DE102014104710A1 - Fluid pump with bearing with laterally compact switching body with two opposite convex coupling flaps - Google Patents
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Abstract
Fluidpumpe (20) zum Pumpen von Fluid in einem Probentrenngerät (10), wobei die Fluidpumpe (20) einen Kolben als ersten Koppelkörper (202), der zum Fördern von Fluid reziprozierfähig in einer Kolbenkammer (210) angeordnet ist, einen Aktuator als zweiten Koppelkörper (204), der zum Übertragen einer Kraft zum Antreiben des Kolbens in der Kolbenkammer (210) angeordnet ist, und eine Lagervorrichtung (200) zum Vermitteln einer Kraft zwischen dem ersten Koppelkörper (202) und dem zweiten Koppelkörper (204) aufweist, wobei die Lagervorrichtung (200) mindestens einen Vermittlungskörper (206) aufweist, wobei der Vermittlungskörper (206) eine kappenförmige konvexe erste Koppelfläche (300) zum Ankoppeln an den ersten Koppelkörper (202), eine der ersten Koppelfläche (300) gegenüberliegende kappenförmige konvexe zweite Koppelfläche (302) zum Ankoppeln an den zweiten Koppelkörper (204), und einen Verbindungspin (304) zwischen der ersten Koppelfläche (300) und der zweiten Koppelfläche (302) aufweist.Fluid pump (20) for pumping fluid in a sample separation device (10), wherein the fluid pump (20) has a piston as the first coupling body (202), which is arranged for reciprocating in a piston chamber (210) for conveying fluid, an actuator as a second coupling body (204) arranged to transmit a force for driving the piston in the piston chamber (210), and a bearing device (200) for transmitting a force between the first coupling body (202) and the second coupling body (204), wherein the Bearing device (200) has at least one switching body (206), wherein the switching body (206) has a cap-shaped convex first coupling surface (300) for coupling to the first coupling body (202), one of the first coupling surface (300) opposite the cap-shaped convex second coupling surface (302 ) for coupling to the second coupling body (204), and a connection pin (304) between the first coupling surface (300) and the second coupling surface che (302).
Description
TECHNISCHER HINTERGRUNDTECHNICAL BACKGROUND
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fluidpumpe, sowie ein Probentrenngerät und ein Herstellungsverfahren. The present invention relates to a fluid pump, as well as a sample separation apparatus and a manufacturing method.
In einer HPLC wird typischerweise eine Flüssigkeit (mobile Phase) bei einer sehr genau kontrollierten Flussrate (zum Beispiel im Bereich von Mikrolitern bis Millilitern pro Minute) und bei einem hohen Druck (typischerweise 20 bis 1000 bar und darüber hinausgehend, derzeit bis zu 2000 bar), bei dem die Kompressibilität der Flüssigkeit spürbar sein kann, durch eine sogenannte stationäre Phase (zum Beispiel in einer chromatografischen Säule), bewegt, um einzelne Komponenten einer in die mobile Phase eingebrachten Probenflüssigkeit voneinander zu trennen. Ein solches HPLC-System ist bekannt zum Beispiel aus der
Die Pumpe, welche die mobile Phase mit dem hohen Druck fördert, kann in einer Kolbenkammer einen dort reziprozierenden Kolben aufweisen, der die Verdrängung des Fluids vornimmt. Der Kolben selbst wird an einer Koppelfläche von einem zum Beispiel motorbetriebenen Aktuator angetrieben, der an der Koppelfläche gegen den Kolben drückt. Dabei kann es an der Grenzfläche zwischen dem Kolben und dem Aktuator zum Auftreten von Kraftspitzen kommen, zum Beispiel wenn die Koppelflächen gegeneinander leicht verkippt oder verschoben sind. Dies reduziert die Lebensdauer der Pumpe. The pump, which conveys the mobile phase at high pressure, may have in a piston chamber there a reciprocating piston which makes the displacement of the fluid. The piston itself is driven on a coupling surface of a motor-driven actuator, for example, which presses against the piston on the coupling surface. In this case, it can occur at the interface between the piston and the actuator for the occurrence of force peaks, for example, when the coupling surfaces are slightly tilted or shifted against each other. This reduces the life of the pump.
Um zwischen zwei aufeinanderstoßenden Koppelflächen einen komponentenschonenden Kraftausgleich zuzulassen, kann zwischen den Koppelflächen ein Kugellager angeordnet werden. Dieses ist aus einer oder mehreren Kugeln gebildet, welche als Kraftvermittler zwischen den Koppelflächen fungieren. Allerdings ist der Platzbedarf für ein solches Kugellager relativ hoch, was dem Trend zu einer fortschreitenden Miniaturisierung entgegensteht. In order to allow a component-sparing force compensation between two abutting coupling surfaces, a ball bearing can be arranged between the coupling surfaces. This is formed from one or more balls, which act as a force mediator between the coupling surfaces. However, the space required for such a ball bearing is relatively high, which is contrary to the trend towards progressive miniaturization.
OFFENBARUNGEPIPHANY
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine platzsparende und komponentenschonende Kraftkopplung zwischen zwei Koppelflächen einer Fluidpumpe zu ermöglichen. Die Aufgabe wird mittels der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen gezeigt. It is an object of the invention to enable a space-saving and component-friendly power coupling between two coupling surfaces of a fluid pump. The object is achieved by means of the independent claims. Further embodiments are shown in the dependent claims.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Fluidpumpe zum Pumpen von Fluid (d.h. eine Flüssigkeit und/oder ein Gas, optional aufweisend Festkörperpartikel) in einem Probentrenngerät geschaffen, wobei die Fluidpumpe einen Kolben als ersten Koppelkörper, der zum Fördern von Fluid reziprozierfähig in einer Kolbenkammer angeordnet ist, einen (insbesondere motorbetriebenen) Aktuator als zweiten Koppelkörper, der zum Übertragen einer Kraft zum Antreiben des Kolbens in der Kolbenkammer angeordnet ist, und eine Lagervorrichtung zum Vermitteln einer Kraft zwischen dem ersten Koppelkörper und dem zweiten Koppelkörper aufweist, wobei die Lagervorrichtung mindestens einen (insbesondere starren) Vermittlungskörper aufweist, wobei der Vermittlungskörper eine kappenförmige (insbesondere kalottenförmige oder kuppelförmige) konvexe (d.h. nach außen gewölbte) erste Koppelfläche zum (insbesondere direkten, d.h. ohne Zwischenkörper, oder indirekten, d.h. mit einem dazwischen angeordneten Zwischenkörper) Ankoppeln an den ersten Koppelkörper, eine der ersten Koppelfläche gegenüberliegende kappenförmige (insbesondere kalottenförmige oder kuppelförmige) konvexe (d.h. nach außen gewölbte) zweite Koppelfläche zum (insbesondere direkten, d.h. ohne Zwischenkörper, oder indirekten, d.h. mit einem dazwischen angeordneten Zwischenkörper) Ankoppeln an den zweiten Koppelkörper, und einen (insbesondere nichtsphärischen, d.h. von einer Kugelform abweichenden) Verbindungspin zwischen der ersten Koppelfläche und der zweiten Koppelfläche aufweist. According to an exemplary embodiment of the present invention, a fluid pump is provided for pumping fluid (ie, a liquid and / or a gas, optionally comprising solid particles) in a sample separator, wherein the fluid pump is a piston as a first coupling body, which is reciprocatable in a for conveying fluid in a Piston chamber is arranged, a (in particular motor-driven) actuator as a second coupling body, which is arranged to transmit a force for driving the piston in the piston chamber, and a bearing device for transmitting a force between the first coupling body and the second coupling body, wherein the bearing device at least a (in particular rigid) switching body, wherein the switching body has a cap-shaped (in particular dome-shaped or dome-shaped) convex (ie curved outward) first coupling surface to (in particular direct, ie without intermediate body, or indire coupling, i.e. with an intermediate body therebetween) coupling to the first coupling body, a cap-shaped (in particular dome-shaped or dome-shaped) convex (in particular dome-shaped or dome-shaped) opposite the first coupling surface. convex to the second coupling body, and a (in particular non-spherical, ie deviating from a spherical shape) connecting pin between the first coupling surface and the (. In particular direct, ie without intermediate body, or indirect, ie having second coupling surface.
Gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Probentrenngerät zum Trennen einer in einer mobilen Phase befindlichen fluidischen Probe in Fraktionen geschaffen, wobei das Probentrenngerät eine Fluidpumpe mit den oben beschriebenen Merkmalen aufweist, die zum Antreiben von zumindest einer der mobilen Phase und der fluidischen Probe durch das Probentrenngerät konfiguriert ist, und eine Trenneinrichtung stromabwärts der Fluidpumpe zum Trennen der unterschiedlichen Fraktionen der in der mobilen Phase befindlichen Probe aufweist.According to yet another exemplary embodiment, a sample separator is provided for separating a mobile phase fluid sample into fractions, the sample separator comprising a fluid pump having the above-described features for driving at least one of the mobile phase and the fluid sample through the sample Sample Separator is configured, and a separation device downstream of the fluid pump for separating the different fractions of the mobile phase in the sample has.
Gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren zum Herstellen einer Lagervorrichtung (insbesondere ein Verfahren zum Herstellen einer Fluidpumpe zum Pumpen von Fluid in einem Probentrenngerät, wobei die Fluidpumpe mit einer solchen Lagervorrichtung ausgestattet wird) zum Vermitteln einer Kraft zwischen einem Kolben als ersten Koppelkörper und einem Aktuator als zweiten Koppelkörper bereitgestellt, wobei bei dem Verfahren die Lagervorrichtung mit mindestens einem Vermittlungskörper ausgebildet wird, der mindestens eine Vermittlungskörper mit einer kappenförmigen konvexen ersten Koppelfläche zum Ankoppeln an den ersten Koppelkörper gebildet wird, der mindestens eine Vermittlungskörper mit einer der ersten Koppelfläche gegenüberliegenden kappenförmigen konvexen zweiten Koppelfläche zum Ankoppeln an den zweiten Koppelkörper gebildet wird, und ein (insbesondere nichtsphärischer) Verbindungspin zwischen der ersten Koppelfläche und der zweiten Koppelfläche vorgesehen wird. According to still another exemplary embodiment, a method of manufacturing a bearing device (in particular, a method of manufacturing a fluid pump for pumping fluid in a sample separator, the fluid pump being equipped with such a bearing device) for communicating a force between a piston as a first coupling body and an actuator provided as a second coupling body, wherein in the method, the bearing device is formed with at least one switching body, the at least one switching body is formed with a cap-shaped convex first coupling surface for coupling to the first coupling body, the at least one switching body with a first coupling surface opposite the cap-shaped convex second coupling surface is formed for coupling to the second coupling body, and a (in particular non-spherical) connecting pin between the first coupling surface and the second Coupling surface is provided.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist eine Fluidpumpe mit einer Lagervorrichtung geschaffen, welche als Kraftvermittler zwischen zwei Koppelkörpern wirkt, indem zwei konvexe Koppelflächen auf den jeweiligen Koppelkörper einwirken und ein zwischen den Koppelflächen angeordneter pin- oder stiftförmiger Materialblock die einwirkenden Kräfte starr überträgt. Dabei kann der mindestens eine Vermittlungskörper als Ganzer zum Vollführen einer rollend-hebelartigen Ausgleichsbewegung zwischen den beiden Koppelkörpern gelagert sein, so dass unter Abgleiten der Koppelkörper entlang der jeweiligen konvexen Koppelflächen eine seitenlastarme Übermittlung der zu übertragenden Kraft möglich ist. Die seitliche Außenfläche des Vermittlungskörpers, die selbst nicht in direktem Wirkkontakt mit dem jeweiligen Koppelkörper steht, ist dabei vorteilhaft pinartig-kompakt und vorzugsweise nicht sphärisch ausgebildet, und ist somit insbesondere gegenüber einer vergleichsweise betrachteten Kugelgeometrie eines Kugellagers verkleinert bzw. verschlankt. Indem die Seitenfläche des Verbindungspins gegenüber einer virtuellen Vergleichskugel volumenverringert ist (entsprechend einem gedachten Materialabtrag der virtuellen Vergleichskugel zum Ausbilden des Verbindungspins ausgehend von der Vergleichskugel) ist der Platzbedarf in einer Ebene vertikal zur Längsachse des Verbindungspins zwischen den beiden Koppelkörpern signifikant reduziert. Damit ist eine raumsparende und kompakte Ausbildung der Lagervorrichtung ermöglicht, was insbesondere beim Vorsehen einer Mehrzahl, weiter insbesondere einer Vielzahl, von Vermittlungskörpern vorteilhaft ist. Die kappenförmigen Enden des Vermittlungskörpers schließen diesen axial ab und bilden geschlossene, stetige konvexe Endabschnitte als Abrollflächen für den jeweiligen Koppelkörper, so dass dieser um ein achsenfernstes konvexes Extremum der Kappe herum abrollen kann. According to an exemplary embodiment, a fluid pump is provided with a bearing device, which acts as a force mediator between two coupling bodies by two convex coupling surfaces acting on the respective coupling body and arranged between the coupling surfaces pin or pin-shaped material block rigidly transmits the forces acting. In this case, the at least one switching body can be mounted as a whole to perform a rolling lever-like compensating movement between the two coupling bodies, so that under sliding of the coupling body along the respective convex coupling surfaces a low-side transmission of the force to be transmitted is possible. The lateral outer surface of the exchange body, which itself is not in direct operative contact with the respective coupling body, is advantageously pin-like-compact and preferably non-spherical, and is thus in particular reduced or slimmed over a comparatively considered ball geometry of a ball bearing. By reducing the volume of the side surface of the connection pin relative to a virtual comparison ball (corresponding to an imaginary material removal of the virtual comparison ball for forming the connection pin from the comparison ball), the space requirement in a plane vertical to the longitudinal axis of the connection pin between the two coupling bodies is significantly reduced. This is a space-saving and compact design of the storage device allows, which is particularly advantageous in providing a plurality, further in particular a plurality of switching bodies. The cap-shaped ends of the exchange body close this axially and form closed, continuous convex end portions as rolling surfaces for the respective coupling body, so that it can roll around an off-axis convex extremum of the cap around.
Eine Implementierung der beschriebenen Lagervorrichtung in einer Fluidpumpe, insbesondere in einem Probentrenngerät, ist besonders vorteilhaft, um eine Kraft von einem Aktuator auf einen Kolben zu übertragen und dabei eine Ausgleichs- oder Lastenübertragungsfunktion zwischen den möglicherweise nicht vollständig zueinander ausgerichteten Koppelkörpern in Form von Kolben und Aktuator auszuüben. Die kompakte Geometrie der Lagervorrichtung fördert nicht nur die Möglichkeit der Herstellung miniaturisierter Fluidpumpen, sondern ist auch mit den hohen Kräften kompatibel, die bei Hochdruckpumpen (zum Beispiel mit Förderdrücken im Bereich von über 600 bar, insbesondere über 1200 bar) bei Probentrenngeräten (wie zum Beispiel einer Flüssigchromatographieapparatur) auftreten. An implementation of the bearing device described in a fluid pump, in particular in a sample separator, is particularly advantageous for transmitting a force from an actuator to a piston and thereby a balancing or load transfer function between the possibly not completely aligned coupling bodies in the form of piston and actuator exercise. The compact geometry of the bearing device not only promotes the possibility of producing miniaturized fluid pumps, but is also compatible with the high forces associated with high pressure pumps (for example, with delivery pressures in the range of over 600 bar, especially over 1200 bar) in sample separation equipment (such as a Flüssigchromatographieapparatur) occur.
Im Weiteren werden zusätzliche Ausgestaltungen der Pumpe, des Probentrenngeräts und des Verfahrens beschrieben. In addition, additional embodiments of the pump, the sample separation device and the method will be described.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die erste Koppelfläche ein Kugeloberflächensegment aufweisen und/oder die zweite Koppelfläche ein Kugeloberflächensegment aufweisen. Somit kann der Vermittlungskörpers als Pin mit zwei an gegenüberliegenden Enden angebrachten Kugelkappen ausgebildet sein. Die beiden Kugeloberflächensegmente können auf einer gemeinsamen Kugeloberfläche liegen oder auf zwei unterschiedlichen Kugeloberflächen (mit gleichen oder unterschiedlichen Radien und/oder gleichen oder unterschiedlichen Mittelpunkten). Das Ausbilden insbesondere beider Koppelflächen des Vermittlungskörpers als Segmente einer Kugeloberfläche erlaubt ein vorzugsweise allseitiges besonders wirksames Unterdrücken von Querkräften (rechtwinklig zur Achse der Kraftübertragung), selbst wenn einer der Koppelkörper mit einer räumlichen Versetzung oder einer Verkippung auf die jeweilige Koppelfläche des Vermittlungskörpers einwirkt (Voraussetzung ist, dass sowohl der Kolben als auch der Aktuator in einer eigenen Achse zumindest annähernd passend geführt wird, insbesondere selbst nicht ausweichen kann). According to one embodiment, the first coupling surface may have a spherical surface segment and / or the second coupling surface may have a spherical surface segment. Thus, the exchange body may be formed as a pin with two attached to opposite ends ball caps. The two spherical surface segments can lie on a common spherical surface or on two different spherical surfaces (with the same or different radii and / or the same or different centers). The formation in particular of both coupling surfaces of the switching body as segments of a spherical surface allows a preferably all-side suppression of lateral forces (perpendicular to the axis of the power transmission), even if one of the coupling body with a spatial displacement or tilting acts on the respective coupling surface of the switching body (condition in that both the piston and the actuator are guided at least approximately in their own axis, and in particular can not escape themselves).
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Vermittlungskörper ein gegenüber einer virtuellen Kugel mit einem Durchmesser, der einem Maximalabstand zwischen der ersten Koppelfläche und der zweiten Koppelfläche entspricht, verringertes Volumen aufweisen. Zwischen den beiden voneinander maximal entfernten Punkten der beiden gegenüberliegenden Kugeloberflächensegmente kann für das Beispiel zweier Kugeln mit gleichem Radius eine virtuelle Kugel erdacht werden, deren Oberfläche die beiden kugeligen Koppelflächen beinhaltet. Gemäß einer solchen Ausgestaltung kann der Verbindungspin vollständig im Inneren der gedachten Kugel befindlich sein, so dass im Vergleich zu einem Kugellager die erfindungsgemäße Lagervorrichtung mit einem verringerten Volumenaufwand und insbesondere Platzbedarf in seitlicher Richtung des oder der Verbindungspins auskommt. Dies erlaubt eine kompakte Anordnung der Lagervorrichtung bzw. die Möglichkeit, die Anzahl von Vermittlungskörpern in einem zur Verfügung stehenden Bauraum zu erhöhen, wodurch die Kraftvermittlungsfunktion weiter verfeinert bzw. unter Schonung der Lagervorrichtung auf mehrere Kontaktflächen aufgeteilt werden kann.According to an exemplary embodiment, the switching body may have a reduced volume compared with a virtual sphere having a diameter which corresponds to a maximum distance between the first coupling surface and the second coupling surface. Between the two maximum points of each other opposite spherical surface segments, for the example of two spheres of the same radius a virtual sphere can be devised, the surface of which includes the two spherical coupling surfaces. According to such an embodiment, the connection pin can be located completely inside the imaginary sphere, so that in comparison to a ball bearing, the storage device according to the invention requires a reduced volume expenditure and in particular space requirement in the lateral direction of the connecting pin or pins. This allows a compact arrangement of the storage device or the ability to increase the number of switching bodies in an available space, whereby the power switching function can be further refined or divided under the protection of the storage device on multiple contact surfaces.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine Maximallänge des Vermittlungskörpers zwischen der ersten Koppelfläche und der zweiten Koppelfläche gleich einer Summe eines Radius des Kugeloberflächensegments der ersten Koppelfläche und eines Radius des Kugeloberflächensegments der zweiten Koppelfläche sein. Die beiden in Achsrichtung zueinander maximal entfernten Punkte auf den beiden Kugeloberflächensegmenten können gemäß dieser besonders bevorzugten Ausgestaltung einer Summe des Radius der dem ersten Kugeloberflächensegment entsprechenden Kugel und des Radius der dem zweiten Kugeloberflächensegment entsprechenden Kugel sein. Vorzugsweise sind zur Erreichung eines besonders symmetrischen und kippgeschützten Vermittlungskörpers die beiden Radien identisch. Tritt dann an einer der beiden Koppelflächen eine Verkippkraft auf, so führt dies ohne das Auftreten von Querkräften zu einer Vermittlung einer Kraft zwischen dem ersten Koppelkörper und dem zweiten Koppelkörper. Die seitlichen Lagerkräfte können somit gering gehalten werden und die Lebensdauer der Lagervorrichtung erhöht werden. According to an exemplary embodiment, a maximum length of the exchange body between the first coupling surface and the second coupling surface may be equal to a sum of a radius of the spherical surface segment of the first coupling surface and a radius of the spherical surface segment of the second coupling surface. The two points in the axial direction to each other maximum points on the two spherical surface segments may be according to this particularly preferred embodiment of a sum of the radius of the first ball surface segment corresponding ball and the radius of the second ball surface segment corresponding ball. Preferably, the two radii are identical in order to achieve a particularly symmetrical and tilt-protected switching body. If a tilting force then occurs on one of the two coupling surfaces, this results in the transmission of a force between the first coupling body and the second coupling body without the occurrence of transverse forces. The lateral bearing forces can thus be kept low and the life of the bearing device can be increased.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Verbindungspin entlang einer Längsachse zwischen der ersten Koppelfläche und der zweiten Koppelfläche einen konstanten Querschnitt (insbesondere hinsichtlich Querschnittsfläche und/oder Querschnittsform) aufweisen. Zwischen den beiden konvexen Koppelflächen, die vorzugsweise identische Geometrie haben können, kann somit eine entlang der Längsachse symmetrische Geometrie des Verbindungspins erreicht werden, was wiederum das Auftreten unerwünschter Lagerkräfte verringert. Vorteilhaft kann der Verbindungspin zwischen den beiden Koppelflächen ein rotationssymmetrischer Körper sein. According to one exemplary embodiment, the connection pin can have a constant cross-section (in particular with regard to cross-sectional area and / or cross-sectional shape) along a longitudinal axis between the first coupling surface and the second coupling surface. Between the two convex coupling surfaces, which may preferably have identical geometry, a symmetrical geometry along the longitudinal axis of the connecting pin can thus be achieved, which in turn reduces the occurrence of undesired bearing forces. Advantageously, the connection pin between the two coupling surfaces can be a rotationally symmetrical body.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine Außenfläche des Verbindungspins zwischen der ersten Koppelfläche und der zweiten Koppelfläche kreiszylindrisch oder polygonal, insbesondere hexagonal, sein. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Verbindungspin somit ein kreiszylindrischer Stift sein, dessen beide Deckflächen aber im Vergleich zu einem Kreiszylinder konvex abgerundet, insbesondere kugelig abgerundet, sein können. Die beschriebene Geometrie ermöglicht das Anordnen mehrerer Verbindungspins mit einer sehr hohen Packungsdichte und mit einer sehr geringen Gefahr einer unerwünschten Wechselwirkung zwischen benachbarten Verbindungspins. Alternativ kann auch eine polygonale Geometrie der Verbindungspins in einer Schnittebene senkrecht zur Längsachse derselben vorteilhaft sein, zum Beispiel unter Ausbildung von in Draufsicht oder Querschnittsansicht wabenförmigen/hexagonalen Verbindungspins. Dies erlaubt ebenfalls eine besonders platzsparende Anordnung mehrerer Verbindungspins in einer matrixförmigen oder bienenwabenförmigen Anordnung. Es ist alternativ aber auch möglich, die Verbindungspins in deren Längsachse konkav oder konvex zu wölben. According to one exemplary embodiment, an outer surface of the connecting pin between the first coupling surface and the second coupling surface may be circular-cylindrical or polygonal, in particular hexagonal. According to a preferred embodiment of the connection pin can thus be a circular cylindrical pin, the two top surfaces but in comparison to a circular cylinder convex rounded, in particular spherical rounded, may be. The geometry described allows for arranging a plurality of connecting pins with a very high packing density and with a very low risk of undesired interaction between adjacent connecting pins. Alternatively, a polygonal geometry of the connecting pins in a sectional plane perpendicular to the longitudinal axis of the same may be advantageous, for example, to form in plan view or cross-sectional view honeycomb / hexagonal connecting pins. This also allows a particularly space-saving arrangement of a plurality of connecting pins in a matrix-shaped or honeycomb-shaped arrangement. Alternatively, it is also possible to buckle the connecting pins in the longitudinal axis concave or convex.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der mindestens eine Vermittlungskörper einstückig, insbesondere einstoffig, ausgebildet sein. Eine solche integrale Konfiguration ist mechanisch stabil und einfach fertigbar. According to one embodiment, the at least one switching body may be formed in one piece, in particular one-material. Such an integral configuration is mechanically stable and easily manufacturable.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Verbindungspin in Richtung zwischen der ersten Koppelfläche und der zweiten Koppelfläche im Querschnitt durch nichtsphärische, insbesondere geradlinige, Begrenzungslinien begrenzt sein. Zwar können die Begrenzungslinien des vorzugsweise rotationssymmetrischen Verbindungspins konkav oder konvex sein, allerdings sollte dies vorzugsweise zu einem kleineren Volumen gegenüber der oben beschriebenen Vergleichskugel führen. According to one embodiment, the connection pin may be bounded in the direction between the first coupling surface and the second coupling surface in cross section by non-spherical, in particular rectilinear, boundary lines. Although the boundary lines of the preferably rotationally symmetrical connection pins can be concave or convex, this should preferably lead to a smaller volume compared to the comparison ball described above.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Lagervorrichtung eine Mehrzahl von Vermittlungskörpern aufweisen. Gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel können die Verbindungspins von mehreren Vermittlungskörpern im kraftfreien Zustand vorzugsweise parallel zueinander angeordnet sein. Durch das Vorsehen einer Mehrzahl von Vermittlungskörpern kann ein flächiges Lager bzw. eine Planarlager erzeugt werden, das insbesondere beim Aufeinandertreffen zweier flächiger Koppelkörper eine zweidimensionale und wenig verkippanfällige Kraftvermittlung ermöglicht. Die Verbindungspins können so ausgestaltet sein, dass, wenn zum Beispiel keine Querkraft auf eine oder beide der konvexen Koppelflächen einwirkt, diese zueinander mit parallelen Längsachsen ausgerichtet sind. Die Berührflächen der jeweiligen auf einer gemeinsamen Seite, das heißt an den jeweiligen Koppelkörper angrenzenden, konvexen Koppelflächen der Vermittlungskörper, können somit in einer gemeinsamen Koppelebene liegen, wodurch die Lagervorrichtung zum Bereitstellen einer Planarlagerfunktion konfiguriert ist.According to an embodiment, the storage device may include a plurality of exchanges. According to a further exemplary embodiment, the connection pins of a plurality of switching bodies in the power-free state can preferably be arranged parallel to one another. By providing a plurality of switching bodies, a planar bearing or a planar bearing can be generated, which enables a two-dimensional and less tipping-prone power transmission, in particular when two flat coupling bodies meet. The connecting pins can be designed so that, for example, when no transverse force acting on one or both of the convex coupling surfaces, they are aligned with each other with parallel longitudinal axes. The contact surfaces of the respective on a common side, that is adjacent to the respective coupling body, convex coupling surfaces of the switching body, can thus in a common Coupling level, whereby the storage device is configured to provide a planar bearing function.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Lagervorrichtung eine Anzahlvon Vermittlungskörpern aufweisen, wobei n Null oder eine ganze positive Zahl ist. Gemäß einer einfachsten Ausgestaltung kann nur ein einziger Vermittlungskörper vorgesehen werden (n = 0). Platzsparend können bei einer weiteren zweidimensionalen Erweiterung der Lagervorrichtung sechs weitere Vermittlungskörper um den einen Vermittlungskörper herum angeordnet werden, d.h. insgesamt sieben Vermittlungskörper (n = 1). Bei einer Erweiterung zu einer nächsten Stufe könnten um die sechs Vermittlungskörper herum weitere zwölf Vermittlungskörper angeordnet werden, d.h. insgesamt neunzehn Vermittlungskörper (n = 2), usw. Für diese Spezialfälle ist eine besonders platzsparende Anordnung von Vermittlungskörpern ermöglicht. Alternativ ist auch eine matrixförmige Anordnung der Vermittlungskörper entlang von Zeilen und Spalten möglich. Schließlich ist bei einer anderen, besonders platzsparenden und dennoch zweidimensionalen Anordnung von Vermittlungskörpern das Vorsehen von drei Vermittlungskörpern vorteilhaft, die ohne mechanische Überbestimmung an beiden gegenüberliegenden Seiten von je drei Koppelflächen eine verkippfreie Kontaktierung des jeweiligen Koppelkörpers ermöglichen. In letzterem Falle ist es möglich, ein Taumeln der Kontaktflächen zuzulassen. Vorzugsweise können drei solche Vermittlungskörper an Ecken eines gedachten gleichseitigen Dreiecks angeordnet werden.According to an embodiment, the storage device may include a number of switching bodies, where n is zero or a whole positive number. According to a simplest embodiment, only a single switching body can be provided (n = 0). To save space, in a further two-dimensional expansion of the storage device, six further switching bodies can be arranged around the one switching body, ie a total of seven switching bodies (n = 1). In an extension to a next stage could be arranged around the six switching bodies around twelve more switching bodies, ie a total of nineteen switching body (n = 2), etc. For these special cases, a particularly space-saving arrangement of switching bodies is possible. Alternatively, a matrix-like arrangement of the switching bodies along rows and columns is also possible. Finally, in another, particularly space-saving and yet two-dimensional arrangement of switching bodies, the provision of three switching bodies advantageous that enable a tilt-free contacting of the respective coupling body without mechanical over-determination on both opposite sides of three coupling surfaces. In the latter case, it is possible to allow tumbling of the contact surfaces. Preferably, three such switching bodies can be arranged at corners of an imaginary equilateral triangle.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Lagervorrichtung eine Stützstruktur aufweisen, in welcher der mindestens eine Vermittlungspin bzw. Vermittlungskörper stützend angeordnet ist. Eine solche Stützstruktur, die auch als Separator bezeichnet werden kann, kann als Aufnahmestruktur für den mindestens einen, vorzugsweise für die mehreren, Vermittlungskörper dienen. Die Stützstruktur dient somit anschaulich als Matrix, in welche der oder die Vermittlungskörper eingebettet oder gelagert sind. Die Stützstruktur kann an einer ihrer beiden gegenüberliegenden Flächen mit dem jeweiligen Koppelkörper fest verbunden sein, oder kann ein freies Bewegen der gesamten Lagervorrichtung zwischen den beiden hiervon getrennt beweglichen Koppelkörpern ermöglichen. According to one embodiment, the storage device may have a support structure in which the at least one switching pin or switching body is arranged to support. Such a support structure, which may also be referred to as a separator, may serve as a receiving structure for the at least one, preferably for the plurality, switching bodies. The support structure thus serves illustratively as a matrix into which the switching body or agents are embedded or stored. The support structure may be fixedly connected to the respective coupling body on one of its two opposite surfaces, or may allow free movement of the entire bearing device between the two separately movable coupling bodies.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Stützstruktur ausgebildet sein, den mindestens einen Vermittlungskörper derart stützend anzuordnen, dass die jeweilige erste Koppelfläche und/oder die jeweilige zweite Koppelfläche gegenüber der Stützstruktur hervorsteht oder hervorstehen. Gemäß dieser Ausgestaltung ragen die konvexen Koppelflächen des oder der Vermittlungskörper gegenüber der Stützstruktur beidseitig hervor, um als eigentliche Kraftübertragungs- und Kraftangriffsflächen für die Koppelkörper angreifbar freiliegen. Entlang der restlichen Längserstreckung der Vermittlungskörper, insbesondere entlang der gesamten Verbindungspins, kann dagegen die Stützstruktur den jeweiligen Abschnitt der Vermittlungskörper einbetten. According to one exemplary embodiment, the support structure can be designed to arrange the at least one switching body in such a supporting manner that the respective first coupling surface and / or the respective second coupling surface projects or protrudes with respect to the support structure. According to this embodiment, the convex coupling surfaces of the switching body or parts protrude on both sides relative to the support structure in order to be vulnerable exposed as actual force transmission and force application surfaces for the coupling bodies. On the other hand, along the remaining longitudinal extent of the switching bodies, in particular along the entire connecting pins, the supporting structure can embed the respective section of the switching bodies.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Stützstruktur ausgebildet sein, den mindestens einen Vermittlungskörper derart stützend anzuordnen, dass der Vermittlungskörper in einem kraftfreien Zustand aufrecht orientiert ist und in Anwesenheit einer von mindestens einer der Koppelflächen einwirkenden Kraft eine seitliche Ausgleichsbewegung vollführt. Eine aufrechte Orientierung der Vermittlungskörper entspricht dabei einer Parallelität der Längsachse eines jeweiligen Vermittlungskörpers zu entsprechenden Längsachsen der miteinander mittels der Lagervorrichtung beweglich koppelbaren Koppelkörper bzw. zu Längsachsen der anderen Vermittlungskörper. Anders ausgedrückt sind in diesem aufrechten Zustand die Verbindungspins mit ihren Längsachsen parallel zueinander und senkrecht zu Koppelebenen orientiert, die durch die in Längsrichtung maximal vorstehenden Bereiche der konvexen Koppelflächen definiert sind. Indem eine seitliche Ausgleichsbewegung, insbesondere eine Verkippung, der Vermittlungskörper in Reaktion auf eine Querkraft eines der Koppelkörper erfolgt, ist eine ausreichend flexible Lagerung bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Kraftübertragungsfunktion ermöglicht. According to one embodiment, the support structure may be configured to support the at least one switch body in such a way that the switch body is upright in a power-free state and makes a lateral compensation movement in the presence of a force acting on at least one of the coupling surfaces. An upright orientation of the switching body corresponds to a parallelism of the longitudinal axis of a respective switching body to corresponding longitudinal axes of the coupling body movably coupled together by means of the bearing device or to longitudinal axes of the other switching body. In other words, in this upright state, the connecting pins are oriented with their longitudinal axes parallel to one another and perpendicular to coupling planes, which are defined by the maximum longitudinally projecting areas of the convex coupling surfaces. By a lateral compensating movement, in particular a tilt, the switching body takes place in response to a transverse force of one of the coupling body, a sufficiently flexible storage while maintaining the power transmission function is possible.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Stützstruktur ausgebildet sein, den mindestens einen Vermittlungskörper derart stützend anzuordnen, dass der Vermittlungskörper nach Vollführen einer seitlichen Ausgleichsbewegung bei Wegfall der von mindestens einer der Koppelflächen einwirkenden Kraft in seine aufrechte Position zurückgeführt wird. Gemäß dieser Ausgestaltung kann die Stützstruktur so ausgebildet sein, eine jeweils rückstellende oder rücktreibende Kraft auf einen infolge der Krafteinwirkung von einem oder beiden der Koppelkörper zeitweilig verkippten Vermittlungskörper auszuüben. Eine Lagerachse der Vermittlungskörper in der Stützstruktur kann dabei jeweils einem Drehpunkt des jeweiligen Vermittlungskörpers entsprechen. Auf diese Weise kann nach Wegfall einer Koppelkörperkraft die Lagervorrichtung wieder selbsttätig in einen Gleichgewichtszustand zurückgeführt werden, wodurch die Lagervorrichtung wieder in einen zum Aufnehmen einer Koppelkörperkraft fähigen Zustand rückgeführt wird. According to one exemplary embodiment, the support structure may be configured to support the at least one switching body in such a way that the switching body is returned to its upright position after a lateral compensating movement has been eliminated when the force acting on at least one of the coupling surfaces is removed. According to this embodiment, the support structure may be designed to exert a respectively restoring or restoring force on a temporarily tipped as a result of the force of one or both of the coupling body mediation body. A bearing axis of the switching body in the support structure can each correspond to a pivot point of the respective switching body. In this way, after elimination of a coupling body force, the bearing device can be automatically returned to an equilibrium state, whereby the bearing device is returned to a capable of receiving a coupling body force state again.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Stützstruktur als zumindest teilweise elastische Matrix ausgebildet sein, in welche der mindestens eine Vermittlungskörper eingebettet ist. Zum Beispiel kann die Stützstruktur ein Körper aus einem elastischen Material, wie zum Beispiel elastischer Kunststoff, Gel oder Gummi sein. Es ist auch möglich, die Stützstruktur aus einem rigiden Material vorzusehen und die Vermittlungskörper an das rigide Material elastisch mittels jeweils einer oder mehrerer Federelemente oder anderer elastischer Körper (wie zum Beispiel Gummielemente) anzukoppeln. In letzterem Ausführungsbeispiel weist die Stützstruktur zumindest eine Feder auf, die zum Einwirken auf den mindestens einen Vermittlungskörper ausgebildet und mit dem mindestens einen Vermittlungskörper gekoppelt istAccording to one embodiment, the support structure may be at least partially elastic Matrix may be formed, in which the at least one switching body is embedded. For example, the support structure may be a body of elastic material, such as elastic plastic, gel or rubber. It is also possible to provide the support structure of a rigid material and to elastically couple the transfer bodies to the rigid material by means of one or more spring elements or other elastic bodies (such as rubber elements). In the latter exemplary embodiment, the support structure has at least one spring which is designed to act on the at least one switching body and is coupled to the at least one switching body
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Lagervorrichtung als zweidimensionales Planarlager ausgebildet sein. Die Lagervorrichtung kann gemäß dieser Ausgestaltung entlang einer X-Richtung und einer dazu orthogonalen Y-Richtung, d.h. in der XY-Ebene, die gewünschte Kraftübertragung und den erwünschten Kippausgleich bewerkstelligen. Eine Z-Richtung, die zu der X-Richtung und der Y-Richtung orthogonal ist, kann einer Verbindungsachse der Koppelkörper entsprechen. Dies kann durch eine zweidimensionale Anordnung mehrerer Vermittlungskörper realisiert werden. According to one embodiment, the bearing device may be formed as a two-dimensional planar bearing. The bearing apparatus according to this embodiment may be along an X-direction and a Y-direction orthogonal thereto, i. in the XY plane, the desired power transmission and the desired tilt compensation accomplish. A Z-direction orthogonal to the X-direction and the Y-direction may correspond to a connection axis of the coupling bodies. This can be realized by a two-dimensional arrangement of several switching bodies.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Lagervorrichtung einerseits und der erste Koppelkörper oder der zweite Koppelkörper andererseits zumindest abschnittsweise starr miteinander verbunden sein, zum Beispiel miteinander einstückig ausgebildet sein. Zum Beispiel kann sich die Lagervorrichtung an einen Endabschnitt des ersten Koppelkörpers nahtlos anschließen und an der an einem freien Ende hervorstehenden zweiten Koppelfläche in Wirkverbindung mit dem zweiten Koppelkörper stehen (oder vice versa), um dort einen Lastausgleich zwischen den Koppelkörpern vorzunehmen. According to one embodiment, the bearing device on the one hand and the first coupling body or the second coupling body on the other hand, at least partially rigidly connected to each other, for example, be formed integrally with each other. For example, the bearing device can seamlessly connect to an end portion of the first coupling body and at the projecting at a free end second coupling surface in operative connection with the second coupling body (or vice versa) to make there a load balance between the coupling bodies.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Lagervorrichtung frei (insbesondere beidseitig unbefestigt) zwischen dem ersten Koppelkörper und dem zweiten Koppelkörper angeordnet sein. Somit kann die Lagervorrichtung sowohl von dem ersten Koppelkörper als auch von dem zweiten Koppelfläche getrennt ausgebildet werden und anschaulich als separates Bauelement zwischen den beiden Koppelkörpern angebracht sein. Die Lagervorrichtung und einer der Koppelkörper müssen somit nicht zwingend starr miteinander gekoppelt sein. Der oder die Pins kann/können auch frei zwischen den beiden Koppelkörpern, also Kolben und Antrieb, liegen und zum Beispiel mittels Federkräften in Position gehalten werden. According to an alternative embodiment, the bearing device can be arranged freely (in particular unsecured on both sides) between the first coupling body and the second coupling body. Thus, the bearing device can be formed separately from both the first coupling body and from the second coupling surface and can be clearly attached as a separate component between the two coupling bodies. The bearing device and one of the coupling body thus need not necessarily be rigidly coupled together. The one or more pins can also be freely between the two coupling bodies, so piston and drive, and are held in position, for example by means of spring forces.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann zumindest einer des Kolbens und des Aktuators der Fluidpumpe eine konvexe (insbesondere sphärische) oder eine ebene Grenzfläche zu der Lagervorrichtung aufweisen. Zum Beispiel kann einer der Koppelkörper eine ebene Grenzfläche und der andere Koppelkörper eine konvex gewölbte Grenzfläche aufweisen. Die jeweilige Grenzfläche kann dann auf einer jeweiligen überstehenden konvexen Koppelfläche der Vermittlungskörper angreifen. Durch die Kombination einer planaren Grenzfläche eines der Koppelkörper und einer konvexen Grenzfläche des anderen Koppelkörpers kann eine besonders seitenlastarme Kraftvermittlung zwischen den beiden Koppelkörpern mittels der Lagervorrichtung erreicht werden. According to one embodiment, at least one of the piston and the actuator of the fluid pump may have a convex (in particular spherical) or a planar interface with the bearing device. For example, one of the coupling bodies may have a flat boundary surface and the other coupling body may have a convexly curved interface. The respective interface can then attack on a respective protruding convex coupling surface of the switching body. By combining a planar interface of one of the coupling bodies and a convex boundary surface of the other coupling body, it is possible to achieve a force transmission between the two coupling bodies that is particularly free of lateral forces by means of the bearing device.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Fluidpumpe als Hochdruckpumpe zum Pumpen von mobiler Phase zu einer Trenneinrichtung des Probentrenngeräts zum Trennen von unterschiedlichen Fraktionen einer in der mobilen Phase befindlichen fluidischen Probe aufweisen. Eine solche Hochdruckpumpe fördert mobile Phase (insbesondere eine Lösungsmittelzusammensetzung) aus einem oder mehreren Flüssigkeitsbehältern zu einer Probentrenneinrichtung wie zum Beispiel einer chromatographischen Trennsäule. An einer Injektorvorrichtung wird die geförderte mobile Phase dann mit der fluidischen Probe gemischt. Da eine solche Hochdruckpumpe hohen und höchsten Drücken von 1200 bar und mehr ausgesetzt sein kann, ist eine kraftsparende Übermittlung von Antriebsenergie von einem motorbetriebenen Aktuator (zum Beispiel dem Mandrel eines Kugelgewindetriebs, welches Mandrel von einer motorbetriebenen, rotierenden Mutter längsbewegt wird) auf einen Kolbenfuß eines Kolben besonders wichtig. According to one embodiment, the fluid pump may comprise as a high pressure pump for pumping mobile phase to a separator of the sample separator for separating different fractions of a mobile phase fluid sample. Such a high pressure pump delivers mobile phase (especially a solvent composition) from one or more liquid containers to a sample separator such as a chromatographic separation column. At an injector device, the pumped mobile phase is then mixed with the fluidic sample. Since such a high-pressure pump may be exposed to high and highest pressures of 1200 bar and more, power-saving transmission of drive energy from a motor-driven actuator (for example, the mandrel of a ball screw, which mandrel is moved longitudinally by a motor-driven rotating nut) to a piston foot of one Pistons especially important.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Fluidpumpe als Dosierpumpe zum Pumpen einer fluidischen Probe in einem Injektor zum Zuführen der fluidischen Probe zu mobiler Phase stromaufwärts einer Trenneinrichtung des Probentrenngeräts zum Trennen von unterschiedlichen Fraktionen der in der mobilen Phase befindlichen fluidischen Probe ausgebildet sein. Eine solche Dosierpumpe dient dem dosierten Aufziehen einer bestimmten Menge fluidischer Probe in eine sogenannte Probenschleife, wobei die auf die Probenschleife aufgezogene fluidische Probe nachfolgend mittels derselben Dosierpumpe vorzugsweise durch ein Fluidventil einer Injektoreinrichtung in einen fluidischen Pfad zwischen der oben beschriebenen Hochdruckpumpe und der Trenneinrichtung eingebracht wird. According to another embodiment, the fluid pump may be configured as a metering pump for pumping a fluidic sample in an injector for supplying the fluidic sample to mobile phase upstream of a separation device of the sample separation device for separating different fractions of the mobile phase fluid sample. Such a metering pump is used for metering a certain amount of fluidic sample into a so-called sample loop, the fluid sample drawn onto the sample loop subsequently being introduced by means of the same metering pump through a fluid valve of an injector device into a fluidic path between the high-pressure pump described above and the separator.
Eine oder beide der beschriebenen Pumpentypen einer Flüssigchromatographieapparatur können mit der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung zwischen Kolben und Aktuator ausgestattet sein. One or both of the pump types of a liquid chromatography apparatus described can be equipped with the bearing device according to the invention between the piston and the actuator.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Probentrenneinrichtung als chromatographische Trenneinrichtung, insbesondere als Chromatographietrennsäule, ausgebildet sein. Bei einer chromatographischen Trennung kann die Chromatographietrennsäule mit einem Adsorptionsmedium, versehen sein. An diesem kann die fluidische Probe aufgehalten werden und erst nachfolgend bei Anwesenheit einer spezifischen Lösungsmittelzusammensetzung fraktionsweise wieder abgelöst werden, womit die Trennung der Probe in ihre Fraktionen bewerkstelligt wird.According to one embodiment, the sample separation device can be used as a chromatographic separation device, in particular as Chromatographietrennsäule be formed. In a chromatographic separation, the chromatographic separation column may be provided with an adsorption medium. At this, the fluidic sample can be stopped and only then fractionally dissolved again in the presence of a specific solvent composition, whereby the separation of the sample is accomplished in their fractions.
Das Probenseparationsgerät kann ein mikrofluidisches Messgerät, ein Life Science-Gerät, ein Flüssigchromatographiegerät, eine HPLC (High Performance Liquid Chromatography), eine UHPLC-Anlage, ein SFC-(superkritische Flüssigchromatographie)Gerät, ein Gaschromatographiegerät, ein Elektrophoresegerät und/oder ein Gelelektrophoresegerät sein. Allerdings sind viele andere Anwendungen möglich. The sample separation device may be a microfluidic measuring device, a life science device, a liquid chromatography device, a high performance liquid chromatography (HPLC), an UHPLC device, an SFC (Supercritical Liquid Chromatography) device, a gas chromatography device, an electrophoresis device, and / or a gel electrophoresis device , However, many other applications are possible.
Die Fluidpumpe kann zum Beispiel dazu eingerichtet sein, die mobile Phase mit einem hohen Druck, zum Beispiel einige 100 bar bis hin zu 1000 bar und mehr, durch das System hindurch zu befördern. For example, the fluid pump may be configured to convey the mobile phase through the system at a high pressure, for example, from a few hundred bars up to 1000 bars or more.
Das Probentrenngerät kann einen Probeninjektor zum Einbringen der Probe in den fluidischen Trennpfad aufweisen. Ein solcher Probeninjektor kann eine mit einem Sitz koppelbare Injektionsnadel in einem entsprechenden Flüssigkeitspfad aufweisen, wobei die Nadel aus diesem Sitz herausgefahren werden kann, um Probe aufzunehmen, wobei nach dem Wiedereinführen der Nadel in den Sitz die Probe sich in einem Fluidpfad befindet, der, zum Beispiel durch das Schalten eines Ventils, in den Trennpfad des Systems hineingeschaltet werden kann, was zum Einbringen der Probe in den fluidischen Trennpfad führt. The sample separator may include a sample injector for introducing the sample into the fluidic separation path. Such a sample injector may comprise a syringe-dockable injection needle in a corresponding fluid path, which needle may be withdrawn from that seat to receive sample, wherein upon reintroduction of the needle into the seat, the sample is in a fluid path which, for Example, by switching a valve, can be switched into the separation path of the system, which leads to the introduction of the sample in the fluidic separation path.
Das Probentrenngerät kann einen Fraktionssammler zum Sammeln der getrennten Komponenten aufweisen. Ein solcher Fraktionssammler kann die verschiedenen Komponenten zum Beispiel in verschiedene Flüssigkeitsbehälter führen. Die analysierte Probe kann aber auch einem Abflussbehälter zugeführt werden. The sample separator may include a fraction collector for collecting the separated components. Such a fraction collector may carry the various components, for example, into different liquid containers. The analyzed sample can also be fed to a drain tank.
Vorzugsweise kann das Probentrenngerät einen Detektor zur Detektion der getrennten Komponenten aufweisen. Ein solcher Detektor kann ein Signal erzeugen, welches beobachtet und/oder aufgezeichnet werden kann, und welches für die Anwesenheit und Menge der Probenkomponenten in dem durch das System fließenden Fluid indikativ ist. Preferably, the sample separation device may comprise a detector for detecting the separated components. Such a detector may generate a signal which can be observed and / or recorded and which is indicative of the presence and amount of sample components in the fluid flowing through the system.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Andere Ziele und viele der begleitenden Vorteile von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden leicht wahrnehmbar werden und besser verständlich werden unter Bezugnahme auf die folgende detailliertere Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen. Merkmale, die im Wesentlichen oder funktionell gleich oder ähnlich sind, werden mit denselben Bezugszeichen versehen. Other objects and many of the attendant advantages of embodiments of the present invention will be readily appreciated and become better understood by reference to the following more particular description of embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. Features that are substantially or functionally the same or similar are given the same reference numerals.
Die Darstellung in der Zeichnung ist schematisch. The illustration in the drawing is schematic.
Bevor bezugnehmend auf die Figuren exemplarische Ausführungsbeispiele beschrieben werden, sollen einige grundlegende Überlegungen zusammengefasst werden, basierend auf denen exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung abgeleitet worden sind.Before describing exemplary embodiments with reference to the figures, some basic considerations will be summarized based on which exemplary embodiments of the invention have been derived.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine kompakte zweidimensionale Lagervorrichtung mit einer hohen mechanischen Belastungsfähigkeit geschaffen, die in einer Fluidpumpe montiert ist. According to an exemplary embodiment of the invention, there is provided a compact two-dimensional bearing apparatus having a high mechanical load capacity mounted in a fluid pump.
Ein mechanisches Entkoppeln (bezüglich eines Achsenversatzes und einer Achsdrift sowie einer Achsenverkippung) zwischen einem Kolbenfuß und einem Antrieb zum Bereitstellen einer axialen Antriebskraft für einen Kolben ist in kolbengetriebenen Hochdruckpumpen (zum Beispiel für Chromatographieanwendungen) vorteilhaft. Herkömmlich wird diese Anforderung durch das Anordnen einer Stahlkugel zwischen den beiden Ebenen gelöst, wodurch eine Versatzkorrektur (durch Rollen) und eine Kippkompensation erreicht ist. Allerdings stößt eine solche Lösung bei erhöhten Lastanforderungen von Fluidpumpen mit stark erhöhten Druckwerten an ihre Grenzen. Höhere Axialkräfte würden größere Kugelradien erfordern, was zu einer Achsenverlängerung führen würde. Dies wiederum würde die Dimensionen der gesamten Fluidpumpe in unerwünschter Weise erhöhen. Mechanical decoupling (in terms of axial offset and axis drift and axle tilt) between a piston root and a drive to provide axial drive force to a piston is advantageous in piston driven high pressure pumps (for example, for chromatography applications). Conventionally, this requirement is solved by placing a steel ball between the two planes, whereby an offset correction (by rolling) and a tilt compensation is achieved. However, such a solution reaches its limits with increased load requirements of fluid pumps with greatly increased pressure values. Higher axial forces would require larger ball radii, which would lead to an axle extension. This, in turn, would undesirably increase the dimensions of the entire fluid pump.
Während eine Verkippkompensation durch die Implementierung eines einfachen Ebene-zu-Kugel-Kontakts erreichbar ist, muss der Radius der Kugel groß genug sein, um einen moderaten Kontaktdruck zu bewirken. Hingegen bleiben der Achsenversatz und die Driftkompensation herausfordernde Probleme. While tilt compensation is achievable by implementing a simple level-to-ball contact, the radius of the ball must be large enough to provide a moderate contact pressure. On the other hand, the axis offset and the drift compensation remain challenging problems.
Um einen Achsenversatz und eine Driftkompensation gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel zu erreichen (wobei das Konzept einer Kugel mit großem Radius zur Verkippkompensation berücksichtigt bleiben soll), wird eine Anordnung von zylindrischen Körpern mit axial sphärischen Endsegmenten bereitgestellt (das heißt Pins mit konzentrischen abgerundeten Enden), wobei die Anordnung zwischen zwei Stützebenen angeordnet wird, und wobei die Pinachsen zueinander alle parallel und vertikal zu den Ebenen ausgerichtet sind. In order to achieve axial offset and drift compensation according to an exemplary embodiment (leaving the concept of a large radius ball for tilt compensation to be considered), an array of cylindrical bodies with axially spherical end segments (ie, pins with concentric rounded ends) is provided the arrangement is arranged between two support levels, and wherein the pin axes are all parallel to each other and aligned vertically to the planes.
Eine derartige Anordnung ist dazu in der Lage, eine abstandsneutrale Lagerung in einer XY-Ebene bereitzustellen, die für Verschiebungen von einer Größe funktionsfähig ist, die ungefähr dem Radius der Pins entsprechen. Bei zum Beispiel einer entsprechenden Höhe wie bei einem herkömmlichen Kugellager können derartige Vermittlungskörper eine erhöhte Belastungsfähigkeit bezogen auf die notwendige Fläche aufweisen, erhöht um einen Faktor entsprechend der Anzahl von verwendeten Pins. Die Anzahl der verwendeten Pins ist durch einen notwendigen Durchmesser eines Pins (bestimmt durch einen maximalen Achsenversatz, eine maximale Drift und Toleranzen, so dass während des Betriebs die Enden der Verbindungspins nicht aus ihren sphärischen Flächen herausrollen) und die gesamte verfügbare Fläche der Stützebenen begrenzt. Für die spezifische Verwendung in Hochdruckfluidpumpen kann somit eine starke Erhöhung der maximal tolerierbaren Belastung erreicht werden, verglichen mit einem Einkugellager. Die gesamte Anordnungshöhe kann sogar kleiner sein als bei einem entsprechenden Einkugellager, weil ein kleiner Pinenderadius (insbesondere eine halbe Pinhöhe) verwendet werden kann, kompensiert durch eine größere Anzahl von Pins. Such an arrangement is capable of providing clearance-neutral support in an XY plane operable for displacements of a size approximately equal to the radius of the pins. For example, at an appropriate height as in a conventional ball bearing, such switch bodies may have an increased load capacity relative to the necessary area increased by a factor corresponding to the number of pins used. The number of pins used is limited by a necessary diameter of a pin (determined by maximum axis offset, maximum drift and tolerances such that during operation the ends of the connection pins do not roll out of their spherical surfaces) and the total available area of the support planes. Thus, for specific use in high pressure fluid pumps, a large increase in the maximum tolerable load can be achieved compared to a single ball bearing. The overall assembly height may even be smaller than that of a corresponding ball bearing, because a small pinender radius (in particular a half pin height) can be used, compensated by a larger number of pins.
Die Verbindungspins können in einer elastischen Stützstruktur als Halterung angeordnet werden, zum Beispiel ein Polymernetz oder einer oder mehrere unabhängige oder miteinander verbundene elastische Platten, etc., die eine initiale Parallelorientierung der Verbindungspins gewährleisten können. Eine oder beide der Stützebenen kann oder können eine konvexe äußere Fläche oder Ebene haben und/oder von einer konvexen Fläche des Gegenstücks berührt werden, um eine Achsenverkippkompensation zu erreichen. The connection pins can be arranged in an elastic support structure as a support, for example a polymer mesh or one or more independent or interconnected elastic plates, etc., which can ensure an initial parallel orientation of the connection pins. One or both of the support planes may or may have a convex outer surface or plane and / or be contacted by a convex surface of the counterpart to achieve axis tilt compensation.
Es ist für einen Fachmann verständlich, dass eine Fluidpumpen-Lagervorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung für jede Fluidpumpen-Applikation vorteilhaft sein kann, die eine zweidimensionale Lagerung erfordert, welche eine kompakte abstandsneutrale hochlastfähige Versatzkompensation erfordert. Eine Fluidpumpe für ein Probentrenngerät kann dadurch effizient und komponentenschonend betrieben werden. It will be understood by one of ordinary skill in the art that a fluid pump bearing apparatus according to an exemplary embodiment of the invention may be advantageous for any fluid pump application requiring two-dimensional support which requires compact offset-neutral high-load offset compensation. A fluid pump for a sample separator can be operated efficiently and component-friendly.
Eine Steuereinheit
Die Fluidpumpe
Der erste Koppelkörper
Bei diesem Antriebsmechanismus kann es zu einem axialen Versatz oder auch zu einer axialen Verkippung zwischen dem ersten Koppelkörper
Die Lagervorrichtung
Auf diese Weise bilden die über die Stützstruktur
Die Stützstruktur
Anhand von
Es sollte angemerkt werden, dass der Begriff „aufweisen“ nicht andere Elemente ausschließt und dass das „ein“ nicht eine Mehrzahl ausschließt. Auch können Elemente, die in Zusammenhang mit unterschiedlichen Ausführungsbeispielen beschrieben sind, kombiniert werden. Es sollte auch angemerkt werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Schutzbereich der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen. It should be noted that the term "comprising" does not exclude other elements and that the "on" does not exclude a plurality. Also, elements described in connection with different embodiments may be combined. It should also be noted that reference signs in the claims should not be construed as limiting the scope of the claims.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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