DE102007047338B3 - Fluid pipeline for enabling phase-separation in micro-fluids has first and second fluids arranged in the fluid pipeline with a main direction of flow and a cross-flow flowing crosswise to the main direction of flow - Google Patents

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Abstract

A cross-flow has a central area (20) and five peripheral areas (22) that stretch from the central area in different directions and are separated from each other by side sections running towards the central section. A first fluid (26) has a first wettability regarding a material in a fluid pipeline and is held by capillary forces in the peripheral areas of the cross-flow. A second fluid (24) has a second wettability regarding the material in the fluid pipeline. An independent claim is also included for a method for operating a fluid pipeline with a main direction of flow and a cross-flow flowing crosswise to the main direction of flow.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fluidleitung und insbesondere eine Fluidleitung, die einen inneren Flussquerschnitt bzw. eine Innenstrukturierung aufweist, der eine Phasenseparation ermöglicht.The The present invention relates to a fluid conduit, and more particularly a fluid line having an inner flow cross section and a Having internal structuring, which allows a phase separation.

Bei der Verbindung von fluidischen Systemen mittels Fluidleitungen, insbesondere in der Mikrofluidik, können oftmals Probleme auftreten, wenn sich Gasblasen in einer Flüssigkeit befinden. Wie bei H. Wong et al, „The Motion of Long Bubbles in Polygonal Capillaries 2. Drag, Fluid Pressure and Fluid-Flow 2," Journal of Fluid Mechanics, Vol. 292, S. 95–110, Juni 1995, beschrieben ist, können Blasen den Flusswiderstand in mikrofluidischen Leitungen, wie z. B. Schläuchen und Kanälen erhöhen. Der Widerstand einer Blase wird hierbei hauptsächlich von den Enden der Blase bestimmt und erhöht sich mit der Anzahl der Blasen. Diesbezüglich wird neben der oben genannten Schrift auf R. F. Probstein, Physicochemical Hydrodynamics: An Introduction, 2ed Wiley-Interscience, 2003, und C. W. Wong et al, "Transient capillary blocking in the flow field of a micro-DMFC and its effect an cell Performance 1," J. Electrochem. Soc., Vol. 1523, Nr. 8, S. A1600-A1605, 2005, verwiesen. Außerdem können Blasen in Bereiche gelangen, in denen sie den Betrieb stören. Beispielsweise können Düsen durch Blasen verstopft werden, siehe M. J. Jensen, G. Goranovic, und H. Bruus, „The Clogging Pressure of bubbles in hydrophilic microchannel constractions," Journal of Micromechanics and Microengineering, vol. 14, Nr. 7, S. 876–883, Juli 2004, und die Kompressibilität von eingeschlossen Blasen kann zu einem Leistungsabfall in Mikropumpen führen.at the connection of fluidic systems by means of fluid lines, especially in microfluidics, problems can often arise if there are gas bubbles in a liquid are located. As with H. Wong et al, The Motion of Long Bubbles in Polygonal Capillaries 2. Drag, Fluid Pressure and Fluid Flow 2, "Journal of Fluid Mechanics, Vol. 292, pp. 95-110, June 1995, can Blow the flow resistance in microfluidic lines, such. Hoses and channels increase. The resistance of a bubble is mainly from the ends of the bubble determined and increased with the number of bubbles. In this regard, in addition to the above Scripture on R.F. Probstein, Physicochemical Hydrodynamics: An Introduction, 2ed Wiley-Interscience, 2003, and C.W. Wong et al, Transient capillary blocking in the flow field of a micro-DMFC and its effect at cell performance 1, "J. Electrochem. Soc., Vol. 1523, No. 8, pp. A1600-A1605, 2005. Furthermore can Bubbles enter areas where they interfere with the operation. For example, nozzles can through Bubbles are blocked, see M.J. Jensen, G. Goranovic, and H. Bruus, "The Clogging Pressure of bubbles in hydrophilic microchannel constractions, "Journal of Micromechanics and microengineering, vol. 14, No. 7, pp. 876-883, July 2004, and compressibility included Blowing can lead to a loss of performance in micropumps.

Gasblasen können bei der Befüllung eingeschlossen werden oder können während des Betriebs, beispielsweise durch che mische Reaktionen entstehen, siehe die oben genannte Schrift von C. W. Wong. Ein blasenfreies Befüllen von Strukturen ist im Allgemeinen wünschenswert und kann beispielsweise durch ein Vorbefüllen mit löslichen Gasen erfolgen, das bei R. Zengerle et al, „Carbon dioxide priming of micro liquid systems," in Proc. of IEEE-MEMS 1995 Amsterdam, 1995, S. 340–343, beschrieben ist. Das Entfernen von Gasblasen aus fluidischen Systemen kann durch den Einbau von Fänger- oder Kammstrukturen erfolgen, J. H. Tsai et al, „Active microfluidic mixer and gas bubble filter driven by thermal bubble micropump," Sensors and Actuators A-Physical, Vol. 97–8, S. 665–671, April 2002. Diese isolieren die Gasblasen an entsprechenden Positionen oder halten sie von kritischen Positionen fern. In der Praxis ist es außerdem üblich, ein System so lange zu spülen, bis alle Blasen verschwunden sind, M. J. Müller, „Entwicklung und Optimierung von Direktmethanol-Brennstoffzellstapeln." Forschungszentrum Jülich, 2006. Dies ist jedoch beispielsweise bei Sackleitungen bzw. Sacklöchern, die nur eine offene Seite besitzen, nicht möglich. Das Spülen ist generell mit erhöhtem Zeitaufwand und Materialbedarf verbunden und darüber hinaus in vielen Applikationen anwendungsbedingt, beispielsweise in der Medizintechnik, nicht praktikabel.gas bubbles can at the filling be included or can while operation, for example due to chemical reactions, see the above-mentioned paper by C. W. Wong. A bubble-free fill of structures is generally desirable and may be, for example by pre-filling with soluble Gases, described by R. Zengerle et al., "Carbon dioxide priming of micro liquid systems, "in Proc. of IEEE-MEMS 1995 Amsterdam, 1995, pp. 340-343. The Removal of gas bubbles from fluidic systems can be done by the Installation of catcher or comb structures, J.H. Tsai et al, "Active microfluidic mixer and gas bubble filters driven by thermal bubble micropump, "Sensors and Actuators A-Physical, Vol. 97-8, Pp. 665-671, April 2002. These isolate the gas bubbles at appropriate positions or keep them away from critical positions. In practice is it is also common to one Flush system for so long until all bubbles have disappeared, M. J. Müller, "Development and Optimization direct methanol fuel cell stacks. "Forschungszentrum Jülich, 2006. This is, however For example, in blind lines or blind holes, the only one open Own page, not possible. The rinse is generally elevated Time and material requirements connected and beyond in many applications application-related, for example in medical technology, not practicable.

In mikrofluidischen Systemen kann auch ein Trennen von nicht mischbaren Phasen, beispielsweise einer ersten gasförmigen Phase und einer zweiten flüssigen Phase, über Kapillarkräfte geschehen. Dabei werden unterschiedliche Kapillardrücke ausgenutzt, um Blasen an bestimmte Orte zu transportieren, siehe C. Litterst, S. Eccarius, C. Hebling, R. Zengerle, und P. Koltay, „Increasing μDMFC efficiency by passive CO2 bubble removal and discontinuous Operation," Journal of Micromechanics and Microengineering, Vol. 16, Nr. 9, S. S248–S253, Aug. 2006, und die DE 102005005231 A1 .In microfluidic systems, it is also possible to separate immiscible phases, for example a first gaseous phase and a second liquid phase, via capillary forces. Different capillary pressures are utilized to transport bubbles to certain places, see C. Litterst, p Eccarius, C. Hebling, R. Zengerle, and P. Koltay, "Increasing μDMFC efficiency by passive CO 2 bubble removal and discontinuous operation, Journal of Micromechanics and Microengineering, Vol. 16, No. 9, pp. S248-S253, Aug. 2006, and the DE 102005005231 A1 ,

In der DE 102005005231 A1 ist dabei ein Fluidkanal beschrieben, der einen T-förmigen Flussquerschnitt oder einen L-förmigen Flussquerschnitt aufweist. Der Flussquerschnitt weitet sich zu einem Auslassende des Kanals hin auf, so dass die in dem Flusskanal befindliche Gasblase durch Kapillarkräfte zu dem Auslassende hin bewegt wird.In the DE 102005005231 A1 In this case, a fluid channel is described which has a T-shaped flow cross section or an L-shaped flow cross section. The flow area widens toward an outlet end of the channel so that the gas bubble in the flow channel is moved toward the outlet end by capillary forces.

In Academic Press Inc., "Two-Dimensional Menisci in Nonaxi-Symmetric Capillaries", Journal of Colloid and Interface Science, Vol. 148, Nr. 1, 1. Januar 1992, ist eine Kapillare, deren Flussquerschnitt die Form eines Sterns mit vier Spitzen aufweist, gezeigt.In Academic Press Inc., "Two-Dimensional Menisci in Nonaxi-Symmetric Capillaries, "Journal of Colloid and Interface Science, Vol. 148, No. 1, January 1, 1992, is a capillary whose flow cross-section is in the shape of a star with four peaks shown.

Zur Phasentrennung gelangen klassisch aber auch Dichteunterschiede zur Anwendung. Dabei wird der Auftrieb der Blasen unter dem Einfluss der Gravitation ausgenutzt. Dies erfordert Geometrien und Lagen, die einen kontinuierlichen Aufstieg ermöglichen. In engen Kanälen ist die Bewegung der Blasen jedoch wieder aufgrund der Kontaktlinieneffekte gebremst. Bei Zentrifugen wird der Effekt des Auftriebs verstärkt, wobei ein hoher technischer Aufwand nötig ist.to Phase separation leads to classic but also density differences Application. The buoyancy of the bubbles is under the influence exploited gravity. This requires geometries and layers that enable a continuous rise. In narrow channels is the movement of the bubbles, however, again due to the contact line effects braked. In centrifuges, the effect of buoyancy is enhanced, with a high technical effort needed is.

Aus der DE 694 08 322 T2 ist ein Rohrprofil, insbesondere zum Gebrauch als Flüssigkeitsleitung bekannt. Das Rohrprofil weist innere Rippen oder Trennwände auf, die im Wesentlichen radial schraubenförmig um die Längsachse des Profils gewunden sind, welche sich radial über wenigstens etwa die Hälfte des Innenradius des Profils erstrecken und Mittel bilden, welche die direkten Ausbreitungen von Schalldruckwellen im Inneren des Profils verhindern.From the DE 694 08 322 T2 is a tube profile, in particular known for use as a liquid line. The tube profile has internal ribs or partitions that are wound substantially radially helically about the longitudinal axis of the profile which extends radially over at least about half of the interior Extend radius of the profile and form means that prevent the direct propagation of sound pressure waves inside the profile.

Aus der WO 2007/034912 A1 sind eine Nanofluidproduktionsvorrichtung und ein Nanofluidproduktionsverfahren bekannt, bei dem eine Flüssigkeit und ein Gas in einer Gas/Flüssigkeitsmischkammer gemischt werden, während turbulente Strömungen in derselben bewirkt werden. Eine ultrafeine Ausstoßöffnung ist vorgesehen, durch die das Gas/Flüssigkeitsgemisch entladen wird, um ein Nanofluid zu ergeben. Ferner ist ein Filtermechanismus vorgesehen, der Nanofluid beseitigt, das einen Durchmesser aufweist, der nicht kleiner als ein gegebener Wert ist.From the WO 2007/034912 A1 For example, a nanofluid production apparatus and a nanofluid production method are known in which a liquid and a gas are mixed in a gas / liquid mixing chamber while causing turbulent flows therein. An ultrafine ejection port is provided through which the gas / liquid mixture is discharged to yield a nanofluid. Further, a filter mechanism is provided which eliminates nanofluid having a diameter not smaller than a given value.

Es besteht ein Bedarf nach einer Fluidleitung, die eine Phasentrennung zweier in der Fluidleitung angeordneter Phasen ermöglicht, wobei ein Flusswiderstand für eine der Phasen reduziert ist, sowie einem Verfahren zum entsprechenden Betreiben einer Fluidleitung.It there is a need for a fluid conduit that undergoes phase separation allows two arranged in the fluid line phases, where a flow resistance for one of the phases is reduced, as well as a method to the corresponding one Operating a fluid line.

Diese Aufgabe wird durch eine Fluidleitung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 15 gelöst.These The object is achieved by a fluid line according to claim 1 and a method solved according to claim 15.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Fluidleitung, die eine Hauptströmungsrichtung und einen Flussquerschnitt quer zur Hauptströmungsrichtung aufweist, wobei der Flussquerschnitt einen zentralen Bereich und zumindest fünf sich von dem zentralen Bereich in unterschiedliche Richtungen erstreckende periphere Bereiche aufweist, die durch in Richtung zum zentralen Bereich hin verlaufende Wandabschnitte voneinander getrennt sind.The The present invention provides a fluid conduit that has a main flow direction and a flow cross-section transverse to the main flow direction, wherein the river cross section a central area and at least five extending from the central area in different directions has peripheral areas facing towards the central Area extending wall sections are separated from each other.

Die Erfinder haben erkannt, dass ein solcher reduzierter Flusswiderstand erreicht werden kann, indem die genannte Kontaktlinie senkrecht zur Hauptströmungsrichtung sehr klein ist, was wiederum erreicht werden kann, indem eine Fluidleitung mit einem zentralen Bereich und zumindest fünf sich von dem zentralen Bereich unterschiedlichen Richtungen erstreckende periphere Bereiche aufweist.The Inventors have recognized that such a reduced flow resistance can be achieved by the said contact line perpendicular to the main flow direction is very small, which in turn can be achieved by a fluid line with a central area and at least five different from the central area Having directions extending peripheral areas.

Bei Ausführungsbeispielen ist die Fluidleitung derart ausgelegt, dass eine Flüssigkeit, die bezüglich eines Materials der Fluidleitung eine erste Benetzbarkeit aufweist, durch Kapillarkräfte in den peripheren Bereichen des Flussquerschnitts gehalten werden kann, und ein Fluid, das bezüglich des Materials der Fluidleitung eine zweite Benetzbarkeit aufweist, die geringer ist als die erste Benetzbarkeit, durch Kapillarkräfte in dem zentralen Bereich des Flussquerschnitts gehalten werden kann.at embodiments the fluid line is designed such that a liquid, the concerning a Material of the fluid line has a first wettability by capillary forces held in the peripheral areas of the flow cross-section can, and a fluid that respects the material of the fluid line has a second wettability, which is less than the first wettability, due to capillary forces in the central one Area of the flow cross-section can be maintained.

Bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann somit das Problem von mit Blasen verstopften miniaturisierten fluidischen Leitungen durch eine an der Innenseite des Schlauchs angebrachte Strukturierung quer zur Hauptströmungsrichtung, also durch eine entsprechende Ausgestaltung des Flussquerschnitts, gelöst werden. Bei Ausführungsbeispielen kann die Strukturierung dazu führen, dass sich eine nicht benetzende Phase (bzw. eine schlechter benetzende Phase), beispielsweise Gas, durch Kapillarkräfte getrieben in einem Teilbereich des Kanalquerschnitts konzentriert. Dadurch kann eine umgebende, benetzende Flüssigkeit die Gasblase umströmen, so dass eine Blockade des gesamten Flussquerschnitts und somit der Fluidleitung vermieden wird.at embodiments Thus, the present invention can overcome the problem of blisters clogged miniaturized fluidic lines through a structuring across the inside of the hose Main flow direction, that is, by a corresponding configuration of the flow cross-section, solved become. In embodiments can cause the structuring that a non-wetting phase (or a bad wetting phase) Phase), for example gas, driven by capillary forces in a partial area of the channel cross section. This allows a surrounding, wetting liquid flow around the gas bubble, so that a blockage of the entire flow cross-section and thus the fluid line is avoided.

Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung ist dabei die Struktur so ausgelegt, dass eine Kontaktlinie zwischen der in einem Teilbereich des Kanalquerschnitts konzentrierten Phase und der Fluidleitung senkrecht zur Hauptströmungsrichtung sehr klein ist, so dass auch der Widerstand dieser Phase, beispielsweise der Gasblase, erheblich reduziert wird. Damit ist ein Bewegen der Blase auch bei kleinen Kräften, beispielsweise kleinen Drücken bzw. Strömungsgeschwindigkeiten, möglich. Eine Blase kann somit entweder bei kleinem Druckverlust mit der Strömung bewegt werden oder sich gegen die Strömung bewegen, ohne diese stark zu unterbinden. Neben einer Gasblase kann es sich bei der in einem Teilbereich des Kanalquerschnitts konzentrierten Phase um eine eingeschlossene nicht mischbare Flüssigkeit handeln, wobei jedoch bei der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Einfachheit halber auf den Fall einer Gasblase Bezug genommen wird.at embodiments the invention, the structure is designed so that a line of contact between the concentrated in a portion of the channel cross-section phase and the fluid line is very small perpendicular to the main flow direction, so that the resistance of this phase, such as the gas bubble, is significantly reduced. Thus, a movement of the bubble is also at small forces, for example, small pressures or flow rates, possible. A bubble can thus either at low pressure loss with the flow be moved or move against the flow, without this strong to prevent. In addition to a gas bubble, it may be in one Part of the channel cross-section concentrated phase around an enclosed immiscible liquid but more preferred in the description below embodiments for the sake of simplicity, reference is made to the case of a gas bubble becomes.

Ausführungsbeispiele erfindungsgemäße Fluidleitungen können derart ausgelegt sein, dass eine Flüssigkeit, die bezüglich des Materials der Fluidleitungen einen Kontaktwinkel ≤ 70° aufweist, in den peripheren Bereichen des Flussquerschnitts gehalten wird, und eine Gasblase in dem zentralen Bereich des Flussquerschnitts gehalten wird.embodiments fluid lines according to the invention can be designed so that a liquid with respect to the Material of the fluid lines has a contact angle ≤ 70 °, is held in the peripheral areas of the flow cross section, and a gas bubble in the central region of the flow cross section is held.

Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung kann eine Blase in einer Fluidleitung, die beispielsweise Finger mit einem rechteckigen Flussquerschnitt, die sich sternförmig von einem zentralen Bereich, der einen regelmäßsigen mehreckeing Flussquerschnitt aufweist, erstrecken, aufweisen. Eine Blase kann in Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Fluidleitung zentriert sein und nur einen kleinen Teil des Querschnitts bedecken. Ist die Blase zentriert, so kann sie von einer Flüssigkeit umströmt werden, die in den peripheren Bereichen strömt. Eine Blasenfängerstruktur kann vorgesehen sein, um den zentralen Teil des Querschnitts zu blockieren, beispielsweise durch eine Sperre in Form eines Plättchens, ein Sieb oder dergleichen. Dadurch kann vermieden werden, dass Blasen in einen bestimmten Bereich eines Systems gelangen. Ferner kann dadurch eine Blasenabscheidung realisiert werden, um die Blasen einer anderen Benutzung zuzuführen.In embodiments of the invention, a bladder in a fluid conduit, for example fin ger having a rectangular flow cross-section, the star-shaped from a central region having a regular mehreckeing flow cross section, have. A bubble may be centered in embodiments of a fluid line according to the invention and cover only a small part of the cross section. If the bubble is centered, it can be flowed around by a liquid flowing in the peripheral areas. A bubble trap structure may be provided to block the central part of the cross-section, for example by a barrier in the form of a plate, a sieve or the like. This can prevent bubbles from entering a specific area of a system. Further, bubble separation can be realized thereby to supply the bubbles to another use.

Der Effekt des Haltens der Blase mit der geringeren Benetzbarkeit in dem zentralen Bereich hängt vom Kontaktwinkel ab, der wiederum von den zwei beteiligten Phasen sowie dem Material der Fluidleitung abhängt. Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung kann eine Einrichtung zum Ändern des Kontaktwinkels und somit der ersten Benetzbarkeit vorgesehen sein, so dass durch Beeinflussung des Kontaktwinkels zwischen einer Situation, in der die weniger benetzende Phase in dem zentralen Bereich gehalten wird, und einer anderen Situation, in der die schlechter benetzende Phase nicht mehr durch Kapillarkräfte in dem zentralen Bereich gehalten wird, umgeschaltet werden kann. Liegt die zweite Situation vor, kann die Blase den gesamten Querschnitt bedecken. Eine solche Beeinflussung des Kontaktwinkels kann beispielsweise durch elektrostatische Kräfte („Electro Wetting") oder Temperaturänderungen („Marangoni-Effekt") erfolgen. Somit kann eine Bewegung einer Blase oder eines Tropfens, falls es sich bei der schlechten benetzenden Phase ebenfalls um eine Flüssigkeit handelt, kontrolliert werden.Of the Effect of holding the bubble with the lower wettability in the central area hangs from the contact angle, which in turn depends on the two phases involved as well as the material of the fluid line depends. In embodiments The invention may include means for changing the contact angle and Thus, the first wettability be provided so that by influencing the contact angle between a situation where the less wetting phase is held in the central area, and one other situation where the worse wetting phase is not more through capillary forces is held in the central area, can be switched. If the second situation is present, the bubble can cover the entire cross section cover. Such an influence on the contact angle can, for example by electrostatic forces ("Electro Wetting ") or temperature changes ("Marangoni effect") can be a movement of a bubble or a drop, if it is in the bad wetting phase also a liquid is controlled.

Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung wird die Phase mit der geringeren Benetzbarkeit in dem zentralen Bereich gehalten, wenn ein Kapillardruck, den diese Phase bei Bedeckung des gesamten Flussquerschnitts in den peripheren Bereichen erfährt, höher ist als der Kapillardruck, den eine Kappe der Blase im zentralen Bereich aufbaut. Eine Kappe der Blase tritt dabei am in Strömungsrichtung vorderen und hinteren Ende der Blase auf. Das Auftreten dieser Situation hängt von der Querschnittsgeometrie der Fluidleitung und vom Kontaktwinkel ab, wobei Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Fluidleitungen derart ausgestaltet sind, dass die schlechter benetzende Phase in dem zentralen Bereich gehalten wird und dass ein Flusswiderstand für eine Bewegung dieser Phase reduziert ist.at embodiments the invention is the phase with the lower wettability in held the central area when a capillary pressure this Phase covering the entire flow cross section in the peripheral Experiences areas, is higher as the capillary pressure, a cap of the bladder in the central area builds. A cap of the bubble occurs in the flow direction front and back end of the bubble up. The occurrence of this situation depends on the cross-sectional geometry of the fluid line and the contact angle from, with embodiments inventive fluid lines are designed such that the worse wetting phase in the central area is held and that a flow resistance for a movement this phase is reduced.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: embodiments The invention will be described below with reference to the accompanying drawings explained in more detail. It demonstrate:

1a und 1b schematische Querschnittansichten eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Fluidleitung; 1a and 1b schematic cross-sectional views of an embodiment of a fluid conduit according to the invention;

2a und 2b schematische Ansichten zur Erläuterung einer Anzahl benötigter Finger bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; 2a and 2 B schematic views for explaining a number of required fingers in an embodiment of the invention;

3a und 3b schematische Querschnittansichten eines alternativen Ausführungsbeispiels einer Fluidleitung; 3a and 3b schematic cross-sectional views of an alternative embodiment of a fluid conduit;

4a–4c schematische Querschnittansichten eines weiteren alternativen Ausführungsbeispiels einer Fluidleitung; 4a - 4c schematic cross-sectional views of another alternative embodiment of a fluid conduit;

5a und 5b schematische Ansichten eines Ausführungsbeispiels mit einer Blasensperre; 5a and 5b schematic views of an embodiment with a bubble stopper;

6a und 6b schematische Querschnittansichten eines Ausführungsbeispiels zum Umschalten zwischen einer zentrierten und einer nicht zentrierten Position; und 6a and 6b schematic cross-sectional views of an embodiment for switching between a centered and a non-centered position; and

7 eine schematische Querschnittansicht des inneren Flussquerschnitts eines Ausführungsbeispiels einer Fluidleitung. 7 a schematic cross-sectional view of the inner flow cross section of an embodiment of a fluid line.

1a zeigt schematisch ein Querschnittsprofil eines Ausführungsbeispiels einer Fluidleitung in der Form eines Schlauchs 12, dessen Schlauchwand 14 innen strukturiert ist, um den in 1a gezeigten Flussquerschnitt 16 zu ergeben. Wie in 1a durch eine gestrichelte Linie angezeigt ist, umfasst der Flussquerschnitt 16 einen zentralen Bereich 20 und periphere Bereiche 22, die sich in unterschiedlichen Richtungen von dem zentralen Bereich 20 nach außen erstrecken. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel besitzen die sich nach außen erstreckenden peripheren Berei che 22 jeweils einen rechteckigen Flussquerschnitt, während der zentrale Bereich 20 einen Flussquerschnitt in der Form eines gleichmäßigen Mehrecks besitzt, wobei die Anzahl von Ecken des Mehrecks der Anzahl von peripheren Bereichen 22 entspricht. 1a schematically shows a cross-sectional profile of an embodiment of a fluid conduit in the form of a tube 12 whose hose wall 14 inside is structured around the in 1a shown flow cross section 16 to surrender. As in 1a indicated by a dashed line, includes the flow area 16 a central area 20 and peripheral areas 22 moving in different directions from the central area 20 extend to the outside. In the embodiment shown have the outwardly extending peripheral Berei surface 22 each have a rectangular flow area, while the central area 20 has a flow cross section in the form of a uniform polygon, wherein the An number of vertices of the polygon of the number of peripheral regions 22 equivalent.

Der innere Flussquerschnitt des Schlauchs 12 und ein Kontaktwinkel zwischen einer Flüssigkeit in der Fluidleitung und dem Material der inneren Wand der Fluidleitung sind bei dem in den 1a und 1b gezeigten Ausführungsbeispiel derart ausgelegt, dass eine Gasblase 24 in dem zentralen Bereich 20 gehalten wird, d. h. im Zentrum des Schlauchs 12 positioniert ist. Umgebende benetzende Flüssigkeit 26 kann in den peripheren Bereichen 22 an der Gasblase 24 vorbeiströmen, siehe 1b.The inner flow cross-section of the hose 12 and a contact angle between a liquid in the fluid conduit and the material of the inner wall of the fluid conduit are in the in the 1a and 1b shown embodiment designed such that a gas bubble 24 in the central area 20 is held, ie in the center of the hose 12 is positioned. Ambient wetting liquid 26 can in the peripheral areas 22 at the gas bubble 24 flow by, see 1b ,

Ausführungsbeispiele von Strukturierungen, die zu einem Flussquerschnitt führen, bei dem eine Zentrierung einer schlechter benetzenden Flüssigkeit in einem zentralen Bereich stattfindet, wobei ein Flusswiderstand dieser im zentralen Bereich gehaltenen Phase in Hauptströmungsrichtung gering ist, werden im Folgenden erläutert. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die beschriebenen Querschnitte lediglich beispielhaft sind und zur Erläuterung der Konstruktion von Strukturen, die die beschriebenen Effekte aufweisen, herangezogen werden können.embodiments structuring leading to a flow area the one centering a bad wetting liquid taking place in a central area, being a flow resistance this held in the central region phase in the main flow direction is low, are explained below. At this point be noted that the cross sections described are merely exemplary are and for explanation the construction of structures having the described effects, can be used.

Zunächst wird Bezug nehmend auf die 2a und 2b ein Schlauch aus Fingern betrachtet, wie er oben Bezug nehmend auf die 1a und 1b beschrieben wurde. Bei einer solchen Fluidleitung besteht der innere Querschnitt des Fluidkanals aus einem regulären Muster von N Rechtecken. Verschiedene Abmessungen des Flussquerschnitts sind in 2a angegeben, wobei a die Breite eines peripheren Bereichs bezeichnet, b den Abstand des Endes eines peripheren Bereichs vom Zentrums des Flussquerschnitts bezeichnet, c die Länge eines peripheren Bereichs bezeichnet, 2ri den Radius einer sich in den zentralen Bereich 20 bildenden Blase bezeich net, und α den Winkel zwischen zwei benachbarten peripheren Bereichen bezeichnet.First, referring to the 2a and 2 B a hose made of fingers, as he referred above to the 1a and 1b has been described. In such a fluid line, the inner cross section of the fluid channel consists of a regular pattern of N rectangles. Different dimensions of the flow cross section are in 2a where a denotes the width of a peripheral region, b denotes the distance of the end of a peripheral region from the center of the flow cross section, c denotes the length of a peripheral region, 2r i the radius of one in the central region 20 forming bubble designated, and α denotes the angle between two adjacent peripheral areas.

Bei einem solchen Flussquerschnitt kann ein Effekt einer Zentrierung einer Gasblase im zentralen Bereich 20 wie folgt erreicht werden. Ausgehend von einem Rechteck, d. h. von einem peripheren Bereich 20, werden weitere N-1 Rechtecke durch Rotation des ersten Rechtecks um den Mittelpunkt einer der Kanten des Rechtecks um den N-ten Teil von 360° gebildet. Somit entsteht ein Flussquerschnitt mit einem sternförmigen Muster aus N Fingern, wie dies in 2a gezeigt ist. Dabei sind sowohl der innere Bereich 20 als auch die peripheren Bereiche 22 durch das erste Rechteck und die Anzahl N der Finger gegeben. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel gibt es bei einem gegebenen Kontaktwinkel Θ (zwischen dem Material des Schlauchs 12 und der Flüssigkeit in den peripheren Bereichen) eine minimale Anzahl von Fingern, die der Flussquerschnitt aufzuweisen hat, damit eine Blase im inneren Bereich 20 konzentriert und gehalten wird. Diese Anzahl von Fingern kann nach der Formel:

Figure 00100001
berechnet werden. 2b zeigt für dieses spezielle Ausführungsbeispiel eine Anzahl von rechteckigen Fingern für variierende Kontaktwinkel zwischen 0 und 70°. Wie zu erkennen ist, nimmt die Anzahl notwendiger Finger mit zunehmendem Kontaktwinkel zu.In such a flow cross-section, an effect of centering a gas bubble in the central area may occur 20 be achieved as follows. Starting from a rectangle, ie from a peripheral area 20 , further N-1 rectangles are formed by rotating the first rectangle around the center of one of the edges of the rectangle around the Nth part of 360 °. This results in a flow cross section with a star-shaped pattern of N fingers, as in 2a is shown. Here are both the inner area 20 as well as the peripheral areas 22 given by the first rectangle and the number N of fingers. In such an embodiment, at a given contact angle Θ (between the material of the hose 12 and the liquid in the peripheral areas) a minimum number of fingers that the flow area has to have, thus a bubble in the inner area 20 is concentrated and held. This number of fingers can be calculated according to the formula:
Figure 00100001
be calculated. 2 B shows for this particular embodiment a number of rectangular fingers for varying contact angles between 0 and 70 °. As can be seen, the number of fingers required increases with increasing contact angle.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass die in 2b dargestellte Fingeranzahl für den in 2a gezeigten Querschnitt gilt, wobei für andere Flussquerschnitte andere Fingerzahlen gelten können.It should be noted that the in 2 B illustrated number of fingers for the in 2a shown cross-section applies, with other finger sizes may apply to other flow areas.

Bezug nehmend auf die 1a–2b wurde ein regulärer bzw. symmetrischer Schlauchquerschnitt betrachtet. Im Folgenden wird ein allgemeiner Fall eines nicht regulären bzw. symmetrischen Flussquerschnitts einer Fluidleitung betrachtet. Die 3a und 3b zeigen schematisch einen Querschnitt einer Fluidleitung 112 mit einer Schlauchwand 114 und einem Flussquerschnitt 116. Der Flussquerschnitt umfasst einen zentralen Bereich 120, der in 3b durch eine gestrichelte Linie 121 markiert ist. Der Flussquerschnitt umfasst ferner sieben periphere Bereiche, von denen zwei beispielhaft mit dem Bezugszeichen 122 bezeichnet sind. Zwischen den peripheren Bereichen erstrecken sich Materialsegmente in Richtung zu dem zentralen Bereich 120 hin, wobei ein solches Materialsegment in 3b mit dem Bezugszeichen 123 bezeichnet ist. Die Materialsegmente 123 definieren zum Zentralbereich hin verlaufende Wandabschnitte, z. B. 123a und 123b in 3b, durch die zwei benachbarte periphere Bereiche voneinander getrennt sind. An der Stelle, an der die Wandabschnitte zusammenlaufen, ergibt sich ein Begrenzungspunkt in Form einer unstetigen Kante, wobei ein solcher Begrenzungspunkt in 3b beispielhaft mit dem Bezugszeichen 125 bezeichnet ist. Somit weist der Kanalquerschnitt gemäß den 3a und 3b eine Strukturierung mit verschwindenden Kontaktflächen zwischen einem inneren Fluid, das in dem zentralen Bereich 120 angeordnet ist, und der inneren Wand der Fluidleitung auf. Eine gepunktete Linie 124 in 3b stellt die Bögen dar, mit denen Menisken eines in dem zentralen Abschnitt 120 angeordneten Fluids in die peripheren Bereiche 122 „drücken".Referring to the 1a - 2 B a regular or symmetrical hose cross-section was considered. In the following, a general case of a non-regular or symmetrical flow cross-section of a fluid line is considered. The 3a and 3b schematically show a cross section of a fluid line 112 with a hose wall 114 and a flow cross section 116 , The flow cross-section comprises a central area 120 who in 3b by a dashed line 121 is marked. The flow cross-section further comprises seven peripheral regions, two of which are exemplified by the reference numeral 122 are designated. Between the peripheral regions, material segments extend toward the central region 120 out, with such a material segment in 3b with the reference number 123 is designated. The material segments 123 define wall sections extending towards the central region, e.g. B. 123a and 123b in 3b , by which two adjacent peripheral areas are separated from each other. At the point at which converge the wall sections, there is a boundary point in the form of a discontinuous edge, wherein such a boundary point in 3b by way of example with the reference numeral 125 is designated. Thus, the channel cross-section according to the 3a and 3b a structuring with vanishing contact surfaces between an internal fluid, which in the central area 120 is arranged, and the inner wall of the fluid line. A dotted line 124 in 3b represents the arches with which menisci one in the central section 120 arranged fluids in the peripheral areas 122 "to press".

Bei dem in den 3a und 3b gezeigten Beispiel ist die Fluidleitung bzw. der Fluidkanal aus einem zusammenhängenden Gebiet des Querschnitts des Schlauchs 112 gebildet, das aus dem zentralen Bereich 120 und den peripheren Bereichen 122 besteht. Der zentrale Bereich ist durch ein Polygon festgelegt, an dessen Ecken die peripheren Bereiche abzweigen. Genauer gesagt stellen die Begrenzungspunkte, von denen einer bei 125 gezeigt ist, die Ecken des Polygons dar. An jedes gerade Polygonsegment grenzt demnach genau ein peripherer Bereich an bzw. liegt demselben gegenüber. Von den Ecken des Polygons, beispielsweise dem Begrenzungspunkt 125, laufen Materialsegmente nach außen, die, wie oben ausgeführt wurde, die peripheren Bereiche voneinander trennen.In the in the 3a and 3b In the example shown, the fluid conduit or fluid channel is formed from a contiguous region of the cross-section of the tube 112 formed from the central area 120 and the peripheral areas 122 consists. The central area is defined by a polygon, at the corners of which branch off the peripheral areas. More precisely, the boundary points, one of which adjusts 125 Accordingly, exactly one peripheral region adjoins or faces each straight polygon segment. From the corners of the polygon, such as the bounding point 125 , Material segments run outward, which, as stated above, separate the peripheral areas.

Um die Anzahl und die Position der peripheren Bereiche festzulegen, kann man die zwischen die beiden Ecken jedes Polygonsegments außerhalb des zentralen Bereichs und in den angrenzenden peripheren Bereich einschreibbaren Kreisbögen betrachten. Die Festlegung jedes Kreisbogens kann dabei so erfolgen, dass der Kreisbogen mit den Tangenten der Abgrenzungen (der Wandabschnitte 123a, 123b) des entsprechenden peripheren Gebiets in den zugeordneten Eckpunkten gerade den dort durch das Material der Fluidleitung und die Flüssigkeit gegebenen fortschreitenden Kontaktwinkel Θ einnimmt. Der größte Radius aller für die peripheren Bereiche auf diese Art gebildeten Kreisbögen kann bestimmt werden.To determine the number and position of the peripheral regions, one can consider the circular arcs inscribable between the two corners of each polygon segment outside the central region and into the adjacent peripheral region. The determination of each circular arc can be made so that the circular arc with the tangents of the boundaries (the wall sections 123a . 123b ) of the corresponding peripheral region in the associated corner points just the there given by the material of the fluid line and the liquid progressive contact angle Θ occupies. The largest radius of all circular arcs formed for the peripheral areas in this way can be determined.

Im Anschluss können Bögen mit diesem größten Radius für jedes periphere Gebiet durch jeweils die beiden einem peripheren Gebiet zugeordneten Begrenzungspunkte konstruiert werden. Die dadurch für alle peripheren Gebiete 122 erhaltenen Bögen bilden gemeinsam eine geschlossene Linie, welche ein zusammenhängendes Gebiet umrandet und näherungsweise der in 3b gezeigten gepunkteten Linie 124 entspricht. Eine Kennzahl, die zu beachten ist, damit ein Fluid in dem zentralen Bereich 120 gehalten wird, ergibt sich, indem man die Fläche des durch diese Bögen mit gleichem Radius umschlossenen Gebiets durch dessen Umfang teilt. Die Anzahl und Position der inneren Ecken des Polygons ist so zu wählen, dass der sich ergebende Teiler größer ist als der vorher beschriebene größte Radius der peripheren Bögen, multipliziert mit 2. Durch diese Dimensionierung ist der Kapillardruck einer im zentralen Bereich gehaltenen Blase (bzw. einer den zentralen Bereich umschließenden Blase) immer kleiner als der minimal erforderliche Kapillardruck, um in das periphere Gebiet mit dem größten Radius einzudringen. Dabei sind die peripheren Gebiete so auszubilden, dass die zuvor beschriebenen Kreisbögen, welche die Blase im Querschnitt der Fluidleitung begrenzen, die Fluidleitungswand nicht durchschneiden oder berühren können. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Blase nur Kontakt mit den Begrenzungspunkten (siehe beispielsweise 125) bzw. den daraus resultierenden Kanten haben kann. Dadurch ist es möglich, einen Flusswiderstand der Blase in Hauptströmungsrichtung weiterzureduzieren bzw. zu minimieren.Following this, arcs of this largest radius for each peripheral region may be constructed by each of the two boundary points associated with a peripheral region. The thereby for all peripheral areas 122 arcs obtained together form a closed line, which borders a contiguous area and approximately the in 3b shown dotted line 124 equivalent. A measure that should be noted, so that a fluid in the central area 120 is obtained by dividing the area of the area enclosed by these arcs of the same radius by its circumference. The number and position of the inner corners of the polygon should be chosen so that the resulting divisor is larger than the previously described largest radius of the peripheral arcs, multiplied by 2. By this dimensioning, the capillary pressure of a bubble held in the central area (resp. a bubble surrounding the central area) is always smaller than the minimum required capillary pressure to penetrate the peripheral area of greatest radius. In this case, the peripheral areas are to be designed such that the previously described circular arcs, which delimit the bubble in the cross-section of the fluid line, can not cut through or touch the fluid line wall. This can ensure that the bubble can only contact the boundary points (see, eg, 125) or the resulting edges. This makes it possible to further reduce or minimize a flow resistance of the bubble in the main flow direction.

In der Praxis sind ideale Kanten, wie sie Bezug nehmend auf das in den 3a und 3b gezeigte Beispiel angenommen wurden, schwer herzustellen. Bezug nehmend auf die 4a–4c wird daher nachfolgend ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem endliche Kontaktflächen zwischen einem in einem zentralen Bereich gehaltenen Fluid und inneren Wandabschnitten der Fluidleitung existieren.In practice, ideal edges, as they refer to that in the 3a and 3b example shown were difficult to produce. Referring to the 4a - 4c Therefore, an embodiment will be described below in which finite contact surfaces exist between a fluid held in a central region and inner wall portions of the fluid conduit.

4a zeigt einen Schlauch 212 mit einer Schlauchwand 214. Der Schlauch weist einen inneren Flussquerschnitt auf, der einen zentralen Bereich 220, der in 4b durch eine gestrichelte Linie markiert ist, sowie sieben periphere Bereiche, die in 4a mit dem Bezugszeichen 222a–222f bezeichnet sind. 4a shows a hose 212 with a hose wall 214 , The tube has an internal flow cross-section which is a central area 220 who in 4b is marked by a dashed line, as well as seven peripheral areas in 4a with the reference number 222a - 222f are designated.

In der Praxis können ideale Kanten schwer herzustellen sein und oft durch Verrundungen, Krümmungen oder Anphasungen gekennzeichnet sein. Wie in 4a zu erkennen ist, umfasst der Flussquerschnitt der Fluidleitung 212 eine gekrümmte Innenkante 230, stumpfe Innenkanten 232 und nach außen zulaufende periphere Gebiete 222b und 222e. Durch einen solchen Fluidkanal mit nicht scharfkantig zulaufenden, periphere Gebiete begrenzenden Materialsegmenten oder zulaufenden peripheren Gebieten ergeben sich Kontaktgebiete zwischen dem inneren Fluid und der Kanalwand, wobei solche Gebiete in den 4b und 4c mit dem Buchstaben c) gekennzeichnet sind. Weist der Flussquerschnitt zulaufende periphere Gebiete auf (beispielsweise die peripheren Gebiete 222b und 222e), welche an der Kante zwischen innerem und äußerem Gebiet bei gegebenem Kontaktwinkel keinen stabilen Meniskus ergeben, ist es möglich, dass der Meniskus eines inneren Fluids endlich weit in das zugeordnete periphere Gebiet eindringt, bis ein Gegendruck dem Kappendruck der Blase entspricht. Dies ist bei den zulaufenden Bereichen 222b und 222e der Fall, wie in 4b durch die in diese peripheren Bereiche ragenden, durch Punkte angedeutete Menisken gezeigt ist. Zusätzlich zu der gekrümmten Innenkante 230 und den stumpfen Innenkanten 232 treten auch bei solchen, zulaufenden peripheren Gebieten an den Wänden neben dem Übergangsbereich in das periphere Gebiet endliche Kontaktflächen zwischen innerer Phase und Wand auf. Eine in dem zentralen Bereich 220 angeordnete innere Phase 240, beispielsweise in Form einer Luftblase, ist in 4c zusammen mit den in die peripheren Bereiche 222a–222g ragenden Menisken gezeigt.In practice, ideal edges can be difficult to produce and often be marked by fillets, curves or chamfers. As in 4a can be seen, the flow cross-section of the fluid line comprises 212 a curved inner edge 230 , dull inner edges 232 and peripheral peripheral areas 222b and 222e , By such a fluid channel with non-sharp-edged, peripheral regions bounding material segments or tapered peripheral areas resulting contact areas between the inner fluid and the channel wall, such areas in the 4b and 4c marked with the letter c). If the flow cross-section has tapering peripheral areas (for example, the peripheral areas) 222b and 222e ), which do not give a stable meniscus at the edge between the inner and outer regions at a given contact angle, it is possible for the meniscus of an internal fluid to finally penetrate far into the associated peripheral area until a back pressure matches the cap pressure of the bladder. This is at the tapered areas 222b and 222e the case, as in 4b is shown by the protruding into these peripheral areas indicated by dots menisci. In addition to the curved inner edge 230 and the dull inside edges 232 Even in such, tapering peripheral areas on the walls next to the transition area in the peripheral area occur finite contact surfaces between inner phase and wall. One in the central area 220 arranged inner phase 240 , for example in the form of an air bubble, is in 4c along with those in the peripheral areas 222a - 222g pointed menisci.

Entsprechend der Strukturierung mit verschwindenden Kontaktflächen zwischen innerem Fluid und Wand, wie sie oben Bezug nehmend auf die 3a und 3b beschrieben wurde, kann auch die Strukturierung mit endlichen Kontaktflächen erfolgen, wobei alle peripheren Gebiete bzw. Bereiche der Fluidleitung bzw. des Fluidkanals mindestens teilweise ein äußeres benetzendes Fluid (nicht gezeigt) enthalten.According to the structuring with vanishing contact surfaces between inner fluid and wall, as described above with reference to FIGS 3a and 3b The structuring may also be carried out with finite contact surfaces, wherein all peripheral regions or areas of the fluid conduit or the fluid channel at least partially contain an outer wetting fluid (not shown).

Im Fall von stumpfen Innenkanten 232 des inneren Flussquerschnitts ist so vorzugehen, dass das Polygon, welches den inneren Bereich bildet und in 4b mit dem Bezugszeichen 242 bezeichnet ist, im Bereich der stumpfen Kante mit der Kante zusammenfällt. Bei der Bildung des Verhältnisses zwischen Flächeninhalt und Umfang, wie es oben Bezug nehmend auf die 3a und 3b beschrieben wurde, sind dabei die stumpfen Kanten dem Umfang multipliziert mit dem dort herrschenden Kontaktwinkel hinzuzurechnen. Wieder können dabei die Strukturen so gebildet werden, dass das oben angegebene Verhältnis größer als der aktuelle größte Bogenradius ist.In the case of blunt inner edges 232 of the inner flow cross section is to proceed such that the polygon, which forms the inner area and in 4b with the reference number 242 is designated, in the area of the blunt edge coincides with the edge. In the formation of the area-to-perimeter relationship, as discussed above with reference to FIGS 3a and 3b In this case, the blunt edges are multiplied by the circumference multiplied by the contact angle prevailing there. Again, the structures can be formed so that the above-mentioned ratio is greater than the current largest arc radius.

Im Fall endlicher Radien, siehe beispielsweise die gekrümmte Innenkante 230, werden die Verrundungen sowie die stump fen Kanten behandelt, d. h. bei der Bildung des Verhältnisses zwischen Flächeninhalt und Umfang werden die Verrundungen multipliziert mit dem dort herrschenden Kontaktwinkel dem Umfang hinzugerechnet. Die in die peripheren Gebiete reichenden Bögen werden zwischen die beiden Punkte konstruiert, an denen die Verrundung in eine gerade Kante übergehen, bzw. an denen ein Wendepunkt vorliegt.In the case of finite radii, see, for example, the curved inner edge 230 , the fillets and the obtuse edges are treated, ie when the ratio between surface area and circumference is formed, the fillets multiplied by the prevailing contact angle are added to the circumference. The arches reaching into the peripheral areas are constructed between the two points where the rounding turns into a straight edge or where there is a turning point.

Im Fall von nach außen zulaufenden peripheren Gebieten, wie z. B. den Gebieten 222b und 222e werden die zur Ermittlung des größten Radius benötigten Bögen gebildet wie zuvor. Liegt der größte Bogen an einem zulaufenden Gebiet, so kann der zweitgrößte Bogen in dieses Gebiet so weit entfernt vom Zentrum gezeichnet werden, dass der Bogen wieder die Kontaktwinkelbedingung an der Wand erfüllt. Wenn dann noch ein endliches Gebiet außerhalb des Bogens erhalten bleibt, kann dieser Bogen an alle peripheren Gebiete als nun größter Bogen angesetzt werden. Sollte wiederum der zweite größte Bogen auch an einem zulaufenden Bereich liegen, so kann mit diesem vorgegangen werden wie mit dem ersten größten Bogen usw. Liegen alle Bögen an zulaufenden Bereichen, so kann ein beliebiger Bogen gewählt werden, so dass er an allen Wänden die Kontaktwinkelbedingung erfüllt und in jedem peripheren Bereich noch ein endlicher Abschnitt außerhalb erhalten bleibt.In the case of outward-flowing peripheral areas, such. B. the areas 222b and 222e The arcs needed to determine the largest radius are formed as before. If the largest arc is on a tapered area, the second largest arc in that area may be drawn so far from the center that the arc again meets the contact angle condition on the wall. If a finite area remains outside the arch, this arc can be applied to all peripheral areas as the largest arc. If, in turn, the second largest arc is also at a tapered area, this can be done with the same as the first largest bow, etc. If all arcs are at tapered areas, any arc can be selected so that it meets the contact angle condition on all walls fulfilled and in each peripheral area still a finite section remains outside.

Auch bei dem Bezug nehmend auf die 4a–4c beschriebenen allgemeinen Fall wird das Verhältnis zwischen Fläche und Umfang gebildet, wobei Bereiche, an denen ein Kontakt zwischen innerem Fluid und Wand herrscht, im Umfang mit dem entsprechenden Winkel multipliziert werden. Der Kanal bzw. der Flussquerschnitt der Fluidleitung kann so gewählt werden, dass das letztere Verhältnis wiederum größer als der gewählte Bogen ist. Somit befindet sich in jedem äußeren Gebiet noch ein Teil des benetzenden Fluids.Also with reference to the 4a - 4c In the general case described, the ratio between the surface and the circumference is formed, with regions in which there is contact between inner fluid and wall being circumferentially multiplied by the corresponding angle. The channel or the flow cross-section of the fluid line can be selected so that the latter ratio is in turn greater than the selected arc. Thus, in each outer area is still a part of the wetting fluid.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen somit Fluidleitungen, die als fluidisches Verbindungsele ment einsetzbar sind, beispielsweise als Verbindungsschlauch, als Verbindungskanal oder als Düse.embodiments The present invention thus provides fluid conduits which are known as fluidic Verbindungsele element can be used, for example as Connecting hose, as a connecting channel or as a nozzle.

Bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weist die Fluidleitung einen strukturierten Innenquerschnitt senkrecht zur Hauptflussrichtung auf, so dass ein Kapillardruck pcap eines Meniskus über den gesamten inneren Schlauchquerschnitt größer ist als der Kapillardruck eines Teilgebiets des inneren Querschnitts p'cap, dessen Begrenzungslinie aus Abschnitten der Umrandung der Innenstrukturierung und Kreisbögen mit gleichen Radien besteht. Der Kapillardruck pcap berechnet sich dabei danach:

Figure 00160001
In exemplary embodiments of the present invention, the fluid line has a structured inner cross section perpendicular to the main flow direction, so that a capillary pressure p cap of a meniscus over the entire inner tube cross section is greater than the capillary pressure of a subarea of the inner cross section p ' cap whose boundary line consists of sections of the border of the Internal structuring and circular arcs with equal radii consists. The capillary pressure p cap is calculated accordingly:
Figure 00160001

Der Kapillardruck eines Teilgebiets des inneren Querschnitts berechnet sich wie folgt:

Figure 00160002
The capillary pressure of a subregion of the inner cross section is calculated as follows:
Figure 00160002

Dort wo die Kreisbögen auf Abschnitte der Umrandung der Innenstrukturierung treffen, schneiden sie diese mit einem lokal gültigen Kontaktwinkel, der an Ecken variabel sein kann. Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung kann die Umrandung des Teilgebiets weniger als zur Hälfte aus Abschnitten der Umrandung der Innenstrukturierung bestehen. Die Teilbereiche können dabei den peripheren Abschnitten gemäß der obigen Beschreibung entsprechen und die Innenstrukturierung kann dem zentralen Bereich gemäß der obigen Beschreibung entprechen.Where the circular arcs meet sections of the border of the internal structuring, they intersect these with a locally valid contact angle, which can be variable at corners. In embodiments of the invention, the border of the subarea can consist of less than half of sections of the border of the inner structuring. The subregions may correspond to the peripheral sections as described above and the inner structuring may correspond to the central area as described above.

In der obigen Gleichung 2 bezeichnet Ui die Längen der Abschnitte der Umrandung der Innenstrukturierungen Uges mit verschiedenen Kontaktwinkeln cosΘi. Ages ist die Fläche der Innenstrukturierung. In der Gleichung 3 sind UTeil und ATeil sowie Ui die analogen Größen bezogen auf das Teilgebiet. Bei der Bildung von p'cap gilt für die Abschnitte der Umrandung des Teilgebiets, die aus in das Teilgebiet ragenden Kreisbögen bestehen, Θi = 1.In the above Equation 2, U i denotes the lengths of the portions of the boundary of the internal structures U ges with different contact angles cosΘ i . A ges is the area of internal structuring. In Equation 3, U part and A part and U i are the analog quantities related to the sub-field. In the formation of p ' cap , die i = 1 holds for the sections of the border of the subarea which consist of circular arcs projecting into the subarea.

Mit anderen Worten kann eine Fluidleitung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dadurch beschrieben werden, dass diese aus mehreren Teilkanälen gebildet ist, die mit Fluiden durchströmbar sind, wobei ein beliebiger senkrechter Querschnitt der Leitung ein zusammenhängendes Gebiet bildet, welches derart ausgestaltet ist, dass der hydraulische Durchmesser des eingeschlossenen zentralen Bereichs größer ist als der größte der hydraulischen Durchmesser der von dem zentralen Bereich abzweigenden peripheren Bereiche.With In other words, a fluid line according to an embodiment of the invention are described by the fact that these consist of several subchannels is formed, which are traversed by fluids, wherein any vertical cross-section of the line a coherent Area forms, which is designed such that the hydraulic Diameter of the enclosed central area is larger as the largest of the hydraulic diameter branching off from the central area peripheral areas.

Wie beschrieben wurde, können Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Fluidleitung einen Querschnitt aufweisen, bei dem eine Phasentrennung derart erfolgt, dass ein Fluid im zentralen Bereich angeordnet ist, während der Kontaktbereich dieses im Zentrum angeordneten Fluids mit der Kanalwand minimal wird. Dies kann erreicht werden, indem zumindest fünf periphere Bereiche vorgesehen werden.As has been described embodiments a fluid line according to the invention have a cross section in which a phase separation such takes place that a fluid is arranged in the central region, during the Contact area of this arranged in the center of fluid with the channel wall becomes minimal. This can be achieved by at least five peripheral Areas are provided.

Bei Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Fluidleitung kann eine Phasentrennung derart erfolgen, dass sich ein Fluid im Zentrum des Kanals befindet und durch Anbringen einer festen Blockierung entweder die innere oder äußere Phase an der Weiterbewegung gehindert werden kann. Ein Ausführungsbeispiel für eine Blockierung der inneren Phase ist in 5a gezeigt. Gemäß 5a ist in einer Fluidleitung, die im Übrigen der Fluidleitung gemäß den 1a und 1b entspricht, eine Sperre in der Form eines Plättchens 300 vorgesehen, das sich quer durch die Mitte der Fluidleitung erstreckt. In 5a ist ferner eine hinter dem Plättchen 300 angeordnete Gasblase 24 gezeigt, die durch das Plättchen an einer bestimmen Position festgehalten werden kann. Zur Veranschaulichung zeigt 5b eine isometrische Ansicht mit teilweise durchscheinenden Linien.In embodiments of a fluid line according to the invention, a phase separation can be carried out such that a fluid is located in the center of the channel and can be prevented by applying a solid blockage, either the inner or outer phase of the further movement. An embodiment for blocking the internal phase is shown in FIG 5a shown. According to 5a is in a fluid line, the rest of the fluid line according to the 1a and 1b corresponds to a barrier in the form of a small plate 300 provided, which extends transversely through the middle of the fluid line. In 5a is also one behind the tile 300 arranged gas bubble 24 shown, which can be held by the plate at a certain position. To illustrate shows 5b an isometric view with partially translucent lines.

5b zeigt das Plättchen 300, das sich durch den zentralen Bereich und in den in 5b oberen und unteren peripheren Abschnitten befindet. Durch das Plättchen 300 wird die Gasblase 24 an der Position links von dem Plättchen gehalten. In 5b ist das Plättchen schraffiert dargestellt, wobei die hinteren beiden peripheren Abschnitte des Fluidkanals durch das Plättchen verdeckt sind. 5b shows the tile 300 extending through the central area and into the 5b upper and lower peripheral sections. Through the tile 300 will the gas bubble 24 held at the position to the left of the tile. In 5b the platelet is hatched with the posterior two peripheral portions of the fluid channel obscured by the platelet.

Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung kann eine Phasentrennung derart erfolgen, dass sich ein Fluid im zentralen Bereich befindet und mit einer Strömung eines zweiten Fluids in den peripheren Bereichen mitbewegt wird. Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung kann diese Mitbewegung des im zentralen Bereich angeordneten Fluids nahezu verlustfrei erfolgen, wenn ein Kontaktbereich des inneren Fluids mit der Kanalwand minimal wird, wie dies beispielsweise bei dem in den 1a und 1b gezeigten Querschnitt der Fall sein kann.In embodiments of the invention, a phase separation may be such that a fluid is in the central region and is moved with a flow of a second fluid in the peripheral regions. In embodiments of the invention, this co-movement of the fluid disposed in the central region can be almost loss-free, when a contact region of the inner fluid with the channel wall is minimal, as for example in the in the 1a and 1b shown cross section may be the case.

Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung kann eine Phasentrennung derart erfolgen, dass sich ein Fluid im zentralen Bereich des Kanals befindet, wobei durch statische Verengungen und Erweiterungen entlang der Hauptströmungsrichtung im äußeren oder inneren Kanalbereich zusätzliche Kräfte auf das innere Fluid ausgeübt werden können, so dass sich das innere Fluid diesen folgend bewegt. Hinsichtlich weiterer Einzelheiten derartiger Mechanismen, die eine Bewegung einer in einem zentralen Bereich gehaltenen Phase zur Folge haben, wird auf die DE 10 2005 005 231 A1 verwiesen, deren diesbezügliche Lehre durch Bezugnahme aufgenommen wird.In embodiments of the invention, a phase separation can be such that a fluid is in the central region of the channel, wherein static forces and extensions along the main flow direction in the outer or inner channel region additional forces can be exerted on the inner fluid, so that the inner Fluid moves following this. With regard to further details of such mechanisms which result in a movement of a phase held in a central area, reference is made to FIGS DE 10 2005 005 231 A1 referenced, the teaching of which is incorporated herein by reference.

Schließlich kann durch thermische oder elektrostatische Beeinflussung bei Ausführungsbeispielen der Erfindung der Kontaktwinkel derart beeinflusst werden, dass ein Umschalten zwischen einem ersten Zustand, in dem eine der Phasen in dem zentralen Bereich angeordnet ist und die andere Phase in den peripheren Bereichen angeordnet ist, und einem zweiten Zustand, in dem beide Phasen den vollen Kanalquerschnitt einnehmen, erfolgen kann.Finally, can by thermal or electrostatic influence in embodiments the invention, the contact angle can be influenced such that switching between a first state in which one of the phases is located in the central area and the other phase in the peripheral areas, and a second state, in which both phases occupy the full channel cross-section, take place can.

6a zeigt den ersten Zustand, während 6b den zweiten Zustand zeigt. Gemäß 6a ist beispielsweise eine Luftblase 24 in dem zentralen Bereich zentriert, während eine Flüssigkeit 26 in den peripheren Bereichen angeordnet ist. Der linke Abschnitt der 6a zeigt dabei einen Querschnitt durch die Blase 24. 6b zeigt eine Temperiereinrichtung 600, durch die die Fluidleitung auf eine Temperatur gebracht werden kann, bei der der Kontaktwinkel ein solcher ist, dass die erste Phase nicht mehr in dem zentralen Bereich gehalten wird, sondern sich auch in die peripheren Bereiche ausdehnt, wie in 6b bei 624 gezeigt ist. Der linke Abschnitt zeigt wiederum einen Schnitt durch die Phasen 624, wo zu erkennen ist, dass die Phase 624 den vollen Kanalquerschnitt einnimmt. Die Temperiereinrichtung kann dabei ausgelegt sein, um einen sogenannten Marangoni-Effekt zu bewirken. Alternativ könnte statt der Temperiereinrichtung 600 eine Vorrichtung zum Anlegen elektrostatischer Kräfte vorgesehen sein, um den Kontaktwinkel entsprechend zu beeinflussen. 6a shows the first state while 6b shows the second state. According to 6a is at For example, a bubble 24 Centered in the central area while a liquid 26 is arranged in the peripheral areas. The left section of the 6a shows a cross section through the bubble 24 , 6b shows a tempering device 600 by which the fluid conduit can be brought to a temperature at which the contact angle is such that the first phase is no longer held in the central area but also expands into the peripheral areas, as in FIG 6b at 624 is shown. The left section again shows a section through the phases 624 where it can be seen that the phase 624 occupies the full channel cross-section. The tempering device can be designed to effect a so-called Marangoni effect. Alternatively, instead of tempering 600 a device for applying electrostatic forces be provided to influence the contact angle accordingly.

Die Abmessungen des Flussquerschnitts der Fluidleitung sowie das Material derselben können bezüglich der Phasen, die in der Fluidleitung separiert werden sollen, angepasst sein.The Dimensions of the flow cross section of the fluid line and the material can do the same in terms of the phases that are to be separated in the fluid line, adapted be.

Beispielhafte Abmessungen der in 2a gezeigten Maße a, b und c können wie folgt lauten: a kann beispielsweise zwischen ein Abmessung zwischen 0,1 und 1 mm annehmen, b kann beispielsweise eine Abmessung zwischen 0,3 mm und 2,5 mm annehmen und c kann beispielsweise eine Abmessung zwischen 0,2 mm und 1,5 mm annehmen. Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung können beispielhafte Abmessungen (a; b; c) wie folgt sein: (1 mm; 2,5 mm; 1,5 mm), (0,5 mm; 2 mm; 1 mm), oder (0,1 mm; 0,3 mm; 0,2 mm) Beispielhafte Materialien für die Fluidleitung umfassen Silikon, Polyethylen, Glas, Silizium und Metalle. Beispielhafte Flüssigkeiten, für deren Phasentrennung die Fluidleitung ausgelegt sein kann, umfassen wässrige Lösungen, Öle, Benzin, Alkohole, Quecksilber, und Lötzinn.Exemplary dimensions of in 2a For example, dimensions a, b, and c may be as follows: a may assume, for example, a dimension between 0.1 and 1 mm, b may assume a dimension between 0.3 mm and 2.5 mm, and c may for example have a dimension between 0.2 mm and 1.5 mm. In embodiments of the invention, exemplary dimensions (a; b; c) may be as follows: (1 mm, 2.5 mm, 1.5 mm), (0.5 mm, 2 mm, 1 mm), or (0, 1 mm, 0.3 mm, 0.2 mm) Exemplary fluid conduit materials include silicone, polyethylene, glass, silicon, and metals. Exemplary liquids for the phase separation of which the fluid conduit may be designed include aqueous solutions, oils, gasoline, alcohols, mercury, and solder.

Beispielhafte Materialkombinationen, die eine Phasentrennung ermöglichen, können bei Ausführungsbeispielen der Erfindung die folgenden umfassen:

  • – Wässrige Lösungen in Glas oder Silizium mit Gasblasen oder Öltropfen im zentralen Bereich;
  • – Silikonöl, Öle, Alkohole in Silikon oder Polyethylen mit Gasblasen oder Wassertropfen im zentralen Bereich; und
  • – Lötzinn in Metallen mit Gasblasen im zentralen Bereich.
Exemplary combinations of materials that enable phase separation may include the following in embodiments of the invention:
  • - aqueous solutions in glass or silicon with gas bubbles or oil droplets in the central area;
  • - Silicone oil, oils, alcohols in silicone or polyethylene with gas bubbles or water droplets in the central area; and
  • - Solder in metals with gas bubbles in the central area.

In jedem Fall sind die Abmessungen so, dass für die zu separierenden Phasen die notwendigen Kapillarkräfte auftreten.In In any case, the dimensions are such that for the phases to be separated the necessary capillary forces occur.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass die gezeigten Flussquerschnitte rein beispielhafter Natur sind. Beispielsweise könnten bei dem in den 1a und 1b gezeigten Ausführungsbeispiel statt der nach innen spitz zulaufenden Materialgebiete, die die einzelnen peripheren Abschnitte 22 trennen, abgerundete Materialabschnitte vorgesehen sein, wobei ein beispielhafter Radius für die Abrundungen 250 μm betragen könnte.It should be noted at this point that the flow cross sections shown are purely exemplary in nature. For example, in which in the 1a and 1b embodiment shown instead of the inwardly tapered material areas, the individual peripheral sections 22 be provided rounded portions of material, with an exemplary radius for the rounding could be 250 microns.

Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann der Flussquerschnitt der Fluidleitung derart beschrieben werden, dass er eine konkave Form aufweist, die der Bedingung genügt, dass eine kleinste konvexe Form, die die konkave Form einschließt, zumindest fünf separate Gebiete aufweist, die sich an höchstens einem Punkt berühren. Anders ausgedrückt verbleiben nach Abziehen des Flussquerschnitts von der kon vexen Form fünf Gebiete, die einander jeweils an höchstens einem Punkt berühren. Ein Beispiel für solche Gebiete 700 ist in 7 gezeigt, die schematisch einen Flussquerschnitt 702 einer Fluidleitung mit fünf peripheren Bereichen zeigt.In alternative embodiments, the flow area of the fluid conduit may be described as having a concave shape that satisfies the condition that a smallest convex shape enclosing the concave shape has at least five separate areas touching at most one point. In other words, after subtracting the flow cross-section from the convex shape, five regions remain, each touching at most one point. An example of such areas 700 is in 7 shown schematically a flow cross section 702 a fluid line with five peripheral areas.

Die vorliegende Anmeldung schafft somit eine Fluidleitung, die es ermöglicht, Phasen, die eine unterschiedliche Benetzbarkeit hinsichtlich der inneren Wand einer Fluidleitung aufweisen, ermöglichen. Die erfindungsgemäße Fluidleitung kann dabei insbesondere so ausgelegt sein, dass sie eine Phasentrennung einer Flüssigkeit, die mit diesem Material einen Kontaktwinkel < 70°, < 50°, < 30° oder < 20° aufweist, und eines Gases ermöglicht.The present application thus provides a fluid conduit which allows Phases that have a different wettability in terms of Have inner wall of a fluid line allow. The fluid line according to the invention may in particular be designed so that they have a phase separation a liquid, which has a contact angle <70 °, <50 °, <30 ° or <20 ° with this material, and a gas allows.

Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Fluidleitungen können derart ausgelegt sein, dass ein Flussquerschnitt der Summe der peripheren Bereiche gleich oder größer als 10%, 25%, 50% oder 100% des Flussquerschnitts des zentralen Bereichs ist. Die peripheren Bereich können derart ausgebildet sein, dass jeder derselben näherungsweise den gleichen Anteil des gesamten Flussquerschnitts Agesper der peripheren Bereich liefert, d. h. Agesper/N bei N peripheren Bereichen. Bei alternativen Ausführungsbeispielen liefert jeder periphere Bereich einen Anteil zwischen 0,5·Agesper/N und 1,5·Agesper/N des gesamten Flussquerschnitts Agesper.Embodiments of fluid lines according to the invention can be designed such that a flow cross section of the sum of the peripheral regions is equal to or greater than 10%, 25%, 50% or 100% of the flow cross section of the central region. The peripheral region may be formed such that each of them delivers approximately the same proportion of the total flow cross-section A Gesper the peripheral region, ie A Gesper / N wherein N peripheral portions. In alternative embodiments, each peripheral portion provides a portion between 0.5 · A Gesper / N and 1.5 · A Gesper / N of the entire flow cross-section A Gesper.

Um eine Kontaktfläche zwischen einem inneren Fluid und der Kanalwand möglichst gering zu halten, können bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung aufeinander zulaufende Wandabschnitte, die zwei periphere Bereiche separieren, eine Spitze bilden. Ferner können bei Ausführungsbeispielen der Erfindung seitliche Wandabschnitte, die in dem Flussquerschnitt zumindest einen der peripheren Bereiche definieren, zumindest in einem an den zentralen Bereich angrenzenden Bereich nicht aufeinanderzulaufend sein, so dass eine Kontaktfläche zwischen Fluidleitungswand und innere Phase reduziert sein kann.In order to minimize the area of contact between an internal fluid and the channel wall, in preferred embodiments of the present invention, converging ones may occur Wall sections separating two peripheral areas form a peak. Further, in embodiments of the invention, lateral wall portions defining at least one of the peripheral regions in the flow cross-section may not be convergent at least in an area adjacent to the central region so that a contact area between fluid conduit wall and internal phase may be reduced.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht Fluidleitungen, die eine blasentolerante Verbindung von fluidischen Systemen ermöglicht. Dabei können Blasen in einen zentralen Bereich einer Leitung gezwungen werden, wodurch verhindert werden kann, dass eine Fluidleitung durch Blasen verstopft wird, da Flüssigkeit in den peripheren Bereichen die Blase passieren kann. Die Mobilität von Blasen kann bei Ausführungsbeispielen der Erfindung erhöht werden, indem die Kontaktlinie senkrecht zur Bewegungsrichtung minimiert wird.The present invention enables Fluid lines that are a bubble-tolerant compound of fluidic Systems. It can Bubbles are forced into a central area of a conduit which can prevent a fluid line from blowing is clogged, since liquid in the peripheral areas the bubble can pass. The mobility of bubbles can in embodiments of the invention increases be minimized by the contact line perpendicular to the direction of movement becomes.

Bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann die Fluidleitung derart in einem Fluidiksystem positioniert sein, dass die separierte erste Phase unter dem Einfluss eines Auftriebs aufgrund von Dichteunterschieden zwischen der ersten Phase und der zweiten Phase möglich ist.at embodiments According to the present invention, the fluid line can be in such a way Fluidic system be positioned that the separated first phase under the influence of buoyancy due to density differences between the first phase and the second phase is possible.

Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung wird eine Hauptströmungsrichtung einer Fluidleitung durch zwei Fluiddurchlässe, von denen einer einen Fluideinlass und der andere einen Fluidauslass darstellt, festgelegt. Kann ein Fluid bidirektional zwischen diesen Fluiddurchlässen fließen, so handelt es sich um eine bidirektionale Hauptströmungsrichtung. Entsprechend ist die Hauptströmungsrichtung in den 5b) und 6b) durch einen bidirektionalen Pfeil P angedeutet. Die Hauptströmungsrichtung kann durch eine länglichen Erstreckung der Fluidleitung festgelegt sein. In den Schnittdarstellungen der vorliegenden Anmeldung erstreckt sich dieselbe jeweils in und/oder aus der Zeichenebene.In embodiments of the invention, a main flow direction of a fluid conduit is defined by two fluid passages, one of which is a fluid inlet and the other is a fluid outlet. If a fluid can flow bidirectionally between these fluid passages, this is a bidirectional main flow direction. Accordingly, the main flow direction is in the 5b ) and 6b ) indicated by a bidirectional arrow P. The main flow direction may be defined by an elongated extent of the fluid line. In the sectional illustrations of the present application, the same extends in and / or out of the plane of the drawing.

Claims (15)

Fluidleitung (12; 112; 212) mit einem ersten Fluid und einem zweiten Fluid, die in derselben angeordnet sind, wobei die Fluidleitung eine Hauptströmungsrichtung und einen Flussquerschnitt (16; 702) quer zur Hauptströmungsrichtung aufweist, wobei der Flussquerschnitt einen zentralen Bereich (20; 120; 220) und zumindest fünf sich von dem zentralen Bereich in unterschiedlichen Richtungen erstreckende periphere Bereiche (22; 122; 222a–222g) aufweist, die durch in Richtung zum zentralen Bereich hin verlaufende Wandabschnitte (123a, 123b) voneinander getrennt sind, wobei das erste Fluid (26) bezüglich eines Materials der Fluidleitung eine erste Benetzbarkeit aufweist und durch Kapillarkräfte in den peripheren Bereichen (22; 122; 222a–222g) des Flussquerschnitts gehalten wird, wobei das zweite Fluid (24), das bezüglich des Materials der Fluidleitung eine zweite Benetzbarkeit aufweist, die geringer ist als die erste Benetzbarkeit, durch Kapillarkräfte in dem zentralen Bereich (20; 120; 220) des Flussquerschnitts gehalten wird.Fluid line ( 12 ; 112 ; 212 ) having a first fluid and a second fluid disposed therein, the fluid conduit having a main flow direction and a flow area (FIG. 16 ; 702 ) transverse to the main flow direction, wherein the flow cross-section has a central region ( 20 ; 120 ; 220 ) and at least five peripheral regions extending from the central region in different directions (US Pat. 22 ; 122 ; 222a - 222g ), which extend through towards the central region extending wall sections ( 123a . 123b ), the first fluid ( 26 ) has a first wettability with respect to a material of the fluid conduit and by capillary forces in the peripheral areas ( 22 ; 122 ; 222a - 222g ) of the flow cross-section, the second fluid ( 24 ), which has a second wettability with respect to the material of the fluid line, which is lower than the first wettability, by capillary forces in the central region ( 20 ; 120 ; 220 ) of the flow cross-section is maintained. Fluidleitung nach Anspruch 1, bei der das erste Fluid eine Flüssigkeit (26), die bezüglich des Materials der Fluidleitung einen Kontaktwinkel ≤ 70° aufweist, ist, und bei der das zweite Fluid in Form einer Gasblase (24) durch Kapillarkräfte in dem zentralen Bereich (20; 120; 220) des Flussquerschnitts gehalten wird.A fluid line according to claim 1, wherein the first fluid is a liquid ( 26 ), which has a contact angle ≦ 70 ° with respect to the material of the fluid line, and in which the second fluid is in the form of a gas bubble ( 24 ) by capillary forces in the central region ( 20 ; 120 ; 220 ) of the flow cross-section is maintained. Fluidleitung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, die derart ausgelegt ist, dass ein Kapillardruck, den eine Kappe einer Fluidblase (24) oder eines Fluidtropfens im zentralen Bereich (20; 120; 220) des Flussquerschnitts aufbauen kann, geringer ist als ein Kapillardruck, den die Fluidblase beziehungsweise der Fluidtropfen bei Bedeckung des gesamten Flussquerschnitts in den peripheren Bereichen erfahren kann (22; 122; 222a–222g).A fluid line according to any one of claims 1 or 2, which is designed such that a capillary pressure which a cap of a fluid bubble ( 24 ) or a fluid drop in the central area ( 20 ; 120 ; 220 ) of the flow cross-section is less than a capillary pressure which the fluid bubble or the fluid drop can experience when covering the entire flow cross section in the peripheral regions ( 22 ; 122 ; 222a - 222g ). Fluidleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der zentrale Bereich des Flussquerschnitts ein Polygon (20; 121; 242) festlegt, wobei an jedes Polygonsegment ein peripherer Bereich (22; 122; 222a–222g) angrenzt, wobei von den Ecken des Polygons Materialsegmente (123), die die Wandabschnitte (123a, 123b), die die peripheren Bereiche (22; 122; 222a–222g) voneinander trennen, definieren, nach außen laufen.Fluid line according to one of claims 1 to 3, wherein the central region of the flow cross section is a polygon ( 20 ; 121 ; 242 ), where each polygon segment has a peripheral region ( 22 ; 122 ; 222a - 222g ), wherein from the corners of the polygon material segments ( 123 ), the wall sections ( 123a . 123b ) covering the peripheral areas ( 22 ; 122 ; 222a - 222g ), define, run outward. Fluidleitung nach Anspruch 4, bei der eine Anzahl und eine Position der peripheren Bereiche (22; 122; 222a–222g) derart ist, dass ein Teiler aus einer Fläche eines durch Kreisbögen eines gleichen Radius umschlossenen Gebiets und dem Umfang dieses Gebiets größer ist als der Radius multipliziert mit 2, wobei das umschlossene Gebiet dadurch definiert ist, dass jeweilige Kreisbögen, die sich in die peripheren Bereiche erstrecken, Eckpunkte des Polygons verbinden, ohne Wandabschnitte der Fluidleitung dort zu durchschneiden oder zu berühren, wobei der Radius der Kreisbögen dem größten der Radien entspricht, die erhalten werden, wenn sich in die peripheren Bereiche erstreckende Kreisbögen derart zwischen zwei Eckpunkte des Polygons gelegt werden, dass der jeweilige Kreisbogen mit Tangenten der Begrenzungen des peripheren Bereichs in den Eckpunkten den dort durch das Material der Fluidleitung und die Flüssigkeit gegebenen Kontaktwinkel einnimmt.A fluid line according to claim 4, wherein a number and a position of the peripheral regions (FIG. 22 ; 122 ; 222a - 222g ) such that a divisor of a face of a region enclosed by circular arcs of an equal radius and the circumference of this region is greater than the radius multiplied by 2, the enclosed region being defined by respective arcs extending into the peripheral regions connect corner points of the polygon connect without cutting or touching wall sections of the fluid line there, wherein the radius of the circular arcs corresponds to the largest of the radii obtained when in the peripheral areas extending arcs are so placed between two vertices of the polygon, that the respective circular arc with tangents of the boundaries of the peripheral area in the vertices occupies the given there by the material of the fluid line and the liquid contact angle. Fluidleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der ein hydraulischer Durchmesser des zentralen Bereichs (20; 120; 220) des Fluidquerschnitts größer ist als der größte der hydraulischen Durchmesser der peripheren Bereiche (22; 122; 222a–222g).A fluid conduit according to any one of claims 1 to 5, wherein a hydraulic diameter of the central area ( 20 ; 120 ; 220 ) of the fluid cross-section is greater than the largest of the hydraulic diameters of the peripheral regions ( 22 ; 122 ; 222a - 222g ). Fluidleitung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, die eine Sperre (300) aufweist, die in der Fluidleitung angeordnet ist, um das Fluid in dem zentralen Bereich (20) an einer bestimmten Position in der Hauptströmungsrichtung zu halten oder um die Flüssigkeit in den peripheren Bereichen an einer bestimmten Position in der Hauptströmungsrichtung zu halten.Fluid line according to one of claims 2 to 6, comprising a barrier ( 300 ) disposed in the fluid conduit to move the fluid in the central area (FIG. 20 ) at a certain position in the main flow direction or to keep the liquid in the peripheral areas at a certain position in the main flow direction. Fluidleitung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, die ferner eine Einrichtung (600) zum Ändern der ersten Benetzbarkeit aufweist, so dass das Fluid nicht mehr durch Kapillarkräfte in dem zentralen Bereich gehalten wird.A fluid conduit according to any one of claims 2 to 7, further comprising means ( 600 ) for changing the first wettability so that the fluid is no longer held by capillary forces in the central area. Fluidleitung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei der der Flussquerschnitt entlang der Hauptströmungsrichtung statische Verengungen und Erweiterungen aufweist, so dass zusätzliche Kräfte auf das Fluid im zentralen Bereich ausgeübt werden, durch die das Fluid in oder entgegen der Hauptströmungsrichtung bewegt werden kann.Fluid line according to one of claims 2 to 8, wherein the flow cross-section along the main flow direction has static constrictions and extensions, so that additional personnel be exerted on the fluid in the central area through which the fluid in or against the main flow direction can be moved. Fluidleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der ein Flussquerschnitt der Summe der peripheren Bereiche (22; 122; 222a–222g) gleich oder größer 10%, 25%, 50% oder 100% eines Flussquerschnitts des zentralen Bereichs (20; 120; 220) ist.A fluid line according to any one of claims 1 to 9, wherein a flow cross section of the sum of the peripheral regions ( 22 ; 122 ; 222a - 222g ) equal to or greater than 10%, 25%, 50% or 100% of a flow area of the central area ( 20 ; 120 ; 220 ). Fluidleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem seitliche Wandabschnitte (123a, 123b), die in dem Flussquerschnitt zumindest einen der peripheren Bereiche definieren, zumindest in einem an den zentralen Bereich angrenzenden Bereich nicht aufeinander zulaufend sind.Fluid line according to one of claims 1 to 10, in which lateral wall sections ( 123a . 123b ), which define at least one of the peripheral regions in the flow cross-section, are not convergent at least in an area adjacent to the central region. Fluidleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der die peripheren Bereiche zumindest fünf Finger auf weisen, die sich sternförmig von dem zentralen Bereich erstrecken.Fluid line according to one of claims 1 to 11, in which the peripheral areas have at least five fingers extending to each other star shape extend from the central area. Fluidleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der der Flussquerschnitt eine konkave Form aufweist, die der Bedingung genügt, dass eine kleinste konvexe Form, die die konkave Form einschließt, zumindest fünf separate Gebiete aufweist, die sich jeweils an höchstens einem Punkt berühren.Fluid line according to one of claims 1 to 12, wherein the flow cross-section has a concave shape, the the condition is enough that a smallest convex shape, which encloses the concave shape, at least five separate Has areas that touch each other at most one point. Fluidleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei der die peripheren Bereiche zumindest sechs Finger (22) aufweisen, die jeweils einen rechteckigen Flussquerschnitt aufweisen und sich sternförmig von dem zentralen Bereich (20) erstrecken, der einen Flussquerschnitt eines gleichseitigen Mehrecks aufweist, wobei die Anzahl der Ecken des Mehrecks der Anzahl von Fingern entspricht.A fluid conduit as claimed in any one of claims 1 to 13, wherein the peripheral regions comprise at least six fingers ( 22 ), each having a rectangular flow cross-section and extending in a star shape from the central region (FIG. 20 ) having a flow area of an equilateral polygon, wherein the number of corners of the polygon corresponds to the number of fingers. Verfahren zum Betreiben einer Fluidleitung (12; 112; 212), die eine Hauptströmungsrichtung und einen Flussquerschnitt (16; 702) quer zur Hauptströmungsrichtung aufweist, wobei der Flussquerschnitt einen zentralen Bereich (20; 120; 220) und zumindest fünf sich von dem zentralen Bereich in unterschiedlichen Richtungen erstreckende periphere Bereiche (22; 122; 222a–222g) aufweist, die durch in Richtung zum zentralen Bereich hin verlaufende Wandabschnitte (123a, 123b) voneinander getrennt sind, wobei ein erstes Fluid (26), das bezüglich eines Materials der Fluidleitung eine erste Benetzbarkeit aufweist, durch Kapillarkräfte in den peripheren Bereichen (22; 122; 222a–222g) des Flussquerschnitts gehalten wird, und ein zweites Fluid (24), das bezüglich des Materials der Fluidleitung eine zweite Benetzbarkeit aufweist, die geringer ist als die erste Benetzbarkeit, durch Kapillarkräfte in dem zentralen Bereich (20; 120; 220) des Flussquerschnitts gehalten wird.Method for operating a fluid line ( 12 ; 112 ; 212 ) having a main flow direction and a flow area ( 16 ; 702 ) transverse to the main flow direction, wherein the flow cross-section has a central region ( 20 ; 120 ; 220 ) and at least five peripheral regions extending from the central region in different directions (US Pat. 22 ; 122 ; 222a - 222g ), which extend through towards the central region extending wall sections ( 123a . 123b ), wherein a first fluid ( 26 ), which has a first wettability with respect to a material of the fluid conduit, by capillary forces in the peripheral regions ( 22 ; 122 ; 222a - 222g ) of the flow cross-section, and a second fluid ( 24 ), which has a second wettability with respect to the material of the fluid line, which is lower than the first wettability, by capillary forces in the central region ( 20 ; 120 ; 220 ) of the flow cross-section is maintained.
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