CN109715227A - 用于测量在弹性的囊袋中的液体量的系统 - Google Patents

Abstract

一种用于测量在弹性的囊袋(3)中的液体量的系统(1、16、19、28)，其中，在所述弹性的囊袋(3)的下部区域中，构造了用于从所述弹性的囊袋(3)中取得液体的液体孔(10)。该系统(1、16、19、28)包括：压力部件，这些压力部件贴靠在所述弹性的囊袋(3)的相对的壁上且彼此间隔开；驱动单元(4)，该驱动单元被构造用于驱动至少一个压力部件；传感器(7)；和控制单元(5)。这些传感器(7)被设计用来测量所述弹性的囊袋(3)中的液体的液位(13)。所述控制单元(5)被设计用来基于所述液位(13)和在各压力部件之间的间距(21)计算在所述弹性的囊袋(3)中的液体量。通过借助所述驱动单元(4)来减小在各压力部件之间的所述间距(21)，可改变在所述弹性的囊袋(3)中的液体的所述液位(13)。

Description

用于测量在弹性的囊袋中的液体量的系统

本发明涉及一种用于测量在弹性的囊袋中的液体量的系统，其中，该弹性的囊袋除了具有由液体构成的液相外，还具有气相，其中，在弹性囊袋的工作位置，在弹性囊袋的下部区域中，构造了用于从弹性的囊袋中取得液体的液体孔，该系统带有：至少两个压力部件，这些压力部件贴靠在弹性囊袋的相对的壁上且彼此间隔开；至少一个驱动单元，该驱动单元被构造用于驱动至少一个压力部件，其中，至少两个压力部件通过对至少一个压力部件的驱动可彼此相向地移动；至少一个传感器；和控制单元，该控制单元被设计用于与至少一个传感器且与至少一个驱动单元通信。

文献US 6,491,661 B1公开了一种用于点滴设备的压力调控系统，其包括弹性的囊袋、板形式的两个压力部件、两个弹簧、阀、压力传感器和两个驱动单元。弹性的囊袋通过柔性的软管与阀连接，该软管插接到弹性囊袋的液体孔上。板之一可移动地安置，另一个板借助未详细介绍的附加部件固定，其中，两个驱动单元被构造用于驱动可移动地安置的板。这些板相互平行地布置，且贴靠在弹性囊袋的相对的壁上，由此把弹性囊袋夹紧在这些板之间。借助两个驱动单元来驱动可移动地安置的板，由此缩小这些板之间的间距，这可以提高囊袋中的压力，因而提高用来从弹性囊袋中输出液体的液体压力，其中，借助压力传感器和集成的控制件，可以保持弹性囊袋中的规定的压力。此外，该压力调控系统具有体积流量传感器，该体积流量传感器测量从弹性囊袋中输出液体的速度，由此可算得已经从弹性囊袋中输出的液体量。

由文献US 2014/0114236 A1也已知一种类似的压力调控系统。

对于由文献US 6,491,661 B1和文献US 2014/0114236 A1已知的压力调控系统而言，已表明不利的是，为了测量从弹性囊袋中输出液体的速度，体积流量传感器必须被液体流过。因此，在更换液体种类时且在每次使用之后，必须清洁或更换该体积流量传感器，以便防止体积流量传感器中的残余物污染液体。

为了克服该缺点，已经首先试图将传感器安置在囊袋外面，这些传感器被设计用来测量弹性囊袋中的液位，由此在知道弹性囊袋的体积情况下，可以推算出弹性囊袋中的液体量。但是，液位的显示准确度在此取决于运用在囊袋上的传感器的数量。然而，若有大量传感器，不能立即识别出各个传感器失效的可能性就会增大，进而无法再正确地获知弹性囊袋中的液位。另外，这种系统由于传感器数量多而昂贵。

本发明的目的是，提出一种用于测量在弹性的囊袋中的液体量的系统，该系统克服了现有技术的缺点，并且，借助少量传感器，在不与液体直接接触的情况下，就能确定出弹性囊袋中的液体量。

根据本发明，所提出的目的以如下方式来实现：弹性囊袋具有伸入到气相中的气体孔，至少一个传感器被设计用来测量弹性囊袋中的液体的液位，其中，控制单元被设计用来基于该液位和在至少两个压力部件之间的间距计算在弹性的囊袋中的液体量，其中，通过借助至少一个驱动单元来减小在至少两个压力部件之间的间距，可改变在弹性的囊袋中的液体的液位。

由此得到了如下优点：只需要少量传感器，确切地说，至少只需要一个传感器，就能以足够的精度求取在弹性的囊袋中的液位。至少一个传感器有利地在弹性的囊袋的一定的高度要么运用在压力部件上，要么直接运用在弹性的囊袋的壁上。如果至少一个传感器例如安置在弹性囊袋的壁的一半高度处，当液位下降到一半并且弹性囊袋空了一半时，就触发该传感器。然后通过控制单元减小至少两个压力部件之间的间距，由此把弹性囊袋压拢，进而又提高了弹性囊袋中的液位，尽管在弹性囊袋中只有少量液体。因此，由于该系统的根据本发明的设计，至少两个压力部件之间的间距减小得越多，液体量的测量就越精确。

有益地，至少一个传感器由电容性的传感器或光学传感器构成。在使用至少一个电容性的传感器时，该传感器的传感器部件有利地运用在弹性囊袋的相对的壁上。在另一设计变型中，这些传感器部件也可以分别设置在压力部件中。

有利地，在有多个传感器时，这些传感器相互间以相同的间距沿着在工作位置基本上竖直的轴线布置在至少一个压力部件上。如果使用多个传感器，则可以再进一步地提高系统的精确度，其中，在传感器数量相同的情况下，该系统相比于由现有技术已知的系统始终都更精确地工作。

优选地，弹性囊袋具有基本上扁平的形状。特别优选地，弹性囊袋由翻折的塑料膜构成，该塑料膜在其边缘处熔接在一起。由此得到了如下优点：压力部件—其有利地也具有扁平形状且优选由板构成—平面地贴靠在弹性囊袋的壁上。有益地，板通过平面贴靠在弹性囊袋的壁上，所述平面与壁的平面一样大或者大于壁的平面。优选地，各板相互平行地且平行于弹性囊袋地布置。由此得到了如下优点：在各板相向地移动时，整个弹性囊袋压合并拢，并且能够大部分地避免弹性囊袋中的隆起。此外得到了如下优点：弹性囊袋可以完全排空至少量残余，由此避免不必要地浪费液体。

有利地，气体孔由第一管构成，该第一管在弹性囊袋的工作位置从弹性囊袋的顶侧伸入到气相中，或者在弹性囊袋的工作位置从弹性囊袋的底侧伸入到气相中。液体孔有利地由第二管构成。通过把气体孔和液体孔构造成管，它们可以在弹性囊袋由翻折的在边缘处熔接的塑料膜构成的情况下很容易地在生产时放置到翻折的塑料膜之间并随之熔接。如果第一管从弹性囊袋的底侧伸入到气相中，则得到如下优点：气体孔和液体孔布置在一侧，即在弹性囊袋的工作位置布置在弹性囊袋的底侧，由此便于把持弹性囊袋。

有益地，该系统具有通风和排气单元，该通风和排气单元与控制单元连接以便通信，并且该通风和排气单元与弹性囊袋的气体孔连接。由此得到了如下优点：可独立于压力部件的移动，在控制单元的控制下，借助通风和排气单元来调控弹性囊袋中的液体压力。

下面借助附图详述本发明的系统的其它有利的设计变型。

图1和2分别以示意性的侧视图示出本发明的系统的第一设计变型；

图3以示意性的剖视图示出根据图1的本发明的系统的第一设计变型；

图4和5分别以示意性的剖视图示出本发明的系统的另一设计变型；

图6以示意图示出在眼睛手术设备中应用时本发明的系统的另一设计变型。

图1和2分别以示意性的侧视图示出本发明的系统1的第一设计变型。该系统1包括两个由板2构成的压力部件、弹性的囊袋3、驱动单元4、控制单元5、通风和排气单元6和十个传感器7。弹性的囊袋3具有液相8和气相9，并且在其工作位置竖直地朝向。液相8的液体可以例如由点滴液特别是盐水溶液或滴注液构成。气相9的气体有利地由空气构成。弹性的囊袋3在下面的区域中具有注射孔和液体孔，该液体孔由第二管10形成，经由该液体孔可以输出来自弹性的囊袋3的液相8的液体。注射孔在图3中示出，且用于注射液体或添加剂，这些添加剂例如在手术开始之前必须添加给弹性囊袋3中的液体。注射孔由第三管14形成。在弹性囊袋3的上部区域中构造了气体孔，该气体孔由第一管11形成。第一管11伸入到弹性囊袋3的气相9中，并与通风和排气单元6连接。

这些板2相互平行地且彼此间隔开地布置，并且分别贴靠在弹性囊袋3的相对的壁上。因此，弹性囊袋3在各板2之间被夹紧地布置。一个板2固定地安置，另一个板2可移动地安置，其中，可移动地安置的板2可借助驱动单元4予以驱动，从而这些板2可彼此相向地移动，由此可以减小这些板2之间的间距21。有利地，驱动单元4由用电动机驱动的齿条传动件、用电动机驱动的螺杆传动件、气动地驱动的气缸或液压地驱动的气缸构成。

无论传感器7，还是通风和排气单元6与驱动单元4，都同控制单元5连接以便通信。为明了起见，在图1和2中，并非全部的十个传感器7都与控制单元5连接。传感器7由光学传感器构成，其中，这些传感器当其探测器顶端在液相8的区域中顶靠在囊袋3上时就输出传感器信号，该传感器信号表示探测到了液体。本领域技术人员知道这种光学传感器。这些传感器7相互间以相同的间距沿着在系统1的工作位置竖直的轴线布置在板2上。因此，可以通过控制单元5借助传感器7探测弹性囊袋3中的液位13。

通风和排气单元6包括比例压力阀和用于压缩周围空气的压缩单元。

无论在第一管11中，还是在第二管10和第三管14中，都构造了防断保险件12，其中，在防断保险件12已折断时，管10、11和14才开通，用于在手术时的工作。

下面详述本发明的系统1的工作方式，其中，假定弹性囊袋3装满了液体。为此，要么已在各板2之间设置了新的装满的弹性囊袋3，要么借助附加设备通过第三管14给已经设置在各板2之间的弹性囊袋3装填液体。

借助通风和排气单元6的比例压力阀，在控制单元5的控制下，通过把气体输入到弹性囊袋3中和/或把气体从弹性囊袋3中排出，调控弹性囊袋3中的压力。弹性囊袋3中的压力在此有利地直接在控制单元5上调节。第二管10中的液体压力由于液体的重力而略高于通过比例压力阀在弹性囊袋3中调得的压力，其中，为了避免从第二管10中并非所愿地滴漏，可以暂时借助通风和排气单元6给弹性囊袋3施加以小于周围压力的压力。如果设置了与第二管10连接的附加的阀，则可以省去该功能。就该系统1而言，液体的排出仅仅通过通风和排气单元6予以控制，其中，根据弹性囊袋3中的液体量而定，略高于周围压力的压力或者与周围压力相等的压力就足以从弹性囊袋3中排出液体。在液体从第二管10中排出期间，传感器7连续地检测液位13，其中，在低于事先规定的液位13时，控制单元5控制驱动单元4，使得各板2彼此相向地移动，以便减小各板2之间的间距21。通过各板2的彼此相向的移动，减小了弹性囊袋3的体积，因此减小了气相9的体积。

就图1中所示的本发明的系统1而言，液位13下降到一半，弹性囊袋3仅装填了一半。就图2中所示的本发明的系统1而言，各板2之间的间距21相比于根据图1的间距21减小了一半，由此弹性囊袋3中的液位13又向上上升。如果液位13在后来又下降到一半，弹性囊袋3就会仅装填最初液体量的四分之一。该过程持续一段时间，直至弹性囊袋3为空，或者直至弹性囊袋3已排空至规定的量。

通过了解各板2之间的间距21和由传感器7测得的液位13的位置，控制单元5被设计用于检测在弹性囊袋3中存在的液体量，其中，在间距21减小情况下，存在的液体量的测量精度增大。通过各板2的彼此相向的移动和由此导致的各板2之间的间距21的减小，由此不仅气相9的体积减小了，因而避免了在压力变化时系统1的惯性，而且在传感器7的数量保持相同的情况下提高了仍位于弹性囊袋3中的液体量的测量精度。

在另一设计变型中，传感器7由电容性的传感器构成，其中，每一个电容性的传感器都具有两个传感器部件，这些传感器部件相对地分别固定在板2上。

图3以示意性的剖视图示出根据图1的本发明的系统1的第一设计变型。弹性囊袋3由一体的塑料膜构成，该塑料膜翻折，并在塑料膜的边缘15处熔接。

图4以示意性的正视图示出本发明的系统16的另一设计变型。该系统16与在图1～3中示出的系统1的区别在于，它具有弹簧18形式的拉开部件。借助弹簧18，弹性囊袋3横向于可移动地安置的板2的移动在各板2彼此相向地移动时被拉开，由此防止弹性囊袋3塌瘪或瘪合，并且该弹性囊袋基本上保持其形状。

另外，就该系统16而言，形成气体孔的第一管17从弹性囊袋3的底侧伸入到气相9中。由此得到如下优点：全部的接头都设置在弹性囊袋3的一侧。

图5以示意性的正视图示出本发明的系统19的另一设计变型。该系统19与在图1中示出的系统1的区别在于，系统19具有侧壁20。这些侧壁20分别固定在附加部件特别是框架上，且由其它板构成，其中，受驱动的板2可以相对于所述其它板移动。由此得到如下优点：即使在高压情况下也避免弹性囊袋3侧向地偏移或者弹性囊袋3隆起，因而即使在高压情况下也能很好地调控液体压力，并且该系统19不会因弹性囊袋3膨胀而出现惯性。

图6以示意图示出在眼睛手术设备22中应用时本发明的系统28的另一设计变型。该系统28与在图1～3中示出的系统1的区别在于，该系统28的通风和排气单元由简单的过滤器27构成。

该眼睛手术设备22除了包括系统28外，还包括外科的手持件23，其中，外科的手持件23借助软管25直接与第二管10连接，且具有未示出的调控阀。该调控阀可以例如由电磁阀构成，其中，通过调控阀来调控输出到眼睛26中的液体量。在液体输出到眼睛26中时，周围空气经由过滤器27接续地流入到弹性囊袋3中，且在间距21减小时，空气经由过滤器27从弹性囊袋3中排放至周围。对于手术所必需的滴注压力通过弹性囊袋3与外科的手持件23之间的高度差来获得。通过传感器7和在各板2之间的间距21，由控制单元5连续地探测弹性囊袋3中的液体量，且在低于弹性囊袋3中的一定的液体量时，由控制单元5输出报警信号。

在另一设计变型中，通风和排气单元6由可受控制单元5控制的阀构成。

可以提及，本发明的装置可以在不同领域的多种设备上作为液位指示器用来测量液体量。这种液位指示器可以例如用来在汽车中测量雨刷液体的液位，或者在自动饮料机中测量果汁饮料的液位。对于挤奶机可以测量已经挤出的牛奶量，对于尿液囊袋可以测量已由病人排出的尿液量。

控制机构也可以处理相互间以不同的间距安置的各传感器的传感器信号，其中，对于一定的液位来说，通过并排靠近的各传感器，可以进一步提高测量的精度。于是可以例如仅在囊袋的中间高度并排靠近地安置多个传感器，其中，压力部件的位置负责使得液位始终都保持在这些传感器的测量范围内。由此得到如下优点：利用少量传感器就能实现很高的测量精度。

Claims (9)

1.一种用于测量在弹性的囊袋(3)中的液体量的系统(1、16、19、28)，其中，所述弹性的囊袋(3)除了具有由液体构成的液相(8)外，还具有气相(9)，其中，在所述弹性的囊袋(3)的工作位置，在所述弹性的囊袋(3)的下部区域中，构造了用于从所述弹性的囊袋(3)中取得液体的液体孔(10)，该系统带有：

至少两个压力部件，所述压力部件贴靠在所述弹性的囊袋(3)的相对的壁上且彼此间隔开；

至少一个驱动单元(4)，该驱动单元被构造用于驱动至少一个压力部件，其中，至少两个压力部件通过对至少一个压力部件的驱动可彼此相向地移动；

至少一个传感器(7)；和

控制单元(5)，该控制单元被设计用于与所述至少一个传感器(7)且与所述至少一个驱动单元(4)通信，

其特征在于，所述弹性的囊袋(3)具有伸入到所述气相(9)中的气体孔，所述至少一个传感器(7)被设计用来测量所述弹性的囊袋(3)中的液体的液位(13)，其中，所述控制单元(5)被设计用来基于所述液位(13)和在至少两个压力部件之间的间距(21)计算在所述弹性的囊袋(3)中的液体量，其中，通过借助所述至少一个驱动单元(4)来减小在至少两个压力部件之间的所述间距(21)，可改变在所述弹性的囊袋(3)中的液体的所述液位(13)。

2.如权利要求1所述的系统(1、16、19、28)，其特征在于，所述至少一个传感器(7)由电容性的传感器或光学传感器构成。

3.如权利要求1或2所述的系统(1、16、19、28)，其特征在于，在有多个传感器(7)时，这些传感器(7)相互间以相同的间距沿着在所述系统(1、16、19、28)的工作位置基本上竖直的轴线布置在至少一个压力部件上，或者运用在所述弹性的囊袋3上。

4.如权利要求1～3中任一项所述的系统(1、16、19、28)，其特征在于，所述弹性的囊袋(3)具有基本上扁平的形状。

5.如权利要求1～4中任一项所述的系统(1、16、19、28)，其特征在于，所述弹性的囊袋(3)由翻折的塑料膜构成，该塑料膜在其边缘(15)处熔接在一起。

6.如权利要求1～5中任一项所述的系统(1、16、19、28)，其特征在于，所述气体孔由第一管(11、17)构成，该第一管在所述弹性的囊袋(3)的工作位置从所述弹性的囊袋(3)的顶侧伸入到所述气相(9)中，或者在所述弹性的囊袋(3)的工作位置从所述弹性的囊袋(3)的底侧伸入到所述气相(9)中。

7.如权利要求1～6中任一项所述的系统(1、16、19、28)，其特征在于，至少两个压力部件由相互平行地布置的板(2)构成。

8.如权利要求1～7中任一项所述的系统(1、16、19)，其特征在于，所述系统(1、16、19)具有通风和排气单元(6)，该通风和排气单元与所述控制单元(5)连接以便通信，并且该通风和排气单元与所述弹性的囊袋(3)的气体孔连接。

9.一种用于利用根据权利要求1～8中任一项所述的系统(1、16、19、28)测量在弹性的囊袋(3)中的液体量的方法，该囊袋具有气相(9)，其特征在于，当低于在所述弹性的囊袋(3)中的规定的液位(13)时，控制至少一个驱动单元(4)，使得在至少两个压力部件之间的间距(21)减小。