CN110088473A - 隔膜泵装置和具有隔膜泵装置和操作装置的隔膜泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于输送流体、尤其用于血液处理的医学液体的隔膜泵装置(2)。此外，本发明涉及一种具有隔膜泵装置(2)和用于隔膜泵装置(2)的操作装置(1)的隔膜泵。隔膜泵装置(2)具有泵腔体(253)，在所述泵腔体中构成有凹部，所述凹部为了形成泵腔(252)由弹性膜片(201)封闭。此外，隔膜泵装置(2)包括入流路径(219)和出流路径(223)，所述入流路径将输入端口(204)与泵腔(252)的入口开口(215)连接，并且所述出流路径将泵腔(252)的出口开口(216)与输出端口(205)连接。在入流路径(219)中设有入口阀(202)并且在出流路径(223)中设有出口阀(203)。出口阀(203)是具有阀体(254A)的膜片阀，在所述阀体中构成有凹部，所述凹部为了形成阀腔(218)由弹性膜片(201)封闭，在所述阀腔中设置有阀座(225)，所述阀座的端侧朝向膜片，并且在出口阀的打开位置中与阀座间隔开地设置，其中阀座由阀通道(240)穿透。出流通道(223)包括：第一出流通道(214)，所述第一出流通道将阀腔(252)的出口开口(216)与出口阀腔(218)连接；和第二出流通道(214A)，所述第二出流通道将出流阀通道(240)与输出端口(205)连接，其中出口阀通道(240)的横截面积小于阀腔(218)的包围出口阀座(225)的区域的横截面积。

Description

隔膜泵装置和具有隔膜泵装置和操作装置的隔膜泵
技术领域
本发明涉及一种用于输送流体、尤其用于血液处理的医学流体的隔膜泵装置。此外，本发明涉及一种具有隔膜泵装置和用于隔膜泵装置的操作装置的隔膜泵。
背景技术
为了输送医学液体在医学技术中使用隔膜泵。隔膜泵的优点在于将工作单元与要输送的流体通过膜片分开。
在医学技术中，对隔膜泵提出高的要求。对于特定的应用隔膜泵在低流量下也应具有高的输送精确性。在低流速下尤其精确的配量例如要求透析液中的柠檬酸盐抗凝剂(CiCa抗凝剂)。
已知如下隔膜泵，所述隔膜泵具有仅确定用于单次使用的隔膜泵装置。所述隔膜泵的隔膜泵装置能够构成为一次性盒，在所述一次性盒中构成有凹部，所述凹部由弹性膜片封闭。在吸入阶段期间，中断离开泵腔的流体流动，并且在压力阶段期间，中断进入泵腔的流体流动。弹性膜片的驱动能够借助操作装置进行，所述操作装置不确定用于一次使用。
发明内容
本发明基于如下目的，改进上述结构方式的隔膜泵，使得隔膜泵在流速非常小的情况下也允许流体、例如用于CiCa抗凝剂的溶液的非常精确的配量，其中应确保恒定的流体质量流。尤其地，本发明基于如下目的，改进这种隔膜泵的隔膜泵装置。
本发明的另一目的是，提供一种具有隔膜泵的血液处理设备，尤其透析设备，所述血液处理设备在恒定的流体质量流的情况下在流速非常小的情况下也允许流体、例如CiCa抗凝剂的溶液的非常精确的配量。
根据本发明借助独立权利要求的特征来实现所述目的。从属权利要求涉及本发明的有利的实施方式。
根据本发明的隔膜泵装置具有泵腔体，在所述泵腔体中构成有凹部，所述凹部为了形成泵腔由弹性膜片封闭。此外，隔膜泵装置包括入流路径和出流路径，所述入流路径将输入端口与泵腔的入口开口连接，所述出流路径将泵腔的出口开口与输出端口连接。在入流路径中设有入口阀并且在出流路径中设有出口阀，以便能够影响在入流路径或出流路径之间的液体流动。
本发明尤其涉及出口阀在隔膜泵装置的压力侧上的设计方案。在根据本发明的隔膜泵装置中，出口阀是膜片阀，所述膜片阀具有阀体，在所述阀体中构成有凹部，所述凹部为了形成阀腔由弹性膜片封闭，在所述阀腔中设置有阀座，所述阀座的端侧朝向膜片。在出口阀的打开位置中，膜片与阀座间隔开地设置，其中阀座由阀通道穿透。在关闭位置中，膜片安放在阀座上，使得关闭出口阀。
泵腔的弹性膜片和出口阀的弹性膜片能够是隔膜泵装置的共同的膜片。但是也能够设有分离的膜片。
为了实现恒定的小的流量，需要调节液体流动。但是这种调节在研发其出口阀是膜片阀的隔膜泵装置时证实为是尤其困难的。在实验中已经证实的是，系统趋于振荡。
本发明的前提条件是，在静止位置中，由操作装置将压紧力施加到出口阀的膜片上，使得膜片封闭阀通道。例如，压力能够由弹簧预紧的柱塞施加。
在根据本发明的隔膜泵装置中，调节性能通过如下方式决定性地改进：出流路径包括第一出流通道和第二出流通道，所述第一出流通道将泵腔的出口开口与出口阀的阀腔的入口开口连接，所述第二出流通道将出口阀通道与输出端口连接，其中出口阀座的横截面积小于出口阀腔的包围出口阀座的区域的横截面积。所述布置引起“机械负反馈”，所述机械负反馈对于调节流体流动是有利的。
在开始泵行程时，泵腔中的流体处于压力下。因为泵腔经由第一出流通道与出口阀的阀腔的入口开口处于流体连接，所以包围阀座的膜片外部面积由流体加载压力。相反地，膜片的内部面积不加载压力，因为膜片借助内部面积安放在阀座上。借助泵行程，克服将膜片按压到阀座上的弹簧预紧的柱塞的弹力。只要膜片从阀座抬起，那么膜片的内部面积由流体加载压力。但是因为膜片的内部面积小于外部面积，从中得出，出口阀座的横截面积小于阀腔的包围阀座的区域的横截面积，所以将膜片由阀座按压的力由于有效面积积的相对小的变化仅轻微地增大，使得在泵压力下降时弹性预紧的柱塞的复位力快速地再次占优。在实验中已经证实的是，这样系统不趋于振荡。
对于出口阀的打开性能，阀座的形状不是决定性的。本发明的一个优选的实施方式提出，出口阀的阀座是环形的阀座。
入口阀的构成方案对于出口阀的打开性能不是决定性的。本发明的一个优选的实施方式提出，入口阀也是膜片阀，其中两个阀优选是结构相同的。入口阀优选具有入口阀体，在所述入口阀体中构成有凹部，所述凹部为了形成入口阀腔由弹性膜片封闭，在所述阀腔中设置有入口阀座，所述入口阀座的端侧朝向膜片并且在入口阀的打开位置中与膜片间隔开地设置，其中入口阀座由入口阀通道穿透。阀腔和入口阀和出口阀又能够具有共同的弹性膜片。
在一个优选的实施方式中，隔膜泵装置或隔膜泵装置的一部分构成为确定用于一次性使用的盒，所述盒确定用于与隔膜泵的操作装置一起使用。但是对于出口阀的打开性能，隔膜泵装置或其一部分作为一次性盒的构成方案不是重要的。隔膜泵装置和操作装置也能够是在使用中不可彼此分开的装置。
在一个尤其优选的实施方式中，泵腔体和入口阀和出口阀体是盒的一件式的或多件式的壳体本体的组成部分，其中泵腔的膜片和入口阀和出口阀的膜片设置在贴靠面上，所述贴靠面能够耦联到操作装置的安装面上。
根据本发明的隔膜泵包括根据本发明的泵装置和操作装置，所述操作装置构成为，使得泵腔的膜片能够在抽吸配置和排放配置之间变形，其中入口阀和出口阀能够交替地打开和关闭，使得能够由隔膜泵输送流体。
本发明的优点尤其在于隔膜泵，所述隔膜泵的操作装置优选具有出口调整装置，所述出口调整装置具有用于出口阀的膜片的变形的出口调整元件，所述出口调整元件弹簧预紧到静止位置中，在所述静止位置中出口阀的膜片安放在出口阀座上，使得出口阀是关闭的，其中出口调整元件能够从静止位置运动到功能位置中，在所述功能位置中，出口阀的膜片与出口阀座间隔开地设置，使得出口阀是打开的。
为了操作入口阀，操作装置优选具有相应的入口调整装置，所述入口调整装置具有用于入口阀的膜片的变形的入口调整元件，所述入口调整元件弹簧预紧到静止位置中，在所述静止位置中，入口阀的膜片安放在入口阀座上，使得入口阀是关闭的，其中入口调整元件能够从静止位置运动到功能位置中，在所述功能位置中入口阀的膜片与入口阀座间隔开地设置，使得入口阀是打开的。
此外，操作装置优选地具有第一工作流体管路和第二工作流体管路，所述第一工作流体管路用于用工作流体供应入口调整装置以操作入口调整装置，所述第二工作流体管路用于用工作流体供应出口调整装置以操作出口调整元件，并且入口调整装置优选地具有用于影响第一工作流体管路的横截面的第一工作流体阀，并且出口调整装置具有用于影响第二工作流体管路的横截面的第二工作流体阀，其中第二工作流体阀构成为比例阀，并且第一工作流体阀构成为开关阀。
一个尤其优选的实施方式提出，操作装置具有控制装置，第一和第二工作流体阀与所述控制装置电连接，其中控制装置配置成，使得根据隔膜泵装置的流体质量流，确定用于第二工作流体阀的压力期望值，使得流体质量流在隔膜泵装置的排放阶段期间是恒定的。
操作装置优选地具有控制腔和控制流体管路，用于用控制流体加载控制腔，在所述控制流体管路中设置有控制流体阀，所述控制流体阀构成用于改变控制流体管路的横截面，其中泵腔的膜片通过加载控制流体能够变形到抽吸配置或排放配置中。为了确定流体质量流优选地设有控制流体压力传感器，所述控制流体压力传感器与控制装置电连接，其中控制装置配置成，使得根据控制流体压力传感器的压力信号确定流体质量流。
隔膜泵有利地能够应用在医学技术中。但是在应用于其他技术领域中时也是有利的。一个特别优选的应用是将隔膜泵在血液处理设备、尤其透析设备中使用，所述血液处理设备具有用于提供医学液体、尤其抗凝剂溶液的容器。
附图说明
下面，详细描述隔膜泵的实施例，所述隔膜泵包括泵装置和操作装置。
附图示出：
图1示出具有控制腔和调整装置的操作装置的一部分的剖面图，
图2示出隔膜泵装置的剖面图，
图3示出根据图1的操作装置的示意线路图，
图4示出用于根据图1的操作装置的控制图表，
图5示出根据本发明的出口阀的示意图，
图6示出另一出口阀装置的示意图，
图7A示出在具有调节装置的根据本发明的出口阀中在打开方向上作用于出口阀的力，
图7B示出在不具有调节装置的根据本发明的出口阀中在打开方向上作用于出口阀的力，
图7C示出在另一出口阀装置中在打开方向上作用于出口阀的力，
图8A示出在“机械负反馈”的情况下的力的时间变化曲线，和
图8B示出在“机械正反馈”的情况下的力的时间变化曲线。
具体实施方式
首先参照图1至4描述根据本发明的隔膜泵的实施例，所述隔膜泵具有操作装置和隔膜泵装置，其中隔膜泵的全部组件详细描述。
隔膜泵的对于本发明尤其重要的部件参照图5和6以及图7A至7C根据出口阀的示意图和根据作用于处于打开位置的阀的膜片的力的时间变化曲线与其他出口阀装置相对比地描述。
在图1中示出的操作装置1设为用于机械地操控在图2中示出的隔膜泵装置2，其中由操作装置1和隔膜泵装置2构成的未示出的机械复合件能够在将要输送的流体与操作装置1完全分开的情况下实现优选液态的流体的流体输送。
操作装置1根据图1的视图纯示例性地关于镜面构成为是镜面对称的，所述镜面垂直于图1的绘图平面定向并且包括中轴线3。操作装置1包括基本体4，所述基本体例如方形地构成并且所述基本体尤其能够制造成注塑件。在基本体4的示例性地平面地构成的上侧5上定位有控制组件6，所述控制组件在下文中结合图3详细描述。基本体4的示例性地至少基本上平面地构成的下侧用作为用于在图2中示出的并且同样在下文中详细描述的隔膜泵装置2的安装面7。
如能够从图1的部分剖开的视图中得出的，在基本体4中能够设置有控制腔8以及调整装置9。在此，控制腔8设为用于操作隔膜泵200的膜片201，所述隔膜泵在隔膜泵装置2中构成。调整装置9用于操控膜片阀202、203，所述膜片阀同样在隔膜泵装置2中构成。
控制腔8例如构成为安装面7中的旋转对称的凹部，其中中轴线3设作为用于控制腔8的轮廓的旋转轴线。控制腔8基本上设有盆状的横截面并且具有圆形的底部区域10、锥部段形的壁区域11、圆环形的接触面12和邻接于此的、锥部段形的流出区域15。底部区域10示例性地由圆环形的密封元件16的表面形成，所述密封元件插入邻接于控制腔8的凹部17中，并且所述密封元件关于中轴线3具有L形的轮廓。密封元件16借助圆柱形的外表面18面状地贴靠在凹部17的相对置的、未标记的内表面上，并且在较短的L支腿上具有指向径向内部的环形卷边19，所述环形卷边设为用于密封地贴靠在关于中轴线3旋转对称地构成的通道件20的外表面上。为了确保密封元件16和通道件20的明确的定位，凹部17具有径向向内突出的环形卷边21，密封元件16的轴向的、圆环形的端侧22形状配合地贴靠在所述环形卷边上。通道件20就其而言借助台阶23贴靠在端侧22上。密封元件以及通道件20分别由中心凹部24、25穿透，它们可视作为控制流体管路33的组成部分。
在控制腔8中容纳有成形体26，所述成形体纯示例性地关于中轴线3旋转对称地构成，并且包括基本上构成为球壳部段的主体27、从其径向向外伸出的环形卷边28和相对于中轴线3同轴定向的支撑环29。
主体27由在中央设置的凹部30穿透，并且在背离支撑环29的表面上构成作为球冠成形的贴靠面31。
环形卷边28贴靠在控制腔8的接触面12，而支撑环29在端侧支撑在控制腔8的底部区域10上。贴靠面31用作为对如下空间部段的限界，所述空间部段称为膜片工作区域32并且在将隔膜泵装置2安置在操作装置1上时限制隔膜泵200的膜片201的变形。成形体26中的凹部30用作为控制流体通口34。
与控制腔8相邻地，在基本体4中设置有调整装置9，所述调整装置例如为可流体运行的线性执行器。示例性地，调整装置9包括可线性运动地在凹部37中容纳的调整元件38，所述调整元件设为用于操作隔膜泵装置2的膜片阀202、203。调整元件38示例性地在没有提供压力加载的流体的条件下通过未示出的弹簧的影响移置到未示出的静止位置中。根据图1所示，调整元件38通过提供压力加载的流体处于功能位置中。调整元件38包括柱形的柱塞39，所述柱塞的纵轴线40横向于安装面7定向。柱塞39借助后部的端部区域定位在连接板41上，并且借助前部的端部区域42固定在盘形构成的密封膜片43上。连接板41纯示例性地圆盘形地构成并且在居中地定位有柱塞39的前侧44上在径向外部的区域中具有圆环形的支撑环45，所述支撑环沿与柱塞39相同的方向伸出。如从图1的视图中可得出的，支撑环45具有U形的横截面，所述U形的横截面具有在中央设置的环绕的槽46，并且借助背离前侧44的、凸状弯曲的支撑面47贴靠在密封环48上。
密封环48与柱塞39同轴地并且关于纵轴线40旋转对称地构成，并且径向靠内地以及径向靠外地分别具有环形的密封凸缘49、50。径向靠内的密封凸缘49容纳在基本体4中的槽型的、环绕的凹陷部51中并且纯示例性地由螺纹环52固定在基本体4上，所述螺纹环拧紧在基本体4的与纵轴线40同轴构成的并且设有用于柱塞39的凹部53的螺纹套管54上。以相同的方式，靠外的密封凸缘50由螺纹环55同样固定在基本体4上，所述螺纹环借助外螺纹56拧入到在基本体4上构成的内螺纹57中。
在内部的密封凸缘49和外部的密封凸缘50之间的区域中，与支撑环45相对置地在基本体4中引入环形的凹部60，所述凹部能够实现调整元件38沿着纵轴线40并且根据图1的示图向下的线性运动。密封地在基本体4上固定的密封环48连同环形的凹部60一起确定工作空间，所述工作空间为工作流体通道58的端部区域并且能够用压力加载的流体供应。在这样供应所述工作空间时，调整元件由于密封环48的弹性变形从未示出的静止位置移置到根据图1的功能位置中。由此，密封膜片43也变形，所述密封膜片能够从由安装面7伸出的位置置于根据图1的至少基本上面齐平的位置中。在此提出，密封膜片43在静止位置中贴靠在隔膜泵装置2的分别相关联的膜片阀202、203上，以便将膜片阀202、203从打开位置置于关闭位置中。在工作空间加载有压力加载的流体时，通过调整元件38与此关联地移置到根据图1的功能位置中，发生用于隔膜泵装置2的分别相关联的膜片阀202、203的打开运动30，如这示例性地也在图3中示出的那样。
密封膜片43在朝向柱塞39的上侧61上具有环形卷边62，所述环形卷边设有指向径向内部的突出部63，所述突出部形状配合地接合到在前端部区域42上构成的环形槽64中。通过在柱塞39和密封膜片43之间的这种形状配合的连接，能够实现从柱塞39到密封膜片43和反向的双向的力导入。在密封元件43的径向靠外的环周区域中，所述密封膜片设有轴向伸出的、一件式地模制的保持环65，所述保持环力配合地固定在相对于纵轴线40同轴地槽状地引入到基本体4中的环形槽66中，使得密封膜片43确保在运动空间59和操作装置的周围环境之间的流体分离。
在图2中示出隔膜泵装置2的示意剖面图，所述隔膜泵装置构成用于耦联到操作装置1上并且所述隔膜泵装置能够用于将流体输送给输出端口205，所述流体在输入端口204上提供。示例性地，隔膜泵装置2包括方形的基板206，所述基板从外侧207设有凹部208。凹部208借助从外侧207安装的封闭板210至少尽可能地填充，所述封闭板在背离下侧207的中央区域中具有支撑突出部211，所述支撑突出部朝向上侧209延伸并且所述支撑突出部在背离下侧207的端侧212上具有凹状的、尤其球冠形的构造。由此，在泵腔体253中形成泵腔252，所述泵腔体是泵装置2的壳体本体254的一部分。基板206中的凹部208构成为，使得在将封闭板210安装到基板206中之后形成槽形的入流通道213以及槽形的出流通道214，所述入流通道和出流通道分别朝向上侧209通向与支撑突出部211相邻的通口开口215、216。在背离支撑突出部211的端部区域上，入流通道213通到第一膜片阀202的示例性柱形地构成的阀腔217中，以相同的方式，出流通道214在背离支撑突出部211的端部区域中通到第二膜片阀203的示例性柱形地构成的阀腔218中。
第一膜片阀202设作为用于影响入流路径219的入口阀，所述入流路径包括输入端口204、阀腔217和出流通道213。对此，在阀腔217中设置有环形地构成的阀座220，所述阀座的端侧221与基板206的上侧209间隔开地设置，并且所述阀座在中央由阀通道222穿透。与此相对地，在阀腔217的径向靠外的区域中实现在阀腔217和入流通道213之间的流体连通的连接。
第二膜片阀203设作为用于影响出流路径223的出口阀，所述出流路径包括输出端口205、阀腔218和出流通道214。对此，在阀腔218中设置有环形地构成的阀座224，所述阀座在中央由阀通道240穿透。阀座224的端侧与基板206的上侧209间隔开地设置。阀座224由阀腔同心地包围，其中出流通道214将隔膜泵200的通口开口216、即其出口开口与阀腔218连接。在阀腔218的径向靠外的区域中实现在阀腔218和输出端口205之间的流体连通的连接。出流路径223除了引向出口阀203的第一出流通道214之外还包括从出口阀203伸出的第二出流通道214A，所述第二出流通道连接于阀通道240。第二出流通道214A将阀通道240与输出端口205连接。
纯示例性地，基板206的整个上侧209由橡胶弹性的膜片201包覆，所述膜片例如材料配合地固定在上侧209上从而确保在阀腔217、218和隔膜泵装置2的周围环境之间的流体分离。此外，膜片201也用于将泵腔227与隔膜泵装置2的周围环境分离，所述泵腔由凹部208以及由支撑突出部211和膜片201围边。
在将隔膜泵装置2定位在操作装置1上时，借助于在图1中示出的第一调整装置9例如能够执行在阀座220之上的膜片201的变形，以便由此将膜片201局部密封地压紧到阀座220的端侧221上从而中断在输入端口204和入流通道213之间的流体连通的连接。此外，借助于相对于在图1中所示镜像的第二调整装置9(14)，执行在阀座224之上的膜片201的变形，以便由此将膜片201局部密封地压紧到阀座224的端侧225上，从而中断在第一出流通道214和输出端口205之间的流体连通的连接，出于概览的原因在图1中未示出所述第二调整装置。
此外，膜片201能够在泵腔227的区域中在支撑突出部211之上通过凹部30适当地加载控制流体或负压从在图2中示出的中性位置置于纯示意地在图3中示出的凸状的吸入配置或者置于纯示意地在图3中示出的凹状的排放配置。
在图3中示出的操作装置1如已经在上文中详述的那样纯示例性地分配到基本体4和控制组件6中，其中在基本体4中包含的部件已经结合图1在上文中包括地描述。
控制组件6包含控制装置70，所述控制装置例如能够构成为微处理器或微控制器，并且所述控制装置构成用于处理可预设的进程程序。示例性地提出，控制装置70经由接口71能够与未示出的上级的控制装置电连接，所述上级的控制装置例如能够为可编程逻辑控制器，使得上级的控制装置能够将控制指令提供给控制装置70。替选地提出，控制装置70能够在没有外部指令的情况下自主工作，并且以适当的方式操控在下文中详细描述的部件。所述部件一方面为用于将控制流体提供给控制腔8的控制流体装置72，并且另一方面为用于将工作流体提供给两个示意示出的调整装置9、14的工作流体装置73，这两个调整装置称作为入口调整装置9和出口调整装置14。
控制流体装置72包括第一控制流体阀74和第二控制流体阀75，所述第一控制流体阀和第二控制流体阀例如能够分别构成为磁阀并且经由控制线路76、77与控制装置70连接。第一控制流体阀74经由第一控制流体管路33处于流体连通的连接，所述第一控制流体管路通到具有第一控制流体通口34的控制腔8中，此外，第一控制流体阀74与第一控制流体端口78流体连通地连接，并且能够实现选择性地释放或阻断在第一控制流体端口78和第一控制流体通口34之间的流体连通的连接。
第二控制流体阀75经由第二控制流体管路35处于流体连通的连接，所述第二控制流体管路通到具有第二控制流体通口36的控制腔8中，此外，第二控制流体阀75与第二控制流体端口79流体连通地连接，并且能够实现选择性地释放或阻断在第二控制流体端口79和第二控制流体通口36之间的流体连通的连接。
优选地提出，在第一控制流体端口78上连接有未示出的压力源，而在第二控制流体端口79上连接有未示出的低压源。因此，在将图2所示的隔膜泵装置2安置在图3所示的操作装置1上时，通过适当地、优选交替地、尤其周期性反转地操控两个流体控制阀74和75，引起用于控制腔8的超压加载和负压加载的序列，由此隔膜泵20的膜片201能够从中性位置180首先置于凸状拱曲的吸入位置181中并且随后置于凹状拱曲的排放位置182中。通过隔膜泵200的膜片201的所述交替的变形，引起用于容纳在隔膜泵200中的流体的输送冲程，使得所述流体在适当地操控膜片阀202和203时能够从输入端口204输送至输出端口200。为了能够引起这两个膜片阀202和203的所述操控，设有入口和出口调整装置9和14，所述入口和出口调整装置分别能够借助相关联的入口和出口调整元件38作用于膜片201的相对置的部段，以便能够选择性地实现膜片201在相应的阀座220、224上的密封的贴靠或者释放相应的阀座220、224。
为了所述目的，纯示例性地设为用于影响与入流通道213相关联的膜片阀202的入口调整装置9包括第一工作流体阀81，所述第一工作流体阀经由控制线路83与控制装置70连接，以便能够实现电操控工作流体阀81。此外，工作流体阀81与第一控制流体端口78流体连接并且经由第一工作流体管路85与第一调整装置9流体连通地耦联。与此相应地，尤其能够为二位三通磁阀的工作流体阀81能够选择性地引起：用压力加载的工作流体供应入口调整装置9或对调整装置9进行排气，其中排气经由直至第一消声器89的第一排气通道87进行。
如果密封膜片43处于中性位置中，在所述中性位置中，密封膜片向下偏转，那么密封膜片将隔膜泵装置2的可安置在其下的膜片201压紧到阀座220上，由此封闭入流通道213。如从图1的视图中得出的，由工作腔58中的压力加载的流体加载第一调整装置9引起柱塞39的调整运动，由此密封膜片43从中性位置置于功能位置中，在所述功能位置中，密封膜片43与壳体至少几乎是平的，使得隔膜泵装置2的膜片201由于其弹性特性从阀座220抬起，使得释放入流通道213。纯示例性地设为用于影响与出流通道214相关联的膜片阀203的出口调整装置14包括第二工作流体阀82，所述第二工作流体阀经由控制线路84与控制装置70连接，以便能够实现电操控工作流体阀82。此外，工作流体阀82与第一控制流体端口78流体连接并且经由第二工作流体管路86与出口调整装置14流体连通地耦联。与此相应地，尤其能够为三位三通压电压力调节阀的工作流体阀82能够选择性地引起用压力加载的工作流体供应第二调整装置14或对第二调整装置14进行排气，其中排气经由直至第二消声器90的第二排气通道88进行。
如从图1的视图中得出的，出口调整装置14由压力加载的流体加载引起柱塞39的调整运动，由此在图1中处于中性位置中的向下偏转的密封膜片43能够置于功能位置中，所述密封膜片将隔膜泵装置2的可定位在其下的膜片201压紧到阀座224上，由此能够引起用于出流通道214的阻挡作用，在所述功能位置中，密封膜片43至少近似是平面的，如这在图1中示出，并且由此隔膜泵装置2的可定位在其下的膜片201由于其弹性特性从阀座204抬起并且释放出流通道214。
为控制腔8中的压力调节设有压力传感器91，所述压力传感器经由传感器线路92与控制装置70电连接，并且所述压力传感器纯示例性地借助于流体管路94与第一控制流体管路33流体连通地连接。由此，压力传感器91能够确定在控制腔8中存在的流体压力并且作为电信号经由传感器线路92转发给控制装置70。
示例性地，附加地工作流体阀82配设有压力传感器93，所述压力传感器纯示例性地集成到第二工作流体阀82中并且经由相关联的第二控制线路84与控制装置70电连接。
在图4中示出用于操控信号101至104的极其示意的包含模块的进程，所述操控信号由控制装置70提供，用于操控操作装置1的各个部件。在此，信号水平和时间段都不符合比例地选择。
在时刻t0，不由控制装置70输出操控信号。因此，两个调整装置9、14分别处于静止位置中，在所述静止位置中相关联的调整元件38能够分别从安装面8伸出相应的密封膜43，从而确保分别相对置的膜片阀202、203的膜片的变形。这从图3中根据隔膜泵202、203的点划线的膜片得出。因此，在该时刻阻挡入流通道213和出流通道214。
在时刻t1，控制装置70输出用于第一工作流体阀81的操控信号100，由此所述第一工作流体阀从排气位置切换到通风位置中，并且进行入口调整装置9的压力加载。由于所述压力加载，入口调整装置9的柱塞39从根据图3的中性位置运动到功能位置中，在所述中性位置中，密封膜片43从安装面7伸出并且相关联的膜片阀202的在图3中点划线示出的膜片变形，所述功能位置如在图3中虚线地示出。由此，隔膜泵装置2的可相对置地安置的膜片阀202打开，如这在图3中虚线地示出的那样，并且至少原则上能够实现流体从输入端口204到隔膜泵200中的入流。
在时刻t2，控制电路70将操控信号101输出给第二控制流体阀75，由此所述第二控制流体阀从阻挡位置切换到释放位置中，并且进行控制腔8的负压加载。通过所述负压加载，将隔膜泵200的膜片201抽吸到控制腔8中，并且贴靠在成形体26的贴靠面31上，使得所述膜片具有凸状拱曲的吸入位置181。在该时刻，隔膜泵200的泵腔227具有最大体积，其中在膜片201变形期间，将要输送的流体从输入端口204抽吸到泵腔227中。
在时刻t3，控制电路70关断用于第一工作流体阀81的操控信号100，由此所述第一工作流体阀从通风位置切换到排气位置中，并且入口调整装置9的压力加载结束。由此，入口调整装置的柱塞39尤其由于未示出的复位弹簧的弹簧作用从在图1中示出的功能位置运动到从安装面7伸出的中性位置中，如在图3中点划线地示出的那样，使得关闭隔膜泵装置2的可相对置地定位的膜片阀202。在所述时刻t3，阻挡隔膜泵装置2中的入流通道213，并且防止流体从隔膜泵200的泵腔227中泄漏。
在时刻t4，通过控制装置70关断操控信号101，使得第二控制流体阀75再次具有阻挡位置并且控制腔8从所述时刻t4开始首先具有恒定的负压。
在时刻t5，控制电路70将操控信号102输出给第一控制流体阀74，由此所述第一控制流体阀从阻挡位置切换到释放位置中，并且进行控制腔8的压力加载。通过所述压力加载，在隔膜泵200中容纳的流体附加地承受压力。优选地，控制腔8中的压力设定成，使得在随后的排放过程中，隔膜泵200的膜片201从凸状拱曲的吸入位置181完全地变形到凹状拱曲的排放位置中，使得借助于隔膜泵200能够输送最大的流体量。
在时刻t6，通过控制电路70关断操控信号102，使得第一控制流体阀74再次具有阻挡位置。
在时刻t7，控制电路70提供用于第二工作流体阀82的操控信号103，借此所述第二工作流体阀能够执行属于出口调整装置14的柱塞39的受调节的调整运动。在此，操控信号103根据压力传感器91的压力信号在控制电路70中借助于观察者算法计算，以便例如引起从隔膜泵200至输出端口205的尽可能恒定的流体质量流。
与此相应地，柱塞39的位置在流体输送过程期间动态地变化，其中膜片阀203以比例阀的类型运行。由于控制腔8中的超压，将隔膜泵200的泵腔227中的流体挤压至输出端口205，所述过程优选持续直至膜片201面状地贴靠在支撑突出部211的端侧212上，从而至少近似完全地清空泵腔227。
在时刻t8，控制电路70关断操控信号103，使得在该时刻用于隔膜泵200的输送过程结束并且能够开始新的输送过程。
图5示出根据本发明的出口阀203的示意图，其中阀203的各个部件由与在图1至4中相同的附图标记表示。具有输入管路和输出管路的出口阀装置称为具有“机械负反馈”的阀装置。
在示意图中示出具有穿过借助弹簧250预紧的柱塞251的出口调节元件38的出口调节装置14，所述柱塞将压紧力F施加到出口阀203的弹性膜片201上。柱塞将如下力施加到膜片上，所述力对应于弹簧的压力FF和力FS的差，所述力能够由出口调整装置14抵抗弹力地施加到柱塞251上，以便将柱塞从出口阀座225抬起。弹簧250将柱塞251保持在静止位置中，在所述静止位置中，出口阀203是关闭的，即柱塞将膜片201按压到阀座225上。在图5中，示出处于静止位置中的出口阀203。在功能位置中，柱塞不将膜片按压到阀座上，使得出口阀打开。
出口阀203的阀腔218在阀体254A中构成，所述阀体是泵装置2的壳体本体254的一部分。出流路径223包括第一出流通道204和第二出流通道204A，所述第一出流通道从泵腔252引向出口阀203的阀腔218，并且所述第二出流通道从出口阀通道240引向输出端口205。出口阀座225和出口阀通道240的横截面积小于出口阀腔218的包围出口阀座225的区域的横截面积。因此，膜片201的包围阀座的外部面积A1大于膜片201的安放在阀座225上的内部面积A2，如在图5中图解说明的那样。
在泵行程开始时，泵腔252中的流体处于压力下。因为泵腔252经由第一出流通道204A与出口阀203的阀腔225流体连接，膜片201的包围阀座225的外部面积A1由流体加载压力。因此，力F1作用于膜片201的外部面积A1，所述力对应于流体的压力p和膜片201的外部面积A1的乘积。膜片201的内部面积A2相反地不加载压力，因为膜片借助内部面积还安放在阀座上，这对应于出口阀的静止位置。
在泵行程期间，柱塞251抵抗弹簧250的压紧力从入流的流体抬起，其中在打开出口阀203之后，入流的流体的压力p下降。在泵行程开始时，必须首先克服将膜片201按压到阀座225上的柱塞251的弹簧力。所述力通过如下方式克服：由流体将力施加到柱塞上，所述力对应于流体的压力p和膜片的外部面积A1的乘积。只要膜片从阀座抬起，那么膜片201的内部面积A2也由流体加载压力。因为膜片的内部面积A2小于外部面积A1，用于将膜片按压在阀座上的力由于有效面积的相对小的改变仅轻微地增大，使得在泵压力下降时，弹簧预紧的柱塞的复位力再次快速地占优。出口阀203因此在打开时示出如下表现：借助继续的泵行程，在柱塞上需要变得越来越大的操作力，以便连续地继续输送。
图6作为比较实例示出另一出口阀装置，在所述出口阀装置中出流路径223包括第一出流通道214和第二出流通道214A，所述第一出流通道将泵腔252的出口开口与出口阀通道240连接，所述第二出流通道将出口阀腔218与输出端口205连接，其中出口阀座225的横截面积小于阀腔218的包围阀座的区域的横截面积。所述情况称作为“机械正反馈”。在这种布置中，与在“机械负反馈”的情况下相比，在将膜片201从阀座抬起时有效面积的变化更大。因此，在抬起膜片时背压作用于大得多的面积。由于有效面积的这种明显更大的变化，由流体施加到柱塞上的力占优。出口阀因此在打开时示出如下表现：随着继续的泵行程，在柱塞上需要变得越来越小的操作力，以便稳定地继续输送。这与如下矛盾：首先必须形成力，以便将柱塞从阀座抬起。已经证实的是，这种阀装置趋于不可调节的表现。在实验中已经证实振荡。
图7A在根据本发明的出口阀装置(图5)中针对以下情况示出在打开方向上作用于柱塞251的力的时间变化曲线：不进行如参考图1至4描述的对液体流动的调节。已经证实的是，力相对快地下降到零。图7B在根据本发明的出口阀装置(图5)中示出：在对液体流动进行参照图1至4所描述的调节以确保恒定的流速的情况下，在打开方向上作用于柱塞的力的时间变化曲线，而图7C针对“机械正反馈”的情况(图6)作为时间的函数示出在打开方向上作用于柱塞的力。与“机械正反馈”的情况(图6)相反地，对于“机械负反馈”的情况(图5)示出明显更均匀的变化曲线。在“机械正反馈”的情况(图6)下，示出力在最大值和零之间的周期性的升高和降低。
在“机械负反馈”和“机械正反馈”之间的上述区别参照图8A和8B再次阐述。
打开阀的力能够分成两个分量FS(控制流体)和FA(工作流体)。那么当弹簧力FF＝FS+FA时，得出穿流。这是如下状态，在所述状态中，不将压紧力施加到阀座上。
图8A针对“机械负反馈”的情况示出力FF、FS、FA的时间变化曲线。在“机械负反馈”中，抵抗弹簧力FF的力FS或FA增大或减小。在泵行程期间，力FS单调地升高并且力FA单调地下降。因为调节FS能够单调地上升，产生更均匀的连续流。
图8A示出“机械正反馈”的情况，其中由于在阀打开时在上文中所描述的面积关系，示出力FA的短暂的上升。所述力上升那么必须通过借助于降低驱动器的控制腔中的压力的调节来补偿。只要阀再次关闭，调节器降低FS。力FA和FS的时间变化曲线在泵行程期间不单调地伸展。流不断地在“高穿流”和“不穿流”之间变化。

Claims (14)

1.一种用于输送流体、尤其用于血液处理的医学液体的隔膜泵装置(2)，具有：
泵腔体(253)，在所述泵腔体中构成有凹部，所述凹部为了形成泵腔(252)由弹性膜片(201)封闭；
入流路径(219)，所述入流路径将输入端口(204)与所述泵腔(252)的入口开口(215)连接，
出流路径(223)，所述出流路径将所述泵腔(252)的出口开口(216)与输出端口(254)连接，
在所述入流路径(219)中设置的入口阀(202)，用于影响所述入流路径中的液体流动，和在所述出流路径(223)中设置的出口阀(203)，用于影响所述出流路径中的液体流动，
其特征在于，
所述出口阀(203)是具有出口阀体(254A)的膜片阀，在所述出口阀体中构成有凹部，所述凹部为了形成出口阀腔(218)由弹性膜片(201)封闭，在所述出口阀腔中设置有出口阀座(225)，所述出口阀座的端侧朝向所述膜片(201)，并且在所述出口阀的打开位置中与所述膜片间隔开地设置，其中所述出口阀座(225)由出口阀通道(240)穿透，和
所述出流通道(223)包括：第一出流通道(214)，所述第一出流通道将所述阀腔(252)的出口开口(216)与所述出口阀腔(218)直接连接；和第二出流通道(214A)，所述第二出流通道将能由所述弹性膜片(201)封闭的所述出流阀通道(240)与所述输出端口(205)连接，并且
所述出口阀座(225)的横截面积小于所述出口阀腔(218)的包围所述出口阀座的区域的横截面积。
2.根据权利要求1所述的隔膜泵装置，
其特征在于，
所述出口阀座(225)是环形的阀座。
3.根据权利要求1或2所述的膜片阀装置，
其特征在于，
所述出口阀(201)是膜片阀，所述膜片阀具有入口阀体，在所述入口阀体中构成有凹部，所述凹部为了形成入口阀腔(217)由弹性膜片(201)封闭，在所述入口阀腔中设置有入口阀座(221)，所述入口阀座的端侧朝向所述膜片(201)并且在所述入口阀座的打开位置中与所述膜片间隔开地设置，其中所述入口阀座(221)由入口阀通道(222)穿透，和
所述入流路径(219)包括：第一入流通道，所述第一入流通道将所述输入端口(204)与所述入口阀通道(222)直接连接；和第二入流通道(213)，所述第二入流通道将能由所述弹性膜片(201)封闭的入口阀腔(217)与所述泵腔(252)的入口开口(215)连接。
4.根据权利要求3所述的隔膜泵装置，
其特征在于，
所述入口阀座(221)是环形的阀座。
5.根据权利要求3或4所述的隔膜泵装置，
其特征在于，
所述隔膜泵装置或所述隔膜泵装置的一部分构成为确定用于一次性使用的盒，所述盒确定用于与隔膜泵的操作装置(1)一起使用。
6.根据权利要求5所述的隔膜泵装置，
其特征在于，
所述泵腔体(252)和所述入口阀体和出口阀体(254A)是所述盒的一件式的或多件式的壳体本体(254)的组成部分，其中所述泵腔的膜片(201)和所述入口阀和出口阀(202，203)的膜片(201)设置在贴靠面上，所述贴靠面能够耦联到所述操作装置(1)的安装面(7)上。
7.一种隔膜泵，其具有根据权利要求3至6中任一项所述的泵装置(2)和操作装置(1)，所述操作装置构成为，使得所述泵腔(252)的膜片(201)能够在抽吸配置和排放配置之间变形，其中所述入口阀和出口阀(202，203)能交替地打开和关闭，使得能由所述隔膜泵输送流体。
8.根据权利要求7所述的隔膜泵，
其特征在于，
所述操作装置(1)具有出口调整装置(14)，所述出口调整装置具有用于所述出口阀(203)的膜片(201)的变形的出口调整元件(38)，所述出口调整元件弹簧预紧到静止位置中，在所述静止位置中，所述出口阀的膜片安放在所述出口阀座(225)上，使得所述出口阀是关闭的，其中所述出口调整元件能够从所述静止位置运动到功能位置中，在所述功能位置中，所述出口阀的膜片与所述出口阀座间隔开地设置，使得所述出口阀是打开的。
9.根据权利要求7或8所述的隔膜泵，
其特征在于，
所述操作装置(1)具有入口调整装置(9)，所述入口调整装置具有用于所述入口阀(202)的膜片(201)的变形的入口调整元件(38)，所述入口调整元件弹簧预紧到静止位置中，在所述静止位置中，所述入口阀的膜片安放在所述入口阀座(202)上，使得所述入口阀是关闭的，其中所述入口调整元件能够从所述静止位置运动到功能位置中，在所述功能位置中，所述入口阀的膜片与所述入口阀座间隔开地设置，使得所述入口阀是打开的。
10.根据权利要求9所述的隔膜泵，
其特征在于，
所述操作装置(1)具有第一工作流体管路和第二工作流体管路，所述第一工作流体管路用于用工作流体供应所述入口调整装置(9)以操作所述入口调整元件(38)，所述第二工作流体管路用于用工作流体供应所述出口调整装置(14)以操作出口调整元件(38)，并且所述入口调整装置(9)具有用于影响所述第一工作流体管路的横截面的第一工作流体阀(81)，并且所述出口调整装置(14)具有用于影响所述第二工作流体管路的横截面的第二工作流体阀(82)，其中所述第一工作流体阀(81)构成为开关阀，并且所述第二工作流体阀(82)构成为比例阀。
11.根据权利要求10所述的隔膜泵，
其特征在于，
所述操作装置(1)具有控制装置(70)，所述第一工作流体阀和第二工作流体阀(81，82)与所述控制装置电连接，其中所述控制装置(70)配置成，使得根据所述隔膜泵装置(2)的流体质量流，确定用于所述第二工作流体阀(82)的压力期望值，使得所述流体质量流在所述隔膜泵装置的排放阶段期间是恒定的。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的隔膜泵，
其特征在于，
所述操作装置(1)具有控制腔(8)和用于用控制流体加载所述控制腔的控制流体管路，在所述控制流体管路中设置有控制流体阀(74，75)，所述控制流体阀构成用于改变所述控制流体管路的横截面，其中所述泵腔(252)的膜片(201)通过加载控制流体能够变形到抽吸配置或排放配置中。
13.根据权利要求12所述的隔膜泵，
其特征在于，
设有控制流体压力传感器(91)，所述控制流体压力传感器与所述控制装置(70)电连接，其中所述控制装置(70)配置成，使得根据所述控制流体压力传感器(91)的压力信号产生流体质量流。
14.一种血液处理设备，尤其透析设备，具有用于提供医学液体、尤其抗凝剂溶液的容器，和根据权利要求7至13中任一项所述的隔膜泵，用于输送医学液体。
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