bombeo no está acoplado o está acoplado indebidamente. Los medios mecánicos y/o eléctricos para efectuar la anterior función son de sobra conocidos en la técnica e implican solamente sencillas modificaciones de tecnología conocidas en la técnica.

El componente de sujeción de la válvula 338 está construido y dispuesto de forma que asegura partes del cuerpo 162 y 170 de la válvula de retención de admisión 159 y la válvula de retención de salida 160, respectivamente, a la parte de cuerpo principal 102 del cartucho de bombeo 100, cuando el cartucho de bombeo está acoplado en asociación operativa con la estructura de encastre sustentadora según se ilustra en la Fig. 6A (véase también la Fig. 1). En formas de realización preferidas, el componente de sujeción de la válvula 338 asegura las válvulas, según se ha descrito anteriormente, de tal modo que se crea un sello estanco a los fluidos, capaz de resistir una diferencia de presión de por lo menos aproximadamente 6,90 MPa (1000 psi), sin pérdida sustancial por fuga a su través, entre la parte de cuerpo de la válvula y el taladro en el que se inserta la válvula (por ejemplo los taladros 106 y 108 para la parte de cuerpo de válvula 162 y 170, respectivamente) de la parte de cuerpo principal del cartucho de bombeo, solamente acoplando el cartucho de bombeo en asociación operativa con la estructura de encastre sustentadora. En formas de realización con más preferencia, el sello es capaz de resistir una diferencia de presión de por lo menos aproximadamente 31,47 MPa (5000 psi); en formas de realización con más preferencia, por lo menos aproximadamente 55,16 MPA (8000 psi); en algunas formas de realización preferidas, por lo menos aproximadamente 103,42 MPa (15.000 psi); en otras formas de realización, por lo menos aproximadamente 137,90 MPa (20.000 psi); en otras formas de realización, por lo menos aproximadamente 206,84 MPa (30.000 psi); y en otras formas de realización, por lo menos aproximadamente 344,74 MPa (50.000 psi). El componente de fijación de la válvula es capaz de asegurar la parte de cuerpo de válvula dentro de la parte de cuerpo principal del cartucho de bombeo reteniendo el cuerpo de válvula dentro del taladro del cartucho de bombeo en el que está insertado, impidiendo con ello la extrusión del cuerpo de válvula sometido a presión y efectuando un sello (por ejemplo, a través de las juntas tóricas 186, según se ilustra en la Fig. 1). El componente de sujeción de válvula 338 incluye una abertura 350 a su través para permitir el paso de conductos de fluidos 166 y 174, que están en comunicación fluídica con las válvulas. La abertura 350 tiene una anchura, en la parte adyacente a la parte de cuerpo de las válvulas, cuando la estructura de encastre está en una configuración cerrada, según se ilustra en la Fig. 6A, que es menor que el diámetro de las partes de pestaña 352 de los conectadores de entrada y de salida que proporcionan las partes de cuerpo de las válvulas (véase también la Fig. 1). De este modo, al cerrarse el componente de sujeción de la válvula 338 contra la base 334, el componente de sujeción de la válvula presionará contra las pestañas 352 de los conectadores que retienen las partes de cuerpo de las válvulas formando un encaje de sellado con la parte de cuerpo principal 102 del cartucho de bombeo 100.

En formas de realización preferidas, la estructura para encastre 332 proporciona una superficie interior de contacto con el cartucho de bombeo 354 (Fig. 6B) que tiene contornos y dimensiones seleccionados de forma que sean complementarios con los contornos y dimensiones de las superficies exteriores del cartucho de bombeo, de tal modo que, al acoplar el cartucho de bombeo y la estructura de encastre sustentadora, una fracción sustancial de las superficies exteriores del cartucho de bombeo queda sostenida por contacto directo con el elemento de encastre. Una configuración tal se prefiere especialmente cuando la parte de cuerpo principal del cartucho de bombeo está construida de materiales que no son capaces de resistir las presiones de trabajo deseadas del cartucho de bombeo sin rotura, por ejemplo, por reventón, fisura, agrietamiento, etc., de la parte de cuerpo principal. Igualmente, en formas de realización preferidas, la estructura de encastre sustentadora y el cartucho de bombeo están conformados y configurados de modo que pueden acoplarse en asociación operativa solamente cuando se instala el cartucho de bombeo con una orientación única, predeterminada. En la forma de realización ilustrada, la superficie interior de contacto con el cartucho de bombeo 354 incluye una lengüeta 356 sobre su superficie (Fig. 6B), configurada y posicionada para casar con la muesca de orientación 103 de la parte de cuerpo principal 102 del cartucho de bombeo (véase la Fig. 2A). De este modo, el cartucho de bombeo 100 sólo puede insertarse en el taladro 346, de modo que el cartucho de bombeo queda en asociación operativa, según se ilustra en la Fig. 6A, cuando se orienta el cartucho de bombeo de tal modo que la muesca de orientación 103 casa con la lengüeta 356.

La Fig. 7 ilustra una forma de realización alternativa de un cartucho de bombeo proporcionado por la invención, que tiene una configuración del paso del flujo de fluido fundamentalmente perpendicular a una cámara de bomba distribuida centralmente, formando una configuración "en forma de T". La Fig. 8A ilustra una estructura de encastre sustentadora y una parte de una unidad de accionamiento mecánico de la bomba destinadas a acoplar el cartucho de bombeo en una configuración operativa con una unidad de accionamiento de la bomba; y la Fig. 8B ilustra una vista en sección transversal del cartucho de bombeo instalado en la estructura para encastre en una configuración operativa.

Con referencia a las Figs. 7 y 8B, el cartucho de bombeo 400 incluye una parte de cuerpo principal 402, que está formada de tres taladros 404, 406 y 408. El taladro 404 comprende un cilindro en el que el pistón 410 se mueve alternativamente durante el funcionamiento. El taladro 406 aloja la válvula de retención de admisión 412, y el taladro 408 aloja la válvula de retención de salida 414. El cilindro 404 tiene una disposición fundamentalmente central en la parte de cuerpo principal 402 del cartucho de bombeo 400 y tiene un eje longitudinal 416. Los taladros 406 y 408 tienen cada uno un eje longitudinal 418 orientado fundamentalmente perpendicular al eje longitudinal 416 del cilindro 404, creando con ello una configuración de los pasos de flujo en forma de T del cartucho de bombeo. Los taladros 406 y 408 están en comunicación fluídica con la cámara de la bomba 420 del cilindro 404 a través de canales de circulación 422 y 424, respectivamente.

Como en el caso del cartucho de bombeo 100 previamente descrito, la parte de cuerpo principal 402 del cartucho de bombeo 400 puede formarse de una amplia variedad de materiales, fundamentalmente cualquiera de los materiales previamente mencionados a propósito del cuerpo principal 102 del cartucho de bombeo 100. Según se ha examinado anteriormente, en algunas formas de realización, la parte de cuerpo principal puede formarse de un material rígido, que sostenga la presión, por ejemplo acero inoxidable mecanizado, en cuyo caso la parte de cuerpo principal del cartucho de bombeo puede ser resistente a las presiones de trabajo sin necesidad de apoyo suplementario de la estructura de encastre. En formas de realización alternativas, por ejemplo formas de realización en las que la parte de cuerpo principal 402 se construye de un material que no es capaz de resistir las presiones de trabajo contempladas, por ejemplo un material polimérico moldeado, las estructuras de encastre sustentadoras ilustradas 426 (véanse las Figs. 8A a B) pueden servir para rodear y sostener las superficies exteriores de la parte de cuerpo principal del cartucho de bombeo, a fin de permitir que el cartucho de bombeo resista las presiones de trabajo deseadas, según se ha examinado previamente en el contexto de las Figs. 6A a B.

El cartucho de bombeo 400, según se ilustra, no incluye una faldilla flexible formando un biosello, según se ha ilustrado previamente en el cartucho de bombeo 100 de la Fig. 1. Conviene entender que, en formas de realización alternativas, el cartucho de bombeo 400 podría configurarse fácilmente para que incluya tal faldilla flexible, si así se desea.

El cartucho de bombeo 400 también ilustra unos medios alternativos para proporcionar una configuración de acoplamiento del pistón/vástago de pistón. Contrariamente a la configuración de pistón/vástago de pistón anteriormente descrita en el contexto de la Fig. 1, el vástago de pistón 428 no forma parte del conjunto de cartucho de bombeo amovible/desmontable 400, sino que más bien comprende una parte de la unidad reutilizable de accionamiento mecánico de la bomba 430. El pistón 410 está configurado como un elemento amovible, en forma de cápsula, que se ajusta sobre el extremo distal del vástago de pistón 428, al acoplar el cartucho de bombeo a la estructura de encastre sustentadora 426, y que es amovible del vástago de pistón al desprender y sustituir el cartucho de bombeo. El pistón 410 incluye preferentemente una parte de cuerpo principal 432 y un componente sellante 130, que se construyen de materiales y con dimensiones similares a los examinados anteriormente con respecto a los pistones 122, 250, 260. La unidad de accionamiento mecánico de la bomba 430 incluye un forro retráctil 434 rodeando el vástago de pistón/émbolo buzo alternativo 428. Antes de y/o en el momento de la instalación del cartucho de bombeo en la estructura de encastre sustentadora 426, el forro retráctil 434 está replegado, según se ilustra en la Fig. 7. El pistón 410 puede insertarse entonces sobre el extremo distal del vástago de pistón 428, de modo que unos brazos salientes proximalmente 436 y 438, que tienen sobre su superficie rebordes de enganche 440 y 442, respectivamente, encajan en la muesca 444 del vástago de pistón/émbolo buzo 428. En este punto, el forro retráctil 434 se desplaza distalmente hasta rodear por lo menos parcialmente los brazos 436 y 438, asegurando con ello los rebordes 440 y 442 en el interior de la muesca 444, según se ilustra en la Fig. 8B. Durante el funcionamiento, el vástago de pistón 428 y el forro 434 se mueven alternativamente como una unidad, de modo que el pistón 410 queda retenido firmemente sobre el vástago de pistón. Así pues, el mecanismo de acoplamiento descrito implica un encaje a presión del pistón 410 sobre y encima del vástago de pistón 428.

La configuración de la válvula de retención de admisión 412 y la válvula de retención de salida 414 también es algo diferente en el cartucho de bombeo 400 a la de las válvulas de retención previamente descritas en el contexto del cartucho de bombeo 100 de la Fig. 1. El conectador de entrada 445 y el conectador de salida 446 son similares a los descritos previamente en la Fig. 1, salvo que las juntas tóricas de alta presión 447 se llevan sobre partes de pestaña 448, en vez de sobre las partes de cuerpo 450 y 452, como era el caso anteriormente en la forma de realización descrita en la Fig. 1. Asimismo, los elementos de solicitación por resorte helicoidal 454 tienen dimensiones algo más pequeñas, con relación al diámetro de los taladros 406 y 408, que los elementos de solicitación previamente descritos en la Fig. 1. En consecuencia, a fin de impedir la desalineación y el movimiento lateral poco aconsejable de los resortes 454 durante el funcionamiento, el taladro 406 de la parte de cuerpo principal 402 y de la parte de cuerpo de válvula 452 incluyen cada uno un segmento de taladro de diámetro relativamente pequeño 456 y 458, respectivamente, para posicionar y sostener los resortes 454.

Las tulipas 460 también están configuradas de modo distinto a las anteriormente descritas en el contexto de las Figs. 5A a C. Las tulipas 460 comprende elementos de estanqueidad y tienen superficies de obstrucción 462 que comprenden superficies fundamentalmente planas orientadas fundamentalmente paralelas a los planos definidos por los asientos de válvula 464 de la válvula de retención de admisión 412 y 466 de la válvula de retención de salida 414. Las superficies de obstrucción enfrentadas a los asientos de válvula 462 incluyen en su interior una ranura circunferencial 468 en la que está distribuida un elemento de labio circunferencial 470 que comprende una junta tórica elastomérica. La configuración y la relación dimensional entre la junta tórica 470 y la ranura circunferencial 468 es preferentemente similar a las anteriormente examinadas a propósito d la junta tórica de alta presión 447 y las juntas tóricas de alta presión anteriormente examinadas con respecto a la Fig. 1. En formas de realización preferidas, los elementos de estanqueidad 460 se construyen de un material rígido, duradero, un metal por ejemplo. En formas de realización alternativas, en lugar de proporcionar juntas tóricas 470 según se ilustra, se puede revestir toda la superficie de obstrucción de o se puede pegar a una capa elastomérica de material, o por lo menos revestirse parcialmente de tal material en la región que recubre y/o rodea las aberturas 471 y 472. Aún en otras formas de realización alternativas, el elemento de estanqueidad puede formarse de un material resiliente elastomérico o formador de sellado con el asiento de válvula, sin necesidad de las juntas tóricas. En otras formas de realización alternativas, el elemento de estanqueidad puede ser sustancialmente como se muestra, a excepción de no incluir la ranura circunferencial 468. En tales formas de realización, la junta tórica puede estar separada del elemento de estanqueidad e ir posicionada sencillamente entre el elemento de estanqueidad y el asiento de válvula.

La estructura de encastre sustentadora 426 está ilustrada con la mayor claridad en las Figs. 8A y 8B. La estructura de encastre sustentadora 426 está configurada para servir fundamentalmente para los mismos fines que se han examinado previamente con respecto a la estructura de encastre sustentadora 332 ilustrada previamente en las Figs. 6A y 6B. Según se ilustra en la Fig. 8A, la estructura de encastre sustentadora 426 proporciona superficies interiores de contacto con el cartucho de bombeo 473 que tienen contornos y dimensiones seleccionados para ser complementarios de los contornos y dimensiones de las superficies exteriores del cartucho de bombeo, de modo que, al acoplar el cartucho de bombeo y la estructura de soporte sustentadora, según se ilustra en la Fig. 8B, una fracción sustancial de las superficies exteriores del cartucho de bombeo queda sostenida por contacto con el elemento de encastre. La estructura de encastre sustentadora 426 incluye un componente de soporte del cuerpo principal 474 y componentes biarticulados de sujeción de válvula 475 y 476. Cada uno de los componentes de sujeción de válvula incluye a su través una abertura 478 y 480 posicionada y configurada para presionar los conectadores de entrada y de salida al interior de la parte de cuerpo principal del cartucho de bombeo en el momento del ensamblaje, proporcionando así un apoyo estanco a las válvulas de retención de admisión y de salida (véase la Fig. 8B), según se ha descrito de modo similar en el contexto de las Figs. 6A y 6B anteriormente. Según se ilustra en la Fig. 8B, los componentes 474, 475 y 476 se aseguran entre sí, en el momento del ensamblaje con el cartucho de bombeo 400 a través de tornillería 482. Conviene entender que, en formas de realización alternativas, puede utilizarse como alternativa a la tornillería 482 una amplia variedad de otros medios de fijación y sujeción de sobra conocidos 482. Por ejemplo, en otra forma de realización, podría emplearse un mecanismo de enganche y desenganche similar al descrito previamente en el contexto de las Figs. 6A y 6B, en cuyo caso la estructura para encastre podría ensamblarse y desmontarse a mano sin necesidad de herramienta alguna.

A continuación se describen, en las Figs. 9 a 13 y 16, varias configuraciones y formas de realización de cartuchos de bombeo de configuración axial proporcionados según la invención. "De configuración axial", según se emplea en este documento, hace referencia a un cartucho de bombeo en el que tanto el pistón como por lo menos una entre una válvula de retención de admisión y una de salida están por lo menos parcialmente contenidos dentro de un taladro que tiene un eje longitudinal fundamentalmente continuo, y en el que el eje longitudinal del pistón es fundamentalmente paralelo al eje longitudinal del taladro.

Las Figs. 9A a C muestran una primera forma de realización de un cartucho de bombeo de configuración axial 500 que tiene una parte de cuerpo principal 502 formada de una longitud de tubería de pared delgada. Si bien la parte de cuerpo principal del pistón puede construirse potencialmente de una amplia variedad de materiales, por ejemplo aquellos examinados anteriormente con respecto a la parte de cuerpo principal 102 del cartucho de bombeo 100, en formas de realización preferidas, la parte de cuerpo principal 502 comprende una longitud de tubo de pared delgada metálico, preferentemente acero inoxidable. Los espesores de pared y diámetros interiores particulares de la tubería de pared delgada utilizada para formar la parte de cuerpo principal 502 dependerán, evidentemente, de las necesidades de las condiciones de funcionamiento que se deseen para el cartucho de bombeo. En la forma de realización ilustrada, la parte de cuerpo principal 502 comprende una tubería de acero inoxidable de aproximadamente 88,9 mm (3,5 pulgadas) a aproximadamente 101,6 mm (4 pulgadas) de longitud, de aproximadamente 9,525 mm (0,375 pulgadas) de I.D., con un diámetro exterior de aproximadamente 12,7 mm (0,5 pulgadas). Estas configuraciones también son igualmente apropiadas para los cartuchos de bombeo de configuración axial descritos a continuación. En formas de realización preferidas, la parte de cuerpo principal 502 se construye de tubería que tiene un diámetro y un espesor de pared suficientes para resistir las presiones de bombeo deseadas, generadas por el cartucho de bombeo durante el funcionamiento, sin reventón, agrietamiento o dilatación excesiva que podrían bastar para provocar o permitir la pérdida por fuga o el desplazamiento de componentes posicionados dentro de la tubería durante el funcionamiento. (Estos son ejemplos de tubería "de pared delgada" según se ha descrito anteriormente).

Contenidos dentro del taladro axial 504 de la tubería alargada 502 y alineados siguiendo un eje longitudinal común 506, están los distintos componentes que comprenden el cartucho de bombeo 500, incluyendo el vástago de pistón 508, el pistón 510, las piezas insertadas 512, 514 y 516, la válvula de retención de admisión 518 y la válvula de retención de salida 520. La estructura y configuración de la pieza insertada central 514 se ilustran más detalladamente en las Figs. 9B y 9C. En formas de realización preferidas, tal como las ilustradas, cada una de las válvulas de admisión y de salida dentro del cartucho de bombeo está por lo menos parcialmente distribuida dentro del taladro axial de la tubería, de tal modo que fundamentalmente todas las piezas móviles de cada válvula queda fundamentalmente completamente contenida dentro del taladro axial. Las piezas móviles de la válvula de retención comprenden la tulipa y/o el elemento de estanqueidad, así como cualesquiera elementos de solicitación (por ejemplo, los resortes helicoidales 196). En la forma de realización ilustrada, la válvula de retención de salida 520 va posicionada en el extremo distal 522 del taladro axial 504, el pistón 510 se mueve de forma alternativa proximalmente respecto de la válvula de salida, y la válvula de retención de admisión 518 va posicionada dentro de la pieza insertada 514 y queda ubicada entre la válvula de retención de salida y el pistón.

El vástago de pistón 508 y el pistón 510 son sustancialmente similares a los descritos anteriormente en el contexto de las Figs. 1, 3 y 4, salvo que el pistón 510 se acopla al vástago de pistón 508 a través de una conexión arponada 524. El pistón 510 está configurado para moverse alternativamente dentro del cilindro 526 del taladro axial 504 durante el funcionamiento. Las válvulas de retención 518 y 520 están posicionadas dentro del taladro axial 504 mediante las piezas insertadas 512, 514 y 516. La pieza insertada 514 incluye dos cámaras 528 y 530 formadas en su interior para rodear las piezas móviles de la válvula de retención de admisión 518 y la válvula de retención de salida 520, respectivamente. La pieza insertada 514 forma una parte de cuerpo de cada una de las válvulas de retención 518 y 520 según se configuran. Las piezas insertadas también incluyen canales formados en su interior (por ejemplo, los canales 532, 534, 536, 538, 540 y 541) que proporcionan pasos de flujo de entrada y/o de salida en el interior del cartucho de bombeo 500. La tulipa, los elementos de estanqueidad y los elementos de solicitación de la válvula de retención de admisión 518 y la válvula de retención de salida 520 son sustancialmente equivalentes a los descritos previamente en el contexto de las Figs. 1 y 5.

Según se ilustra, las piezas insertadas 512 y 514 comprenden elementos separados insertados y asegurados dentro del taladro axial 504. En formas de realización alternativas, las piezas insertadas pueden formarse como una única unidad y/o pueden formarse como parte de la parte de cuerpo principal del cartucho de bombeo; por ejemplo, parte de la estructura del cuerpo principal puede comprender canales y cámaras mecanizados en su interior (por ejemplo, una parte de cuerpo principal del cartucho de bombeo, en lugar de estar formada de una longitud de tubería de pared delgada, podría estar formada de una longitud de una pieza maciza de material que se mecaniza para formar las distintas cámaras y pasos de flujo ilustrados). Si bien las piezas insertadas pueden construirse de una amplia variedad de materiales, incluyendo fundamentalmente la totalidad de los materiales anteriormente examinados en el contexto de los materiales destinados a formar partes de cuerpo principal de los cartuchos de bombeo, en formas de realización preferidas, las piezas insertadas se forman preferentemente de un material relativamente rígido, tal como un material plástico duro, duradero, o un metal, preferentemente acero inoxidable, y se mecanizan o moldean para formar las distintas características, taladros, canales, etc. Ilustrados, mediante técnicas convencionales de mecanizado o moldeo.

Las piezas insertadas pueden asegurarse dentro del taladro axial del cartucho de bombeo mediante una variedad de medios conocidos para el experto habitual en la materia. Por ejemplo, se puede configurar el tamaño de las piezas insertadas 514 y/o 516 para que tengan un diámetro exterior algo más grande que el diámetro interior de la tubería de pared delgada que comprende la parte de cuerpo principal del cartucho de bombeo y se pueden meter a presión en el taladro axial, formando así un ajuste con apriete suficiente para mantener las piezas insertadas dentro del taladro a presión. Como alternativa, una o ambas piezas insertadas pueden mantenerse dentro del taladro a través de soldadura fuerte, soldadura autógena, ensamblaje por encolado, etc., como sería evidente para el experto habitual en la materia. Como variante, según se describe en el contexto de las Figs. 6A a B y 8A a B, en formas de realización alternativas, las piezas insertadas 514 y 516 podrían mantenerse dentro del taladro axial a presión solamente con el acoplamiento del cartucho de bombeo con una estructura de encastre sustentadora, estructura de encastre sustentadora que se configura para engranar la pieza insertada 516 reteniéndola en su sitio dentro del taladro axial durante el funcionamiento.

La pieza insertada 512, según se ilustra en la Fig. 9A, se asegura dentro de la parte de cuerpo principal del cartucho de bombeo a través de un procedimiento de sello por engaste. Este procedimiento implica posicionar la pieza insertada 512, que comprende una parte de cuerpo de la válvula de retención de admisión 518, dentro del taladro axial 504 y asegurar la pieza insertada dentro de la tubería 502, formando un engaste 542 deformando la pared de la tubería al interior de un canal o ranura 544 de la pieza insertada, creando con ello un sello circunferencial, fundamentalmente estanco entre la tubería y la pieza insertada, sin necesidad de selló suplementario alguno. En formas de realización alternativas, la pieza insertada puede carecer de ranura circunferencial 544 y tener simplemente un diámetro de dimensiones más pequeñas que el taladro axial, permitiendo con ello la formación del engaste 542. Sin embargo, esta configuración alternativa proporciona generalmente un sellado y una prevención de pérdida por fuga inferiores, por lo que es menos preferida. En formas de realización preferidas, el engaste 542 se forma alrededor de la circunferencia de la tubería de tal modo que es fundamentalmente continuo. En una forma de realización alternativa, el engaste puede comprender una serie de escotaduras discretas alrededor de la circunferencia de la tubería y ser discontinuo. En cualquier sello por engaste que implique una pieza insertada que tiene una ranura o ranuras circunferenciales, se puede situar una junta tórica en la ranura antes de engastar la tubería, si se desea, para mejorar potencialmente el sellado.

En la técnica se conocen procedimientos de sellado por engaste para el uso en otros contextos; sin embargo, se cree que tales sellos por engaste no se han empleado para el uso en la manufactura o la fabricación de un cartucho de bombeo a partir de una longitud de tubería de pared delgada, según se proporciona por la presente invención. Los sellos por engaste proporcionados según la presente invención pueden formarse usando equipo que puede adquirirse en el mercado. Por ejemplo, se han hecho sellos por engaste según se ilustra en la Fig. 9A, así como los de las Figs. 10A, 11A, 12A, 12B y 13A, utilizando maquinaria para engaste radial estándar (por ejemplo, una engastadora radial UNIFLEX^{TM} de seis mordazas, de tipo HM-150; Uniflex Hydraulic GMBH, Karben, Alemania). Los ejemplos anteriores usan un tubo de acero inoxidable con un diámetro nominal exterior de 12,7 mm (0,500 pulgadas) y un diámetro nominal interior de 9,525 mm (0,375 pulgadas), con un espesor de pared de aproximadamente 1,588 m^{2} (0,0625 pulgadas). La profundidad del canal (por ejemplo, 544) en las piezas insertadas dentro de la tubería (por ejemplo, la pieza insertada 512) está formada para ser preferentemente aproximadamente igual al espesor de la pared de tubería, y la anchura del canal es, en este ejemplo, aproximadamente tres veces el espesor de la pared, mientras que la anchura máxima del saliente formador del engaste sobre las mordazas de engaste (no mostradas) es aproximadamente 1,3 veces el espesor de la pared, y su profundidad es similar al espesor de la pared. Las partes (por ejemplo 545) de la pieza insertada (por ejemplo 512) más allá de la ranura (por ejemplo 544) deberían ser significativamente más largas que el espesor de la pared, por ejemplo por lo menos aproximadamente 1,5 veces más largas, para impedir la distorsión. La penetración en el interior final, total, de los salientes de matriz formadores del engaste se ajusta para evitar una distorsión/colapso significativo del canal que atraviesa la pieza insertada (por ejemplo, el paso 532 o el paso 740 en la Fig. 11A), o de la tubería más allá de la pieza insertada. Cualquier persona familiarizada con la tecnología del engaste radial puede lograr fácilmente modificaciones de matrices y maquinaria de engaste y de dimensiones de la pieza insertada. Preferentemente, al engastar la tubería sobre la pieza insertada, se crea un sello estanco circunferencial entre la tubería y la pieza insertada, opcionalmente sin el uso de cualesquiera sellos suplementarios, que es capaz de resistir una diferencia de presiones en todo el sello de por lo menos aproximadamente 690 MPa (1000 psi); con más preferencia, por lo menos aproximadamente 34,47 MPa (5000 psi); con más preferencia, por lo menos aproximadamente 55,16 MPa (8000 psi); en algunas formas de realización preferidas, por lo menos aproximadamente 103,42 MPa (15.000 psi); en otras formas de realización, por lo menos aproximadamente 137,90 MPa (20.000 psi); en otras formas de realización, por lo menos aproximadamente 206,54 MPa (30.000 psi); y aún en otras formas de realización, por lo menos aproximadamente 344,74 MPa (50.000 psi).

El cartucho de bombeo 500 se puede manejar del siguiente modo. Para llenar la cámara de la bomba 527 de fluido destinado para bombeo, el vástago de pistón 508 y el pistón 510 se mueven proximalmente en el sentido de la flecha 546. Durante esta carrera de admisión, el fluido que se va a bombear fluye a través de la abertura de entrada 548 en la pared lateral de la tubería 502, a través de los canales 536 y 534 en el interior de la pieza insertada 514, a través de la válvula de retención de admisión 518 y el canal de circulación 532 de la pieza insertada 512, y al interior de la cámara de la bomba. Durante esta etapa de llenado, la válvula de retención de admisión 518 está configurada en una posición abierta, mientras que la válvula de retención de salida 520 está configurada en una posición cerrada.

Durante la carrera de descarga, el vástago de pistón 508 y el pistón 510 se mueven distalmente en el sentido de la flecha 550 impeliendo el fluido desde la cámara de la bomba, a través del canal 532 y al interior de la cámara de la válvula de retención de admisión 528. La presión de este fluido que colisiona contra el elemento de estanqueidad 188 tenderá a obligar el elemento de estanqueidad contra el asiento de válvula 552, proporcionando un sello hermético a la presión. El fluido sale entonces de la cámara 528 a través de la abertura 554, a través del canal 538 y el canal 540, a lo largo de la válvula de retención de salida abierta 520 y, finalmente, fuera del cartucho de bombeo a través del paso de flujo 541.

La pieza insertada 514 incluye una ranura circular 556 que circunscribe el perímetro del canal de entrada 536, que contiene en su interior, cuando la pieza insertada está insertada en una configuración operable, dentro del taladro axial, una junta tórica 558. El sello formado por el contacto de la junta tórica con la superficie interior del taladro axial impide que el líquido a alta presión generado durante la carrera de descarga del pistón se salga del cartucho de bombeo a través de la abertura de entrada 548. La pieza insertada 514 también incluye una ranura circunferencial 560 que contiene una junta tórica 561, formando un sello cuando se ensambla, que impide que el líquido bombeado se escape entre la pieza insertada y la pared interior del taladro axial. De modo similar, la pieza insertada 516 incluye una ranura circunferencial semejante 562 que contiene una junta tórica 564, que crea un sello que efectúa fundamentalmente la misma función que se ha descrito justo anteriormente. Se advertirá que la configuración de las ranuras y las juntas tóricas utilizadas para efectuar los sellos anteriormente mencionados es preferentemente según se ha descrito anteriormente en el contexto de las juntas tóricas de alta presión del cartucho de bombeo de la Fig. 1. Las juntas tóricas examinadas en el resto de la memoria descriptiva también son preferentemente de la configuración de alta presión examinada en la Fig. 1, salvo especificación contraria en la discusión.

La Fig. 10A ilustra una forma de realización alternativa del cartucho de bombeo de la Fig. 9A. Por motivos de claridad, el vástago de pistón y el pistón, que pueden ser fundamentalmente los mismos que el vástago de pistón y el pistón de la Fig. 9A, no están ilustrados. El cartucho de bombeo 600 es semejante en muchos aspectos al cartucho de bombeo 500 ilustrado en la Fig. 9A anterior. En consecuencia, sólo se ponen de relieve a continuación las diferencias sustanciales. La pieza insertada distribuida centralmente 604 del cartucho de bombeo 600 (mostrada con más claridad en las Figs. 10B a C) tiene una configuración algo diferente a la pieza insertada 514 previamente descrita. La pieza insertada 604 incluye cámaras 606 y 608, que rodean las piezas móviles de la válvula de retención de admisión 610 y la válvula de retención de salida 612, respectivamente, que están desplazadas de la línea central axial 506 del cartucho de bombeo. Esta configuración permite una configuración del paso del flujo de fluido algo menos compleja y más fácil de mecanizar y elimina la necesidad de proporcionar un canal periférico de junta tórica rodeando el orificio de entrada de flujo (es decir, el canal de junta tórica 556 previamente ilustrado).

En la presente forma de realización, se puede impedir de forma eficaz la fuga de fluido a alta presión más allá de la pieza insertada mediante la provisión de dos canales circunferenciales 614, 616 para contener juntas tóricas 618 y 620, respectivamente. La pieza insertada 604 incluye un paso de flujo de entrada 622 en comunicación fluídica con una abertura de entrada 624 que está, a su vez, en comunicación fluídica con la abertura de entrada 626 a través de la pared lateral de la tubería 502. La abertura de entrada 624, según se ilustra en la Fig. 10C, está posicionada en una parte rebajada 628 de la región de rotor 630 de la pieza insertada. La pieza insertada 604 también incluye un canal de salida 632 en comunicación fluídica con la cámara de válvula de retención de salida 608 y también en comunicación fluídica con la cámara de válvula de retención de admisión 606 a través de la abertura 634. La pieza insertada distal 636 proporciona un empalme de fluido a alta presión 638, que tiene una configuración de acoplamiento diferente con la conducción de fluidos de salida de alta presión (no mostrada) de la mostrada previamente a propósito de la pieza insertada 516 de la Fig. 9A. Asimismo, la pieza insertada 636 está asegurada dentro de la tubería 502 a través de un engaste 542, de una manera semejante a la de la pieza insertada 512.

Asimismo, la válvula de retención de admisión 610 y la válvula de retención de salida 612 incluyen tulipas 640, cuya configuración es algo diferente a la de las tulipas 186 previamente descritas. Específicamente, las tulipas 640, en lugar de tener una parte de cuerpo principal con un diámetro interior algo más grande que el elemento de solicitación por resorte según se ha ilustrado previamente, tienen una parte de cuerpo principal 642 que tiene una parte superior cilíndrica 644 con un diámetro exterior ligeramente menor que el diámetro interior de los resortes helicoidales 646, y una parte de base 648 que tiene un diámetro de mayor dimensión que el diámetro exterior de la parte cilíndrica y fundamentalmente el mismo que el diámetro exterior del resorte 646. En esta configuración, el resorte 646, en lugar de ir posicionado dentro de la parte de cuerpo principal de la tulipa, según se ha descrito previamente, va posicionado alrededor de la superficie exterior de la parte superior cilíndrica 644 de la parte de cuerpo principal de la
tulipa.

La Fig. 11A ilustra una primera forma de realización de un cartucho de bombeo de configuración axial que incluye un pistón con válvulas. El pistón 702 del cartucho de bombeo 700 es de forma anular con un paso de flujo distribuido centralmente 704 a su través. Como se explicará con más detalle a continuación, durante la etapa de llenado de la región 706 del cilindro 708 aguas abajo del pistón, fluye líquido u otro fluido a través del pistón para llenar del líquido/fluido la región del cilindro aguas abajo del pistón. El pistón 702 está acoplado con el extremo distal arponado 710 del vástago de pistón 712. El vástago de pistón 712 incluye en su interior un paso de flujo 714 que pone al cilindro 708 en comunicación fluídica con un conducto de entrada (no mostrado) conectado a la entrada 716 del vástago de pistón. El vástago de pistón 712 tiene un extremo proximal abocinado 718 configurado al objeto de acoplamiento con un émbolo buzo de movimiento alternativo de una unidad de accionamiento mecánico de la bomba (no mostrada).

El pistón 702 junto con la tulipa 720 y el mecanismo de retención 722 comprenden una válvula de admisión 724 del cartucho de bombeo. La tulipa 720 está constituida por el elemento de estanqueidad 726, cuya configuración es sustancialmente semejante a la de los elementos de estanqueidad de la válvula anteriormente descritos, proporcionados según otras formas de realización de la invención. Sin embargo, la tulipa 720 no incluye una parte de cuerpo principal según se ha ilustrado previamente. El asiento de válvula 728 está formado de la superficie distal de la parte de cuerpo principal 730 del pistón 702. El elemento de estanqueidad 726 queda retenido contra el asiento de válvula 728 a través de la tensión aplicada a un alambre 731 por el resorte helicoidal 732, que está conectado al extremo proximal del alambre. El extremo distal del alambre 731 va fijado al elemento de estanqueidad 726. El resorte helicoidal 732 queda anclado dentro de la cámara 734 del vástago de pistón 712 a través de una placa 736, que puede soldarse o sujetarse de otro modo en la cámara 734.

La válvula de retención de admisión 724 funciona del siguiente modo. Durante la carrera de llenado, el vástago de pistón 712 se retrae a lo largo de la dirección 546. Como resultado de uno cualquiera o los dos de un vacío creado en la región 706 y una presión de entrada positiva suministrada al canal 714 en el vástago de pistón, el elemento de estanqueidad 726 tiende a moverse distalmente, con relación al pistón 702, hasta una posición ilustrada en líneas discontinuas 738. En esta configuración, el elemento de estanqueidad 726 no está en contacto hermético con el asiento de válvula 728, así que la válvula de admisión 724 se abre para permitir el flujo de fluido al interior de la región 706. Durante una carrera de descarga, el vástago de pistón 712 se mueve en una dirección 550, creando una fuerza inducida por el fluido sobre el elemento de estanqueidad 726, obligándolo contra el asiento de válvula 728, formando con ello un sello estanco a la presión. El fluido a presión fluye entonces desde la región 706, a través del canal 740 de la pieza insertada 512, más allá de la tulipa 640 de la válvula de retención de salida 744 (posicionada dentro de la pieza insertada 746) y fuera del cartucho de bombeo 700 a través del canal 748 de la pieza insertada/conectador de salida 636.

La Fig. 11B ilustra una forma de realización alternativa de un cartucho de bombeo de configuración axial que incluye un pistón con válvulas y que tiene un conjunto de vástago de pistón y válvula de salida configurado de modo distinto a la forma de realización ilustrada en la Fig. 11A. El cartucho de bombeo 800 incluye un vástago de pistón 802, acoplado con el pistón 702, que tiene una región de acoplamiento entre el accionamiento mecánico y la bomba 126 sustancialmente con las mismas configuraciones que se han descrito previamente a propósito del vástago de pistón 124 del cartucho de bombeo 100. El vástago de pistón 802 incluye una abertura de entrada 804 en comunicación fluídica con la cámara de admisión 806 y el canal de entrada 808. El elemento de estanqueidad 726 está retenido contra el asiento de válvula 728 del pistón 702 a través de un alambre 810 fijado al elemento de estanqueidad por su extremo distal y fijado al resorte helicoidal 812 por su extremo proximal. El resorte helicoidal 812 tiene un resorte más proximal 814 que circunscribe un diámetro algo más grande que el diámetro circunscrito por los resortes 816 dentro del canal de circulación 808, y más grande que el diámetro del canal 808, sirviendo de este modo para posicionar y retener el resorte 812 dentro del canal de circulación 808 durante el funcionamiento.

La válvula de salida 820 también está configurada de un modo algo diferente a la válvula de salida 744 previamente ilustrada en la Fig. 11A. Específicamente, la válvula de salida 820 utiliza una tulipa 822 que tiene una parte de cuerpo principal 824 con un diámetro exterior sólo ligeramente menor que el diámetro interior de la tubería 502. La tulipa 822 incluye una parte de cuerpo principal 824 que tiene una sección transversal sustancialmente llena, pero que incluye en su interior un taladro distribuido centralmente 826 en el que se inserta un tubo 828 que tiene un pasador accionado por resorte 830. El resorte 832, contenido dentro del tubo 828, está en compresión, de modo que el resorte ejerce una fuerza sobre el pasador 830 que tiende a obligar el elemento de estanqueidad 188 y la tulipa 822 contra el asiento de válvula 834. El extremo distal del tubo 828 está contenido dentro del canal de salida del flujo 748 del conectador de salida/pieza insertada 636.

La Fig. 11C ilustra una configuración alternativa de la válvula de admisión para el pistón con válvulas 702. En lugar del mecanismo de retención por resorte/alambre previamente ilustrado, en la forma de realización actualmente ilustrada, el elemento de estanqueidad 726 queda retenido por una malla metálica o de red 850 fijada a la superficie distal 852 de la parte de cuerpo principal 730 del pistón 702. El elemento de retención 850 debería configurarse con un tamaño y posicionarse de modo que impida el movimiento lateral sustancial del elemento de retención 726, pero debería proporcionar movimiento axial del elemento 726 suficiente para permitir un flujo de fluido relativamente libre más allá del elemento durante el llenado de la cámara de la bomba.

La Fig. 11D ilustra un conjunto alternativo de pistón de válvula 870 que incluye dos válvulas 872 y 874 en su interior. La válvula 872 está configurada como una válvula de retención de admisión, que permite el flujo de fluido a través del vástago de pistón 876 a lo largo del paso de flujo de fluido 878 y a través del pistón 880, a través del canal de circulación 882 en el sentido de la flecha 884. La válvula de salida 874 está configurada para permitir el flujo de fluido en el sentido de la flecha 886 a través del canal de salida 888 del pistón 880 y a lo largo del paso de flujo de salida 890 del vástago de pistón 876. Según se ilustra, la válvula de retención de admisión 872 se ubica dentro de la cámara 892 del vástago de pistón 876, y la válvula de retención de salida 874 se ubica dentro de la cámara 894 del vástago de pistón 876. En formas de realización alternativas, una o las dos válvulas de retención podrían estar parcialmente o completamente contenidas dentro de una cámara o taladro formado en el pistón, en vez del vástago de pistón. Las tulipas 896 y los resortes de solicitación 898 pueden tener un diseño sustancialmente semejante al de los descritos previamente en el contexto de las Figs. 1 y 5A a C, salvo que, típicamente, el diámetro exterior de las tulipas y los resortes en la forma de realización actualmente ilustrada es algo menor al descrito previamente, a fin de permitir que estos encajen dentro de los confines del vástago de pistón 876, según se ilustra.

Las Figs. 12A a 12F ilustran varias vistas y componentes de un cartucho de bombeo de configuración axial 900 que incluye un pistón con válvulas que comprende un pistón flotante, que es móvil con relación al vástago de pistón al que está conectado. El cartucho de bombeo 900 tiene una parte de cuerpo principal 902 formada de la tubería de pared delgada 502, según se ha descrito previamente. Dentro del taladro axial del tubo alargado 502 está contenido un conjunto de válvula de retención de salida 904 que comprende piezas insertadas 906, 908 y una tulipa 912 solicitada por resorte 910. Las piezas insertadas 906 y 908 son retenidas dentro del tubo 502 a través de sellos por engaste 542, previamente descritos. La pieza insertada 908, posicionada en el extremo distal del cartucho de bombeo 900, forma un conectador de salida que proporciona una conexión fluídica a alta presión 914 para fijación a una tubería de salida a alta presión (no mostrada). Cada una de las piezas insertadas 906 y 908 incluye juntas tóricas circunferenciales de alta presión 916, fundamentalmente equivalentes a las anteriormente descritas en formas de realización
previas.

Las diferencias más sustanciales que diferencian la presente forma de realización de los cartuchos de bombeo de configuración axial previamente descritos implican la configuración del pistón flotante 920 y el vástago de pistón 922 (véanse las Figs. 12D a F). Según se ilustra con la mayor claridad en la Fig. 12F, el pistón 920 es de forma anular con un taladro distribuido centralmente 924 a su través, que define un canal de circulación durante una parte del movimiento alternativo del pistón en el taladro/cilindro axial 926.

En la forma de realización ilustrada, el vástago de pistón 922 tiene un extremo proximal que incluye una región de acoplamiento entre el accionamiento mecánico y la bomba 126, según se ha descrito previamente. En la forma de realización ilustrada, una faldilla flexible 928, que proporciona un biosello, va fijada, por ejemplo mediante un adhesivo, al vástago de pistón 922 y a una pared lateral 930 de la tubería 502.

El vástago de pistón 922 está construido y posicionado para aplicar fuerza al pistón flotante 920 con objeto de accionar el movimiento del pistón durante el funcionamiento. El pistón flotante 920 se acopla al vástago de pistón 922 a través de un acoplamiento 932, que permite el movimiento relativo entre el pistón y el vástago de pistón durante por lo menos parte del movimiento alternativo del pistón dentro del cilindro. El vástago de pistón 922 y el pistón 920 forman conjuntamente una válvula de retención de admisión 934. Según se examina a continuación con más detalle en el contexto de la Fig. 12F, el pistón flotante 920, además de incluir un primer componente sellante de la pared del cilindro 130 que comprende una brida de cierre abocinada 132, según se ha descrito previamente a propósito de los pistones anteriormente ilustrados, también incluye un elemento de estanqueidad de la válvula 936 que comprende una brida de cierre proximal/segundo componente sellante, que está construido y dispuesto de forma que establece contacto hermético con una superficie distal 938 del vástago de pistón 922 (superficie distal que comprende el asiento de válvula de la válvula de admisión) durante la carrera generadora de presión del pistón (véase especialmente la Fig. 12D). Según se emplea en este documento, una brida de cierre proximal está "construida y dispuesta de forma que establece contacto hermético" con una superficie distal del vástago de pistón cuando tal brida de cierre tiene una estructura mecánica y propiedades materiales que permiten que la brida entre en contacto con la superficie distal del vástago de pistón y cree una zona interfacial de contacto entre las superficies, formando en consecuencia un sello que es capaz de mantener una presión hidrostática al otro lado del mismo sin pérdida sustancial por fuga a su través. En formas de realización preferidas, tal sello es capaz de resistir una diferencia de presiones de por lo menos aproximadamente 6,9 MPa (1000 psi); en formas de realización con más preferencia, por lo menos aproximadamente 34,47 MPa (5000 psi); en formas de realización todavía con más preferencia, por lo menos aproximadamente 55,16 MPa (8000 psi); en algunas formas de realización preferidas, por lo menos aproximadamente 103,42 MPa (15.000 psi); en otras formas de realización, por lo menos aproximadamente 137,90 MPa (20.000 psi); en otras formas de realización, por lo menos aproximadamente 206,84 Mpa (30.000 psi); y todavía en otras formas de realización, por lo menos aproximadamente 344,74 MPa (55.000 psi). El pistón flotante 920 fundamentalmente combina tanto las características sellantes del cilindro anteriormente descritas en el contexto de los pistones ilustrados previamente (por ejemplo el pistón 122 del cartucho de bombeo 100), como un elemento de estanqueidad de la válvula semejante por su función a los elementos de estanqueidad

\hbox{anteriormente descritos (véanse por ejemplo  las Figs. 5A
a C y la discusión correspondiente).}

Según se ve con la mayor claridad en las Figs. 12D a F, la brida de cierre proximal 936 comprende una brida circunferencial saliente hacia el interior hacia el centro del taladro 924 y proximalmente hacia el asiento de válvula 938 del vástago de pistón 922.

El fluido que ha de bombearse penetra en el cartucho de bombeo 900 a través del conducto de entrada 940 que está conectado a una mordaza de entrada 942 (mostrada más detalladamente en la Fig. 12B). La mordaza de entrada 942 comprende una mordaza de resorte en forma de C dimensionada y configurada para fijarse a presión sobre la pared lateral 930 de la tubería 502. La mordaza de resorte 942 puede formarse de una amplia variedad de materiales resilientes y se construye preferentemente de un material plástico semirrígido, tal como un polímero epoxídico. La mordaza de resorte 942 incluye una sección de pestaña 944 que tiene una superficie enfrentada a la tubería con una ranura periférica 946 en su interior destinada a alojar una junta tórica elastomérica 948. El componente de pestaña 944 incluye un tubo saliente distribuido centralmente 950 que forma un extremo terminal del paso de flujo de fluido 952 a través de la mordaza de resorte. La abertura de entrada 953 a través de la pared lateral 930 de la tubería 902 se ubica proximalmente al pistón 920. La proyección tubular 950 tiene un diámetro configurado para ajustar sin huelgo en la abertura 953 de la pared lateral 930 de la tubería 502 y una longitud suficiente para atravesar por lo menos una parte del espesor de la pared de la tubería 502. La resiliencia natural de la mordaza de resorte 942 crea una fuerza de compresión capaz de formar un sello estanco entre la junta tórica 948 y la pared lateral 930 de la tubería 502, impidiendo con ello cualquier fuga del fluido de entrada. Dado que las presiones del fluido en esta región son relativamente bajas (por ejemplo, aproximadamente la atmosférica) esta junta tórica no

\hbox{necesita ser de la
variedad de alta presión previamente  descrita.}

El vástago de pistón 922 tiene una parte proximal 956 que tiene un diámetro exterior sólo ligeramente menor que el diámetro interior del tubo 502 para proporcionar un ajuste deslizante apretado. En cambio, el vástago de pistón 922 incluye una región distal 958 que tiene un diámetro interior más pequeño, proporcionando con ello un espacio anular 960 entre el vástago de pistón y la superficie interior 962 del cilindro 926, formando en consecuencia un paso de flujo de entrada para el fluido que penetra en una región 963 del cilindro 926 aguas abajo del pistón 920 durante la carrera de llenado (véase la Fig. 12E). A fin de impedir la fuga de fluido desde el extremo proximal del tubo 502, por ejemplo al interior de la faldilla flexible 928, durante el funcionamiento, el extremo proximal 956 del vástago de pistón 922 incluye preferentemente en su interior una ranura circunferencial 964 que contiene en su interior una junta tórica elastomérica 966, que proporciona un sello deslizante entre el vástago de pistón 922 y la superficie interior de la tubería 502 que impide la fuga. Dado que las presiones del fluido proximales al pistón flotante son relativamente bajas durante el funcionamiento, según se ha examinado anteriormente, esta junta tórica no necesita ser de la variedad de altas presiones examinada anteriormente y en las formas de realización previas. A continuación se hace referencia específica a las Figs. 12C a D. La Fig. 12C muestra una vista en despiece ordenado de un mecanismo de acoplamiento 932 que conecta el pistón flotante 920 al vástago de pistón 922. La Fig. 12D es una vista detallada del pistón y el vástago de pistón según están configurados durante una carrera de descarga del cartucho de bombeo, cuando la válvula de retención de admisión 934 está en una configuración cerrada. En este punto debería mencionarse que, si bien el pistón flotante 920 comprende, según se ilustra, un único elemento, unitario, en otra forma de realización el pistón puede construirse como más de un elemento estando conectados y/o fijados entre sí. En la forma de realización ilustrada, preferida, la parte de cuerpo principal 968, el primer componente sellante 130 y el segundo componente 936 están formados integralmente. En formas de realización con particular preferencia, el pistón se forma de un material polimérico moldeado por inyección, con especial preferencia de los materiales anteriormente descritos por ser preferibles para formar los pistones de las formas de realización del cartucho de bombeo anteriormente ilustradas. A fin de proporcionar una estructura capaz de resistir altas presiones de bombeo, por ejemplo mayores que 6,90 MPa (1.000 psig), se prefiere que todas las superficies en contacto con el fluido orientadas fundamentalmente perpendiculares al eje longitudinal 506 del cilindro/pistón que no están sostenidas directamente por el vástago de pistón (por ejemplo, las superficies 970) tengan un espesor mínimo de la sección transversal que exceda a un espesor mínimo de la sección trasversal de las partes de brida de cierre del pistón (es decir, el espesor 240 y 972, véase la Fig. 12F).

El mecanismo de acoplamiento 932 incluye un elemento de retención del pistón 974 acoplado con, o en formas de realización alternativas, formado por, la superficie distal 938 del vástago de pistón 922. El elemento de retención 974 está construido y posicionado para entrar en contacto con la parte distal 976 de la parte de cuerpo principal 968 del pistón 920 durante la carrera de llenado (véase la Fig. 12E), de manera que tira del pistón proximalmente al interior del cilindro. Según se ilustra, el elemento de retención del pistón 974 comprende un disco perforado que incluye una pluralidad de canales periféricos 978 formados a su través, que proporcionan pasos de flujo de fluido, y un canal distribuido centralmente 980 a cuyo través va insertado el pasador de enganche 982. El pasador de enganche 982 está retenido con posibilidad de sujeción en el taladro 984 del vástago de pistón 922. En la forma de realización ilustrada, el pasador está retenido por medio de un adhesivo. En formas de realización alternativas, la configuración particular de acoplamiento puede ser distinta de las mostradas. Por ejemplo, el pasador 982 podría sustituirse por un tornillo, remache, pieza de conexión arponada u otros medios de sujeción. Como variante, el elemento de retención del pistón y el medio de acoplamiento pueden formarse integralmente como parte del extremo distal del vástago de pistón. Del mismo modo, no es necesario que el elemento de retención del pistón 974 y el pasador 982 sean componentes separados sino que, en formas de realización alternativas, pueden formarse integralmente. Cuando el elemento de retención 974 y el pasador 982 son elementos separados, según se muestra, tendría que quedar claro que el diámetro exterior del pasador 982 debería ser algo mayor que el diámetro interior del taladro 980, de modo que el elemento de retención 974 quede firmemente retenido sobre el pasador mediante un ajuste con apriete, de manera que se impide que se mueva axialmente con relación al pasador. En formas de realización alternativas, tal ajuste con apriete puede sustituirse por medios de sujeción

\hbox{alternativos, por ejemplo por un adhesivo, grapa de 
sujeción, brida de retención sobre el pasador, etc.}

Según se ilustra en la Fig. 12D, cuando el pistón se mueve en el sentido de la flecha 986 durante una carrera de descarga, las fuerzas de fricción entre la brida de cierre abocinada 132 y la pared del cilindro, y/o las fuerzas hidrodinámicas tenderán a mover el pistón proximalmente con relación al vástago de pistón 922, obligando el elemento de estanqueidad de la válvula 936 contra la superficie distal 938 del vástago de pistón, creando en consecuencia un sello. A medida que aumenta la presión en el cilindro, se aplica fuerza suplementaria al elemento de estanqueidad de la válvula 936, incrementando con ello la tenacidad del sello formado entre el pistón y el vástago de pistón.

A continuación se hace referencia a la Fig. 12E, que ilustra la configuración del vástago de pistón y el pistón durante la parte de admisión de la carrera de la bomba. Durante la carrera de admisión, cuando el vástago de pistón 922 se mueve proximalmente en el sentido de 988, según lo anterior, la resistencia de rozamiento de la brida de cierre 132 contra la superficie interior del cilindro y/o resistencia hidrodinámica lleva al pistón flotante 920 a moverse distalmente con relación al vástago de pistón 922, creando una separación 990 que define un paso del flujo de líquido 992 a través del taladro 924 del pistón y los canales 978 del elemento de retención 974, llenando con ello la región 963 del cilindro 926 aguas abajo del pistón. En lo esencial, lo que sucede es que el pistón 920, durante la admisión, se mueve proximalmente a través de un depósito de fluido contenido en los canales 960 que rodean la parte distal de 958 del vástago de pistón 922. Asimismo, se extrae fluido suplementario al interior del cilindro 926 proximal al pistón durante la carrera de admisión, debido a un ligero vacío creado en la región 963 durante la retracción del pistón. De este modo, por lo general no se requiere suministrar fluido a la entrada 952 sometida a presión positiva, aunque esto puede hacerse en algunas formas de realización, si así se desea, para reducir la fuerza requerida para retraer el pistón y el vástago de pistón y/o para reducir el desgaste y la tensión sobre el pistón 920 y/o el elemento de retención del pistón 974 y/o el pasador 982.

Durante la retracción del vástago de pistón 922, el pistón 920 se mueve distalmente con relación al vástago de pistón hasta que la superficie distal 976 de la parte de cuerpo principal 968 del pistón entre en contacto con el elemento de retención del pistón 974 y se retenga evitando un movimiento distal adicional con relación al vástago de pistón. El intervalo del movimiento relativo entre el pistón y el vástago de pistón 990 es igual a la diferencia entre la longitud de la carrera del vástago de pistón y el pistón durante el movimiento alternativo. Esta distancia se puede regular, por ejemplo reglando la longitud del pasador 982 que se proyecta distalmente desde el vástago de pistón 922, para proporcionar una longitud deseada de la carrera del pistón que sea menor

\hbox{que la longitud de la carrera del
vástago del pistón.}

En la Fig. 12F se ilustra una vista detallada, a escala ampliada del pistón flotante 920. En formas de realización preferidas, las dimensiones y la configuración de las partes del pistón configurado para formar un sello deslizante con la superficie interior del cilindro del cartucho de bombeo, por ejemplo el primer componente sellante del cilindro 130 que incluye la brida de cierre abocinada 132, en formas de realización preferidas, son sustancialmente semejantes o equivalentes a las características semejantes examinadas con relación a las partes previamente ilustradas. Preferentemente, las características que son sustancialmente semejantes en cuanto a configuración a las descritas previamente están etiquetadas con las mismas cifras que las usadas previamente para los pistones anteriormente descritos. De modo similar, las dimensiones y ángulos que tienen valores que entran preferentemente en los intervalos previamente descritos también se designan mediante la misma notación o las mismas marcas numéricas (por ejemplo, los diámetros D_{3} y D_{4}, los ángulos A_{1} y A_{2} y las dimensiones 220, 240 y 242). Se advertirá que las dimensiones anteriormente mencionadas están dadas con respecto a un pistón diseñado para ser usado en un cartucho de bombeo que tiene un diámetro interior de aproximadamente 9,525 mm (0,375 pulgadas), según se ha examinado anteriormente. Según se ha mencionado previamente, las dimensiones, ángulos y configuración óptimos dependerán en cierta medida del tamaño del taladro en el que el pistón está diseñado para moverse alternativamente, de los materiales de construcción y la configuración del pistón, las presiones de funcionamiento deseadas, la velocidad de la bomba y otras condiciones de funcionamiento, etc. Según se ha examinado previamente, el diseño y la configuración específicos del pistón para un rendimiento eficaz u óptimo se pueden determinar típicamente y fácilmente mediante pruebas de selección que implican experimentación y optimización de rutina.

En el ejemplo ilustrado, el diámetro interior D_{9} del taladro distribuido centralmente 924 del cuerpo principal 968 del pistón 920 es aproximadamente 5588 mm (0,22 pulgadas). El diámetro exterior D_{9} de la región de pestaña 976 de la parte de cuerpo principal 968 es aproximadamente 7,366 mm (0,29 pulgadas) y el diámetro interior D_{10} del taladro 993, cuya periferia está definida por el segundo componente sellante 936, es aproximadamente 3,556 mm (0,14 pulgadas). Un valor típico del espesor 972 del segundo componente sellante 936 es aproximadamente 0,254 mm (0,01 pulgadas). Conviene entender que cada uno de estos valores puede variar tanto positiva como negativamente con respecto a los valores ilustrativos anteriormente mencionados, proporcionando aún una función adecuada, y potencialmente superior, en comparación con un pistón que tiene las dimensiones anteriores, para muchas condiciones de funcionamiento. Según se ha recalcado previamente, los valores óptimos de cada una de las dimensiones anteriormente mencionadas dependerán de varios factores previamente mencionados y se determinan de forma óptima a través de ensayo y optimización de rutina, en las condiciones de funcionamiento deseadas. Según se ha ilustrado, D_{9} es aproximadamente el 80% de D_{4}; D_{8} es aproximadamente el 80% de D_{9}; y D_{10} es aproximadamente el 40% de D_{4}, o aproximadamente el 50% de D_{9}. Estas razones son operables y convenientes para diversas configuraciones y condiciones de funcionamiento ejemplares, pero pueden variar en función del material de construcción, la presión aplicada y la presión de retorno del sistema, así como las exigencias de flujo. Según se ha examinado previamente, los parámetros particulares deberían determinarse basándose en ensayo y optimización de rutina, en las condiciones de funcionamiento deseadas. Existen consideraciones generales de aplicación típica fundamentalmente en cualquier diseño. D_{9} será menor que D_{4} una cantidad determinada por el espesor 240, la longitud 220 y el ángulo A_{2}. D_{8} será menor que D_{9} una cantidad suficiente para permitir que la pestaña encaje con el elemento de retención del pistón 974 (véanse las Figs. 12C, 12D), y una cantidad lo bastante pequeña (o con un diámetro absoluto lo bastante grande) para evitar el bloqueo de los pasos de flujo 978 en el dispositivo de retención 974. D_{10} será más pequeño que D_{8} una cantidad fundamentalmente igual a la extensión de la proyección radial hacia adentro de los elementos de estanqueidad 936.

La parte de brida de cierre abocinada, circunferencial 937 del segundo componente sellante 936 se caracteriza por una superficie enfrentada al asiento de válvula 995 que forma un primer ángulo A_{5} con relación a un plano 994 fundamentalmente perpendicular al eje 506, y una superficie enfrentada distal 996 que forma un segundo ángulo A_{6} con relación al plano. En formas de realización preferidas, el ángulo A_{6} es mayor que el ángulo A_{5}. En algunas formas de realización preferidas, el ángulo A_{5} está entre aproximadamente 6 grados y aproximadamente 25 grados; en formas de realización con más preferencia, el ángulo A_{5} está entre aproximadamente 10 grados y aproximadamente 15 grados; y en una forma de realización preferida, el ángulo A_{5} es aproximadamente 12 grados. En formas de realización preferidas, el ángulo A_{6} está entre aproximadamente 15 grados y aproximadamente 60 grados. En formas de realización con más preferencia, el ángulo A_{6} está entre aproximadamente 20 grados y aproximadamente 40 grados y, en una forma de realización preferida, el ángulo A_{6} es aproximadamente 30 grados.

La Fig. 13 ilustra una configuración alternativa 1000 del cartucho de bombeo 900 previamente ilustrado en la Fig. 12A. El cartucho de bombeo 1000 es sustancialmente equivalente al cartucho de bombeo 900, salvo que, en lugar de tener el conducto de entrada fijado al cartucho de bombeo a través de una mordaza de resorte 942 y tener un componente discreto de faldilla flexible 928, el cartucho de bombeo 1000 incluye un forro o revestimiento resiliente 1002, que efectúa las dos funciones anteriores. El forro o revestimiento resiliente 1002 encapsula el tubo alargado 502 desde una región distal del taladro de entrada 953 (véase la Fig. 12A) hasta una región proximal del tubo, en la que el forro o revestimiento 1002 está fijado en posición sellante al vástago de pistón 922. El forro o revestimiento 1002 incluye, formado en su interior, un fuelle extensible 1004 que permite el movimiento alternativo del vástago de pistón 922 durante el funcionamiento del cartucho de bombeo y que proporciona un biosello eficaz que previene la contaminación de la cámara de la bomba del cartucho de bombeo. El forro o revestimiento 1002 también incluye en su interior una protuberancia circunferencial, hueca 1006 posicionada axialmente a lo largo del tubo 502, de modo que su interior hueco está en comunicación fluídica con el taladro de entrada 953 (véase la Fig. 12A) del tubo alargado 502 que forma el cartucho de bombeo. La protuberancia hueca 1006 incluye, y está en comunicación fluídica con un empalme de conducto de entrada 1008 configurado para conectarse y estar en comunicación fluídica con el conducto de entrada 1010.

El forro o revestimiento 1002 puede formarse de una variedad de materiales resilientes y se forma preferentemente de un material elastomérico, por ejemplo un material polimérico elastomérico tal como un caucho natural o sintético. El forro o revestimiento puede formarse a través del revestimiento del tubo 502 o mediante embalaje termoplástico del forro sobre el tubo alargado 502 y el vástago de pistón 922. Como variante, un forro puede preformarse, por ejemplo, mediante moldeo por inyección, e instalarse posteriormente sobre el tubo alargado y el pistón, según se ilustra. El sellado estanco a los fluidos del forro/revestimiento 1002 en la superficie exterior del tubo alargado 502 y el vástago de pistón 922 se puede mejorar, en algunas formas de realización, ligando las superficies de contacto del forro/revestimiento 1002 con el tubo y/o vástago de pistón al tubo y/o vástago de pistón, o ligando partes seleccionadas de tales superficies mediante una variedad de medios perfectamente conocidos, por ejemplo, a través de varios adhesivos, soldadura con disolventes, soldadura ultrasónica, unión térmica, etc.

La Fig. 14 ilustra una vista en despiece de una estructura para encastre 1020 y una parte de una unidad de accionamiento mecánico de la bomba 1022, a la que ésta puede fijarse, que puede usarse, según se ilustra o con ligeras modificaciones, con varios de los cartuchos de bombeo de configuración axial, previamente ilustrados (por ejemplo, los cartuchos de bombeo 900 y 1000). La unidad de accionamiento mecánico de la bomba 1022 incluye un émbolo buzo de movimiento alternativo 1024 que tiene en su interior un taladro dispuesto centralmente 1026, destinado a recibir la región de acoplamiento entre el accionamiento mecánico y la bomba 126 de un vástago de pistón. Fijada al émbolo buzo de movimiento alternativo 1024, va una mordaza de encaje deslizante 1028 configurada para encajar en forma coincidente con la muesca de acoplamiento 144 de la región de acoplamiento entre el accionamiento mecánico y la bomba 126. El émbolo buzo de movimiento alternativo 1024 incluye una ranura hendida a través de una pared lateral de la misma (no mostrada) posicionada bajo la mordaza de acoplamiento 1028. La mordaza de acoplamiento 1028 incluye una lengüeta de engrane con la muesca (no mostrada) que se extiende desde una superficie interior de la misma al interior de la hendidura mencionada, que está configurada para engranar en la muesca de acoplamiento 144 del vástago de pistón cuando la mordaza 128 está posicionada en contacto con la superficie exterior 1030 del émbolo buzo 1024. En formas de realización preferidas, la mordaza 1028 incluye un resorte u otro elemento de solicitación que tiende a obligar su superficie interior contra la superficie 1030, manteniendo con ello el engrane de la lengüeta en la ranura de acoplamiento 144, cuando el vástago de pistón está instalado en el taladro 1026. En el momento del desenganche, un operador puede deslizar la mordaza 1028 en la dirección mostrada por la flecha 1032, desplazando la lengüeta lo suficiente del taladro 1026 para permitir la remoción del vástago de pistón del taladro. En formas de realización preferidas, la lengüeta de acoplamiento proporcionada por la mordaza 1028 está configurada con una forma de cuña que permite que el extremo distal ahusado del vástago de pistón (véase por ejemplo la Fig. 1) desplace automáticamente la lengüeta con motivo de la inserción del vástago de pistón en el taladro 1026, permitiendo un acoplamiento fácil, automático, durante el ensamblaje del cartucho de bombeo en configuración operativa con la unidad de accionamiento mecánico de la bomba 1022 y la estructura para encastre 1020.

El componente de enganche del cuerpo 1034 de la estructura para encastre 1020 está conectado a la unidad de accionamiento mecánico de la bomba 1022 mediante, por ejemplo, pernería (no mostrada). El componente de enganche del cuerpo 1034 incluye un taladro 1035 destinado a rodear el tubo alargado, que comprende la parte de cuerpo principal del cartucho de bombeo de configuración axial, al acoplarse, y un taladro 1036 a través de una pared lateral 1038 del componente 1034, para permitir el acceso de un conducto de entrada, por ejemplo el conducto de entrada 940 del cartucho de bombeo 900 o el conducto de entrada 1010 del cartucho de bombeo 1000. El cartucho de bombeo, a consecuencia del acoplamiento, queda sostenido e inmovilizado dentro del taladro 1035 de la estructura para encastre, y se impide el movimiento axial del cartucho de bombeo con relación a la unidad de accionamiento mecánico de la bomba a través de una parte de enganche del empalme de salida 1040 de la estructura para encastre 1020, que incluye en su interior concavidades mecanizadas 1042 que tienen una forma y unas dimensiones complementariamente en coincidencia con la forma y las dimensiones de las regiones de pestaña 909 de los empalmes de salida 908 (véanse las Figs. 12A y 13). El componente de enganche del empalme de salida 1040 puede asegurarse al componente de enganche del cuerpo 1034 a través de elementos de unión, por ejemplo pernería (no mostrada), estableciendo con ello la configuración operativa.

La Fig. 15A ilustra una configuración alternativa de un conjunto de pistón y vástago de pistón que incluye un anillo de soporte rígido (por ejemplo, hecho de metal u otro material fuerte, fundamentalmente rígido). Esta configuración puede usarse ventajosamente en muchas disposiciones de pistón de sellado no flotante desveladas en este documento, tales como las de las Figs. 3, 4A, 4B, 4C, 9A, 11A, 11 B, 11C y 11D, para prolongar la vida útil del pistón. En la sección transversal ilustrada, el pistón polimérico 1602, que tiene un componente sellante 130, está sostenido por un anillo de soporte 1603, que tiene un perfil exterior cónico con su proyección máxima en 1607. El pistón 1602 y el anillo de soporte 1603 están mantenidos sobre el vástago de pistón 1606 mediante púas 1608, o mediante otros elementos de retención.

Durante el funcionamiento, el componente sellante 130 se apoya sobre la pared del cilindro, proporcionando un sello. Según se ha descrito anteriormente, la parte de brida de cierre 132 del componente sellante puede erosionarse progresivamente durante el uso. Sin el uso del anillo de soporte 1603, después de un uso prolongado, el elemento sellante 130 puede, en determinadas condiciones de funcionamiento, comenzar a erosionarse preferentemente en un sitio particular e inclinar el pistón 1602. Las fuerzas resultantes podrían deformar ligeramente el pistón 1602, permitiendo la fuga más allá del pistón o entre el pistón y el cuerpo.

La inclusión del anillo de soporte 1603 puede impedir o diferir tal erosión preferente y/o inclinación del pistón 1602. El diámetro máximo del anillo, en 1607, se selecciona de modo que tenga un pequeño espacio libre desde la pared del cilindro. Es típico un espacio libre nominal de aproximadamente 0,0254 mm (0,001 pulgadas). En ciertas condiciones de funcionamiento, el anillo de soporte puede entrar en contacto con la pared. En tales casos, la provisión de una conicidad permite que el anillo se asiente rápidamente de conformidad con el taladro, al tiempo que se reduce la superficie de contacto. Posteriormente, en tales formas de realización, puesto que el anillo de soporte 1603 típicamente tiende a erosionarse más lentamente que el componente sellante del pistón 130, el anillo de soporte 1603 tenderá a mantener el pistón en una orientación recta, a fin de reducir la erosión preferente del borde y la inclinación del pistón 1602. En los ensayos se ha revelado que el anillo de soporte 1603 puede, en determinadas situaciones, prolongar sustancialmente la vida del pistón; por ejemplo, en algunas condiciones, el pistón se puede prolongar en un factor de por lo menos aproximadamente tres, cinco o incluso diez; por ejemplo, la vida útil se puede prolongar de diez minutos a más de una hora en algunos casos.

En la Fig. 15B se ilustra una forma de realización alternativa para configurar el pistón/anillo de soporte con objeto de proporcionar una aptitud beneficiosa para excluir los contaminantes externos del cilindro. En esta forma de realización, una brida proximal 1609 está fijada al pistón 1652, o formada como parte del pistón 1652. El anillo de soporte 1653 está delineado en 1610 de manera que acomoda la brida proximal 1609, y la proyección máxima del anillo de soporte 1653, (es decir, el diámetro máximo 1657), está sobre el borde 1657 del anillo de soporte 1653. Por motivos de claridad, el pistón 1652 y el anillo de soporte 1653 se muestran separados en la Fig. 15B, pero los dos componentes están fijados o formados integralmente. La brida proximal 1609 no proporciona necesariamente un sello, pero puede dimensionarse y configurarse para limpiar frotando la superficie del pistón del cilindro (no ilustrada) en la carrera de retroceso, confinando con ello los contaminantes a una zona que es proximal de la brida de cierre 132. En otras formas de realización, en lugar de ir posicionada sobre el pistón, la brida proximal puede ir posicionada sobre el cilindro para ayudar a impedir que los contaminantes lleguen al componente sellante 130 o la brida de cierre 132.

En la Fig. 16 se ilustra otra forma de realización de un cartucho de bombeo de configuración axial, ensamblado mediante engaste de un tubo. En esta configuración, el cuerpo del cilindro está hecho de un cartucho tubular de pared delgada que no es necesariamente lo bastante fuerte para resistir la presión generada por el pistón. A fin de sostener el cartucho tubular de pared delgada, el mecanismo para encastre de la unidad de accionamiento de la bomba tiene un cilindro robusto 1901 que rodea el cartucho 1904. La configuración puede reducir el coste de la parte desechable. La unidad de accionamiento de la bomba incluye, según se ilustra esquemáticamente: un cilindro robusto 1901; un bloque de retención 1902 para un conjunto de válvula 1908; y un elemento de accionamiento 1903, que se fija a un extremo 1912 del vástago de pistón 1913. Un cartucho tubular de pared delgada 1904 está posicionado en el interior del cilindro 1901 y el conjunto de pistón 1910 se mueve alternativamente en el interior del cartucho 1904. El pistón puede ser cualquiera de los previamente descritos, pero en esta ilustración se muestra un conjunto de pistón/vástago de pistón de una pieza que tiene una parte de cuerpo principal 1910, un componente sellante 130 y un extremo 1912 de una parte de vástago 1913 para la fijación a un elemento de accionamiento 1903. El conjunto de pistón/vástago de pistón se puede moldear por inyección, mecanizar o fabricar de otro modo de forma enteriza. En otras formas de realización, según se ha descrito e ilustrado previamente, el pistón se puede fabricar como múltiples piezas fijadas entre sí. Un bloque de válvula 1908, que contiene conductos de entrada y de salida 1906, 1907 y válvulas de admisión y de salida (no ilustradas) similares a las descritas previamente puede retenerse en el cilindro 1901 mediante el bloque de retención 1902 o, como alternativa, mediante un engaste en 1909 y/o un engaste distal 1905. El bloque de retención 1902 puede asegurarse al cilindro 1901 con un dispositivo de fijación (no ilustrado). Opcionalmente, el cilindro 1901 podría ser un elemento desechable, en lugar de parte del mecanismo accionador.

La Fig. 17A ilustra una forma de realización de un cartucho de bombeo proporcionado por la invención, con un vástago de pistón que no incluye un pistón en el que un cilindro lleva, tiene incluido, o forma parte de un componente sellante que proporciona un sello entre el vástago de pistón y el cilindro. En la forma de realización ilustrada, un cilindro 1801 tiene un rebaje anular 1802 dentro de su superficie interior 1813. Un anillo de estanqueidad abocinado circunferencial 1803 que proporciona un componente sellante 130, que incluye una parte de brida de cierre abocinada 132, está distribuido dentro del rebaje anular 1802. Puede usarse un elemento de retención 1804 para asegurar el anillo de estanqueidad 1803 al cilindro 1801. En formas de realización preferidas, la parte de brida de cierre abocinada 132 está dimensionada y configurada de tal modo que, durante por lo menos una parte de la operación del cartucho de bombeo, un sello formado entre la brida de cierre abocinada 132 del cilindro 1801 y una superficie del vástago de pistón 1812 sea apto para resistir una diferencia de presiones por todo el sello de por lo menos aproximadamente 6,90 MPa (1000 psi) sin pérdida sustancial por fuga de fluido a su través; con más preferencia, por lo menos 55,16 MPa (8000 psi); todavía con más preferencia, por lo menos aproximadamente 103,42 MPa (15.000 psi); en otras formas de realización, por lo menos aproximadamente 137,90 MPa (20.000 psi); en otras formas de realización, por lo menos aproximadamente 206,84 MPa (30.000 psi); y todavía en otras formas de realización, por lo menos aproximadamente 344,74 MPa (50.000 psi). Según se ha examinado anteriormente en el contexto de la forma de realización ilustrada en la Fig. 1, el componente sellante 130 y la parte de cuerpo principal que encaja con el cilindro 1804 del anillo de estanqueidad 1803 pueden formarse integralmente o de forma no integral. El anillo de estanqueidad 1803 puede comprender un elemento separado o separable conectado al cilindro 1801, bien rígidamente (por ejemplo mediante encolado, soldadura, ligadura, etc.), o de forma no rígida y/o con movilidad. En otras formas de realización, el cilindro podría comprender un componente sellante de una pieza formado integralmente. En una forma de realización tal, el cilindro, o por lo menos una parte del mismo, y el componente sellante comprenderían un único elemento integral.

La Fig. 17A ilustra una forma de realización de un cartucho de bombeo que incluye un vástago de pistón que está construido y dispuesto para moverse alternativamente con relación a un cilindro. El vástago de pistón 1812 es acoplable a una unidad de accionamiento mecánico de la bomba (ilustrada en las Figs. 6A a 6B). En una forma de realización tal, el cilindro 1801 se mantiene fundamentalmente en posición estacionaria, mientras el vástago de pistón 1812 se mueve alternativamente. En la presente forma de realización, las válvulas 1805 y 1806 van posicionadas sobre el cuerpo del cilindro.

En una forma de realización alternativa de un cartucho que tiene un componente sellante asociado al cilindro, ilustrado en la Fig. 17B, las válvulas pueden posicionarse sobre el vástago de pistón, en lugar de sobre el cuerpo del cilindro, como en la Fig. 17A. En la presente forma de realización, las dos válvulas 1805 y 1806 van posicionadas sobre el vástago de pistón 1822 y el anillo de estanqueidad abocinado 1803 está incluido dentro del cilindro 1821. En otras formas de realización (no mostradas), una válvula puede ir posicionada sobre el cuerpo del cartucho, mientras que la otra válvula va posicionada sobre el vástago de pistón. Además, el anillo de estanqueidad 1803 podría suprimirse y sustituirse por un elemento sellante sustentado por un pistón conectado al vástago de pistón según se ha descrito previamente. En la forma de realización ilustrada en la Fig. 17B, el cilindro 1821 está construido y dispuesto de forma que se mueve alternativamente alrededor de un pistón fundamentalmente estacionario 1822. Evidentemente, también se contemplan las formas de realización que incluyen un vástago de pistón y un cilindro que se mueven a la vez.

La Fig. 17C ilustra con más detalle una forma de realización (similar a la mostrada previamente en la Fig. 17A) de un cilindro que incluye un anillo de estanqueidad 1843, con más detalle. El cilindro 1801 tiene un rebaje anular 1842 dentro de su superficie interior 1813. El rebaje anular 1842 incluye cortes sesgados 1820 para retener extensiones del anillo de estanqueidad 1819, reteniendo en consecuencia el anillo de estanqueidad 1843. Según se ha descrito anteriormente, el anillo de estanqueidad abocinado 1843 puede conectarse al cilindro 1813 mediante otros procedimientos. El elemento de retención 1844 y el elemento de retención suplementario opcional 1815 pueden usarse para asegurar el anillo de estanqueidad 1843 al cilindro 1813. En esta forma de realización particular, la parte de anillo de estanqueidad 1843 retenida dentro del cilindro 1801 actúa como elemento de apoyo del componente sellante para el componente sellante 130.

La Fig. 17D muestra con más detalle una forma de realización del anillo de estanqueidad abocinado 1843 que incluye el componente sellante 130. Las dimensiones y ángulos que tienen valores que entran preferentemente en los intervalos previamente descritos a propósito de los componentes sellantes asociados al pistón se designan mediante la misma notación (por ejemplo, los ángulos A_{1} y A_{2} y las dimensiones 220, 240 y 242). En formas de realización preferidas, la brida de cierre abocinada 132 está configurada de tal modo que la primera superficie 236 de la parte de brida de cierre abocinada, adyacente a y enfrentada a una superficie con la que está en contacto deslizante (por ejemplo, una superficie del vástago de pistón), forma un primer ángulo A_{1} con relación al eje longitudinal 110 del cilindro, y una segunda superficie 238, de cara al exterior de la superficie con la que está en contacto deslizante, forma un segundo ángulo A_{2} con relación al eje longitudinal del cilindro.

Si bien se han ilustrado en este documento varias formas de realización de cartuchos de bombeo, componentes de los mismos, sistemas de bombeo y procedimientos de bombeo/infusión médica y quirúrgica, la persona del oficio normalmente versada en la materia concebirá fácilmente una variedad de otros medios y estructuras para proporcionar cartuchos de bombeo, componentes de los mismos, sistemas de bombeo y procedimientos de bombeo para efectuar las funciones y/u obtener los resultados o ventajas descritos en este documento, variaciones y modificaciones éstas que se considerarán incluidas dentro del alcance de la presente invención.

Más generalmente, el experto en la materia apreciará fácilmente que todos los parámetros, dimensiones, materiales y configuraciones descritos en este documento se proporcionan con carácter ejemplar y que los parámetros, dimensiones, materiales y configuraciones efectivos dependerán de la aplicación específica para la que se usen los sistemas y procedimientos de la presente invención. El experto en la materia reconocerá, o estará en disposición de averiguar, mediante el simple uso de la experimentación de rutina, muchos equivalentes de las formas de realización específicas de la invención descritas en este documento. Así pues, deberá entenderse que las formas de realización precedentes se ofrecen únicamente con carácter de ejemplo y que, dentro del alcance de las reivindicaciones que se adjuntan, la invención puede ponerse en práctica de forma distinta a cuanto se ha descrito específicamente.

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Referencias citadas en la descripción Esta lista de referencias citadas por los solicitantes es sólo para comodidad del lector. No forma parte del documento de patente Europea. A pesar de haberse puesto un gran cuidad al recopilar las referencias, no se pueden excluir errores u omisiones y la OEP se exime de cualquier responsabilidad a este respecto. Documentos de patente citados en la descripción

\bullet US 5871462 A

\bullet US 5944686 A

\bullet US 6216573 B

\bullet US 6375635 B

\bullet US 480500 A

\bullet US 5370609 A

\bullet US 6216573 A

\bullet US 6375635 A

\bullet US 09480762 A

\bullet US 5713878 A

Claims (58)

1. Un cartucho de bombeo que comprende un cilindro (104) y un vástago de pistón (124), estando construidos y dispuestos el cilindro (104) y el vástago de pistón (124) para un movimiento en deslizamiento relativo uno en relación con el otro, incluyendo el cartucho de bombeo (100) un componente sellante (130) construido y dispuesto de forma que crea un sello hermético a la presión dentro del cilindro (104), de modo que el movimiento en deslizamiento relativo del vástago de pistón (124) con relación al cilindro (104) incrementa la presión del líquido dentro del cilindro (104) hasta una presión de por lo menos 6,90 MPa (1.000 psig), caracterizado porque el componente sellante (130) incluye una parte de brida de cierre abocinada (132) construida de un material no elastomérico, de modo que la parte de brida de cierre abocinada (132) se deforma fundamentalmente con carácter irreversible durante el movimiento en deslizamiento del vástago de pistón (124) con relación al cilindro (104).

2. El cartucho de bombeo según la reivindicación 1, en el que la parte de brida de cierre abocinada (132) está fijada a, y se extiende en sentido contrario a un elemento de apoyo del componente sellante, de tal modo que una primera superficie de la parte de brida de cierre abocinada (132) adyacente a, y de cara a una superficie con la que está en contacto deslizante, forma un primer ángulo con relación al eje longitudinal del cilindro (104), y una segunda superficie de la parte de brida de cierre abocinada (132), de cara al exterior de la superficie con la que está en contacto deslizante, forma un segundo ángulo con relación al eje longitudinal del cilindro (104), en el que el primer ángulo excede de 0 grados, el segundo ángulo no excede de 90 grados, el segundo ángulo excede al primer ángulo.

3. El cartucho de bombeo según la reivindicación 2, que comprende además un pistón (122) acoplado con el vástago de pistón (124), en el que el pistón (122) comprende un componente sellante (130) conformado para incluir la parte de brida de cierre abocinada, circunferencial (132), extendiéndose la parte de brida de cierre abocinada (132) en sentido contrario a una parte, a la que está fijada, de un cuerpo principal del pistón (122), de tal modo que la primera superficie de la parte de brida de cierre abocinada (132) es adyacente a, y está de cara a una superficie interior del cilindro (104) a fin de formar el primer ángulo con relación al eje longitudinal del cilindro, y la segunda superficie de la parte de brida de cierre abocinada está de cara al taladro del cilindro (104) a fin de formar el segundo ángulo con relación al eje longitudinal del cilindro (104).

4. El cartucho de bombeo según la reivindicación 3, en el que el vástago de pistón (124) está construido y dispuesto de forma que se mueve alternativamente dentro del cilindro (104), estando el cilindro (104) fundamentalmente estacionario.

5. El cartucho de bombeo según la reivindicación 2, en el que el cilindro (104) comprende el componente sellante (130) conformado para incluir la parte de brida de cierre abocinada, circunferencial (132), extendiéndose la parte de brida de cierre abocinada (132) en sentido contrario a una parte de una superficie interior del cilindro (104), de tal modo que la primera superficie de la parte de brida de cierre abocinada (132) es adyacente a, y está de cara al vástago de pistón (124) a fin de formar el primer ángulo con relación al eje longitudinal del cilindro (104), y la segunda superficie de la parte de brida de cierre abocinada (132) está de cara a una superficie interior del cilindro (104) a fin de formar el segundo ángulo con relación al eje longitudinal del cilindro (104).

6. El cartucho de bombeo de la reivindicación 5, en el que el cilindro (104) está construido y dispuesto para moverse alternativamente alrededor del vástago de pistón (124), estando el vástago de pistón (124) fundamentalmente estacionario.

7. El cartucho de bombeo según la reivindicación 3 ó 4, en el que el pistón (122) está acoplado con el vástago de pistón (124) de tal modo que las superficies interiores enfrentadas al vástago de pistón (124) del pistón (122) están conformadas y dispuestas de tal modo que, a consecuencia del acoplamiento del pistón (122) con el vástago de pistón (124), fundamentalmente la totalidad de las superficies interiores del pistón (122) quedan en contacto directo con el vástago de pistón (124) o un órgano de sujeción que está en contacto con el vástago de pistón (124).

8. El cartucho de bombeo según la reivindicación 7, en el que el vástago de pistón (124) está construido y posicionado de forma que aplica una fuerza al pistón (122) para accionar el movimiento del pistón (122) durante el funcionamiento y el pistón (122) está acoplado con el vástago de pistón (124) a través de un acoplamiento que permite el movimiento relativo entre el pistón (122) y el vástago de pistón (124) durante por lo menos parte del movimiento alternativo del pistón (122) en el interior del cilindro (104).

9. El cartucho de bombeo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el material no elastomérico es polimérico.

10. El cartucho de bombeo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el material no elastomérico tiene una resistencia a la rotura por tracción de entre aproximadamente 34,47 MPa (5000 psi) y aproximadamente 344,74 MPa (50.000 psi) a la temperatura de funcionamiento del cartucho de bombeo (100).

11. El cartucho de bombeo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el material no elastomérico tiene un módulo de flexión de entre aproximadamente 689,48 MPa (100.000 psi) y aproximadamente 4826,33 MPa (700.000 psi) a la temperatura de funcionamiento del cartucho de bombeo (100).

12. El cartucho de bombeo según la reivindicación 1, que comprende además por lo menos una válvula (159, 160) que incluye un asiento de válvula (194, 198) y un elemento de estanqueidad (188), incluyendo el elemento de estanqueidad (188) una superficie de obstrucción (200) posicionada de forma que está de cara al asiento de válvula (194, 198) cuando se ensambla la válvula (159, 160) en una configuración operativa.

13. El cartucho de bombeo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la superficie de obstrucción (200) está construida y posicionada de forma que establece un contacto hermético con el asiento de válvula (194, 198), creando en consecuencia un sello, cuando la válvula (159, 160) está posicionada en una configuración cerrada, en la que el sello es capaz de resistir una diferencia de presiones de por lo menos aproximadamente 6,90 MPa (1000 psi) sin pérdida sustancial de fluido por fuga a su través.

14. El cartucho de bombeo según la reivindicación 13, en el que por lo menos una parte de la superficie de obstrucción (200) es cóncava y curva.

15. El cartucho de bombeo según la reivindicación 3, en el que el pistón (122) incluye o forma por lo menos parte de una válvula.

16. El cartucho de bombeo según la reivindicación 15, en el que la válvula (159) incluida en o por lo menos parcialmente formada por el pistón (122) está construida y posicionada de forma que actúa como válvula de admisión para el cilindro (104) del fluido que bombea el cartucho de bombeo (100) cuando está en funcionamiento.

17. El cartucho de bombeo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que un extremo proximal del cilindro (104) tiene una superficie interior biselada (204).

18. El cartucho de bombeo según la reivindicación 3, en el que el material no elastomérico es polimérico y en el que el componente sellante (130) está formado integralmente con el cuerpo principal (140) del pistón (122) y tanto el cuerpo principal (140) del pistón (122) como el componente sellante (130) están formados del mismo material polimérico.

19. El cartucho de bombeo según la reivindicación 18, en el que el componente sellante (130) y el cuerpo principal (140) del pistón (122) están moldeados por inyección como una pieza.

20. El cartucho de bombeo según la reivindicación 1, en el que la parte de brida de cierre abocinada (132) se extiende axialmente en sentido contrario a la parte del elemento de apoyo del componente sellante a la que está fijada.

21. El cartucho de bombeo según la reivindicación 20, en el que la parte de brida de cierre abocinada (132) se extiende distalmente en sentido contrario a la parte del elemento de apoyo del componente sellante a la que está fijada.

22. El cartucho de bombeo según la reivindicación 3, en el que la parte del cuerpo principal (140) del pistón (122) a la que está fijada la parte de brida de cierre abocinada (132) del pistón (122) es la parte más distal del cuerpo principal (140) del pistón (122).

23. El cartucho de bombeo según la reivindicación 3, en el que la parte de brida de cierre abocinada (132) del pistón (122) se extiende radialmente en sentido contrario a la parte del cuerpo principal (140) del pistón (122) a la que está fijada.

24. El cartucho de bombeo según la reivindicación 3, en el que la parte de brida de cierre abocinada (132) del pistón (122) tiene una longitud predefinida y se extiende tanto axial como radialmente en sentido contrario a la parte del cuerpo principal (140) del pistón (122) a la que está fijada, de manera que forma sobre su superficie una brida circunferencial en voladizo.

25. El cartucho de bombeo según la reivindicación 24, en el que la parte de brida de cierre (130) del pistón (122) se extiende axialmente en sentido contrario a la parte del cuerpo principal (140) del pistón (122) a la que está fijada sobre una distancia de entre aproximadamente 0,254 mm (0,01 pulgadas) y aproximadamente 5,08 mm (0,2 pulgadas).

26. El cartucho de bombeo según la reivindicación 25, en el que la parte de brida de cierre (132) del pistón (122) se extiende axialmente en sentido contrario a la parte del cuerpo principal (140) del pistón (122) a la que está fijada sobre una distancia de entre aproximadamente 0,508 mm (0,02 pulgadas) y aproximadamente 2,54 mm (0,1 pulgadas).

27. El cartucho de bombeo según la reivindicación 26, en el que la parte de brida de cierre (132) del pistón (122) se extiende axialmente en sentido contrario a la parte del cuerpo principal (140) del pistón (122) a la que está fijada sobre una distancia de entre aproximadamente 1,524 mm (0,06 pulgadas) y aproximadamente 2,032 mm (0,08 pulgadas).

28. El cartucho de bombeo según cualquiera de las reivindicaciones 24 a 27, en el que el espesor axial máximo del pistón (122) está entre aproximadamente 1,016 mm (0,04 pulgadas) y 8,128 mm (0,32 pulgadas).

29. El cartucho de bombeo según la reivindicación 28, en el que el espesor axial máximo del pistón (122) está entre aproximadamente 2,032 mm (0,08 pulgadas) y aproximadamente 6,35 mm (0,25 pulgadas).

30. El cartucho de bombeo según la reivindicación 29, en el que el espesor axial máximo del pistón (122) está entre aproximadamente 2,54 mm (0,1 pulgadas) y 4,069 mm (0,16 pulgadas).

31. El cartucho de bombeo según la reivindicación 4, en el que la parte de brida de cierre (132) del pistón (122) tiene un diámetro exterior máximo lo bastante grande para permitir que por lo menos una parte de la brida de cierre (120) esté en contacto fundamentalmente continuo con una superficie interior del cilindro (104) durante el movimiento alternativo del pistón (122).

32. El cartucho de bombeo según la reivindicación 31, en el que la parte de brida de cierre (132) del pistón (122) tiene un diámetro exterior máximo, cuando está en una configuración distendida antes de la inserción en el cilindro (104) a consecuencia del ensamblaje del cartucho de bombeo (100), que excede a un diámetro exterior máximo del cuerpo principal (140) del pistón (122).

33. El cartucho de bombeo según la reivindicación 32, en el que la parte de brida de cierre (132) del pistón (122) tiene un diámetro exterior máximo, cuando está en una configuración distendida antes de la inserción en el cilindro (104) a consecuencia del ensamblaje del cartucho de bombeo, que excede a un diámetro exterior máximo del cuerpo principal (140) del pistón (122) en por lo menos aproximadamente el 1%.

34. El cartucho de bombeo según la reivindicación 33, en el que la parte de brida de cierre (132) del pistón (122) tiene un diámetro exterior máximo, cuando está en una configuración distendida antes de la inserción en el cilindro (104) a consecuencia del ensamblaje del cartucho de bombeo, que excede a un diámetro exterior máximo del cuerpo principal (140) del pistón (122) en por lo menos aproximadamente el 3%.

35. El cartucho de bombeo según la reivindicación 34, en el que la parte de brida de cierre (132) del pistón (122) tiene un diámetro exterior máximo, cuando está en una configuración distendida antes de la inserción en el cilindro (104) a consecuencia del ensamblaje del cartucho de bombeo, que excede a un diámetro exterior máximo del cuerpo principal del pistón (122) en por lo menos aproximadamente el 5%.

36. El cartucho de bombeo según la reivindicación 35, en el que la parte de brida de cierre (132) del pistón (122) tiene un diámetro exterior máximo, cuando está en una configuración distendida antes de la inserción en el cilindro (104) a consecuencia del ensamblaje del cartucho de bombeo, que excede a un diámetro exterior máximo del cuerpo principal del pistón (122) en por lo menos aproximadamente el 10%.

37. El cartucho de bombeo según la reivindicación 32, en el que la parte de brida de cierre del pistón (122) tiene un diámetro exterior máximo, cuando está en una configuración distendida antes de la inserción en el cilindro (104) a consecuencia del ensamblaje del cartucho de bombeo, que excede a un diámetro exterior máximo del cuerpo principal del pistón (122) en aproximadamente el 6%.

38. El cartucho de bombeo según la reivindicación 31, en el que una parte del cilindro (104) en la que el pistón (122) se mueve alternativamente tiene un diámetro interior que excede al diámetro exterior máximo del cuerpo principal del pistón (122).

39. El cartucho de bombeo según la reivindicación 38, en el que la parte del cilindro (104) en la que el pistón (122) se mueve alternativamente tiene un diámetro interior menor que un diámetro exterior máximo de la parte de brida de cierre (132), por lo menos aproximadamente el 0,5%, cuando está en una configuración distendida antes de la inserción en el cilindro (104) a consecuencia del ensamblaje del cartucho de bombeo.

40. El cartucho de bombeo según la reivindicación 38, en el que la parte del cilindro (104) en la que el pistón (122) se mueve alternativamente tiene un diámetro interior menor que un diámetro exterior máximo de la parte de brida de cierre del pistón (122), por lo menos aproximadamente el 1%, cuando está en una configuración distendida antes de la inserción en el cilindro a consecuencia del ensamblaje del cartucho de bombeo.

41. El cartucho de bombeo según la reivindicación 40, en el que una parte del cilindro (104) en la que el pistón (122) se mueve alternativamente tiene un diámetro interior menor que un diámetro exterior máximo de la parte de brida de cierre del pistón (122), por lo menos aproximadamente el 1,5%, cuando está en una configuración distendida antes de la inserción en el cilindro (104) a consecuencia del ensamblaje del cartucho de bombeo.

42. El cartucho de bombeo según la reivindicación 41, en el que una parte del cilindro (104) en la que el pistón (122) se mueve alternativamente tiene un diámetro interior menor que un diámetro exterior máximo de la parte de brida de cierre del pistón (122), por lo menos aproximadamente el 2%, cuando está en una configuración distendida antes de la inserción en el cilindro a consecuencia del ensamblaje del cartucho de bombeo.

43. El cartucho de bombeo según la reivindicación 24, en el que la parte de brida de cierre (132) del pistón (122) es pivotalmente flexible con relación al cuerpo principal del pistón (122).

44. El cartucho de bombeo según la reivindicación 24, en el que el pistón (122) es de forma anular con un taladro distribuido centralmente a su través que define un paso de flujo de fluido.

45. El cartucho de bombeo según la reivindicación 24, en el que un espesor mínimo de la sección transversal de la parte de brida de cierre (132) del pistón (122) está entre aproximadamente el 1% hasta aproximadamente el 15% de un diámetro exterior máximo de la parte de brida de cierre (132) del pistón (122), cuando está en una configuración distendida antes de la inserción en el cilindro (104) a consecuencia del ensamblaje del cartucho de bombeo.

46. El cartucho de bombeo según la reivindicación 45, en el que un espesor mínimo de la sección transversal de la parte de brida de cierre (132) del pistón (122) está entre aproximadamente el 2% hasta aproximadamente el 7% de un diámetro exterior máximo de la parte de brida de cierre del pistón (122), cuando está en una configuración distendida antes de la inserción en el cilindro a consecuencia del ensamblaje del cartucho de bombeo.

47. El cartucho de bombeo según la reivindicación 46, en el que un espesor mínimo de la sección transversal de la parte de brida de cierre (132) del pistón (122) está entre aproximadamente el 2,5% hasta aproximadamente el 3% de un diámetro exterior máximo de la parte de brida de cierre del pistón (122), cuando está en una configuración distendida antes de la inserción en el cilindro a consecuencia del ensamblaje del cartucho de bombeo.

48. El cartucho de bombeo según la reivindicación 24, en el que el primer ángulo A_{1} está entre aproximadamente 1 grado y aproximadamente 20 grados y el segundo ángulo está entre aproximadamente 10 grados y aproximadamente 80 grados.

49. El cartucho de bombeo según la reivindicación 48, en el que el primer ángulo está entre aproximadamente 3 grados y aproximadamente 12 grados y el segundo ángulo está entre aproximadamente 15 grados y aproximadamente 30 grados.

50. El cartucho de bombeo según la reivindicación 49, en el que el primer ángulo está entre aproximadamente 6 grados y 8 grados y el segundo ángulo está entre aproximadamente 20 grados y aproximadamente 25 grados.

51. Un procedimiento de suministro de líquido a alta presión a un instrumento quirúrgico o médico que comprende entregar un líquido a un cartucho de bombeo (100), que comprende en su interior un cilindro (104) y un vástago de pistón (124) construidos y dispuestos para un movimiento en deslizamiento relativo de uno con relación al otro, comprendiendo el cartucho de bombeo (100) un componente sellante (130) construido y dispuesto de forma que crea un sello hermético a la presión dentro del cilindro (104), hacer deslizar el vástago de pistón (124) con relación al cilindro (104) para incrementar la presión del líquido en el interior del cilindro (104) hasta una presión de por lo menos aproximadamente 6,90 MPa (1.000 psig) y hacer fluir el líquido a presión desde el cartucho de bombeo hasta el instrumento quirúrgico o médico, en el que el componente sellante (130) está conformado para incluir una parte de brida de cierre abocinada (132) formada de un material no elastomérico, incluyendo el procedimiento la etapa de hacer deslizar el vástago de pistón (124) con relación al cilindro (104) a fin de provocar la deformación fundamentalmente irreversible de la parte de brida de cierre abocinada (132).

52. El procedimiento según la reivindicación 51, en el que la etapa de hacer deslizar el vástago de pistón (124) con relación al cilindro incluye mantener el cilindro (104) fundamentalmente estacionario.

53. El procedimiento según la reivindicación 51, en el que la etapa de hacer deslizar el vástago de pistón (124) con relación al cilindro (104) incluye mantener el vástago de pistón (124) fundamentalmente estacionario.

54. El procedimiento según la reivindicación 51, que incluye la etapa de acoplar el vástago de pistón (124) con una unidad de accionamiento mecánico de la bomba.

55. El procedimiento según la reivindicación 54, en el que un pistón (122) está acoplado con el vástago de pistón (124) y el procedimiento incluye la etapa de mover el pistón (122) con relación al vástago de pistón (124) durante el deslizamiento del vástago de pistón (124) con relación al cilindro (104).

56. El procedimiento según la reivindicación 53 ó 54, que comprende además la etapa de hacer circular el líquido a través del pistón (122) para llenar del líquido una región del cilindro (104) aguas abajo del pistón (122).

57. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 51 a 56, en el que el procedimiento incluye hacer deslizar el vástago de pistón (124) con relación al cilindro (104) a fin de incrementar la presión del líquido en el interior del cilindro (104) hasta una presión de por lo menos aproximadamente 34,47 MPa (5.000 psig).

58. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 51 a 56, en el que el procedimiento incluye hacer deslizar el vástago de pistón (124) con relación al cilindro (104) a fin de incrementar la presión del líquido en el interior del cilindro (104) hasta una presión de por lo menos aproximadamente 55,16 MPa (8.000 psig).