CN107023470A - 泵装置和具有泵装置的颗粒探测器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种泵装置，尤其用于气态介质的泵装置。为此，在基底上设有薄膜，所述薄膜在该薄膜的边缘区域中与所述基底连接。通过基底上的磁装置与薄膜上的磁装置的相互作用，可使基底上的薄膜抬起或下降。由此引发泵送运动。

Description

泵装置和具有泵装置的颗粒探测器

技术领域

本发明涉及一种泵装置，尤其是用于气态介质的泵装置，以及一种具有泵装置的颗粒探测器。

背景技术

用于测量空气品质的传感器越来越重要。为了分析空气品质，在此例如使用颗粒传感器，所述颗粒传感器分析空气中的颗粒含量。此外也已知气体传感器，所述气体传感器使得能定性地或定量地分析气体。

公开文献EP 1 530 717 Al公开了一种用于电子地测量空气技术参数(例如空气品质或气体浓度)的设备。为此，在壳体中安装有一个或多个用于感测空气技术参数的传感器，其中，所述壳体通过风扇通风。

用于监测空气品质的传感器在很多情况下需要限定的气流。所述气流一般需要主动地获得。为了在通话电子设备的便携器具例如移动电话、智能手机等中应用而在此使用小尺寸的结构元件。例如，为了在这种器具中产生气流而可将风扇叶轮或膜片泵与小型化的电动机耦合。

发明内容

本发明公开了一种具有权利要求1特征的用于气态介质的泵装置和具有权利要求10特征的颗粒探测器。

据此设置：一种用于气态介质的泵装置，其具有基底、薄膜以及第一磁装置和第二磁装置。所述薄膜布置在所述基底的一个侧面上。所述薄膜的边缘区域与基底连接。在此，在基底和薄膜之间围成一个容积。在通过基底和薄膜围成的容积的内部空间和外部空间之间布置有至少一个开口。第一磁装置与基底耦合。在此，第一磁装置设计用于提供第一磁场。第二磁装置与薄膜耦合。在此，第二磁装置设计用于提供第二磁场，所述第二磁场与第一磁装置的第一磁场形成相互作用。至少第一磁装置或第二磁装置还包括电线圈。当相应的线圈被电流流过时，该电线圈可生成磁场，尤其是第一磁场或第二磁场。

还设置：具有颗粒传感器和根据本发明的泵装置的颗粒探测器。

本发明基于以下认知：为了分析气态物质而需要受控的体积流。尤其对于小型化应用而言，产生合适的体积流是一个挑战。

因此，本发明的构思在于，考虑所述认知并且提供用于气态介质的有效泵装置。为此，本发明提供一种电力地驱动的泵装置。在此，通过将稳健的、柔性的薄膜安装到刚性的基底上来形成具有可变的容积的空间。为此，薄膜的边缘区域尽可能气密地与基底连接。如果在柔性的薄膜上布置磁性元件，例如提供磁场的磁装置，则所述磁场可与另一磁场形成相互作用，以便在基底上抬起或降低布置在基底上的薄膜。在基底和薄膜之间形成的空间的容积通过所述运动而改变。基于因此产生的(最小)压差，空气流过通过薄膜和基底形成的容积的内部空间和外部空间之间的开口。

如果通过给电线圈通电而生成布置在薄膜上的所述磁装置的磁场和/或与薄膜上的磁装置的磁场形成相互作用的另一磁场，则可很简单地控制薄膜的偏移。

根据本发明的泵装置的具有基底、薄膜以及所需的磁装置的构造在此可很简单且成本有利地实现。因此，根据本发明的泵装置刚好在大产量的情况下能够低成本地制造。根据本发明的泵装置尤其也很适合于直接用于印制电路的电路板。

有利的实施方式和扩展方案可由从属权利要求以及参照附图所进行的描述得到。

在一种实施方式中，或者第一磁装置或者第二磁装置包括永磁体。所述永磁体例如可包括钕磁体。通过使用永磁体来作为第一磁装置或第二磁装置，相应的磁装置可提供恒定的磁场，而为此无需电能。

在一种替代实施方式中，第一磁装置以及第二磁装置分别包括一个电线圈。在该情况下，通过通电的电线圈既提供基底上的第一磁装置的磁场，也提供薄膜上的第二磁装置的磁场。这使得能很精确地控制所生成的磁场。

在一种实施方式中，在基底和薄膜之间围成的容积的内部空间和外部空间之间的开口包括第一阀。通过在所述开口上使用阀，可预给定由泵装置输送的介质的流动方向。

在另一实施方式中，所述泵装置包括第二阀装置，所述第二阀装置布置于在基底和薄膜之间围成的容积的内部空间和外部空间之间。优选，由泵装置输送的介质优选通过所述两个阀装置中的一个流入到内部空间中并且通过对应的另一个阀装置从内部空间流入到外部空间中。

在一种实施方式中，第一阀装置和/或第二阀装置布置在基底和薄膜之间的过渡区域处。在所述过渡区域(其尤其可相应于薄膜的边缘区域)处，可通过合适地布置薄膜而特别简单且有效地形成阀结构。

在一种实施方式中，第一阀装置和/或第二阀装置包括另外的电线圈。所述另外的电线圈设计用于当其被电流流过时提供磁场。通过将另外的电线圈布置在阀装置上可主动地操控相应的阀装置。因此，通过将电流施加到所述电线圈上可符合目的地打开或关闭对应的阀装置。这使得即使在内部空间和外部空间之间仅存在较小的压差时也能可靠地打开或关闭相应的阀装置。

在一种实施方式中，薄膜包括双轴取向聚酯薄膜(boPET)。所述薄膜尤其可包含聚对苯二甲酸乙二醇酯。这种薄膜具有小的表面密度和小的刚性但尽管如此在此是很防撕裂的。因此，所述薄膜良好地适合于所述泵装置。

在另一实施方式中，泵装置的基底包括电路板。尤其很良好地合适的是由聚酰亚胺构成的电路板。作为电路板尤其良好地合适的也有具有其他导电轨结构——例如呈印制电路形式——的电路板。此外，所述电路板也可包括其他电子结构元件。

上述构型和扩展方案在有意义的情况下可任意地组合。本发明的其他可能的构型和实施方式也包括本发明的之前描述的特征或之后关于实施例描述的特征的未明确提到的组合。专业人员尤其也可将单个方面作为对本发明的基本形式的改进或补充来加入。

附图说明

在后面根据在附图的示意图中给出的实施例详细解释本发明。在此示出：

图1：根据一种实施方式的泵装置的横截面示意图；

图2：根据另一种实施方式的泵装置的横截面示意图；

图3：根据又一种实施方式的泵装置的横截面示意图；

图4：根据一种实施方式的具有主动操控式阀装置的泵装置的横截面示意图；以及

图5：具有根据本发明的一种实施方式的泵装置的颗粒探测器的示意图。

如果没有其他说明，则在所有的附图中相同的或功能相同的元件和装置设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出根据一种实施方式的泵装置的示意图。该泵装置包括基底10和薄膜20。薄膜20可涉及具有低的刚性的柔性薄膜。所选的薄膜20在此具有尽可能小的面密度。薄膜20尤其应尽可能地不被待输送的介质透过。因此，特别适合的是气密薄膜。尤其被证明为适用于作为这种薄膜的材料的是双轴取向聚酯薄膜(boPET)。这种薄膜由聚对苯二甲酸乙二醇酯以特殊的拉伸方法(Reckverfahren)制成。这种薄膜的供应商例如有Hostaphan，Mylar或Melinex。所述薄膜20的面密度在此可处于1至20g/m²之间的范围内。尤其可能的值为约10至11g/m²。但是，2g/m²附近的范围内的值或2至5g/m²范围内的值也是可能的。

所述基底10优选涉及面式基底，所述面式基底与薄膜20相比不那么柔性。例如，所述基底10可涉及电路板的、例如印制电路的电路板的基底。这种电路板例如由聚酰亚胺类材料制成。这种聚酰亚胺的供应商例如有Kapton。此外，原则上任意其他材料作为基底10都是有可能的。作为基底10尤其可能的是用于制造印制电路或类似物的电路板的任意材料。

对于泵装置1，薄膜20布置在基底10的一个侧面上。薄膜20的延伸尺度在此一般小于在其上布置该薄膜20的基底10的延伸尺度。薄膜20的边缘与基底10连接，而薄膜20的其余区域仅松地支承在基底10上。例如，薄膜20可与基底10粘接。但也可设想，借助框架(未示出)或类似物将薄膜20夹紧到基底10上。此外，将薄膜20固定在基底10上的其他方式也是可能的。薄膜10在此在边缘区域中尽可能全周边地与基底10连接。但薄膜20的边缘的单个部分区域也可不与基底10连接，以通过该方式如在后面还会详细解释的那样形成开口或者说阀装置。

泵装置1还包括第一磁装置30。第一磁装置30布置在基底10上。在此，第一磁装置30例如可如图1所示地布置在基底10的与具有薄膜20的一侧相对置的一侧上。但也可设想，磁装置30布置在基底10的在其上也布置有薄膜20的那一个侧面上。此外也可能的是，第一磁装置30嵌入在基底10中。第一磁装置30在此尽可能居中地布置在基底10的被薄膜20覆盖的区域中。在根据图1的实施方式中，第一磁装置30在此包括永磁体31。永磁体31例如可涉及钕磁体或类似物。

在泵装置10的薄膜20上还布置有第二磁装置40。第二磁装置40例如可布置在薄膜20的背离基底10的侧面上。但同样也可能的是，第二磁装置40布置在薄膜20的面向基底10方向的侧面上。第二磁装置40例如可粘接在薄膜20上。在这里示出的实施方式中，第二磁装置40包括电线圈42。如果电线圈42被电流流过，则所述电流流动引发磁场。因此，第二磁装置40的磁场可与第一磁装置30的磁场形成相互作用。为此，第二磁装置40的电线圈42可与控制装置连接，所述控制装置设计用于将电流馈入到电线圈42中。

如果第一磁装置30的磁场和第二磁装置40的磁场方向相同，则第一磁装置30和第二磁装置40相互吸引。在该情况下，具有第二磁装置40的薄膜20向具有第一磁装置30的基底10的方向运动。由此，通过基底10和薄膜20形成的容积的内部空间I中的压力增大。该压力增大引起：内部空间I中的介质通过基底10中的开口50流入到外部空间A中。

如果第一磁装置30的磁场线与第二磁装置40的磁场线方向相反，则第一磁装置30和第二磁装置40相互排斥。这引起：具有第二磁装置40的薄膜20从具有第一磁装置30的基底10运动离开。由此，内部空间I的容积增大。因此，气态介质从外部空间A流入到内部空间I中。

因此，通过第二磁装置40的电线圈42中的电流方向的变换可以交替地使薄膜20从基底10运动离开以及紧接着使其朝基底10运动。通过该方式可生成泵送运动，该泵送运动交替地生成从外部空间A到内部空间I中的体积流并紧接着生成从内部空间I到外部空间A中的体积流。

图2示出根据另一实施方式的泵装置1的横截面示意图。在该实施方式中的泵装置1基本上相应于前述实施方式的泵装置1。在这里示出的实施方式与之前所述的实施方式的区别在于，第一磁装置30取代永磁体地包括电线圈32。因此，第一磁装置30形成电磁体。如果电线圈32被电流流过，则由此产生可以与第二磁装置40的磁场形成相互作用的磁场。在该实施方式中的第二磁装置40在此包括永磁体41。第二磁装置40的永磁体41在此优选可实施为很薄的薄片。尤其特别适合的是强磁体，例如钕磁体。第一磁装置30的电线圈32在此例如可实现为基底10上的印制导线。

如果在第一磁装置30的电线圈32上施加电压，则在电线圈30中产生引起磁场的电流。因此，通过该磁场与第二磁装置40的磁场的相互作用可使薄膜20从基底10运动离开或使其向基底10运动。因此，可类似于前述实施方式地生成泵送运动。

此外，取代基底10中的单个开口50地也可能的是，设置两个或更多个开口，使得待输送的介质的体积流通过各自分开的开口流入到内部空间I中以及从内部空间I流入到外部空间中。为此，开口50例如可包括第一阀装置51。第一阀装置51使得能实现通过开口50的单向体积流。例如，第一阀装置50可释放从外部空间A到内部空间I中的体积流，而从内部空间I到外部空间A中的反方向的体积流被第一阀装置51阻断。对于反方向的流动方向，泵装置1包括一个另外的阀装置55。该另外的阀装置55例如同样可布置在基底10中。所述另外的阀装置55释放从内部空间I到外部空间A中的体积流，而从外部空间A到内部空间I中的反方向的体积流被阻断。但原则上还可能的是，第一阀装置51以及第二阀装置55都不集成到基底10中，而是设置在与此不同的其他位置上。例如，这些阀装置51，55可设置在基底10和薄膜20之间的过渡区域处。这在后面还会详细解释。

图3示出泵装置1的另一实施方式的横截面示意图。在该实施方式中，第一磁装置30以及第二磁装置40包括各一个电线圈32或42。通过将各一个电流馈入到第一磁装置30的电线圈32中以及第二磁装置40的电磁线圈42中来在这两个磁装置30和40中的每个中分别生产一个磁场。这两个磁场与彼此形成相互作用，使得视这两个磁场的极性而定第一磁装置30和第二磁装置40或者相互吸引或者相互排斥。相应地，薄膜20可朝基底10的方向运动或者从基底10运动离开。

如在图3中还进一步示出的那样，第一阀装置51和/或第二阀装置55也可布置在薄膜20的边缘区域中。例如针对阀装置55所示，可能的是，在薄膜20的边缘的部分区域中并不将薄膜20与基底10固定地连接。因此，薄膜20在该区域中仅松地支承在基底10上。如果泵装置1的内部空间I中的压力增大到大于外部空间A中的压力，则薄膜20由此可从基底10抬起并且释放从内部空间I到外部空间A中的体积流。反过来如果外部空间A中的压力大于内部空间I中的压力，则薄膜20向基底10下降并从而阻断从外部空间A向内部空间I的体积流。如针对阀装置51所示，在薄膜20和基底10之间也可能有其他构型，所述构型反过来阻断从内部空间I到外部空间A中的体积流并且释放从外部空间A到内部空间I中的体积流。为此，例如可将薄膜20的一部分布置在基底10中的开口50的上方。

图4示出根据另一实施方式的泵装置1的横截面示意图。该实施方式与前述实施方式的区别基本上在于阀装置51以及55同样包括电线圈33和34。通过将电流馈入到阀装置51和55的另外的线圈33和34中来通过所述电线圈33和34同样产生磁场。所述另外的线圈33和34的所述磁场因此例如可与第一磁装置30的磁场形成相互作用。也还可能的是，阀装置51，55除了电线圈33和34之外还包括另外的磁装置43，44，阀装置51，55的线圈33，34的磁场能与所述另外的磁装置形成相互作用。所述另外的磁装置43，44在此可以或者涉及具有永磁体的磁装置或者涉及其他电线圈。

通过所述另外的线圈33，34的磁场与另外的磁场——例如第一磁装置30的磁场或所述另外的磁装置43，44的磁场——的相互作用可主动地操控各个阀装置51，55。通过该方式可保证即使在内部空间I和外部空间A之间的压差仅很小的情况下各个阀装置51，55仍可靠地释放或阻断希望的体积流。

在此可能的是：为了主动操控阀装置51，55，对应的电线圈33，34被控制装置(在这里未示出)以电压加载，使得在对应的电线圈33，34中产生电流，该电流引发磁场。但也可能的是，将阀装置51，55的电线圈33，34与第一或第二磁装置30，40的电线圈32，42电耦合。通过该方式仅需要一个电流源，使得同样的电流流过阀装置51，55的电线圈33，34和第一或第二磁装置30，40的电线圈。通过该方式一方面可减小电路耗费。此外还保证，将用于薄膜20的升降运动的电流与对阀装置51，55的操控同步。

通过合适地选择第一和第二磁装置30，40的电线圈的以及阀装置51，55的电线圈的取向，可在此符合目的地选出：在薄膜20运动时怎么样相应地打开或关闭相应的阀装置51，55。因此，视阀装置51，55上的电线圈33，34的绕向而定可调整：当薄膜20朝基底10方向运动时，相应的阀装置51，55是释放体积流还是阻断体积流。

图5示出具有根据一种实施方式的泵装置1的颗粒探测器2的示意图。颗粒探测器2例如可包括壳体100，该壳体具有第一开口110和第二开口120。在第一开口110和第二开口120之间布置有流动通道130。借助根据本发明的泵装置1可在流动通道130中在第一开口110和第二开口120之间生成体积流。在此输送的介质的体积流在此从传感器装置140旁边流过。传感器装置140在此设计用于探测从旁边流过的介质中的颗粒浓度或类似参数。附加地或替代地也可设置气体传感器来探测流动通道130中的一种或多种气态物质。

概括而言，本发明涉及一种泵装置，尤其用于气态介质的泵装置。为此，在基底上设有薄膜，该薄膜在该薄膜的边缘区域中与基底连接。通过基底上的磁装置与薄膜上的磁装置的相互作用，可使基底上的薄膜抬起或下降。由此引发泵送运动。

Claims (10)

1.用于气态介质的泵装置(1)，具有：

基底(10)；

薄膜(20)，所述薄膜布置在所述基底(10)上，其中，所述薄膜(20)的边缘区域与所述基底(10)连接，其中，在所述基底(10)和所述薄膜(20)之间围成一个容积；

开口(50)，所述开口布置在由基底(10)和薄膜(20)围成的所述容积的内部空间(I)和外部空间(A)之间；

第一磁装置(30)，所述第一磁装置与所述基底(10)耦合，并且所述第一磁装置设计用于提供第一磁场；以及

第二磁装置(40)，所述第二磁装置与所述薄膜(20)耦合，并且所述第二磁装置设计用于提供第二磁场，所述第二磁场与所述第一磁场形成相互作用；

其中，所述第一磁装置(30)和/或所述第二磁装置(40)包括电线圈(32，42)。

2.根据权利要求1所述的泵装置(1)，其中，所述第一磁装置(30)或所述第二磁装置(40)包括永磁体(31，41)。

3.根据权利要求1所述的泵装置(1)，其中，所述第一磁装置(30)和所述第二磁装置(40)分别包括一个电线圈(32，42)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的泵装置(1)，其中，所述开口(50)包括第一阀装置(51)。

5.根据权利要求4所述的泵装置(1)，具有第二阀装置(55)，所述第二阀装置布置在基底(10)和薄膜(20)之间围成的所述容积的内部空间(I)和外部空间(A)之间。

6.根据权利要求4或5所述的泵装置(1)，其中，所述第一阀装置(51)和/或所述第二阀装置(55)布置在所述基底(10)和所述薄膜(20)之间的过渡区域处。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的泵装置(1)，其中，所述第一阀装置(51)和/或所述第二阀装置(55)包括另外的电线圈(33，34)，所述另外的电线圈设计用于当所述另外的电线圈(33，34)被电流流过时提供磁场。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的泵装置(1)，其中，所述薄膜(20)包括双轴取向聚酯薄膜。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的泵装置(1)，其中，所述基底(10)包含聚酰亚胺。

10.颗粒探测器(2)，具有：

颗粒传感器(140)，和

根据权利要求1至9中任一项所述的泵装置(1)。