CN116635627A - 用于控制流体系统中的压力或流量的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制流体系统(3)中的压力或流量的装置(2)，该装置(2)包括：第一连接设备(301)，其包括泵送设备(304)和主出口(310)；第二连接设备(302)，其包括流量限制部(305)；第三连接设备(303)，其包括具有可调控孔径的阀(306)；其中第二连接设备(302)和第三连接设备(303)在泵送设备(304)和主出口(310)之间的位置处连接到第一连接设备(301)。

Description

用于控制流体系统中的压力或流量的装置
技术领域
本发明涉及一种用于控制流体系统中的压力或流量的装置。本发明还涉及一种控制流体系统中压力的方法，以及一种控制流体系统中流体流率的方法。
背景技术
在各种技术领域中，调节压力源是一种强烈且日益增长的需求。尤其是，它们可以用于控制贮存器或通道中的压力，或者控制流体系统中的流率。几种类型的系统，例如基于微流体的系统或生物医学系统，需要高效的压力源，并避免通常由注射泵或蠕动泵产生的脉冲。
标准的调节压力源通常包括外部压力源，因此相当笨重。这种外部压力源可以是建筑物中的加压空气管线或加压空气瓶；然而，它们需要专门的固定装备，并且它们不是便携式的。具有足够功率来驱动标准压力源的泵需要典型地超过10W的高功耗，噪音相当大，并且会引起振动。此外，它们必须连续工作，这增加了麻烦和功耗。由于流体从入口到出口的连续流动，这些压力源也具有高的气体消耗。高气体消耗需要外部压力源来输送相对高流量的气体，因此需要高泵送功率。
标准的调节压力源的控制是另一个挑战。一些压力源采用比例阀，其在接近完全关闭时很难精确控制。为了保证稳定的性能，比例阀应该在远离接近完全关闭的操作状态下操作，这导致相对高的气体消耗。对控制信号提供合理的响应时间是另一个问题。一般来说，允许气体泄漏减少了响应时间，但代价是可实现的最大压力和气体流率的降低。
文件US7972561涉及一种压力监测系统，其包括被配置为连接在至少一个微通道的一端的腔室、与腔室流体连通的入口回路、以及与所述入口回路分离并与腔室流体连通的出口回路。入口回路和出口回路中的至少一个包括渐进可控阀，以控制入口回路和出口回路中的流率，从而改变微通道的所述端部处的压力。
文件WO2018184971涉及一种微流体设备，该设备包括向微通道供应第一流体的贮存器，以及可以在不与微通道接触的情况下建立第二流体流动的回路。回路穿过贮存器或通过管道连接到贮存器。该回路包括与比例阀并联安装的开/关阀。比例阀和开/关阀是可控的，以便通过第二流体改变在贮存器中施加到第一流体的压力。
文件GB2569417涉及一种微流体驱动系统，其包括谐振压电气泵和压电致动器，该谐振压电气泵包括由腔壁限定的基本上圆柱形的腔，该腔具有入口和出口孔，该压电致动器被设置成产生腔壁的振荡运动以驱动入口和出口之间的气体。驱动电路被设置成施加跨压电致动器的电压波形，使得腔的振荡具有至少500Hz的频率。此外，微流体通道被设置成与泵的入口或出口流体连通，使得在使用中，变化的气压提供驱动力来移动液体通过微流体通道。
上述文件没有解决上述挑战，也没有使调节压力源适用于许多应用成为可能。
因此，需要一种压力或流量控制装置和方法，其具有快速响应、无脉冲、小的便携尺寸，并且能够在尽可能高的压力下输送气体。
发明内容
本发明涉及一种用于控制流体系统中的压力或流量的装置，该装置包括：
-第一连接设备，其包括泵送设备和主出口，第一连接设备被配置成连接到第一气源，泵送设备被配置成跨过第一连接设备将气体从第一气源泵送到主出口，或者从主出口泵送到第一气源，并且主出口被配置成连接到所述流体系统或与所述流体系统连接的流体的贮存器；
-第二连接设备，其包括流量限制部(restriction)，该第二连接设备被配置成流体连接到第二气源和第一连接设备；
-第三连接设备，其包括具有可调控孔径的阀，该第三连接设备被配置成流体连接到第三气源和第一连接设备；
其中，第二连接设备和第三连接设备在泵送设备和主出口之间的位置处连接到第一连接设备。
在一些实施例中，第一、第二和第三连接设备中的一个或多个包括导管。
在一些实施例中，第一、第二和第三气源是共同的气源，优选为大气。
在一些实施例中，所述泵送设备包括一个或多个压电泵。
在一些实施例中，所述流量限制部是被动流量限制部。
在一些实施例中，所述具有可调控孔径的阀是开/关阀。
在一些实施例中，所述装置还包括控制单元，所述控制单元包括电驱动系统，优选地电子驱动系统。
在一些实施例中，所述装置还包括一个或多个传感器，优选地包括流量计和/或压力传感器，并且控制单元被配置成接收来自一个或多个传感器中的一个或多个的输入。
在一些实施例中，流量限制部具有流阻，并且流阻大于泵送设备的标称比率的二十分之一并且小于泵送设备的标称比率的一半，所述标称比率是泵送设备的标称流率(Qmax)和泵送设备的标称压头(ΔPmax)的平方根之间的比率
在一些实施例中，流量限制部具有流阻，并且：
-所述流量限制部是被动流量限制部，并且所述流量限制部的流阻使得：在存在所述流量限制部时，当所述主出口和所述阀关闭时，所述装置的主出口处的压力比当所述主出口和所述阀完全关闭并假定所述流量限制部完全关闭时所述装置的主出口处的压力低2％至15％，优选地为3％至10％的系数；或者
-所述流量限制部是主动流量限制部，并且可以调节所述流量限制部的流阻，使得：在存在所述流量限制部时，当所述主出口和所述阀关闭时，所述装置的主出口处的压力比当所述主出口和所述阀完全关闭并假定所述流量限制部完全关闭时所述装置的主出口处的压力低50％至130％，优选80％至120％的系数。
本发明还涉及一种组件，其包括上述装置和流体系统，该流体系统流体连接到该装置的主出口；或者包括上述装置、流体贮存器和流体系统，贮存器流体连接到该装置的主出口，且流体系统流体连接到贮存器。
本发明还涉及一种控制流体系统中压力的方法，其中所述流体系统流体连接到上述装置的主出口，该方法包括调节所述泵送设备、所述流量限制部和具有可调控孔径的所述阀中的一个或多个。
本发明还涉及一种控制流体系统中流体流率的方法，其中所述流体系统流体连接到上述装置的主出口，或者流体连接到流体贮存器，该贮存器流体连接到上述装置的主出口，该方法包括调节所述泵送设备、所述流量限制部和具有可调控孔径的所述阀中的一个或多个。
在一些实施例中，当所述泵送设备将气体跨过所述第一连接设备从第一气源泵送到主出口或从主出口泵送到第一气源时，具有可调控孔径的阀明显关闭，否则明显打开。
本发明还涉及一种其上存储有指令的非暂时性计算机可读存储介质，所述指令在被执行时使得至少一个计算设备执行上述方法。
本发明的实施例使得解决上述需求成为可能。尤其地，一个或多个实施例提供了一种装置，该装置能够有效地控制流体系统中的压力或流量。此外，一个或多个实施例提供了一种控制与装置的主出口流体连接的流体系统中的压力的方法。此外，实施例提供了一种控制流体系统中流体流率的方法，其中流体系统或者直接流体连接到装置的主出口，或者流体连接到与装置的主出口流体连接的贮存器。
更具体地，本发明的装置被配置为分别通过流量限制部和具有可调控孔径的阀连接到第二气源和第三气源。流量限制部和阀的组合使得例如当装置主出口处的压力试图增加或保持不变时可以设置小的气体泄漏，而当装置主出口处的压力试图再次降低时可以设置大的气体泄漏。因此，该组合允许快速响应，尤其是当流体系统(或流体储器)中的压力应该降低时，同时证明当流体系统(或流体贮存器)中的压力应该增加时，在尽可能高的压力下输送气体的能力。
在本发明的特定实施例中，被动流量限制部和主动开/关阀的组合可以被调整以提供稳定性和最短的可能响应时间，而不会显著降低可实现的最大压力。这种组合有利于降低成本、减小阀门尺寸、提高泵的寿命(由于较低的工作状态)和减少气体消耗。当使用昂贵或危险的气体工作时，为了避免气体过度泄漏到环境中，或者对于功耗和紧凑性至关重要的便携式设备，气体消耗可能是一个特别关注的问题。
本发明的一些实施例还提供了装置部件的特征的特定范围，特别是流量限制部，以便实现优于现有技术的性能。
附图说明
图1示出了相关组件的示意图。
图2示出了相关组件的示意图。
图3A示出了根据本发明一个实施例的装置的示意图，该装置包括泵、流量限制部和开关阀。
图3B示出了包括图3A的装置的组件的示意图。
图4A示出了响应于作为目标压力的方波输入，图3的实施例和对比设置的压力响应的示例。装置主出口处的压力可以在Y轴上读取，时间(单位为秒)可以在X轴上读取。
图4B示出了响应于作为输入目标的恒定压力，与图2的对比设置相比，图3的实施例的稳定性。装置主出口处的瞬时压力可以在Y轴上读取(以百分比表示，相对于平均压力)，时间可以在X轴上读取。
图5示出了本发明的一个实施例的系统时间响应和最大可获得压力，作为阀的泄漏系数的函数。装置主出口处的压力可在Y轴上读取(单位为毫巴)，时间可在X轴上读取(单位为秒)。
图6示出了包括驱动系统的装置的实施例的示意图。
图7展示了根据驱动电压通过两个相同参考值的比例阀的流量示例。比例阀的流率可以在Y轴上读取，驱动电压可以在X轴上读取。
图8示出了在泵的最大可获得压力(X轴)和流率(Y轴)之间的典型关系。
图9A-9B示出了对比组件和本发明实施例的实验设置。
图10A-10C分别示出了对比组件和根据本发明一个实施例的组件中的压力响应、气体消耗流率和功耗的示例。时间(秒)显示在X轴上。压力(毫巴)、气体流率(升/分钟)和功率(mW)分别显示在Y轴上。
图11A示出了在图9的对比组件中对正弦波形命令的压力响应的示例。时间(秒)显示在X轴上。压力(毫巴)显示在Y轴上。
图11B示出了根据本发明一个实施例的组件中对正弦波形命令的压力响应的示例。时间(秒)显示在X轴上。压力(毫巴)显示在Y轴上。
图11C示出了开/关阀的命令。时间(秒)显示在X轴上。
图12示出了根据本发明另一方面的装置的示意图，该装置包括泵和开关阀。
图13示出了根据本发明又一方面的装置的示意图，该装置包括泵和流量限制部。
具体实施方式
现在将在以下描述中更详细地描述本发明的实施例，但不限于此。
控制压力或流量的装置
图1示出了对比组件，其中泵送设备101流体连接到流体(例如液体)的贮存器102。贮存器102流体连接到流体系统103。这种组件可用于控制流体向流体系统的流入。
图2示出了对比组件，其中泵送设备201流体连接到流体系统202。该组件还包括比例阀203，该比例阀203放置在连接到连接线路204的分支上，该连接线路204从泵送设备201通向流体系统202。比例阀允许气体从连接线路204泄漏。
本发明的一个或多个实施例涉及如图3A-3B所示的用于控制流体系统3中的压力或流量的装置2。“流体系统”指的是一个或多个相关联的仪器的组合，以执行与一种或多种流体相关的一项或多项任务。“仪器”是指集成设备，其能够执行至少一种功能，而无需添加除了操作环境中可用的部件之外的附加部件，例如能源或消耗品。流体系统可以包括至少一个通道，但是可选地包括其他部件。流体系统可以包括本质上和/或功能上是流控的(fluidic)部件。流体系统可能涉及不同程度的集成。例如，它们可以限于单个流体芯片或部件，集成一个或几个功能。在本发明中使用的流体系统还可以包括其他种类的元件和部件，其中一些在此明确描述，例如泵、阀、传感器、致动器、检测器和本领域中已知的许多其他元件和部件，它们包含在本发明的范围内。尤其地，流体系统也可以是完整的仪器，并且集成了例如支架、外壳、电源、控制软件和硬件、通信装置、存储装置、操作装置、人机界面中的任何一个。
流体系统可以尤其是微流体(microfluidic)、毫流体(millifluidic)或纳流体(nanofluidic)系统或其任意组合。“毫流体系统”是指最小通道尺寸为1-10mm数量级的流体系统。“微流体系统”是指最小通道尺寸为1至小于1000μm数量级的流体系统。“纳米流体系统”是指最小通道尺寸小于1μm数量级的流体系统
“流控芯片”或等效地“芯片”或等效地“流控部件”是指包括至少一个通道或至少一个通道组合的物体。通道或通道组合至少部分嵌入在矩阵中。流控芯片或设备可以是微流控芯片或设备，即包括至少一个微通道。流控芯片或设备可以是毫流控芯片或设备，即包括至少一个毫通道。流控芯片或设备可以是纳米流控芯片或设备，即包括至少一个纳米通道。流控芯片或设备可以是毫通道、纳米通道或微通道的任意组合。
装置2包括第一连接设备301。第一连接设备301包括泵送设备304，该泵送设备304被配置成泵送气体跨过所述第一连接设备301。在一些实施例中，第一连接设备301可以包括导管307。
装置2还包括第二连接设备302，其本身包括流量限制部305。在一些实施例中，第二连接设备302可以包括导管308。
流量限制部305可以是主动流量限制部。主动流量限制部是指在本发明的装置操作期间，具有可由操作者和/或驱动系统修改的流阻的流量限制部。尤其地，主动流量限制部可以具有流阻，该流阻可以响应于由本发明的装置内或连接到本发明的装置的一个或多个传感器执行的测量，或者响应于由用户设定的目标，或者响应于驱动驱动系统的软件的操作而被修改。主动流量限制部的非限制性示例可以是任何类型的驱动阀，例如电动阀、比例阀、夹管阀、磁驱动阀、压电驱动阀或气动驱动阀。
在一些优选实施例中，流量限制部305可以是被动流量限制部。被动流量限制部是指在整个实验过程中，或者在本发明装置的整个操作时间段(session)过程中，保持在固定的流阻值的流量限制部。尤其地，被动流动限制部可以具有不受控制的流阻值，即，在所述时间段期间由驱动系统修改。被动流量限制部的非限制性例子是毛细管和手动针阀。在一些实施例中，本发明中的被动流量限制部可以是可调的，只要它们在操作时间段期间被设定为固定值。
使用被动流量限制部的优点是提供非常稳定和可再现的流阻，从而实现精确和稳定的操作。在一些应用中，例如但不限于，当装置具有很大范围的具有非常不同的流率和/或压力的应用时，主动流量限制部的更好的可调性可能是优选的。
装置2还包括第三连接设备303，该第三连接设备303包括具有可调控孔径的阀306。在一些实施例中，第三连接设备可以包括导管309。
具有可调控孔径的阀可以是开/关阀。开/关阀等效地称为双模阀。
装置2的第一连接设备301还包括主出口310，其被配置成连接到所述流体系统3。
第一连接设备301被配置成流体连接到第一气源311。更具体地，第一连接设备301具有连接到第一气源311的入口。
第二连接设备302被配置成流体连接到第二气源312。更具体地，第二连接设备302具有连接到第二气源312的第二出口。
第三连接设备303被配置成流体连接到第三气源313。更具体地，第三连接设备303具有连接到第三气源313的第三出口。
第一连接设备301、第二连接设备302和第三连接设备303流体连接。例如，第二连接设备302可以包括作为分支连接到第一连接设备301的导管的导管。类似地，第三连接设备303可以包括作为分支连接到第一连接设备301的导管的导管。第二连接设备302和第三连接设备303在泵送设备304和主出口310之间的位置处连接到第一连接设备301。
可替选地，第二连接设备302可以仅仅是直接位于第一连接设备301的导管上的通道(在入口和主出口之间)，并确保与第二气源的流体连接。
主出口310因此经由所述第一连接设备301流体连接到第一气源311，经由所述第一连接设备301和第二连接302流体连接到第二气源312；并且经由所述第一连接设备301和第三连接设备303连接到第三气源313。
A“流体连接”到B，意味着存在允许气体在A和B之间流体流动的连接设备的特定状态。例如，具有可调控孔径的阀如果没有处于完全关闭状态，则允许气体流动。
在一些实施例中，所述第一、第二和第三连接设备中的任何一个可以包括导管。所述泵送设备304、所述流量限制部305和所述具有可调控孔径的阀306中的任何一个都可以位于相应导管的路径中。可以根据众所周知的实践和/或标准来选择导管的尺寸和材料。
根据一些实施例，泵送设备304能够在输出流量和/或压力的可控范围内操作。根据一些实施例，所述泵送设备包括一个或多个压电泵。根据一些实施例，所述泵送设备包括共振泵。根据一些其他实施例，所述泵送设备可以包括另一种类型的泵或其他类型的泵的组合，例如涡轮泵、蠕动泵、活塞泵或隔膜泵。如本领域已知的，可以在这些不同类型的泵之间进行选择，以针对每个应用，在对于装置的给定应用所需的尺寸、重量、成本、功耗、电源类型(例如，AC或电池)以及最大压力和流率之间做出最佳折衷。
根据一些实施例，泵送设备304可以被配置成经由所述主出口310将气体从所述第一气源311泵送到所述流体系统3。在一些优选实施例中，装置2被配置成增加主出口310和流体系统3处的压力，即加压。在加压期间，气体可以显著地流向主出口310并进入流体系统3。在加压期间，根据所述第二连接设备302和第三连接设备303的状态，气体也可以向所述第二气源312和第三气源313中的一个或多个流动，即“泄漏”。
根据一些实施例，泵送设备304可以被配置成经由所述主出口310将气体从所述流体系统3泵送到所述第一气源。在一些优选实施例中，该设备被配置成降低主出口和流体系统3处的压力，即减压。在减压期间，取决于所述第二和第三连接设备的状态，气体可能显著地向所述第二和第三气源中的一个或多个流动，即“泄漏”。
根据一些其他实施例，加压和减压可以组合，其中所述泵送设备304可以被配置为根据从驱动系统接收的信号，将气体从入口314经由主出口310泵送到所述流体系统3，或者从所述流体系统3经由主出口310泵送到入口314。例如，根据一些实施例，加压和减压可以结合，以在装置的主出口310处提供特定的压力分布。特定压力可以是恒压。
在一些实施例中，所述第一气源311、所述第二气源312和所述第三气源313可以是空气源或不同气体源。根据一些众所周知的实践和标准，可以使用不同的气体，以便不将有害气体排放到大气中。每个气源311、312、313可以是大气，或者是包含气体的贮存器。
在一些其他实施例中，所述第一、所述第二和所述第三气源中的任何一个可以包括几种气体和/或可以包括多个气体贮存器。
根据一些实施例，第一气源311、第二气源312和第三气源313，或者气源311、312和313之间的任何组合是相同的气源。在一些优选实施例中，所述公共气源是大气。
在其他实施例中，第一气源311可以是气体贮存器(优选包含除空气之外的气体)，而第二和第三气源312、313是大气。
在一些实施例中，第一连接设备301、第二连接设备302和第三连接设备303包括至少一个彼此平行设置的导管。根据本发明的实施例，特定部件、它们的精确位置和流体路径的配置可以根据给定的应用而变化。
压力和/或流率(flow rate)的控制
本发明的至少一个实施例还涉及一种控制流体系统3中的压力和/或流率的方法，这将参照图3和图6进行讨论。当所述流体系统3流体连接到本发明的装置2的主出口310时，控制压力的方法控制流体系统3中的压力。该方法包括调节所述泵送设备304、所述流量限制部305和所述具有可调控孔径的阀306中的一个或多个。当流体系统3流体连接到本发明的装置2的主出口310或者流体连接到流体(例如，液体)的贮存器时，控制流率的方法控制流体系统3中的流体的流率，该贮存器流体连接到本发明的装置2的主出口310。该方法包括调节所述泵送设备304、所述流量限制部305和所述具有可调控孔径的阀306中的一个或多个。
在一些实施例中，流体系统3可以通过其流体端口中的至少一个连接到本发明的装置2的主出口310。在一些优选实施例中，流体系统3连接到包含液体的贮存器，所述贮存器另外连接到本发明的装置2的主出口310。所述流体系统可以在不同于所述装置的主出口310处的压力下通过其端口中的至少另一个连接到气体或液体源。
控制压力的方法和控制流率的方法可以同时应用于同一流体系统3。
在一些优选实施例中，泵送设备304、具有可调控孔径的阀306和流量限制部305中的一个或多个或其任意组合由驱动系统控制。在一些优选实施例中，泵送设备304和具有可调控孔径的阀306都由单个驱动系统控制。驱动系统可以是电动驱动系统，或者优选为电子驱动系统。
当流量限制部是主动流量限制部时，主动流量限制部可以由电子驱动系统控制。优选地，所述电子驱动系统还沿着第一路径控制泵送设备。一个或多个驱动器系统的集合可以等效地称为控制单元。
参考图6，在示例中，该装置还可以包括控制单元600。控制单元600使得用户可以控制装置2的主出口310处的流率和压力的一个或多个参数。控制单元可以包括允许为一个或多于一个的参数选择输入值的图形用户界面。
控制单元600可以确保装置2和组件1的全自动操作。
控制单元可以包括耦联到存储介质的一个或多个处理器或微处理器605，以及包括存储在其上的指令的计算机程序，用于执行下面更详细描述的各种步骤。控制单元可以包括电子板、计算机、微处理器或手动控制器中的任何一种。
控制单元600可以被配置为接收来自一个或多个传感器的任意组合的输入610，包括压力传感器和/或流量计，以及来自用户的输入。一个或多个压力传感器和/或流量计可以在本发明的装置内或与其连接。
尤其地，控制单元可以被配置成接收来自一个或多个流量计的输入，例如：在装置的主出口310处的流量计601、在第二连接设备302上的流量计、在第三连接设备303上的流量计和/或在装置的入口314处(或在入口314和泵送设备304之间)的流量计。
控制单元可以被配置成接收来自一个或多个压力传感器的输入，例如:在装置的主出口310处的压力传感器603、在第二连接设备302上的压力传感器、在第三连接设备303上的压力传感器、和/或在装置的入口314处(或在入口314和泵送设备304之间)的压力传感器。在一些优选实施例中，传感器定位在主出口310附近，以较少受到泵后波动的影响。
控制单元600还可以被配置成接收来自任何其他压力传感器、流量计、光传感器、pH传感器、照相机、电流或电压传感器的输入，这些传感器可以存在于组件1中，在装置内或不在装置内，例如外部压力传感器602。传感器尤其可以位于流体系统中或者与流体系统相关联。
控制单元可以处理输入数据和/或用户指令，并且因此向各种控制阀和压力控制器提供指令，特别是向流量限制部305的流阻、泵送设备304的功率和具有可调控孔径的阀306的开度中的一个或多个提供指令。控制单元600可以包括一个或多个段，每个段被配置成控制装置2的特定部分。例如，控制单元600可以包括用于控制流量限制部305的流阻的段606(未示出)和/或用于控制泵送设备607的功率的段607和/或用于控制具有可调控孔径的阀306的开度的段608。
控制单元可以根据控制工程领域中任何已知的调节算法来提供指令，以将压力或流率中的一个或多个与用户指令相对应，例如装置主出口处的期望压力或流率分布。在一些优选实施例中，调节算法包括闭环配置。调节算法可以是比例型(P)、积分型(I)、导数型(D)、比例-积分型(PI)、比例-导数型(PD)、积分-导数型(ID)，优选地比例-积分-导数型(PID)或控制理论中的任何其他已知算法，包括线性模型、确定性系统控制、模糊逻辑和机器学习。
在一些示例中，控制单元可以控制流量限制部的流阻。如果流量限制部是被动流量限制部，则控制单元或用户可以在操作工作段开始时将流量限制部调整到固定值。附加地或替代地，被动流量限制部的调节可以在其第一次使用之前设定，并且在其工作寿命期间保持不变。主动流量限制部(例如比例阀)的流阻可以根据它们的驱动电压进行调节。可替选地，主动流量限制部可以是气动致动阀或机械致动阀。在一些实施例中，控制单元可以设置流量限制部的流阻，以获得最佳性能和/或响应时间。下面讨论确定与最佳性能和/或响应时间相对应的泄漏系数的方法。
主动流量限制部，如比例阀，有一些需要控制的技术限制。主动流量限制部命令具有滞后性，还受环境条件的影响，如温度变化和湿度。例如，比例阀不是理想的，并且它们的流动阻力与驱动电压不是线性的。此外，施加在比例阀上的压差可能会改变开度(opening)阈值。此外，比例阀的开度阈值甚至可以在相同型号的阀之间变化；这些变化可能是显著的，高达满量程的30％以上。这导致不可再现的流阻，如图7所示，图7表示通过比例阀的流速，其取决于相同型号的两个比例阀的驱动电压。由于这些因素，控制比例阀的小开口区域71是不确定的区域并且难以管理。更常见的做法是在开度阈值71以上和线性区域72中工作，这导致在低状态下更大的气体泄漏。
在一些优选实施例中，该装置可以如下操作：
-当泵送设备对连接的流体系统加压时，具有可调控孔径的阀可以显著关闭；和/或
-具有可调控孔径的阀可以显著打开，并且泵送设备可以关闭，以便降低主出口处的压力；和/或
-当泵送设备在主出口处保持恒定压力时，具有可调控孔径的阀可以关闭；和/或
-具有可调控孔径的阀可以打开，并且泵送设备可以在压力转换结束时操作，以便允许更平稳的转换。
在阀打开时操作泵送设备形成了一个更加可调的系统。当在可达到的压力范围的界限，即接近最小或接近最大压力下操作时，使阀打开并且泵同时操作也是有用的。在低压下，由于泵送设备的小的变化产生相对较大的压力变化，因此阀可以始终保持打开。类似地，在高压下，当阀打开时，会产生显著的压降，该压降可以通过保持泵送设备运行来减弱。
一种优选的操作模式包括：
-当主出口处的压力不在主入口处的压力和目标压力之间时，使具有可调控孔径的阀显著打开(优选地使开/关阀打开)；和
-当主出口处的压力介于主入口处的压力和目标压力之间时，关闭具有可调控孔径的阀(优选关闭开/关阀)。
阀限定(valve qualification)
本发明还提出了其部件的特征的特定范围，以实现优于现有技术水平的性能。本发明的一些实施例可以为被动流量限制部或主动流量限制部提供特定范围的特征，特别是为流量限制部和具有可调控孔径的阀。取决于是主动流量限制部还是被动流量限制部，该特征可以由控制单元在操作工作段期间如上所述地实施，或者在操作期间在操作工作段开始时设置，而无需任何进一步的修改。
本发明还涉及一种确定无量纲泄漏因子系数的方法。该因子与泵的能力相关，并提供了一种方便的方法来确定系统泄漏(到第二和第三气源312、313)对压降、流率和响应时间的影响。最后，考虑到泵的能力，这个因子可以转换成阀门或孔的流阻特性。此外，这个因子提供了一种通过测量流速或最大压力来调整泄漏的途径。
上面讨论的任何控制压力的方法和控制流率的方法都可以调节流量限制部的流阻Kv，使得
其中Qmax是泵送设备的标称流率，ΔPmax是泵送设备的标称压差，也称为标称头。在下文中，压力被认为是相对于标准条件，例如大气压力，因此符号Pmax可以等效地用作ΔPmax。流阻Kv相当于流量系数，与代表阀的节流孔面积直接相关。标称压差和流率可以分别是泵送设备的最大可实现压差和流率。这两个值的比率可以称为泵送设备的标称比率Rn。
在一些优选实施例中，Kv/Rn应该在1/2和1/10之间，或者在一些其他实施例中，在1和1/100之间。
根据优选实施例，第一气源、第二气源和第三气源是相同的气源，并且在下文中，流量限制部处的压力差，即流量限制部前后的压降被认为等于泵送设备前后的压力差ΔP。在优选实施例中，气体是近似受理想气体定律PV＝nRT支配的理想气体，并且处于亚音速状态(subsonic regime)。如果热力学效应无效，则关系式
链接流量限制部处的流率Qleak、流量限制部处的流阻Kv和压差ΔP，即限流前后的压降。T SG是气体的比重。当Q以m3/小时表示且压力以巴表示时，流量系数的单位是m3/小时。
在一些优选实施例中，气体是空气。因此，空气在20℃时的比重是1，因此
在一些优选实施例中，Kv应该匹配泵的流率和Q和特征，使得加压和减压期间的响应时间至少显著相等。大于/>的流量系数会降低泵的性能，而与加压时间相比，过小的流量系数会导致较长的减压时间。
例如参照图6，如果装置2的主出口310连接到气体贮存器4，则响应时间受到贮存器体积的影响。假设等温条件，贮存器中的压力动态可表示为dP/dt＝dn/dt RT/V，其中Qn＝dn/dt是摩尔流量。因此，流体系统的响应时间与贮存器体积成比例。
在泵送设备系统包含一个泵而第二和第三出口没有泄漏的示例中，泵压差和流率之间的关系可以认为是线性的，如图8中由以下表达式所示：
Qpump＝α(1-ΔP/ΔPmax)
其中α是泵特征和Pmax是在没有通过第二出口和第三出口泄漏的情况下泵可实现最大压力。
当引入泄漏时，通过贮存器的总流量用式Q＝Qpump-Qleak表示，其中贮存器中的压力越大，流率泄漏越大，泵提供的流率越低。在低于泵最大压力的某一压力下可以达到平衡。虽然泄漏允许更快的减压，但它会降低系统流率，导致加压过程中的响应时间变慢。
值得注意的是，可以考虑泄漏系数F(P，Q)，其中P和Q是泵送设备的压力和流率。该因子是无量纲的，与泵可达到的性能(最大压力和最大流速)直接相关。泄漏系数可表示为以下公式
其中Qleak是通过泄漏处的流率，是施加于泄漏处的压差。用于泄漏系数公式的常数由/>表示，并等于泵送设备的标称比率Rn的倒数。它的值在两种工作状态下确定：空载时测量最大流率，泵出口处有封闭的贮存器时测量最大可实现压力。这仅用于推导泄漏系数无量纲值，没有物理意义。由于泄漏系数是无量纲的，它可以用来描述任何有泄漏的气动系统。
泄漏系数F对泄漏处的最大可实现压力和流率的影响可以从前面的等式中推导出来
考虑静态状态(regime)，其中Qleak＝Qmax(1-ΔPleak/ΔPmax)。ΔPleak代表系统的最大可实现压力，其低于无泄漏时泵的最大压力Pmax。静态状态是指泵送设备的运行状态，其由系统输出端的恒定压力和流率来限定。在静态状态下，没有压力或流量的变化，也没有瞬态效应，如热松弛。换句话说，系统处于平衡状态。静态状态与动态状态相反。Pleak等式是二次等式，且pleak可以通过标准公式获得，如下
相应的Qleak或通过泄漏处的流量由下式获得
表1显示了泄漏系数F对最大系统压力和通过泄漏处的最大流量的影响：
F Pleak(Pmax的％) Qleak(Qmax的％)
0 100 0
0.05 95 4.8
0.1 90 9.5
0.2 80 17.9
0.5 60 38.7
0.75 47.5 51.7
1 38 61.6
1.5 27.5 78.7
表1
泄漏系数F也会影响减压响应时间。通过小泄漏处的流量较低，导致压力降低需要更多时间。通过泄漏处的更高流率改善了响应时间。响应时间可以表示为的函数。
1(100％)的泄漏系数F允许加压和减压的响应时间相同。增加这个系数将有利于减压时间，但代价是降低最大可实现压力。降低该系数将增加减压过程中的响应时间，但也允许更高的可获得压力。泄漏系数超过1.5(150％)可能会导致系统不稳定。
可以为流量限制部和具有可调控孔径的阀定义泄漏系数F。
对于任何给定的泄漏出口(流量限制部或阀)，如果当除泄漏出口外的所有出口关闭时装置主出口处的压力比当包括泄漏出口在内的所有出口关闭时装置主出口处的压力低X％的量，那么泄漏出口的泄漏系数F就是X％(或者是X.10-2)。
更具体地，上述装置2中的流量限制部310的泄漏系数F定义如下。如果当所述主出口310和具有可调控孔径的阀306关闭时，装置2的主出口310处的压力比当所述主出口310和具有可调控孔径的阀306关闭并且假设流量限制部305完全关闭时，装置2的主出口310处的压力低X％的量；那么流量限制部305的泄漏系数F是X％(或者是X.10-2)。该泄漏系数F可被定义用于被动流量限制部或主动流量限制部。
用于流量限制部的泄漏系数F可以例如在1％到5％的范围内(即，可以被预设或者可以被主动调整至)；或5％至10％；或10％至15％；或15％至20％；或20％至25％；或者25％到30％；或30％至35％；或35％至40％；或者40％到50％；或者50％到60％；或者60％到70％；或者70％到80％；或者80％到90％；或者90％到100％；或者100％到110％；或者110％到120％；或者120％到130％。尤其地，它可以在10％至50％的范围内，理想地在25％左右。
类似地，上述装置2中具有可调控孔径的阀306的泄漏系数F定义如下。如果当所述主出口310和流量限制部305关闭时，装置2的主出口310处的压力比当所述主出口310和流量限制部306关闭并且假设具有可调控孔径的阀306完全关闭时，装置2的主出口310处的压力低X％的量；那么具有可调控孔径的阀306的泄漏系数F是X％(或者是X.10-2)。
具有可调控孔径的阀(尤其是开/关阀)的泄漏系数F可以例如在1％至5％的范围内；或5％至10％；或10％至15％；或15％至20％；或20％至25％；或者25％到30％；或30％至35％；或35％至40％；或者40％到50％；或者50％到60％；或者60％到70％；或者70％到80％；或者80％到90％；或者90％到100％；或者100％到110％；或者110％到120％；或者120％到130％。尤其地，它可以在50％至130％的范围内，并且理想地在100％左右。
可以在上游确定泄漏系数F，以便实现期望的系统性能，例如最大可实现压力、最短响应时间、最大流量和/或系统效率。或者，也可以在下游测量泄漏系数，以检查系统性能。
泄漏系数F可以用作工具来手动调节装置中的被动流量限制部或者用于确定主动流量限制部的理想流阻，以便在装置中达到期望的性能。尤其地，当系统是对称的，即具有相同的增压/减压时间时，可以达到期望的性能。因此，一个理想的泄漏系数可以是100％。类似地，通过提供用于被动流量限制部的小泄漏处和高开/关阀泄漏处，泄漏系数可用于优化具有被动流量限制部和开/关阀组合的实施例的性能。
因此，在一些实施例中，特别是如果流量限制部是主动流量限制部，则流量限制部的泄漏系数是从50％到130％，优选地从80％到120％，更优选地从90％到110％，理想地是大约100％。可以通过适当校准主动流量限制部来调整泄漏系数。
在一些实施例中，尤其是如果流量限制部是被动流量限制部，则流量限制部的泄漏系数为2％至15％，优选为3％至10％，更优选为4％至7％，理想情况下约为5％。当具有可调控孔径的阀是开/关阀时，这尤其有利。
根据另一方面，并参考图12，本发明涉及以下项目：
1.一种用于控制流体系统中的压力或流量的装置2’，该装置2’包括：
-主连接设备401，其包括泵送设备404和主出口410，第一连接设备401被配置成连接到主气源411，泵送设备404被配置成将气体跨过所述第一连接设备401从主气源411泵送到主出口410，或者从主出口410泵送到主气源411，并且主出口410被配置成连接到所述流体系统或者与所述流体系统连接的流体贮存器；
-副连接设备403，其包括开/关阀406，副连接设备403被配置成流体连接到副气源413和主连接设备401；
其中副连接设备403在泵送设备404和主出口410之间的位置连接到主连接设备401。
2.根据项目1的装置2’，其中主连接设备401和副连接设备403中的一个或两个包括导管407、409。
3.根据项目1或2中任一项的装置2’，其中主气源411和副气源413是共同的气源，优选为大气。
4.根据项目1至3中任一项的装置2’，其中所述泵送设备404包括一个或多个压电泵。
5.根据项目1至4中任一项的装置2’，其中装置2’还包括控制单元，该控制单元包括电驱动系统，优选为电子驱动系统。
6.根据项目5的装置2’，其中装置2’还包括一个或多个传感器，优选地包括流量计和/或压力传感器，并且控制单元被配置为接收来自一个或多个传感器中的一个或多个的输入。
7.根据项目1至6中任一项的装置2’，其中当开/关阀406打开时，当所述主出口410关闭时，装置2’的主出口410处的压力比当所述主出口410和开/关阀406关闭时装置2’的主出口410处的压力低50％至130％，优选80％至120％的系数。
7.一种组件，包括项目1至8中任一项的装置2’和流体系统，所述流体系统流体连接到装置2’的主出口410；或者包括项目1至7中任一项的装置2’、流体贮存器和流体系统，该贮存器流体连接到装置2’的主出口410，并且该流体系统流体连接到贮存器。
8.一种控制流体系统中的压力的方法，其中所述流体系统流体连接到根据项目1至7中任一项所述的装置2’的主出口410，该方法包括调节所述泵送设备404和所述开/关阀406中的一个或两个。
9.一种控制流体系统中流体流率的方法，其中所述流体系统流体连接到根据项目1至7中任一项的装置2’的主出口410，或者流体连接到流体贮存器，该贮存器流体连接到根据项目1至7中任一项的装置2’的主出口410，该方法包括调节所述泵送设备404和所述开/关阀406中的一个或两个。
10.根据项目8或9的方法，其中当所述泵送设备404将气体跨过所述主连接设备401从第一气源411泵送到主出口410或从主出口410泵送到第一气源411时，开/关阀406关闭，否则显著打开。
11.一种其上存储有指令的非暂时性计算机可读存储介质，所述指令在被执行时使得至少一个计算设备执行项目8至10中任一项的方法。
在这个方面，该装置优选地没有包括流量限制部的连接设备。除此之外，整个以上描述类似地适用于该方面(对应于上述第一连接设备的主连接设备和对应于上述第三连接设备的副连接设备)。
根据本发明这一方面的装置提供了一种控制系统中的压力或流率的途径，其具有短的响应时间，并且具有有限的滞后或没有滞后。
根据又一个方面，并参考图13，本发明涉及以下项目：
1.一种用于控制流体系统中的压力或流量的装置2”，该装置2”包括：
-主连接设备501，其包括泵送设备504和主出口510，主连接设备501被配置成连接到第一气源511，泵送设备504被配置成将气体跨过所述第一连接设备501从第一气源511泵送到主出口510，或者从主出口510泵送到第一气源511，并且主出口510被配置成连接到所述流体系统或者与所述流体系统连接的流体贮存器；
-副连接设备502，其包括流量限制部505，第二连接设备502被配置成流体连接到第二气源512和第一连接设备501；
其中副连接设备502在泵送设备504和主出口510之间的位置处连接到主连接设备501。
2.根据项目1的装置2”，其中主连接设备501和副连接设备502包括导管507、508。
3.根据项目1或2中任一项的装置2”，其中第一和第二气源511、512是共同的气源，优选为大气。
4.根据项目1至3中任一项的装置2”，其中所述泵送设备504包括一个或多个压电泵。
5.根据项目1至4中任一项的装置2”，其中，流量限制部505是被动流量限制部。
6.根据项目1至5中任一项的装置2”，其中装置2”还包括控制单元，该控制单元包括电驱动系统，优选为电子驱动系统。
7.根据项目6的装置2”，其中装置2”还包括一个或多个传感器，优选地包括流量计和/或压力传感器，并且控制单元被配置为接收来自一个或多个传感器中的一个或多个的输入。
8.根据项目1至7中任一项的装置2”，其中，流量限制部505具有流阻，并且流阻大于泵送设备504的标称比率的二十分之一并且小于泵送设备504的标称比率的一半，所述标称比率是泵送设备504的标称流率Qmax和泵送设备504的标称压头ΔPmax的平方根之间的比率Qmax/√ΔP。
9.根据项目1至8中任一项的装置2”，其中流量限制部505具有流阻，并且流量限制部505的流阻使得当所述主出口510关闭时，装置2”的主出口510处的压力比当所述主出口510关闭并且假设流量限制部完全关闭时装置2”的主出口510处的压力降低10％至50％之间的系数(泄漏系数F)，优选地在20％至30％之间，并且例如在存在所述流量限制部505的情况下大约25％。
10.一种组件，包括项目1至9中任一项的装置2”和流体系统，该流体系统流体连接到装置2”的主出口510；或者包括项目1至9中任一项的装置2”、流体贮存器和流体系统，该贮存器流体连接到装置2”的主出口510，并且该流体系统流体连接到贮存器。
11.一种控制流体系统中的压力的方法，其中所述流体系统流体连接到根据项目1至9中任一项的装置2”的主出口510，该方法包括调节所述泵送设备504和所述流量限制部505中的一个或两个。
12.一种控制流体系统中流体的流率的方法，其中所述流体系统流体连接到根据第1至9项中任一项的装置2”的主出口510，或者流体连接到流体贮存器，该贮存器流体连接到根据第1至9项中任一项的装置2”的主出口510，该方法包括调节所述泵送设备504和所述流量限制部505中的一个或两个。
13.一种其上存储有指令的非暂时性计算机可读存储介质，所述指令在被执行时使得至少一个计算设备执行项目11至12中任一项的方法。
在该另一方面，该装置优选地不具有包括具有可调控孔径的阀的连接设备。除此之外，整个以上描述类似地适用于该方面(对应于上述第一连接设备的主连接设备和对应于上述第二连接设备的副连接设备)。
示例
以下示例说明了本发明，但并不限制本发明。
示例1
使用图6的设置。该实验设置由能够输送高达0.75升/分钟和最大可达到压力400毫巴的压电气泵组成。气泵在出口处通过管子与20毫升的贮存器相连。在同一空气路径上，设置可手动设置的被动泄漏处(leak)。该泄漏处将该管子连接到大气压力。流量计放置在通向大气的泄漏处的出口处，以测量泄漏处的空气流量。压力传感器也安装在相同的空气路径上，以测量贮存器的压力。驱动回路设置泵功率并测量压力。
设置详情如表2所示。
表2
在第一步中，空气泵被设置在最大功率(1W)，然后通过使用空气流量计来调节空气泄漏，以便获得期望的流率。根据泵可达到的性能，即最大压力和最大流率，确定泄漏系数。用于泄漏系数公式的泵流量常数，用√ΔPmax/Qmax表示，等于14.05(√0.4/0.045)。泄漏系数由公式F＝Q/√ΔP＝√ΔPmax/Qmax推导得出，其中压力单位为巴，流率单位为立方米/小时。
空气泄漏可手动调节，以匹配不同的泄漏系数。针对不同的泄漏系数，推导出通过流量限制部的泄漏空气流量Q。此外，根据表3确定预期的最大压力。
泄漏系数(F) Qleak(l/min) 最大可实现压力(巴)
0.05 0.0365 0.38
0.1 0.0711 0.36
0.2 0.1341 0.32
0.5 0.2904 0.24
0.75 0.3876 0.19
1.5 0.5625 0.1
表3
在第二步中，空气泵设置在最大功率(1W)，然后手动调节泄漏处以匹配相应的流率。流率在仪表嵌入式显示器上读取。如图5所示，针对不同的泄漏系数对多个设置进行了测试，其中泵由作为控制信号的Dirac信号以1W的最大功率激励15秒钟，在该时期后，泵被停用。每隔0.01秒监测一次压力，并将其发送至计算机进行记录。
然后将最大可实现压力、减压时间和泄漏系数与理论值进行比较。
表4中呈现的数据趋势与理论模型一致。与测量的最大压力有很小的偏差，这可能是由于内部管子、测量的精度和设置的流道阻力引起的。
表4
图5上的图分别对应于F＝0(图A)、F＝0.05(图B)、F＝0.10(图C)、F＝0.20(图D)、F＝0.50(图E)、F＝0.75(图F)和F＝1.50(图G)。
图4A进一步显示了根据本发明的设置(图A，开关阀和被动泄漏，泄漏系数设置为5％)和对比装置(图B，对应于图2，包括泵和被动泄漏，泄漏系数设置为20％)对控制信号的响应。比较表明，本发明提供了显著更高的最大压力和更短的响应时间。
图4B比较了在通过第二出口和第三出口有泄漏处(曲线B)和没有泄漏处(曲线A)的情况下，装置主出口处压力的稳定性，即无脉动性。值得注意的是，通过引入泄漏处来提高稳定性。
示例2
实验设置由两种配置组成：在根据图9A的组件中的如图2所示的对比配置，其包括具有被动泄漏处的泵，以及在根据图9B的组件中的根据图3所示的实施例的配置，其包括与被动泄漏处和开/关阀结合的泵。在加压实验中，两个系统都连接到20ml空气贮存器902。被动泄漏处上的控制单元903、压力传感器904和流量计901进一步安装在组件中。所有的气体来源都是大气。
第一个系统泄漏处的泄漏系数设定为0.25。对于第二个系统，被动泄漏处的泄漏系数设定为0.05，开/关阀的泄漏系数设定为1，即全开。
使用算法来驱动空气泵和双模阀，从而允许压力调节。数据被送到计算机进行记录和后期处理。此外，流量计测量泵消耗的气体。
操作方法设置调节压力步骤次序。来自TTP Ventus的二手泵DP-S2-007提供400毫巴的最大可实现压力和高达0.75升/分钟的流率。该实验的压力步长为0毫巴、150毫巴、300毫巴、150毫巴，最后为0毫巴。在次序之间，等待延迟允许系统稳定。
图10A显示了两个系统的压力响应(发明图A，对比图B)。图10B显示了两个系统中消耗的气体流量(发明图A，对比图B)。使用双模阀时，气体仅在加压阶段消耗。第一个(对比)系统在所有情况下都吸入空气，除了减压期间或压力为0毫巴时。图10C显示了两个系统的泵消耗的功率(发明图A，对比图B)。当使用具有双模阀的系统时，在所有情况下提取的功率都显著降低。利用第一个系统，大量的被动泄漏消耗了一定量的能量。
该实验揭示了泵的气体消耗和使用功率的改进。这些改进影响了泵的寿命，因为它可以在更低的功率下运行，因此可以运行更长的时间。当使用昂贵或危险的气体时，气体消耗可能是一个因素。
示例3
设置与实施例1相同，具有第一对比配置和根据本发明的第二配置。
第一个系统泄漏处设置为泄漏系数0.25。第二个系统被动泄漏处设置为0.05，双模态泄漏阀设置为1。
使用一种算法来驱动空气泵和双模阀，允许压力调节。数据被送到计算机进行记录和后期处理。
正弦波形激励命令作为压力设定点指令发送。振荡周期为4.5秒，振幅为400毫巴。在图11A和图11B上，分别针对比较设备(图11A)和根据本发明实施例的设备(图11B)，绘制了作为对正弦波形命令(虚线)的响应的测量压力(实线)随时间的变化。
由于第一个系统的泄漏系数低于第二个系统的泄漏系数，其在降压过程中的响应时间较慢。这导致加压和减压之间不对称的压力分布。如果频率高(高于10Hz)，则正弦波形命令的再现效果很差。此外，由于被动泄漏，最大可实现压力较低。
图11C显示了减压期间开/关阀的使用。根据要达到的压降和压力范围，阀门开启较小或较大。控制单元根据其内部调节算法驱动阀门。
该实验显示了在压力调节的情况下系统响应时间的改进。加压和减压之间的对称性轮廓允许对压力指令的满意响应。

Claims (15)

1.一种用于控制流体系统(3)中的压力或流量的装置(2)，所述装置(2)包括：
-第一连接设备(301)，其包括泵送设备(304)和主出口(310)，所述第一连接设备(301)被配置成连接到第一气源(311)，所述泵送设备(304)被配置成将气体跨过所述第一连接设备(301)从所述第一气源(311)泵送到所述主出口(310)，或者从所述主出口(310)泵送到所述第一气源(311)，并且所述主出口(310)被配置成连接到所述流体系统(3)或与所述流体系统连接的流体的贮存器；
-第二连接设备(302)，其包括流量限制部(305)，所述第二连接设备(302)被配置成流体连接到第二气源(312)和所述第一连接设备(301)；
-第三连接设备(303)，其包括具有可调控孔径的阀(306)，所述第三连接设备(303)被配置成流体连接到第三气源(313)和所述第一连接设备(301)；
其中，所述第二连接设备(302)和所述第三连接设备(303)在所述泵送设备(304)和所述主出口(310)之间的位置处连接到所述第一连接设备(301)。
2.根据权利要求1所述的装置(2)，其中，所述第一、第二和第三连接设备(301，302，303)中的一个或多个包括导管(307，308，309)。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的装置(2)，其中，所述第一、第二和第三气源(311、312、313)是公共气源，优选地大气。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置(2)，其中，所述泵送设备(304)包括一个或多个压电泵。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置(2)，其中，所述流量限制部(305)是被动流量限制部。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置(2)，其中，所述具有可调控孔径的阀(306)是开/关阀。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置(2)，其中，所述装置(2)还包括控制单元(605)，所述控制单元(605)包括电驱动系统，优选电子驱动系统。
8.根据权利要求7所述的装置(2)，其中，所述装置(2)还包括一个或多个传感器(601，602，603)，优选地包括流量计和/或压力传感器，并且所述控制单元(605)被配置为接收来自所述一个或多个传感器(601，602，603)中的一个或多个的输入。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置(2)，其中，所述流量限制部(305)具有流阻，并且所述流阻大于所述泵送设备(304)的标称比率的二十分之一并且小于所述泵送设备(304)的标称比率的一半，所述标称比率是所述泵送设备(304)的标称流率(Qmax)和所述泵送设备(304)的标称压头(ΔPmax)的平方根之间的比率
10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置(2)，其中，所述流量限制部(305)具有流阻，并且其中：
-所述流量限制部(305)是被动流量限制部，并且所述流量限制部(305)的流阻使得：在存在所述流量限制部(305)时，当所述主出口(310)和所述阀(306)关闭时，所述装置(2)的主出口(310)处的压力比当所述主出口(310)和所述阀(306)完全关闭并假定所述流量限制部(305)完全关闭时所述装置(2)的主出口(310)处的压力低2％至15％，优选地3％至10％的系数；或者
-所述流量限制部(305)是主动流量限制部，并且所述流量限制部(305)的流阻能够被调节，使得：在存在所述流量限制部(305)时，当所述主出口(310)和所述阀(306)关闭时，所述装置(2)的主出口(310)处的压力比当所述主出口(310)和所述阀(306)完全关闭并假定所述流量限制部(305)完全关闭时所述装置(2)的主出口(310)处的压力低50％至130％，优选80％至120％的系数。
11.一种组件(1)，其包括权利要求1至10中任一项所述的装置(2)和流体系统(3)，所述流体系统(3)流体连接至所述装置(2)的主出口(310)；或者包括权利要求1至11中任一项所述的装置(2)、流体的贮存器和流体系统，所述贮存器流体连接到所述装置(2)的主出口(310)，并且所述流体系统流体连接到所述贮存器。
12.一种控制流体系统(3)中的压力的方法，其中，所述流体系统(3)流体连接到根据权利要求1至10中任一项所述的装置(2)的主出口(310)，所述方法包括调节所述泵送设备(304)、所述流量限制部(305)和所述具有可调控孔径的阀(306)中的一个或多个。
13.一种控制流体系统(3)中的流体流率的方法，其中，所述流体系统(3)流体连接到根据权利要求1至10中任一项所述的装置(2)的主出口(310)，或者流体连接到流体的贮存器，所述贮存器流体连接到根据权利要求1至10中任一项所述的装置(2)的主出口(310)，所述方法包括调节所述泵送设备(304)、所述流量限制部(305)和所述具有可调控孔径的阀(306)中的一个或多个。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，当所述泵送设备(304)将气体跨过所述第一连接设备(301)从所述第一气源(311)泵送到所述主出口(310)，或从所述主出口(310)泵送到所述第一气源(311)时，所述具有可调控孔径的阀(306)明显关闭，否则明显打开。
15.一种其上存储有指令的非暂时性计算机可读存储介质，当执行所述指令时，使至少一个计算设备执行权利要求12至14中任一项所述的方法。
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