DE102020105265A1

DE102020105265A1 - Verfahren zum Fördern eines Fluids durch eine Pumpe

Info

Publication number: DE102020105265A1
Application number: DE102020105265.0A
Authority: DE
Inventors: Christoph Strobl
Original assignee: Dionex Softron GmbH
Current assignee: Dionex Softron GmbH
Priority date: 2020-02-28
Filing date: 2020-02-28
Publication date: 2021-09-02

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Pumpe, wobei die Pumpe einen ersten Verdrängungsmechanismus mit einem ersten variablen Aufnahmevolumen umfasst, wobei der erste Verdrängungsmechanismus konfiguriert ist, eine maximale Aufnahmeposition einzunehmen, wobei der erste Verdrängungsmechanismus in der maximalen Aufnahmeposition ein maximales Volumen aufnimmt, und wobei die Pumpe ferner einen ersten Auslass umfasst, der dem ersten Verdrängungsmechanismus zugeordnet ist, wobei das Verfahren umfasst: Vorsehen eines Fluiddurchflusses mit einer Durchflussmenge f1 von Zeitpunkt t1 bis Zeitpunkt t2 an dem ersten Auslass, Vorsehen eines Fluiddurchflusses mit einer Durchflussmenge f2, die von der Durchflussmenge f1 verschieden ist, von Zeitpunkt t2 bis Zeitpunkt t3 an dem ersten Auslass, Vorsehen eines Fluiddurchflusses mit einer Durchflussmenge f3, die von der Durchflussmenge f2 verschieden ist, von Zeitpunkt t3 bis Zeitpunkt t4 an dem ersten Auslass, Vorsehen eines Fluiddurchflusses mit einer Durchflussmenge f4, die von der Durchflussmenge f3 verschieden ist, von Zeitpunkt t4 bis Zeitpunkt t5 an dem ersten Auslass, wobei der erste Verdrängungsmechanismus in dem durch den Zeitpunkt t1 und den Zeitpunkt t5 definierten Zeitbereich die maximale Aufnahmeposition nicht einnimmt. Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine entsprechende Pumpe, ein Computerprogramm-Produkt und eine Verwendung.

Description

Die Erfindung betrifft den Betrieb einer Pumpe. Die vorliegende Erfindung wird vorrangig mit Bezug auf die Hochleistungs-Flüssigchromatographie (HPLC) beschrieben. Jedoch versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung auch in anderen Gebieten eingesetzt werden kann, zum Beispiel in der Ionenchromatographie.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen Pumpen zum Fördern eines druckbeaufschlagten Fluids für die HPLC. Bestimmte Ausführungsformen betreffen eine Pumpe für die HPLC auf dem Gebiet der Proteinanalyse unter Verwendung von Trifluoressigsäure-Zusätzen und/oder anderen hochfluorinierten Zusätzen für die Proteinanalyse, wie z. B. Pentafluorpropionsäure.
Derartige Pumpen sind zum Liefern eines Durchflusses mit geringer Pulsation oder ohne Pulsation bei hohen Drücken ausgebildet. Zu diesem Zweck werden in der HPLC oft Pumpen verwendet, die nach dem positiven Verdrängungsprinzip mit zyklisch wirkenden Kolben arbeiten. Pumpen mit einem ersten und zweiten Kopf/Kolben-Paar werden dazu verwendet, den Zeitraum der Ansaugung zu überbrücken. Vom fluidischen Gesichtspunkt her können beide Pumpenköpfe parallel angeordnet werden, sodass immer ein Kolben Fluid fördert, während der andere Fluid ansaugt. Eine derartige Anordnung ist z. B. in der US-Patentschrift Nr. 4,752,385 A beschrieben.
Alternativ können die beiden Köpfe auch in Reihe (d. h. seriell) angeordnet sein, sodass, wenn der erste Kolben Fluid ansaugt, der zweite Fluid fördert, und wenn der zweite Kolben Fluid ansaugt, der erste Kolben Fluid fördert, und der zweite Kolben gleichzeitig befüllt wird. Eine derartige Anordnung ist z. B. in der US 4,681,513 A offenbart.
Ein Nachteil von existierenden Pumpen wird weiter unten beschrieben. 1 zeigt ein schematisches Diagramm einer seriellen Doppelkolbenpumpe. Die Pumpe umfasst einen Arbeitskopf 10, in dem ein bewegbarer Arbeitskolben 11 angebracht ist. Der Arbeitskopf 10 weist ein Einlassventil 15 und ein Auslassventil 16 auf, die so angeschlossen sind, dass Flüssigkeit über einen Einlassanschluss 14 angesaugt und über eine Anschlusskapillare 24 weitergeleitet werden kann.
Ein Drucksensor 13 kann in dem Pumpenkopf des Arbeitskopfes angeordnet sein, um den Druck in dem Arbeitskopf zu bestimmen. Die Abdichtung nach außen kann durch eine Dichtung 17 erreicht werden. Das freie Volumen 12 in dem Arbeitskopf kann durch Vorwärtsbewegen des Arbeitskolbens 11 verringert werden, d. h. in dem Bild nach rechts, oder durch Rückwärtsbewegen vergrößert werden, d. h. in 1 nach links. Zum Ziel besserer Klarheit ist der Antrieb zum Bewegen der Kolben nicht gezeigt. Weiterhin ist ein Erweiterungskopf 20 mit einem Erweiterungskolben 21, einer Dichtung 27, einem freien Volumen 22 und einem Drucksensor 23 vorgesehen. Der Erweiterungskopf ist direkt ohne Ventile mit der Anschlusskapillare 24 und einer Auslasskapillare 30 verbunden, die die gepumpte Flüssigkeit zu dem HPLC-System fördert. Da die Anschlusskapillare 24, der Erweiterungskopf 20 und die Auslasskapillare 30 direkt miteinander verbunden sind, kann in jedem dieser Teile der gleiche Druck vorliegen, der im Folgenden als Systemdruck bezeichnet wird.
Die gezeigten Komponenten dienen lediglich als Beispiele zum Erläutern der Erfindung. Die Anwendung auf andere Konstruktionen wird weiter unten diskutiert.
Die gezeigte Pumpe arbeitet üblicherweise zyklisch, um einen kontinuierlichen Durchfluss an dem Auslass zu erzeugen. In einer ersten Phase des Pumpenzyklus, genannt Ansaugphase, bewegt sich der Arbeitskolben 11 rückwärts und saugt Flüssigkeit von der Lösungsmittelzufuhr an, während der Ausgleichskolben 21 sich vorwärts bewegt, wodurch der Durchfluss an dem Pumpenauslass oder der Systemdruck beibehalten wird. Währenddessen ist das Einlassventil 15 offen, und das Auslassventil 16 ist geschlossen. Die Ansaugphase endet, kurz bevor der Ausgleichskolben das vordere Ende seines Arbeitshubs erreicht und somit keine weitere Flüssigkeit fördern kann.
In einer zweiten Phase, bekannt als Vorkomprimierungsphase, bewegt sich der Arbeitskolben 11 vorwärts, um die zuvor angesaugte Flüssigkeit auf den gleichen hohen Druck wie den an dem Pumpenauslass und in dem freien Volumen 22 des Ausgleichskopfs vorliegenden Druck zu bringen. Während dieses Prozesses schließt das Einlassventil 15, und das Auslassventil 16 bleibt in diesem Moment geschlossen. Dieser Prozess wird Vorkomprimierung genannt. Wegen der üblichen hohen Drücke in der HPLC wird die Flüssigkeit als komprimierbar angesehen. Während der Vorkomprimierung behält der Ausgleichskolben 21 weiterhin den Durchfluss oder den Systemdruck bei. Die Vorkomprimierungsphase endet, wenn der Druck in dem Arbeitskopf 10 den Systemdruck erreicht, sodass das Auslassventil 16 öffnet und beide freien Volumina 12 und 22 mit der Auslasskapillare 30 verbunden werden. Während der Vorkomprimierungsphase bewegt sich der Arbeitskolben um einen Vorkomprimierungsweg weiter, der von der Kompressibilität des Fluids und dem Druck in dem Erweiterungskopf abhängt.
In einer folgenden dritten Phase wird das Auslassventil 16 geöffnet, sodass sowohl die Bewegung des Ausgleichskolbens 21 als auch des Arbeitskolbens 11 zum am Pumpenauslass gelieferten Gesamtdurchfluss beitragen.
Um eine unerwünschte Zunahme des Gesamtdurchflusses zu vermeiden, werden die Kolbengeschwindigkeiten so eingestellt, dass insgesamt der gewünschte Gesamtdurchfluss am Pumpenauslass auftritt. Dies kann auf verschiedene Weisen erreicht werden, je nach dem exakten technischen Aufbau der Pumpe. In jedem Fall muss der Ausgleichskolben 21 vor dem Start des nächsten Pumpenzyklus oder der nächsten Ansaugphase zurückgezogen werden, um den Ausgleichskopf wieder zu befüllen. Im Fall von Pumpen aus dem Stand der Technik geschieht dies entweder in der dritten oder einer weiteren vierten Phase. Für das Verständnis der Erfindung ist es ausreichend zu verstehen, dass der an dem Pumpenauslass gelieferte Durchfluss in der dritten und möglicherweise vierten Phase von der Summe der beiden Kolbengeschwindigkeiten (unter Berücksichtigung des Vorzeichens) abhängt. Im Folgenden werden die Phasen nach der Vorkomprimierungsphase allgemein und kollektiv als Förderphase bezeichnet, unabhängig von der exakten technischen Ausführung.
Die obigen Erläuterungen dienen lediglich zum Verständnis der Erfindung und sollen lediglich den allgemeinen Betrieb von Pumpen gemäß dem Stand der Technik erläutern. Jedoch ist die Anwendung der Erfindung nicht auf die beschriebene Ausführung beschränkt.
Eine Herausforderung beim Betrieb einer derartigen Pumpe wird durch die Tatsache bewirkt, dass während der Vorkomprimierung in dem freien Volumen 12 des Arbeitskopfes 10 Komprimierungsarbeit auf die Flüssigkeit aufgebracht wird, was zu einer Erwärmung dieser Flüssigkeit führt. Je höher der Druck und die Kompressibilität des Fluids sind, desto größer ist die Komprimierungsarbeit. Nach der Vorkomprimierung ist das vorkomprimierte Fluid in dem Arbeitskopf 10 daher wärmer als der Arbeitskopf 10 und der Arbeitskolben 11.
Nach der Vorkomprimierung wird keine weitere Komprimierungsarbeit hinzugefügt, da der Druck in dem freien Volumen 12 nach Öffnen des Auslassventils 16 im Wesentlichen konstant bleibt. Die zuvor erwärmte Flüssigkeit kühlt, besonders zu Beginn der Förderphase, wegen des Kontakts mit den umgebenden Komponenten der Pumpe ab, sodass das Volumen der Flüssigkeit verringert wird.
Diese Volumenkontraktion verringert den während dieser Zeit erhaltenen Durchfluss, was zu einem vorübergehenden Abfall des erhaltenen Durchflusses führt. Dies wird mit jedem Pumpenzyklus wiederholt und zeigt sich allgemein in einem unerwünschten periodischen Durchflussfehler der Pumpe. Bei Pumpen mit hohem Druckgradienten (HPG), wobei verschiedene Lösungsmittel durch mehrere einzelne Pumpen gemischt werden, sind derartige Pulsationen auch als Fluktuationen in der Lösungsmittelzusammensetzung bemerkbar. Alle diese Effekte führen zu einer Beeinträchtigung der chromatographischen Reproduzierbarkeit, was ein Kriterium für die Qualität eines Chromatographiesystems ist, und das Signal/Rausch-Verhältnis der Nachweiseinheit des Chromatographiesystems wird verschlechtert.
Bei der HPLC-Analyse werden allgemein analytische Verfahren verwendet, die einen Mischgradienten von Wasser (H₂O) und Acetonitril (ACN oder MeCN oder C₂H₃N) verwenden. In vielen dieser analytischen Verfahren wird Trifluoressigsäure (TFA oder CF₃COOH) zu den beiden Flüssigkeiten Wasser und ACN hinzugefügt. Bei Analysen mit TFA werden Absorptionsdetektoren zum Messen der Analyten verwendet. Zum Beispiel wird die Absorption von UV-Strahlung gemessen. Die Absorption ist ein Maß für die Menge oder die Konzentration der Analyten. Für eine exakte Bestimmung der Analyten ist ein gutes Signal/Rausch-Verhältnis bei der UV-Absorptionsmessung vorteilhaft. Störungen bei der UV-Absorption machen die exakte Bestimmung der Menge der Analyten schwierig. Eine Störung führt zu einem unstetigen Zeitverlauf der UV-Absorption.
Die zugefügte Substanz TFA erlaubt, dass einige Analyten besser gemessen werden können. Ein Nachteil der Verwendung von TFA ist, dass die TFA selbst auch Strahlung in dem UV-Bereich absorbiert. Fluktuationen in der Konzentration von TFA in Wasser oder ACN oder in der Mischung von Wasser und ACN führen somit zu Fluktuationen in der Absorption der UV-Strahlung. Diese Fluktuationen haben einen negativen Einfluss auf die Bestimmung der Menge der Substanz und auch auf die Identifizierung der Substanz. Daher ist eine gleichförmige Konzentrationsverteilung der TFA vorteilhaft, um die Analyten akkurat mit einem UV-Absorptionsdetektor bestimmen zu können.
TFA hat die Eigenschaft, auf Fehler des ansonsten gleichförmigen Pumpendurchflusses mit Konzentrationsfluktuationen zu reagieren (K. Choikhet, B. Glatz und G. Rozing, The Physicochemical Causes of Baseline Disturbances in HPLC, Part I - TFA-Containing Eluents, LC GC Europe, Februar 2003).
Die GB 2446321A offenbart ein Verfahren zum Lösen dieses Problems durch Zurückstellen des Kühlprozesses in eine Zeit, in der keine störenden Effekte erwartet werden. Zu diesem Zweck wird nach ungefähr 90-95 % der Vorkomprimierung eine ausreichend lange Wartezeit zu der Vorkomprimierungsphase zugefügt, um zu erlauben, dass die Flüssigkeit wieder abkühlt. Da das Auslassventil zu diesem Zeitpunkt noch geschlossen ist, hat die Volumenkontraktion keine Wirkung auf den Durchfluss oder den Druck an dem Pumpenauslass. Nach dem Abkühlen wird der Rest der Vorkomprimierung durchgeführt, und die Flüssigkeit wird in das thermisch ausbalancierte System gepumpt.
Ein Nachteil dieser Lösung ist, dass eine bestimmte minimale Wartezeit benötigt wird, da die Dauer der Abkühlung wesentlich durch die Wärmeleitung des Materials der Kolbenkammer und der Flüssigkeit bestimmt wird. Diese müssen in einer derartigen Weise dimensioniert sein, dass die Flüssigkeit ausreichend abkühlt, um das Problem auch unter ungünstigen Bedingungen zu vermeiden. Diese Wartezeit verlängert die Vorkomprimierungsphase und somit die Zykluszeit der Pumpe. Dies reduziert die maximale Durchflussmenge einer Pumpe.
Weiterhin erfordert diese Lösung notwendigerweise eine Messung des Drucks in dem Arbeitskopf, was weitere technische Bemühungen erforderlich macht. Darüber hinaus kann diese Lösung nur angewendet werden, wenn die Antriebe für Arbeits- und Ausgleichskolben unabhängig sind, was ebenfalls weitere technische Bemühungen erforderlich macht.
Die US 2010/0275678A1 offenbart ein Verfahren unter Verwendung eines Druckreglers, der den Druckabfall mittels geeigneter überlagerter Kolbenbewegungen kompensieren soll. Zu diesem Zweck wird der Zeitverlauf des Drucks an dem Pumpenauslass bereits vor dem erwarteten Druckzusammenbruch registriert, z. B. in der Ansaugphase und/oder der Vorkomprimierungsphase, und daraus wird ein erwarteter Druckverlauf in einem Zeitfenster zu Beginn der Förderphase berechnet. Zu Beginn der Förderphase wird ein Druckregler aktiviert, der die Kolbengeschwindigkeiten in einem bestimmten Zeitintervall regelt, sodass die tatsächliche Druckkurve der erwarteten Druckkurve entspricht.
Ein Nachteil dieser Lösung ist, dass die Druckregelung auf externe Störungen reagiert, d. h. auf extern bewirkte Abweichungen von der erwarteten Druckkurve. Diese Störungen können zum Beispiel durch die anderen Pumpen in einer HPG-Anordnung bewirkt werden. Um dies zu vermeiden, ist es notwendig, die einzelnen Pumpen zu synchronisieren, sodass das Verfahren nicht auf übliche HPG-Pumpen mit Nockenwellenantrieb angewendet werden kann.
Die GB 2433792B offenbart ebenfalls eine Kompensation von Pulsationen nach der Vorkomprimierung durch einen Druckregler. Dieses Patent entspricht der Grundidee der oben erwähnten Anmeldung US 2010/0275678A1 . Zusätzlich wird vorgeschlagen, einen Durchflusswiderstand zwischen dem Arbeitskopf und dem Kompensationskopf einzusetzen, um den Druck in dem Arbeitskopf von dem Druck in dem Kompensationskopf zu entkoppeln.
Ein Nachteil kann sein, wie weiter oben diskutiert, dass die Wirkung eines zusätzlichen Durchflusswiderstands stark von dem eingestellten Pumpendurchfluss abhängt.
Die DE 1021011052848 offenbart ein Verfahren, das das Herleiten des Kompensationswerts aus der Druckkurve während des Pumpenzyklus erlaubt. Während der Vorkomprimierung erwärmt sich die Flüssigkeit in dem Zylinder des Arbeitskolbens. Als Ergebnis weicht die Druckkurve während der Vorkomprimierung zunehmend von dem Fall der isothermen Vorkomprimierung ab, je nach Nockenwinkel. In einem Niederdruckbereich wird die Druckkurve erstmals gemessen. Der Verlauf des Drucks wird gegen den Nockenwinkel linear extrapoliert, bis der Systemdruck erreicht ist. Der Schnittpunkt der linearen Extrapolation mit dem Systemdruck führt zu einem Nockenwinkel, der für das Erreichen des Systemdrucks bei isothermer Vorkomprimierung steht. Der wahre Nockenwinkel, bei dem der Systemdruck erreicht ist, wird gemessen und stellt die Vorkomprimierung unter adiabatischen Bedingungen dar. Die Differenz zwischen dem isothermen und dem adiabatischen Nockenwinkel ist ein Maß für den Wert des thermischen Effekts und wird auch zum Bestimmen des Kompensationswerts verwendet.
Das Verfahren erfordert die Verwendung eines Drucksensors in dem Zylinder des Arbeitskolbens, sodass die Druckkurve während der Vorkomprimierung gemessen werden kann. Weiterhin vernachlässigt dieses Verfahren die substanzspezifische Änderung der Kompressibilität des Fluids in dem Zylinder des Arbeitskolbens bei verschiedenen Drücken. Diese physikalische Eigenschaft des Fluids bewirkt, dass die Druckzunahme während der Vorkomprimierung nicht linear mit der druckabhängigen Volumenverringerung während der Vorkomprimierung verläuft. Als Ergebnis weicht die Druckkurve von der erwarteten linearen Druckzunahme ab, was einer druckunabhängigen Kompressibilität entsprechen würde. Falls weiterhin die Vorkomprimierung von dem isothermen Fall abweicht, dann führt dies auch zu Abweichungen von der erwarteten linearen Druckzunahme. Auf Basis der Druckkurve und ohne Kenntnis der Materialparameter können diese beiden Abweichungen von dem linearen Fall nicht voneinander unterschieden werden.
Die DE 1021011052848 nimmt an, dass für größere Durchflüsse die Abweichungen von dem linearen Fall hauptsächlich auf dem adiabatischen Einfluss der Vorkomprimierung beruhen, und vernachlässigt dann die durch die druckabhängige Kompressibilität bewirkte Abweichung.
Weiterhin wird der Druckverlauf während der Zunahme auch durch die Zuverlässigkeit der Abdichtung des Arbeitskolbens und des Einlass- und Auslassventils beeinflusst. Falls dort Leckagen vorhanden sind, führt die Druckkurve der Vorkomprimierung zu verschiedenen Werten für die Korrekturvariablen, verglichen mit dem Fall, dass diese Komponenten dicht sind. Auch wenn eine Luftblase angesaugt wird, wird die Druckkurve verzerrt, sodass die Korrekturwerte nicht bestimmt werden können. In Fall von Pumpen mit niedrigem Druckgradienten wird ein anderes Verfahren zum Bewerten der Druckkurve verwendet, da diese Pumpen typischerweise keinen Drucksensor in dem Zylinder des Arbeitskolbens aufweisen. Im Fall einer Pumpe mit niedrigem Druckgradienten wird die Systemdruckkurve verwendet. Nach der Vorkomprimierungsphase treten eine Volumenkontraktion und ein Durchflussfehler als Ergebnis der Abkühlung auf. Da während einer Analyse die Pumpe gegen ein System mit einem hohen Durchflusswiderstand pumpt, wird Druck erzeugt, und es ergibt sich ein Durchflussfehler. Falls der Durchflussfehler nach der Vorkomprimierung auftritt, ergibt sich ein Druckabfall. Dieser Druckabfall wird erfasst. Der Betrag des Druckabfalls ist das Maß zum Bestimmen des Durchflussfehlers und somit des Korrekturwerts. Eine Proportionalität zwischen dem Druckabfall und der Korrekturvariablen ist nicht bekannt, daher wird die Korrekturvariable iterativ bestimmt. Eine Änderung der Korrekturvariablen wird gemessen und in dem folgenden Pumpenzyklus als Kompensation auf den Pumpendurchfluss angewandt. In dem neuen Zyklus wird, wie im vorherigen Zyklus, die Wirkung der Korrekturvariablen auf Basis des Verlaufs des Systemdrucks nach der Vorkomprimierung erfasst. Die neue Abweichung von dem erwarteten Druck wird dann zu dem zuvor bestimmten Wert der Korrekturvariablen zugefügt. Der neue Wert der Korrekturvariablen wird dann in dem nächsten Zyklus angewendet, bis der korrekte Wert der Korrekturvariablen bestimmt ist. Sobald der richtige Wert der Korrekturvariablen gefunden ist, ist die Änderung null. Falls externe Umstände sich ändern, wie z. B. eine Änderung des Fluids oder des Drucks, erfasst die Pumpe weiterhin die Änderung in dem Korrekturwert und fügt diese Änderung iterativ dem einen Zyklus vorher bestimmten Korrekturwert zu.
Diese Änderung hat den Nachteil, dass der Durchflussfehler mittels einer Druckkurve erfasst wird. Die Druckkurve wird durch die Fluidik des Chromatographiesystems beeinflusst. Im Normalfall wird ein fluidisches System verwendet, das ein relativ großes Volumen verglichen mit dem fluidischen System der Pumpe hat. Die Druckkurve wird dann deutlich durch die Fluidik hinter der Pumpe beeinflusst. Der Druckabfall nach der Vorkomprimierung ist dann kleiner, obwohl der Durchflussfehler der gleiche bleibt. Als Konsequenz kann die Firmware der Pumpe den Korrekturwert nur über mehrere Pumpenzyklen oder überhaupt nicht bestimmen. Das angeschlossene Volumen der Fluidik beeinflusst die Messung.
Das Verfahren zum Bestimmen des Korrekturbetrags für eine Pumpe mit niedrigem Druckgradienten nimmt an, dass der Druckabfall nach der Vorkomprimierung nur durch einen adiabatisch verursachten Durchflussfehler bewirkt wird. Falls jedoch die Pumpe eine Luftblase ansaugt, tritt auch ein Druckabfall auf, der nicht davon unterschieden werden kann. Als Konsequenz muss die Berechnung der Korrekturvariablen auf null zurückgesetzt werden, da ansonsten die iterative Berechnungskette unterbrochen wird.
Das gleiche Verfahren kann nicht auf eine Pumpe mit hohem Druckgradienten angewendet werden, da sie mehr als einen Antrieb aufweist. Dies führt zum Vorliegen von mehr als einer Vorkomprimierung, die durch den gemeinsamen Systemdrucksensor erfasst werden.
Auch bei der Pumpe mit niedrigem Druckgradienten beeinflusst eine schlechte Dichtung am Arbeitskolben den Druckabfall nach der Vorkomprimierung, sodass die Korrekturvariable davon abhängig ist.
Die DE 10217115242 offenbart ein Verfahren, das den eingestellten Durchfluss der Pumpe und den resultierenden Druck dazu verwendet, die Korrekturvariable zu bestimmen, die ansonsten gemessen und wie in DE 1021011052848 diskutiert berechnet werden müsste. Die Anwendung der resultierenden linearen Gleichung von Durchfluss und Druck für die Korrekturvariable wird in der gleichen Weise ausgeführt, wie in DE 1021011052848 für die Pumpe mit hohem Druckgradienten offenbart.
Wie weiter oben beschrieben, bewirken Verfahren mit TFA Fluktuationen in der TFA-Konzentration. Sie werden hauptsächlich durch die Verwendung von ACN (Acetonitril) verursacht, worin die TFA aufgelöst ist. Diese Flüssigkeit kann vorkomprimiert werden. Das ACN mit der TFA wärmt sich unvermeidbar während der Vorkomprimierung auf. Als Konsequenz tritt der diskutierte Durchflussfehler auf. Wegen dieses Durchflussfehlers treten Konzentrationsfluktuationen der TFA wegen der Wechselwirkung der TFA mit der Säule des Chromatographiesystems auf. Die Fluktuationen der Konzentration führen dann in dem UV-Detektor zu einem zusätzlichen Rauschen in dem UV-Absorptionssignal. Dieses zusätzliche Rauschen wird so hoch, dass die Analyten nicht mehr gemessen werden können. Eine mögliche Lösung für dieses Problem ist es, eine zusätzliche Einheit in der Chromatographiepumpe zu installieren, die das gepumpte Fluid mischt, sodass die Konzentrationsfluktuationen durch das Mischen verringert werden. Jedoch erfordert diese Lösung große Mischvolumina. Wenn große Mischvolumina verwendet werden, wird die Dauer des Analyseverfahrens verlängert, sodass weniger Analysen pro Tag durchgeführt werden können. Dies spricht gegen das Ziel, so viele Analysen wie möglich durchzuführen.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die Mängel und Nachteile des Stands der Technik zu überwinden oder mindestens zu lindern. Das heißt, es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Technologie bereitzustellen, die ein gleichförmigeres Pumpen von Fluiden erlaubt, um dadurch Prozesse (z. B. Detektionsprozesse) weiter stromabwärts reproduzierbarer zu gestalten. Diese Aufgaben werden durch die vorliegende Erfindung gelöst.
In einer ersten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Pumpe. Die Pumpe umfasst einen ersten Verdrängungsmechanismus mit einem ersten variablen Aufnahmevolumen, wobei der erste Verdrängungsmechanismus konfiguriert ist, eine maximale Aufnahmeposition einzunehmen, wobei der erste Verdrängungsmechanismus in der maximalen Aufnahmeposition ein maximales Volumen aufnimmt. Die Pumpe umfasst ferner einen ersten Auslass, der dem ersten Verdrängungsmechanismus zugeordnet ist.
Das Verfahren umfasst:

- Vorsehen eines Fluiddurchflusses mit einer Durchflussmenge f1 von Zeitpunkt t1 bis Zeitpunkt t2 an dem ersten Auslass,
- Vorsehen eines Fluiddurchflusses mit einer Durchflussmenge f2, die von der Durchflussmenge f1 verschieden ist, von Zeitpunkt t2 bis Zeitpunkt t3 an dem ersten Auslass,
- Vorsehen eines Fluiddurchflusses mit einer Durchflussmenge f3, die von der Durchflussmenge f2 verschieden ist, von Zeitpunkt t3 bis Zeitpunkt t4 an dem ersten Auslass, und
- Vorsehen eines Fluiddurchflusses mit einer Durchflussmenge f4, die von der Durchflussmenge f3 verschieden ist, von Zeitpunkt t4 bis Zeitpunkt t5 an dem ersten Auslass.

Der erste Verdrängungsmechanismus nimmt in dem durch den Zeitpunkt t1 und den Zeitpunkt t5 definierten Zeitbereich die maximale Aufnahmeposition nicht ein.
Eine oder mehrere Durchflussmengen können null sein.
In anderen Worten kann in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der erste Verdrängungsmechanismus (z. B. ein erster Kolbenmechanismus) verschiedene Durchflüsse an seinem Auslass liefern, ohne seine maximale Aufnahmeposition einzunehmen (d. h. eine am meisten zurückgezogene Position). In den Ausführungsformen kann der erste Verdrängungsmechanismus somit eine gestaffelte Bewegung durchführen. Zum Beispiel kann er an einer ersten Zwischenposition starten und durch Verringern des Volumens, das er aufnimmt, Flüssigkeit zuführen (z. B. durch einen sich vorwärts bewegenden Kolben), wobei er somit an einer zweiten Zwischenposition ankommt. Hier (d. h. an der zweiten Zwischenposition) kann er anhalten (und somit keinen Durchfluss fördern) und sich später von der zweiten Zwischenposition in eine dritte Zwischenposition bewegen (um wiederum einen Fluidstrom ungleich null zu fördern).
In den Ausführungsformen kann ein zweiter Verdrängungsmechanismus entsprechend Fluid derart fördern, dass ein Gesamt-Fluidstrom im Wesentlichen konstant sein kann.
Das heißt, in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Verdrängungsmechanismen gestaffelte Bewegungen durchführen, anstatt dass beide Verdrängungsmechanismen vollständige Hübe durchführen.
Somit können zum Beispiel potentielle Störungen bei einer höheren Frequenz auftreten, verglichen mit der Situation, wobei die Verdrängungsanordnungen vollständige Hübe durchführen, und es versteht sich, dass ein stromabwärtiger Mischer kleiner sein kann (d. h. im Volumen), um derartige Störungen mit einer höheren Frequenz (und somit einem kleineren betroffenen Volumen) zu kompensieren.
Weiterhin kann dennoch durch Durchführen der gestaffelten Bewegung ein relativ großer Betriebsbereich der Verdrängungsanordnung (z. B. einer Kolbenanordnung) verwendet werden, was vorteilhaft sein kann, verglichen mit der Situation, wobei nur ein begrenzter Betriebsbereich verwendet wird (z. B. im Fall, dass eine Verdrängungsanordnung immer zwischen ihrer maximalen Aufnahmeposition und einer Position nahe dazu verwendet wird). Durch Verwendung eines großen Betriebsbereichs wird die Beanspruchung gleichmäßiger verteilt als im Fall, dass nur ein kleiner Betriebsbereich verwendet wird, wodurch die Lebensdauer verlängert wird.
Die Durchflussmengen f1 und f3 können jeweils größer als die Durchflussmengen f2 und f4 sein.
Für mindestens ein Paar von aufeinanderfolgenden Durchflussmengen an dem ersten Auslass kann die kleinere Durchflussmenge kleiner als 50 %, bevorzugt kleiner als 20 %, mehr bevorzugt kleiner als 10 % und am meisten bevorzugt 0 % der größeren Durchflussmenge sein.
Das mindestens eine Paar von aufeinanderfolgenden Durchflussmengen an dem ersten Auslass kann eine Mehrzahl von Paaren sein, die sich auf mindestens vier aufeinanderfolgende Durchflussmengen an dem ersten Auslass beziehen. Bei jedem Paar kann die jeweilige kleinere Durchflussmenge kleiner als 50 %, bevorzugt kleiner als 20 %, mehr bevorzugt kleiner als 10 % und am meisten bevorzugt 0 % der größeren Durchflussmenge sein.
Die Durchflussmengen f1, f2, f3, und f4 können jeweils im Wesentlichen konstant sein. Zum Beispiel können sie um nicht mehr als 10 % variieren.
Allgemein versteht es sich, wenn der Ausdruck „im Wesentlichen“ (oder dergleichen) in dieser Beschreibung verwendet wird, dass dieser Ausdruck kleine Abweichungen abdecken soll, z. B. wegen Toleranzen und/oder unerwünschten Abweichungen. Zum Beispiel soll eine im Wesentlichen konstante Durchflussmenge eine Durchflussmenge bezeichnen, die (exakt) konstant sein soll, die aber kleine Abweichungen von der (exakt) konstanten Durchflussmenge aufweist, z. B. wegen Toleranzen der Elemente, die auf die Durchflussmenge Einfluss haben. Weiterhin versteht es sich, dass „eine im Wesentlichen konstante Durchflussmenge“ auch den Fall von „einer (exakt) konstanten Durchflussmenge“ abdeckt und umfasst. Diese Überlegung gilt auch für andere Verwendungen des Ausdrucks „im Wesentlichen“.
Das Verfahren kann das mindestens viermalige, bevorzugt mindestens achtmalige und mehr bevorzugt mindestens zwölfmalige Ändern der Durchflussmengen an dem ersten Auslass in einem ersten Zeitbereich umfassen. Der erste Verdrängungsmechanismus kann in dem ersten Zeitbereich seine maximale Aufnahmeposition nicht einnehmen.
In dem ersten Zeitbereich kann der erste Verdrängungsmechanismus eine Position mit mehr als 90 % seines maximalen Aufnahmevolumens nicht einnehmen, bevorzugt kann der erste Verdrängungsmechanismus eine Position mit mehr als 80 % seines maximalen Aufnahmevolumens nicht einnehmen, und mehr bevorzugt kann der erste Verdrängungsmechanismus eine Position mit mehr als 70 % seines maximalen Aufnahmevolumens nicht einnehmen.
Das Verfahren kann das periodische Ändern der Durchflussmengen an dem ersten Auslass umfassen. In anderen Worten können die Durchflussmengen an dem ersten Auslass einer periodischen Funktion mit der Zeit als Argument entsprechen.
Der erste Verdrängungsmechanismus kann eine minimale Aufnahmeposition umfassen. Der erste Verdrängungsmechanismus kann in der minimalen Aufnahmeposition ein minimales Volumen aufnehmen.
Der erste Verdrängungsmechanismus kann ferner ein erstes Differenzvolumen zwischen der maximalen Aufnahmeposition des ersten Verdrängungsmechanismus und der minimalen Aufnahmeposition des ersten Verdrängungsmechanismus umfassen.
In jedem Zeitintervall von t1 bis t2, von t2 bis t3, von t3 bis t4 und von t4 bis t5 kann ein dem ersten Auslass durch den ersten Verdrängungsmechanismus zugeführtes Fluidvolumen kleiner als 40 % des ersten Differenzvolumens, bevorzugt kleiner als 20 % des ersten Differenzvolumens und noch mehr bevorzugt kleiner als 5 % des ersten Differenzvolumens sein.
Das erste variable Aufnahmevolumen kann zu den Zeitpunkten t1, t3 und t5 und zu den Zeitpunkten t2 und t4 paarweise verschieden sein.
Die Pumpe kann einen zweiten Verdrängungsmechanismus mit einem zweiten variablen Aufnahmevolumen umfassen. Der zweite Verdrängungsmechanismus kann konfiguriert sein, eine zweite maximale Aufnahmeposition einzunehmen, und der zweite Verdrängungsmechanismus kann ein zweites maximales Volumen in der zweiten maximalen Aufnahmeposition aufnehmen. Die Pumpe kann ferner einen zweiten Auslass umfassen, der dem zweiten Verdrängungsmechanismus zugeordnet ist.
Das Verfahren kann ferner umfassen:

- Vorsehen eines Fluiddurchflusses mit einer Durchflussmenge g1 von Zeitpunkt t1* bis Zeitpunkt t2* an dem zweiten Auslass,
- Vorsehen eines Fluiddurchflusses mit einer Durchflussmenge g2, die von der Durchflussmenge g1 verschieden sein kann, von Zeitpunkt t2* bis Zeitpunkt t3* an dem zweiten Auslass,
- Vorsehen eines Fluiddurchflusses mit einer Durchflussmenge g3, die von der Durchflussmenge g2 verschieden sein kann, von Zeitpunkt t3* bis Zeitpunkt t4* an dem zweiten Auslass,
- Vorsehen eines Fluiddurchflusses mit einer Durchflussmenge g4, die von der Durchflussmenge g3 verschieden sein kann, von Zeitpunkt t4* bis Zeitpunkt t5* an dem zweiten Auslass.

Die Durchflussmengen g1 und g3 können jeweils größer als die Durchflussmengen g2 und g4 sein.
Für mindestens ein Paar von aufeinanderfolgenden Durchflussmengen an dem zweiten Auslass kann die kleinere Durchflussmenge kleiner als 50 %, bevorzugt kleiner als 20 %, mehr bevorzugt kleiner als 10 % und am meisten bevorzugt 0 % der größeren Durchflussmenge sein.
Das mindestens eine Paar von aufeinanderfolgenden Durchflussmengen an dem zweiten Auslass kann eine Mehrzahl von Paaren sein, die sich auf mindestens vier aufeinanderfolgende Durchflussmengen an dem zweiten Auslass beziehen. Bei jedem Paar kann die jeweilige kleinere Durchflussmenge kleiner als 50 %, bevorzugt kleiner als 20 %, mehr bevorzugt kleiner als 10 % und am meisten bevorzugt 0 % der größeren Durchflussmenge sein.
Die Durchflussmengen g1, g2, g3 und g4 können jeweils im Wesentlichen konstant sein.
Das Verfahren kann das mindestens viermalige, bevorzugt mindestens achtmalige und mehr bevorzugt mindestens zwölfmalige Ändern der Durchflussmenge an dem zweiten Auslass in einem zweiten Zeitbereich umfassen, wobei der zweite Verdrängungsmechanismus in dem zweiten Zeitbereich seine maximale Aufnahmeposition nicht einnehmen kann.
In dem zweiten Zeitbereich kann der zweite Verdrängungsmechanismus eine Position mit mehr als 90 % seines maximalen Aufnahmevolumens nicht einnehmen. Bevorzugt kann der zweite Verdrängungsmechanismus eine Position mit mehr als 80 % seines maximalen Aufnahmevolumens nicht einnehmen. Mehr bevorzugt kann der zweite Verdrängungsmechanismus eine Position mit mehr als 70 % seines maximalen Aufnahmevolumens nicht einnehmen.
Das Verfahren kann das periodische Ändern der Durchflussmengen an dem zweiten Auslass umfassen.
Das Verfahren kann das Ändern der Durchflussmengen an dem zweiten Auslass mit der gleichen Frequenz wie bei den Durchflussmengen an dem ersten Auslass umfassen. In anderen Worten können die Durchflussmengen an dem zweiten Auslass und die Durchflussmengen an dem ersten Auslass eine konstante Phasebeziehung aufweisen.
Der zweite Verdrängungsmechanismus kann eine minimale Aufnahmeposition umfassen, und der zweite Verdrängungsmechanismus kann ferner ein zweites Differenzvolumen zwischen der maximalen Aufnahmeposition des zweiten Verdrängungsmechanismus und der minimalen Aufnahmeposition des zweiten Verdrängungsmechanismus umfassen.
In jedem der Zeitintervalle von t1* bis t2*, von t2* bis t3*, von t3* bis t4* und von t4* bis t5* kann ein Volumen des durch den zweiten Verdrängungsmechanismus an den zweiten Auslass gelieferten Fluids kleiner als 40 % des zweiten Differenzvolumens, bevorzugt kleiner als 20 % des zweiten Differenzvolumens und noch mehr bevorzugt kleiner als 5 % des zweiten Differenzvolumens sein.
Das zweite variable Aufnahmevolumen kann zu den Zeitpunkten t1*, t3* und t5* und zu den Zeitpunkten t2* und t4* paarweise verschieden sein. In anderen Worten kann das zweite variable Aufnahmevolumen zu den Zeitpunkten t1*, t3* und t5* nicht identisch sein, und das zweite variable Aufnahmevolumen kann auch zu den Zeitpunkten t2* und t4* nicht identisch sein.
Der zweite Verdrängungsmechanismus kann in dem definierten Zeitbereich zum Zeitpunkt t1* und zum Zeitpunkt t5* seine maximale Aufnahmeposition nicht einnehmen.
Jede der Durchflussmengen kann im Wesentlichen konstant sein.
Keine der Durchflussmengen, das heißt, keine von f1, f2, f3 und f4, und bevorzugt auch keine von g1, g2, g3 und g4, kann um mehr als 10 % von ihrem jeweiligen maximalen Wert, bevorzugt um mehr als 2 % ihres maximalen Werts und noch mehr bevorzugt um mehr als 1 % ihres maximalen Werts fluktuieren.
Die Zeitpunkte t1 und t2*, t2 und t3*, t3 und t4* und t4 und t5* können im Wesentlichen identisch sein. Das heißt, t1 kann im Wesentlichen identisch mit t2* sein, t2 kann im Wesentlichen identisch mit t3* sein etc.
Eine Summe der an dem ersten Auslass gelieferten Durchflussmenge und der an dem zweiten Auslass gelieferten Durchflussmenge kann im Wesentlichen konstant sein.
In jedem Paar von Durchflussmengen f1 und g1, f2 und g2, f3 und g3 und f4 und g4 können sich die Durchflussmengen um nicht mehr als 30 %, bevorzugt um nicht mehr als 20 % und noch mehr bevorzugt um nicht mehr als 10 % voneinander unterscheiden.
Die Zeitintervalle von t1 bis t2, von t2 bis t3, von t1* bis t2* und von t2* bis t3* können im Wesentlichen eine gleiche Länge Δt aufweisen.
Ein Zeitabstand zwischen t1 und t1* kann zwischen 0,5 Δ t und 1,5 Δt liegen, bevorzugt zwischen 0,7 Δt und 1,3 Δt und noch mehr bevorzugt zwischen 0,9 Δt und 1,1 Δt.
Δt kann kleiner als 120 s sein, bevorzugt kleiner als 60 s und noch mehr bevorzugt kleiner als 15 s.
Eine Zeitdifferenz zwischen den Zeitpunkten t1 und t1*, t2 und t2*, t3 und t3*, t4 und t4* und t5 und t5* kann im Wesentlichen identisch sein.
Ein Zeitabstand zwischen den Änderungen der Durchflussmenge an dem ersten Auslass und den Änderungen der Durchflussmenge an dem zweiten Auslass kann im Wesentlichen konstant sein. In anderen Worten können die Durchflussmengen an dem ersten Auslass und die Durchflussmengen an dem zweiten Auslass eine konstante Phasebeziehung aufweisen.
Das Verfahren kann das Betreiben des ersten und des zweiten Verdrängungsmechanismus jeweils in einem makroskopischen Ladehub und einem makroskopischen Pumphub umfassen.
Das Verfahren kann abwechselnd während des Ladehubs umfassen:

- Ansaugen von Fluid in den jeweiligen Verdrängungsmechanismus und
- Liefern der Fluiddurchflüsse an dem dem jeweiligen Verdrängungsmechanismus zugeordneten Auslass.

Ein makroskopischer Ladehub des ersten Verdrängungsmechanismus und ein makroskopischer Ladehub des zweiten Verdrängungsmechanismus können einen Zeitabstand von nicht mehr als 10 Δt, bevorzugt nicht mehr als 4 Δt und noch mehr bevorzugt nicht mehr als 1,5 Δt umfassen.
Das Verfahren kann das Durchführen von mindestens 70 %, bevorzugt mindestens 80 % und noch mehr bevorzugt mindestens 90 % eines makroskopischen Ladehubs eines Verdrängungsmechanismus während eines makroskopischen Pumphubs des anderen Verdrängungsmechanismus umfassen.
Das Verfahren kann umfassen, dass der erste Verdrängungsmechanismus während des makroskopischen Pumphubs des ersten Verdrängungsmechanismus Fluid mit einer im Wesentlichen konstanten Durchflussmenge an dem ersten Auslass liefert. Das Verfahren kann ferner umfassen, dass der zweite Verdrängungsmechanismus während des makroskopischen Pumphubs des zweiten Verdrängungsmechanismus Fluid mit einer im Wesentlichen konstanten Durchflussmenge an dem zweiten Auslass liefert.
Das Verfahren kann umfassen, dass der erste Verdrängungsmechanismus während der makroskopischen Ladehübe des ersten Verdrängungsmechanismus kein Fluid an dem ersten Auslass liefert, und das Verfahren kann umfassen, dass der zweite Verdrängungsmechanismus während der makroskopischen Ladehübe des zweiten Verdrängungsmechanismus kein Fluid an dem zweiten Auslass liefert.
Das Verfahren kann umfassen, dass jeder der Verdrängungsmechanismen das Fluid in einer Phase des Betriebs der Pumpe mit einer Mehrzahl von verschiedenen Durchflussmengen während eines makroskopischen Hubs, wie weiter oben beschrieben, und in einer anderen Phase des Betriebs der Pumpe mit einer im Wesentlichen konstanten Durchflussmenge während der makroskopischen Hübe liefert.
Der zweite Verdrängungsmechanismus kann bei t1*, t3* und t5* im Wesentlichen identische Positionen einnehmen. Weiterhin kann der zweite Verdrängungsmechanismus bei t2* und t4* im Wesentlichen identische Positionen einnehmen, wobei diese Positionen im Wesentlichen von den Positionen bei t1*, t3* und t5* verschieden sind.
Der erste Verdrängungsmechanismus kann bei t1, t2 und t4 im Wesentlichen verschiedene Positionen einnehmen.
Das zweite maximale Volumen des zweiten Verdrängungsmechanismus kann weniger als 50 %, bevorzugt weniger als 20 % und noch mehr bevorzugt weniger als 10 % des maximalen Volumens des ersten Verdrängungsmechanismus umfassen.
Das zweite maximale Volumen des zweiten Verdrängungsmechanismus kann mindestens 50 %, bevorzugt mindestens 75 % und noch mehr bevorzugt mindestens 90 % des maximalen Volumens des ersten Verdrängungsmechanismus umfassen.
Der erste Verdrängungsmechanismus kann von Zeitpunkt t1 bis Zeitpunkt t2 ein Volumen V1 zuführen. Der zweite Verdrängungsmechanismus kann von t1* bis t2* ein Volumen V1* zuführen. V1 und V1* können sich um mindestens 30 %, bevorzugt um mindestens 50 % und noch mehr bevorzugt um mindestens 100 % unterscheiden.
Der erste Verdrängungsmechanismus kann von t1 bis t2 ein Volumen V1 mit einer Durchflussmenge f1 und von t3 bis t4 ein Volumen V3 mit einer Durchflussmenge f3 zuführen, wobei V1 und V3 verschieden voneinander sein können.
Das Verfahren kann das Zuführen von mindestens drei verschiedenen Volumina von Fluid an dem ersten Auslass zwischen den Änderungen der Durchflussmenge an dem ersten Auslass umfassen.
Das Verfahren kann das Einnehmen der minimalen Aufnahmeposition mit dem ersten Verdrängungsmechanismus zu einem ersten Zeitpunkt umfassen. Das Verfahren kann ferner das Einnehmen der maximalen Aufnahmeposition mit dem ersten Verdrängungsmechanismus zu einem zweiten Zeitpunkt umfassen.
Die minimale Aufnahmeposition und die maximale Aufnahmeposition des ersten Verdrängungsmechanismus können einen Abstand d aufweisen, wobei das Verfahren das Bewegen des ersten Verdrängungsmechanismus über einen Bereich von mindestens 70 % von d, bevorzugt mindestens 80 % von d und noch mehr bevorzugt mindestens 90 % von d umfassen kann.
Die Durchflussmengen f2 und f4 können im Wesentlichen 0 sein.
Das Verfahren kann das Betreiben eines ersten Ventils, das den ersten Verdrängungsmechanismus von dem ersten Auslass trennt, und das Verringern der dem ersten Auslass zugeführten Durchflussmenge auf 0 durch Schließen des ersten Ventils mindestens bei t2 und t4 umfassen.
g2 und g4 können im Wesentlichen 0 sein, und das Verfahren kann ferner das Betreiben eines zweiten Ventils umfassen, das den zweiten Verdrängungsmechanismus von dem zweiten Auslass trennt.
Das Verfahren kann das Verringern der dem zweiten Auslass zugeführten Durchflussmenge durch Schließen des zweiten Ventils mindestens bei t2* und t4* umfassen.
Das Verfahren kann das Schließen des ersten Ventils und/oder des zweiten Ventils durch Vergrößern des variablen Aufnahmevolumens des jeweiligen Verdrängungsmechanismus umfassen. Bezüglich komprimierbarer Fluide kann dies bedeuten, dass das Verfahren das Schließen des ersten Ventils und/oder des zweiten Ventils durch Verringern des Drucks des Fluids, das in dem dem jeweiligen Ventil entsprechenden Verdrängungsmechanismus enthalten ist, umfasst.
Das Verfahren kann das Schließen des ersten Ventils und/oder des zweiten Ventils durch Bewegen des jeweiligen Verdrängungsmechanismus zu seiner maximalen Aufnahmeposition hin umfassen.
Das Verfahren kann das Dekomprimieren eines Fluids in dem ersten und/oder dem zweiten Aufnahmevolumen der Pumpe auf Umgebungsdruck nach dem Schließen des zugeordneten Ventils umfassen. Das Verfahren kann ferner das Komprimieren des jeweiligen Fluids auf einen Druck an dem jeweiligen Auslass umfassen, bevor das zugeordnete Ventil wieder geöffnet wird.
Das Verfahren kann das Dekomprimieren eines Fluids in dem ersten und/oder dem zweiten Aufnahmevolumen der Pumpe auf einen Druck von höchstens 90 %, bevorzugt 80 % und noch mehr bevorzugt höchstens 70 % eines Drucks an dem jeweiligen Auslass nach dem Schließen des zugeordneten Ventils umfassen. Das Verfahren kann ferner das Komprimieren des jeweiligen Fluids auf einen Druck an dem jeweiligen Auslass umfassen, bevor das zugeordnete Ventil wieder geöffnet wird.
Das Verfahren kann das Dekomprimieren eines Fluids in dem ersten und/oder dem zweiten Aufnahmevolumen der Pumpe auf einen Druck von mindestens 1 bar unter dem Druck an dem jeweiligen Auslass umfassen, bevorzugt mindestens 5 bar und noch mehr bevorzugt mindestens 10 bar unter dem Druck an dem jeweiligen Auslass, mehr bevorzugt mindestens 30 bar unter dem Druck an dem jeweiligen Auslass, wie z. B. 30 bar bis 50 bar unter dem Druck an dem jeweiligen Auslass, und somit das zugeordnete Ventil geschlossen wird. Das Verfahren kann ferner das Komprimieren des jeweiligen Fluids auf einen Druck an dem jeweiligen Auslass umfassen, und somit das zugeordnete Ventil wieder geöffnet wird.
Das Verfahren umfasst das Liefern des Fluiddurchflusses an dem ersten Auslass mit einem Druck über 100 bar, bevorzugt über 300 bar, mehr bevorzugt über 800 bar und noch mehr bevorzugt über 1200 bar, wie z. B. 1500 bar.
Das Verfahren kann das Liefern des Fluiddurchflusses an dem ersten Auslass mit einer Rate zwischen 0 µl/min und 3000 µl/min umfassen, bevorzugt zwischen 10 µl/min und 2000 µl/min.
Die Summe der an dem ersten Auslass gelieferten Durchflussmenge und der an dem zweiten Auslass gelieferten Durchflussmenge kann zwischen 5 µl/min und 3000 µl/min liegen, bevorzugt zwischen 10 µl/min und 2000 µl/min.
Ein durch die Pumpe gelieferter Durchfluss des Fluids kann eine Druckoszillation mit einer Frequenz von mindestens 0,0005 Hz umfassen, bevorzugt mindestens 0,002 Hz und noch mehr bevorzugt mindestens 0,1 Hz.
Das Verfahren kann das Zuführen des Fluids zu einem Mischer umfassen, wobei der Mischer mit der Pumpe verbunden sein kann.
In dem durch die Zeitpunkte t1 und t5 definierten Zeitbereich kann der erste Verdrängungsmechanismus eine Position mit mehr als 90 % seines maximalen Aufnahmevolumens nicht einnehmen, bevorzugt nicht mit mehr als 80 % seines maximalen Aufnahmevolumens und mehr bevorzugt mit nicht mehr als 70 % seines maximalen Aufnahmevolumens.
In dem durch die Zeitpunkte t1* und t5* definierten Zeitbereich kann der zweite Verdrängungsmechanismus eine Position mit mehr als 90 % seines maximalen Aufnahmevolumens nicht einnehmen, bevorzugt mit nicht mehr als 80 % seines maximalen Aufnahmevolumens und mehr bevorzugt mit nicht mehr als 70 % seines maximalen Aufnahmevolumens.
Der zweite Verdrängungsmechanismus kann parallel zu dem ersten Verdrängungsmechanismus angeordnet sein.
Alternativ kann der zweite Verdrängungsmechanismus in Reihe mit dem ersten Verdrängungsmechanismus angeordnet sein.
Ein durch die Pumpe gelieferter Durchfluss ist im Wesentlichen konstant.
Das Verfahren kann ferner umfassen, dass der zweite Verdrängungsmechanismus eine Fluidstrom-Komponente h1 von Zeitpunkt t1' bis Zeitpunkt t2' liefert, der zweite Verdrängungsmechanismus eine Fluidstrom-Komponente h2, die von der Fluidstrom-Komponente h1 verschieden ist, von Zeitpunkt t2' bis Zeitpunkt t3' liefert, der zweite Verdrängungsmechanismus eine Fluidstrom-Komponente h3, die von der Fluidstrom-Komponente h2 verschieden ist, von Zeitpunkt t3' bis Zeitpunkt t4' liefert, und der zweite Verdrängungsmechanismus eine Fluidstrom-Komponente h4, die von der Fluidstrom-Komponente h3 verschieden ist, von Zeitpunkt t4' bis Zeitpunkt t5' liefert.
Die Fluidstrom-Komponenten h1 und h3 können jeweils größer sein als die Fluidstrom-Komponenten h2 und h4.
Für mindestens ein Paar von aufeinanderfolgenden Fluidstrom-Komponenten kann die kleinere Fluidstrom-Komponente kleiner als 50 %, bevorzugt kleiner als 20 %, mehr bevorzugt kleiner als 10 % und am meisten bevorzugt 0 % der größeren Durchflussmenge sein.
Das mindestens eine Paar von aufeinanderfolgenden Fluidstrom-Komponenten kann eine Mehrzahl von Paaren sein, die mindestens vier aufeinanderfolgende Fluidstrom-Komponenten betreffen.
Die Fluidstrom-Komponenten h1, h2, h3 und h4 können jeweils im Wesentlichen konstant sein.
Das Verfahren kann das mindestens viermalige, bevorzugt mindestens achtmalige und mehr bevorzugt mindestens zwölfmalige Ändern der Fluidstrom-Komponente in einem zweiten Zeitbereich umfassen, wobei der zweite Verdrängungsmechanismus in dem zweiten Zeitbereich seine maximale Aufnahmeposition nicht einnimmt.
In dem zweiten Zeitbereich kann der zweite Verdrängungsmechanismus eine Position mit mehr als 90 % seines maximalen Aufnahmevolumens, bevorzugt eine Position mit mehr als 80 % seines maximalen Aufnahmevolumens und mehr bevorzugt eine Position mit mehr als 70 % seines maximalen Aufnahmevolumens nicht einnehmen.
Das Verfahren kann das periodische Ändern der Fluidstrom-Komponente umfassen.
Das Verfahren kann das Ändern der Fluidstrom-Komponente mit der gleichen Frequenz wie bei den Durchflussmengen an dem ersten Auslass umfassen.
In jedem der Zeitintervalle von t1' bis t2', von t2' bis t3', von t3' bis t4' und von t4' bis t'* kann ein durch die jeweilige Fluidstrom-Komponente geliefertes Fluidvolumen kleiner als 40 % des zweiten Differenzvolumens, bevorzugt kleiner als 20 % des zweiten Differenzvolumens und noch mehr bevorzugt kleiner als 5 % des zweiten Differenzvolumens sein.
Das zweite variable Aufnahmevolumen kann zu den Zeitpunkten t1', t3' und t5' und zu den Zeitpunkten t2' und t4' paarweise verschieden sein.
Der zweite Verdrängungsmechanismus kann in dem durch den Zeitpunkt t1' und den Zeitpunkt t5' definierten Zeitbereich seine maximale Aufnahmeposition nicht einnehmen.
Jede der Fluidstrom-Komponenten kann im Wesentlichen konstant sein.
Keine der Fluidstrom-Komponenten kann um mehr als 10 % ihres jeweiligen maximalen Werts, bevorzugt um mehr als 2 % ihres maximalen Werts und noch mehr bevorzugt um mehr als 1 % ihres maximalen Werts fluktuieren.
t1 und t2', t2 und t3', t3 und t4' und t4 und t5' können im Wesentlichen identisch sein.
Eine Summe der an dem ersten Auslass gelieferten Durchflussmenge und der durch den zweiten Verdrängungsmechanismus gelieferten Fluidstrom-Komponente kann im Wesentlichen konstant sein.
Die Zeitintervalle von t1 bis t2, von t2 bis t3, von t1' bis t2' und von t2' bis t3' können im Wesentlichen eine gleiche Länge Δt aufweisen.
Ein Zeitabstand zwischen t1 und t1' kann zwischen 0,5 Δt und 1,5 Δt, bevorzugt zwischen 0,7 Δt und 1,3 Δt und noch mehr bevorzugt zwischen 0,9 Δt und 1,1 Δt liegen.
Δt kann kleiner als 120 s, bevorzugt kleiner als 60 s und noch mehr bevorzugt kleiner als 15 s sein.
Eine Zeitdifferenz zwischen den Zeitpunkten t1 und t1', t2 und t2', t3 und t3', t4 und t4' und t5 und t5' kann im Wesentlichen identisch sein.
Der zweite Verdrängungsmechanismus kann bei t1', t3' und t5' im Wesentlichen identische Positionen einnehmen, und der zweite Verdrängungsmechanismus kann bei t2' und t4' im Wesentlichen identische Positionen einnehmen, wobei diese Positionen im Wesentlichen von den Positionen bei t1', t3' und t5' verschieden sind.
Der erste Verdrängungsmechanismus kann bei t1, t2 und t4 im Wesentlichen verschiedene Positionen einnehmen.
Der erste Verdrängungsmechanismus kann von Zeitpunkt t1 bis Zeitpunkt t2 ein Volumen V1 zuführen, der zweite Verdrängungsmechanismus kann mittels der Fluidstrom-Komponente von t1' bis t2' eine Volumen-Komponente V1' zuführen, und V1 und V1' können sich um mindestens 30 %, bevorzugt um mindestens 50 % und noch mehr bevorzugt um mindestens 100 % unterscheiden.
In dem durch den Zeitpunkt t1' und t5' definierten Zeitbereich kann der zweite Verdrängungsmechanismus eine Position mit mehr als 90 % seines maximalen Aufnahmevolumens, bevorzugt eine Position mit mehr als 80 % seines maximalen Aufnahmevolumens und mehr bevorzugt eine Position mit mehr als 70 % seines maximalen Aufnahmevolumens nicht einnehmen.
Die vorliegende Erfindung ist auch auf eine Pumpe gerichtet. Die Pumpe umfasst eine Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung konfiguriert ist, zu bewirken, dass die Pumpe das Verfahren in einer der oben beschriebenen Versionen ausführt.
Die Pumpe umfasst ferner den ersten Verdrängungsmechanismus mit dem ersten variablen Aufnahmevolumen, und die Pumpe umfasst ferner den dem ersten Verdrängungsmechanismus zugeordneten ersten Auslass.
Der erste Verdrängungsmechanismus kann eine erste Pumpenkammer und eine erste Verdrängungseinrichtung umfassen, die der ersten Pumpenkammer zugeordnet ist.
Die Steuereinrichtung kann konfiguriert sein, zu bewirken, dass die Pumpe das oben beschriebene Verfahren bezüglich einer Pumpe mit zwei Verdrängungsmechanismen ausführt. Die Pumpe kann den zweiten Verdrängungsmechanismus mit dem zweiten variablen Aufnahmevolumen umfassen, und die Pumpe kann den zweiten Auslass umfassen.
Die Pumpe kann ein erstes Ventil zwischen dem ersten Verdrängungsmechanismus und dem ersten Auslass umfassen. Die Steuereinrichtung kann konfiguriert sein, zu bewirken, dass die Pumpe das Verfahren gemäß einer der oben beschriebenen Versionen ausführt, wobei die Durchflussmengen f2 und f4 im Wesentlichen 0 sind.
Die Pumpe kann ein zweites Ventil zwischen dem zweiten Verdrängungsmechanismus und dem zweiten Auslass umfassen, und die Steuereinrichtung kann konfiguriert sein, zu bewirken, dass die Pumpe das Verfahren gemäß einer der oben beschriebenen Versionen des Verfahrens ausführt, wobei g2 und g4 im Wesentlichen 0 sind.
Der erste und der zweite Verdrängungsmechanismus können parallel angeordnet sein.
Der erste und der zweite Verdrängungsmechanismus können auch in Reihe angeordnet sein.
Die erste Verdrängungseinrichtung kann ein Kolben sein.
Die zweite Verdrängungseinrichtung kann ein Kolben sein.
Die erste Verdrängungseinrichtung kann eine Membran sein.
Die zweite Verdrängungseinrichtung kann eine Membran sein.
Die Pumpe kann eine Pumpe für die Flüssigchromatographie sein.
Die Pumpe kann eine Pumpe für die Hochleistungs-Flüssigchromatographie sein.
Die Pumpe kann auch eine Pumpe für die Ionenchromatographie sein.
Die Pumpe kann konfiguriert sein, mit einem Mischer verbunden zu werden.
Das Verfahren kann das Verwenden der Pumpe gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen der Pumpe umfassen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm-Produkt, wobei das Programm bei Ausführung durch eine Steuereinrichtung einer Pumpe bewirkt, dass die Pumpe gemäß dem oben beschriebenen Verfahren arbeitet.
Das Programm kann bei Ausführung durch eine Steuereinrichtung einer Pumpe gemäß der oben beschriebenen Pumpe bewirken, dass die Pumpe gemäß dem oben beschriebenen Verfahren arbeitet.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Verwendung des beschriebenen Verfahrens oder der beschriebenen Pumpe in der Flüssigchromatographie.
Die Verwendung des Verfahrens, wie weiter oben beschrieben, oder der Pumpe, wie weiter oben beschrieben, in der Hochleistungs-Flüssigchromatographie.
Die Verwendung des Verfahrens, wie weiter oben beschrieben, oder der Pumpe, wie weiter oben beschrieben, zum Fördern eines Fluids mit einer im Wesentlichen konstanten Durchflussmenge.
Die Verwendung des Verfahrens, wie weiter oben beschrieben, zum Verringern von Druckfluktuationen in einem durch eine Pumpe geförderten, druckbeaufschlagten Fluid.
Die Verwendung des Verfahrens, wie weiter oben beschrieben, zum Erhöhen einer Frequenz der Druckfluktuationen in einem durch eine Pumpe geförderten, druckbeaufschlagten Fluid.
Die vorliegende Erfindung wird auch durch die folgenden nummerierten Ausführungsformen definiert.
Im Folgenden werden Ausführungsformen des Verfahrens erläutert. Diese Ausführungsformen sind abgekürzt durch den Buchstaben „M“, gefolgt von einer Zahl. Wann immer hierin auf „Ausführungsformen des Verfahrens“ Bezug genommen wird, sind diese Ausführungsformen gemeint.
M1. Verfahren zum Betreiben einer Pumpe, wobei die Pumpe einen ersten Verdrängungsmechanismus mit einem ersten variablen Aufnahmevolumen umfasst, wobei der erste Verdrängungsmechanismus konfiguriert ist, eine maximale Aufnahmeposition einzunehmen, wobei der erste Verdrängungsmechanismus in der maximalen Aufnahmeposition ein maximales Volumen aufnimmt, und wobei die Pumpe ferner einen ersten Auslass umfasst, der dem ersten Verdrängungsmechanismus zugeordnet ist,
wobei das Verfahren umfasst:

Vorsehen eines Fluiddurchflusses mit einer Durchflussmenge f1 von Zeitpunkt t1 bis Zeitpunkt t2 an dem ersten Auslass,
Vorsehen eines Fluiddurchflusses mit einer Durchflussmenge f2, die von der Durchflussmenge f1 verschieden ist, von Zeitpunkt t2 bis Zeitpunkt t3 an dem ersten Auslass,
Vorsehen eines Fluiddurchflusses mit einer Durchflussmenge f3, die von der Durchflussmenge f2 verschieden ist, von Zeitpunkt t3 bis Zeitpunkt t4 an dem ersten Auslass,
Vorsehen eines Fluiddurchflusses mit einer Durchflussmenge f4, die von der Durchflussmenge f3 verschieden ist, von Zeitpunkt t4 bis Zeitpunkt t5 an dem ersten Auslass, und
wobei der erste Verdrängungsmechanismus in dem durch den Zeitpunkt t1 und den Zeitpunkt t5 definierten Zeitbereich nicht die maximale Aufnahmeposition einnimmt.

M2. Verfahren zum Betreiben der Pumpe gemäß der vorstehenden Ausführungsform,
wobei die Durchflussmengen f1 und f3 jeweils größer als die Durchflussmengen f2 und f4 sind.
M3. Verfahren zum Betreiben der Pumpe gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen,
wobei für mindestens ein Paar von aufeinanderfolgenden Durchflussmengen an dem ersten Auslass die kleinere Durchflussmenge kleiner als 50 %, bevorzugt kleiner als 20 %, mehr bevorzugt kleiner als 10 % und am meisten bevorzugt 0 % der größeren Durchflussmenge ist.
M4. Verfahren gemäß der vorstehenden Ausführungsform, wobei das mindestens eine Paar von aufeinanderfolgenden Durchflussmengen an dem ersten Auslass eine Mehrzahl von Paaren ist, die sich auf mindestens vier aufeinanderfolgende Durchflussmengen an dem ersten Auslass beziehen.
M5. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei die Durchflussmengen f1, f2, f3, und f4 jeweils im Wesentlichen konstant sind.
M6. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei das Verfahren das mindestens viermalige, bevorzugt mindestens achtmalige und mehr bevorzugt mindestens zwölfmalige Ändern der Durchflussmengen an dem ersten Auslass in einem ersten Zeitbereich umfasst, wobei der erste Verdrängungsmechanismus in dem ersten Zeitbereich seine maximale Aufnahmeposition nicht einnimmt.
M7. Verfahren gemäß der vorstehenden Ausführungsform, wobei in dem ersten Zeitbereich der erste Verdrängungsmechanismus eine Position mit mehr als 90 % seines maximalen Aufnahmevolumens nicht einnimmt, bevorzugt eine Position mit mehr als 80 % seines maximalen Aufnahmevolumens nicht einnimmt und mehr bevorzugt eine Position mit mehr als 70 % seines maximalen Aufnahmevolumens nicht einnimmt.
M8. Verfahren gemäß einer der vorstehenden zwei Ausführungsformen, wobei das Verfahren das periodische Ändern der Durchflussmengen an dem ersten Auslass umfasst.
M9. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei der erste Verdrängungsmechanismus eine minimale Aufnahmeposition umfasst, wobei der erste Verdrängungsmechanismus in der minimalen Aufnahmeposition ein minimales Volumen aufnimmt, und
wobei der erste Verdrängungsmechanismus ferner ein erstes Differenzvolumen zwischen der maximalen Aufnahmeposition des ersten Verdrängungsmechanismus und der minimalen Aufnahmeposition des ersten Verdrängungsmechanismus umfasst.
M10. Verfahren gemäß der vorstehenden Ausführungsform, wobei in jedem Zeitintervall von t1 bis t2, von t2 bis t3, von t3 bis t4 und von t4 bis t5 ein dem ersten Auslass durch den ersten Verdrängungsmechanismus zugeführtes Fluidvolumen kleiner als 40 % des ersten Differenzvolumens, bevorzugt kleiner als 20 % des ersten Differenzvolumens und noch mehr bevorzugt kleiner als 5 % des ersten Differenzvolumens ist.
M11. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei das erste variable Aufnahmevolumen zu den Zeitpunkten t1, t3 und t5 und zu den Zeitpunkten t2 und t4 paarweise verschieden ist.
M12. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei die Pumpe einen zweiten Verdrängungsmechanismus mit einem zweiten variablen Aufnahmevolumen umfasst, wobei der zweite Verdrängungsmechanismus konfiguriert ist, eine zweite maximale Aufnahmeposition einzunehmen, wobei der zweite Verdrängungsmechanismus in der zweiten maximalen Aufnahmeposition ein zweites maximales Volumen aufnimmt, und wobei die Pumpe ferner einen zweiten Auslass umfasst, der dem zweiten Verdrängungsmechanismus zugeordnet ist.
M13. Verfahren gemäß der vorstehenden Ausführungsform, wobei das Verfahren ferner umfasst:

Vorsehen eines Fluiddurchflusses mit einer Durchflussmenge g1 von Zeitpunkt t1* bis Zeitpunkt t2* an dem zweiten Auslass,
Vorsehen eines Fluiddurchflusses mit einer Durchflussmenge g2, die von der Durchflussmenge g1 verschieden ist, von Zeitpunkt t2* bis Zeitpunkt t3* an dem zweiten Auslass,

Vorsehen eines Fluiddurchflusses mit einer Durchflussmenge g3, die von der Durchflussmenge g2 verschieden ist, von Zeitpunkt t3* bis Zeitpunkt t4* an dem zweiten Auslass,
Vorsehen eines Fluiddurchflusses mit einer Durchflussmenge g4, die von der Durchflussmenge g3 verschieden ist, von Zeitpunkt t4* bis Zeitpunkt t5* an dem zweiten Auslass.
M14. Verfahren zum Betreiben der Pumpe gemäß der vorstehenden Ausführungsform,
wobei die Durchflussmengen g1 und g3 jeweils größer als die Durchflussmengen g2 und g4 sind.
M15. Verfahren zum Betreiben der Pumpe gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von M13,
wobei für mindestens ein Paar von aufeinanderfolgenden Durchflussmengen an dem zweiten Auslass die kleinere Durchflussmenge kleiner als 50 %, bevorzugt kleiner als 20 %, mehr bevorzugt kleiner als 10% und am meisten bevorzugt 0 % der größeren Durchflussmenge ist.
M16. Verfahren gemäß der vorstehenden Ausführungsform,
wobei das mindestens eine Paar von aufeinanderfolgenden Durchflussmengen an dem zweiten Auslass eine Mehrzahl von Paaren ist, die sich auf mindestens vier aufeinanderfolgende Durchflussmengen an dem zweiten Auslass beziehen.
M17. Verfahren gemäß einer der vier vorstehenden Ausführungsformen,
wobei die Durchflussmengen g1, g2, g3 und g4 jeweils im Wesentlichen konstant sind.
M18. Verfahren zum Betreiben der Pumpe gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von M12, wobei das Verfahren das mindestens viermalige, bevorzugt mindestens achtmalige und mehr bevorzugt mindestens zwölfmalige Ändern der Durchflussmenge an dem zweiten Auslass in einem zweiten Zeitbereich umfasst,
wobei der zweite Verdrängungsmechanismus in dem zweiten Zeitbereich seine maximale Aufnahmeposition nicht einnimmt.
M19. Verfahren gemäß der vorstehenden Ausführungsform,
wobei in dem zweiten Zeitbereich der zweite Verdrängungsmechanismus eine Position mit mehr als 90 % seines maximalen Aufnahmevolumens nicht einnimmt, bevorzugt eine Position mit mehr als 80 % seines maximalen Aufnahmevolumens nicht einnimmt und mehr bevorzugt eine Position mit mehr als 70 % seines maximalen Aufnahmevolumens nicht einnimmt.
M20. Verfahren gemäß einer der beiden vorstehenden Ausführungsformen, wobei das Verfahren das periodische Ändern der Durchflussmengen an dem zweiten Auslass umfasst.
M21. Verfahren gemäß der vorstehenden Ausführungsform und mit den Merkmalen von M8,
wobei das Verfahren das Ändern der Durchflussmengen an dem zweiten Auslass mit der gleichen Frequenz wie bei den Durchflussmengen an dem ersten Auslass umfasst.
M22. Verfahren zum Betreiben der Pumpe gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von M12,
wobei der zweite Verdrängungsmechanismus eine minimale Aufnahmeposition umfasst, und
wobei der zweite Verdrängungsmechanismus ferner ein zweites Differenzvolumen zwischen der maximalen Aufnahmeposition des zweiten Verdrängungsmechanismus und der minimalen Aufnahmeposition des zweiten Verdrängungsmechanismus umfasst.
M23. Verfahren gemäß der vorstehenden Ausführungsform und mit den Merkmalen von Ausführungsform M13,
wobei in jedem der Zeitintervalle von t1* bis t2*, von t2* bis t3*, von t3* bis t4* und von t4* bis t5* ein durch den zweiten Verdrängungsmechanismus dem zweiten Auslass zugeführtes Fluidvolumen kleiner als 40 % des zweiten Differenzvolumens, bevorzugt kleiner als 20 % des zweiten Differenzvolumens und noch mehr bevorzugt kleiner als 5 % des zweiten Differenzvolumens ist.
M24. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von M13,
wobei das zweite variable Aufnahmevolumen zu den Zeitpunkten t1*, t3* und t5* und zu den Zeitpunkten t2* und t4* paarweise verschieden ist.
M25. Verfahren gemäß der vorstehenden Ausführungsform,
wobei der zweite Verdrängungsmechanismus in dem durch den Zeitpunkt t1* und den Zeitpunkt t5* definierten Zeitbereich seine maximale Aufnahmeposition nicht einnimmt.
M26. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei jede der Durchflussmengen im Wesentlichen konstant ist.
M27. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei keine der Durchflussmengen um mehr als 10 % ihres jeweiligen maximalen Werts, bevorzugt um mehr als 2 % ihres maximalen Werts und noch mehr bevorzugt um mehr als 1 % ihres maximalen Werts fluktuiert.
M28. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von M13,
wobei t1 und t2*, t2 und t3*, t3 und t4* und t4 und t5* im Wesentlichen identisch sind.
M29. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von M13,
wobei eine Summe der an dem ersten Auslass gelieferten Durchflussmenge und der an dem zweiten Auslass gelieferten Durchflussmenge im Wesentlichen konstant ist.
M30. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von M13,
wobei in jedem Paar von Durchflussmengen f1 und g1, f2 und g2, f3 und g3 und f4 und g4 die Durchflussmengen sich nicht um mehr als 30 %, bevorzugt nicht um mehr als 20 % und noch mehr bevorzugt nicht um mehr als 10 % voneinander unterscheiden.
M31. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von M13,
wobei die Zeitintervalle von t1 bis t2, von t2 bis t3, von t1* bis t2* und von t2* bis t3* im Wesentlichen eine gleiche Länge Δt aufweisen.
M32. Verfahren gemäß der vorstehenden Ausführungsform,
wobei ein Zeitabstand zwischen t1 und t1* zwischen 0,5 Δt und 1,5 Δt, bevorzugt zwischen 0,7 Δt und 1,3 Δt und noch mehr bevorzugt zwischen 0,9 Δt und 1,1 Δt ist.
M33. Verfahren gemäß einer der beiden vorstehenden Ausführungsformen, wobei Δt kleiner als 120 s, bevorzugt kleiner als 60 s und noch mehr bevorzugt kleiner als 15 s ist.
M34. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von M13,
wobei eine Zeitdifferenz zwischen den Zeitpunkten t1 und t1*, t2 und t2*, t3 und t3*, t4 und t4* und t5 und t5* im Wesentlichen identisch ist.
M35. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von M6 und M18,
wobei ein Zeitabstand zwischen den Änderungen der Durchflussmenge an dem ersten Auslass und den Änderungen der Durchflussmenge an dem zweiten Auslass im Wesentlichen konstant ist.
M36. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von M12,
wobei das Verfahren das Betreiben des ersten und des zweiten Verdrängungsmechanismus jeweils in einem makroskopischen Ladehub und einem makroskopischen Pumphub umfasst, und
wobei das Verfahren umfasst, abwechselnd während des Ladehubs:

- Ansaugen von Fluid in den jeweiligen Verdrängungsmechanismus,und
- Liefern der Fluiddurchflüsse an dem dem jeweiligen Verdrängungsmechanismus zugeordneten Auslass.

M37. Verfahren gemäß der vorstehenden Ausführungsform und mit den Merkmalen von M31,
wobei ein makroskopischer Ladehub des ersten Verdrängungsmechanismus und ein makroskopischer Ladehub des zweiten Verdrängungsmechanismus einen Zeitabstand von nicht mehr als 10 Δt, bevorzugt nicht mehr als 4 Δt und noch mehr bevorzugt nicht mehr als 1,5 Δt umfassen.
M38. Verfahren gemäß der vorletzten Ausführungsform,
wobei das Verfahren das Durchführen von mindestens 70 %, bevorzugt mindestens 80 % und noch mehr bevorzugt mindestens 90 % eines makroskopischen Ladehubs eines Verdrängungsmechanismus während eines makroskopischen Pumphubs des anderen Verdrängungsmechanismus umfasst.
M39. Verfahren gemäß einer der drei vorstehenden Ausführungsformen, wobei das Verfahren umfasst, dass der erste Verdrängungsmechanismus während des makroskopischen Pumphubs des ersten Verdrängungsmechanismus Fluid mit einer im Wesentlichen konstanten Durchflussmenge an dem ersten Auslass liefert, und
wobei das Verfahren ferner umfasst, dass der zweite Verdrängungsmechanismus während des makroskopischen Pumphubs des zweiten Verdrängungsmechanismus Fluid mit einer im Wesentlichen konstanten Durchflussmenge an dem zweiten Auslass liefert.
M40. Verfahren gemäß einer der vier vorstehenden Ausführungsformen,
wobei das Verfahren umfasst, dass der erste Verdrängungsmechanismus während der makroskopischen Ladehübe des ersten Verdrängungsmechanismus kein Fluid an dem ersten Auslass liefert, und
wobei das Verfahren umfasst, dass der zweite Verdrängungsmechanismus während der makroskopischen Ladehübe des zweiten Verdrängungsmechanismus kein Fluid an dem zweiten Auslass liefert.
M41. Verfahren gemäß einer der beiden vorstehenden Ausführungsformen und mit den Merkmalen von M6 und M18,
wobei das Verfahren das Betreiben der Pumpe gemäß M39 und/oder M40 in einem ersten Zeitintervall und gemäß M6 und/oder M18 in einem anderen Zeitraum umfasst.
M42. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit dem Merkmal von Ausführungsform M13,
wobei der zweite Verdrängungsmechanismus bei t1*, t3* und t5* im Wesentlichen identische Positionen einnimmt, und
wobei der zweite Verdrängungsmechanismus bei t2* und t4* im Wesentlichen identische Positionen einnimmt, wobei diese Positionen im Wesentlichen von den Positionen bei t1*, t3* und t5* verschieden sind.
M43. Verfahren gemäß der vorstehenden Ausführungsform, wobei der erste Verdrängungsmechanismus bei t1, t2 und t4 im Wesentlichen verschiedene Positionen einnimmt.
M44. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von Ausführungsform M12,
wobei das zweite maximale Volumen des zweiten Verdrängungsmechanismus weniger als 50 %, bevorzugt weniger als 20 % und noch mehr bevorzugt weniger als 10 % des maximalen Volumens des ersten Verdrängungsmechanismus umfasst.
M45. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit dem Merkmal von Ausführungsform M12 und ohne die Merkmale der vorstehenden Ausführungsform,
wobei das zweite maximale Volumen des zweiten Verdrängungsmechanismus mindestens 50 %, bevorzugt mindestens 75 % und noch mehr bevorzugt mindestens 90 % des maximalen Volumens des ersten Verdrängungsmechanismus umfasst.
M46. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von Ausführungsform M13,
wobei der erste Verdrängungsmechanismus von Zeitpunkt t1 bis Zeitpunkt t2 ein Volumen V1 zuführt,
wobei der zweite Verdrängungsmechanismus von t1* bis t2* ein Volumen V1* zuführt, und
wobei V1 und V1* sich um mindestens 30 %, bevorzugt um mindestens 50 % und noch mehr bevorzugt um mindestens 100 % unterscheiden.
M47. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei der erste Verdrängungsmechanismus von t1 bis t2 ein Volumen V1 mit einer Durchflussmenge f1 und von t3 bis t4 ein Volumen V3 mit einer Durchflussmenge f3 zuführt, und
wobei V1 und V3 verschieden voneinander sind.
M48. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von M6, wobei das Verfahren das Zuführen von mindestens drei verschiedenen Volumina von Fluid an dem ersten Auslass zwischen den Änderungen der Durchflussmenge an dem ersten Auslass umfasst.
M49. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von M9,
wobei das Verfahren das Einnehmen der minimalen Aufnahmeposition mit dem ersten Verdrängungsmechanismus zu einem ersten Zeitpunkt umfasst, und wobei das Verfahren ferner das Einnehmen der maximalen Aufnahmeposition mit dem ersten Verdrängungsmechanismus zu einem zweiten Zeitpunkt umfasst.
M50. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von M9,
wobei die minimale Aufnahmeposition und die maximale Aufnahmeposition des ersten Verdrängungsmechanismus einen Abstand d aufweisen, und wobei das Verfahren das Bewegen des ersten Verdrängungsmechanismus über einen Bereich von mindestens 70 % von d, bevorzugt mindestens 80 % von d und noch mehr bevorzugt mindestens 90 % von d umfasst.
M51. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei die Durchflussmengen f2 und f4 im Wesentlichen 0 sind.
M52. Verfahren gemäß der vorstehenden Ausführungsform,
wobei das Verfahren das Betreiben eines ersten Ventils umfasst, das den ersten Verdrängungsmechanismus von dem ersten Auslass trennt, und wobei das Verfahren mindestens bei t2 und t4 das Verringern der an dem ersten Auslass gelieferten Durchflussmenge auf 0 durch Schließen des ersten Ventils umfasst.
M53. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von M13,
wobei g2 und g4 im Wesentlichen 0 sind, und
wobei das Verfahren ferner das Betreiben eines zweiten Ventils umfasst, das den zweiten Verdrängungsmechanismus von dem zweiten Auslass trennt, und wobei das Verfahren mindestens bei t2* und t4* das Verringern der an dem zweiten Auslass gelieferten Durchflussmenge durch Schließen des zweiten Ventils umfasst.
M54. Verfahren gemäß einer der beiden vorstehenden Ausführungsformen, wobei das Verfahren das Schließen des ersten Ventils und/oder des zweiten Ventils durch Vergrößern des variablen Aufnahmevolumens des jeweiligen Verdrängungsmechanismus umfasst.
M55. Verfahren gemäß einer der drei vorstehenden Ausführungsformen, wobei das Verfahren das Schließen des ersten Ventils und/oder des zweiten Ventils durch Bewegen des jeweiligen Verdrängungsmechanismus zu seiner maximalen Aufnahmeposition hin umfasst.
M56. Verfahren gemäß einer der beiden vorstehenden Ausführungsformen, wobei das Verfahren das Dekomprimieren eines Fluids in dem ersten und/oder dem zweiten Aufnahmevolumen der Pumpe auf Umgebungsdruck nach dem Schließen des zugeordneten Ventils umfasst, und
wobei das Verfahren ferner das Komprimieren des jeweiligen Fluids auf einen Druck an dem jeweiligen Auslass umfasst, bevor das zugeordnete Ventil wieder geöffnet wird.
M57. Verfahren gemäß einer der drei vorstehenden Ausführungsformen,
wobei das Verfahren das Dekomprimieren eines Fluids in dem ersten und/oder dem zweiten Aufnahmevolumen der Pumpe auf einen Druck von höchstens 90 %, bevorzugt 80 % und noch mehr bevorzugt höchstens 70 % eines Drucks an dem jeweiligen Auslass nach dem Schließen des zugeordneten Ventils umfasst, und wobei das Verfahren ferner das Komprimieren des jeweiligen Fluids auf einen Druck an dem jeweiligen Auslass umfasst, bevor das zugeordnete Ventil wieder geöffnet wird.
M58. Verfahren gemäß einer der vier vorstehenden Ausführungsformen,
wobei das Verfahren das Dekomprimieren eines Fluids in dem ersten und/oder dem zweiten Aufnahmevolumen der Pumpe auf einen Druck von mindestens 1 bar unter dem Druck an dem jeweiligen Auslass umfasst, bevorzugt mindestens 5 bar und noch mehr bevorzugt mindestens 10 bar unter dem Druck an dem jeweiligen Auslass, mehr bevorzugt mindestens 30 bar unter dem Druck an dem jeweiligen Auslass, wie z. B. 30 bar bis 50 bar unter dem Druck an dem jeweiligen Auslass, und somit das zugeordnete Ventil geschlossen wird, und
wobei das Verfahren ferner das Komprimieren des jeweiligen Fluids auf einen Druck an dem jeweiligen Auslass umfasst und somit das zugeordnete Ventil wieder geöffnet wird.
M59. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen,
wobei das Verfahren das Liefern des Fluiddurchflusses an dem ersten Auslass mit einem Druck über 100 bar, bevorzugt über 300 bar, mehr bevorzugt über 800 bar und noch mehr bevorzugt über 1200 bar, wie z. B. 1500 bar umfasst.
M60. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen,
wobei das Verfahren das Liefern des Fluiddurchflusses an dem ersten Auslass mit einer Rate zwischen 0 µl/min und 3000 µl/min, bevorzugt zwischen 10 µl/min und 2000 µl/min umfasst.
M61. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von M29,
wobei die Summe der gelieferten Durchflussmenge an dem ersten Auslass und der gelieferten Durchflussmenge an dem zweiten Auslass zwischen 5 µl/min und 3000 µl/min, bevorzugt zwischen 10 µl/min und 2000 µl/min ist.
M62. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von M29, wobei ein durch die Pumpe gelieferter Fluidstrom eine Druckoszillation mit einer Frequenz von mindestens 0,0005 Hz, bevorzugt mindestens 0,002 Hz und noch mehr bevorzugt mindestens 0,1 Hz umfasst.
M63. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen,
wobei das Verfahren das Zuführen des Fluids zu einem Mischer umfasst, wobei der Mischer mit der Pumpe verbunden ist.
M64. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen,
wobei in dem durch den Zeitpunkt t1 und den Zeitpunkt t5 definierten Zeitbereich der erste Verdrängungsmechanismus eine Position mit mehr als 90 % seines maximalen Aufnahmevolumens nicht einnimmt, bevorzugt eine Position mit mehr als 80 % seines maximalen Aufnahmevolumens nicht einnimmt und mehr bevorzugt eine Position mit mehr als 70 % seines maximalen Aufnahmevolumens nicht einnimmt.
M65. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von Ausführungsform M13,
wobei in dem durch den Zeitpunkt t1* und den Zeitpunkt t5* definierten Zeitbereich der zweite Verdrängungsmechanismus eine Position mit mehr als 90 % seines maximalen Aufnahmevolumens nicht einnimmt, bevorzugt eine Position mit mehr als 80 % seines maximalen Aufnahmevolumens nicht einnimmt und mehr bevorzugt eine Position mit mehr als 70 % seines maximalen Aufnahmevolumens nicht einnimmt.
M66. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von Ausführungsform M12,
wobei der zweite Verdrängungsmechanismus parallel zu dem ersten Verdrängungsmechanismus angeordnet ist.
M67. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von Ausführungsform M12, ohne die Merkmale der vorstehenden Ausführungsformen und ohne die Merkmale von Ausführungsform M13, wobei der zweite Verdrängungsmechanismus in Reihe mit dem ersten Verdrängungsmechanismus angeordnet ist.
M68. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei ein durch die Pumpe gelieferter Durchfluss im Wesentlichen konstant ist.
M69. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen und mit den Merkmalen von Ausführungsform M67,
wobei das Verfahren ferner umfasst, dass:

der zweite Verdrängungsmechanismus eine Fluidstrom-Komponente h1 von Zeitpunkt t1' bis Zeitpunkt t2' liefert,
der zweite Verdrängungsmechanismus eine Fluidstrom-Komponente h2, die von der Fluidstrom-Komponente h1 verschieden ist, von Zeitpunkt t2' bis Zeitpunkt t3' liefert,
der zweite Verdrängungsmechanismus eine Fluidstrom-Komponente h3, die von der Fluidstrom-Komponente h2 verschieden ist, von Zeitpunkt t3' bis Zeitpunkt t4' liefert,
der zweite Verdrängungsmechanismus eine Fluidstrom-Komponente h4, die von der Fluidstrom-Komponente h3 verschieden ist, von Zeitpunkt t4' bis Zeitpunkt t5' liefert.

M70. Verfahren gemäß der vorstehenden Ausführungsform,
wobei die Fluidstrom-Komponenten h1 und h3 jeweils größer sind als die Fluidstrom-Komponenten h2 und h4.
M71. Verfahren gemäß einer der beiden vorstehenden Ausführungsformen, wobei für mindestens ein Paar von aufeinanderfolgenden Fluidstrom-Komponenten die kleinere Fluidstrom-Komponente kleiner als 50 %, bevorzugt kleiner als 20 %, mehr bevorzugt kleiner als 10 % und am meisten bevorzugt 0 % der größeren Durchflussmenge ist.
M72. Verfahren gemäß der vorstehenden Ausführungsform, wobei das mindestens eine Paar von aufeinanderfolgenden Fluidstrom-Komponenten eine Mehrzahl von Paaren bezüglich mindestens vier aufeinanderfolgenden Fluidstrom-Komponenten ist.
M73. Verfahren gemäß einer der vier vorstehenden Ausführungsformen, wobei die Fluidstrom-Komponenten h1, h2, h3 und h4 jeweils im Wesentlichen konstant sind.
M74. Verfahren zum Betreiben der Pumpe gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von M69,
wobei das Verfahren das mindestens viermalige, bevorzugt mindestens achtmalige und mehr bevorzugt mindestens zwölfmalige Ändern der Fluidstrom-Komponente in einem zweiten Zeitbereich umfasst, wobei der zweite Verdrängungsmechanismus in dem zweiten Zeitbereich seine maximale Aufnahmeposition nicht einnimmt.
M75. Verfahren gemäß der vorstehenden Ausführungsform,
wobei in dem zweiten Zeitbereich der zweite Verdrängungsmechanismus eine Position mit mehr als 90 % seines maximalen Aufnahmevolumens nicht einnimmt, bevorzugt eine Position mit mehr als 80 % seines maximalen Aufnahmevolumens nicht einnimmt, und mehr bevorzugt eine Position mit mehr als 70 % seines maximalen Aufnahmevolumens nicht einnimmt.
M76. Verfahren gemäß einer der beiden vorstehenden Ausführungsformen, wobei das Verfahren das periodische Ändern der Fluidstrom-Komponente umfasst.
M77. Verfahren gemäß der vorstehenden Ausführungsform und mit den Merkmalen von M8, wobei das Verfahren das Ändern der Fluidstrom-Komponente mit der gleichen Frequenz wie bei den Durchflussmengen an dem ersten Auslass umfasst.
M78. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen und mit den Merkmalen der Ausführungsformen M13 und M69,
wobei in jedem der Zeitintervalle von t1' bis t2', von t2' bis t3', von t3' bis t4' und von t4' bis t'* ein durch die jeweilige Fluidstrom-Komponente geliefertes Fluidvolumen kleiner als 40 % des zweiten Differenzvolumens, bevorzugt kleiner als 20 % des zweiten Differenzvolumens und noch mehr bevorzugt kleiner als 5 % des zweiten Differenzvolumens ist.
M79. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von M69,
wobei das zweite variable Aufnahmevolumen zu den Zeitpunkten t1', t3' und t5' und zu den Zeitpunkten t2' und t4' paarweise verschieden ist.
M80. Verfahren gemäß der vorstehenden Ausführungsform,
wobei der zweite Verdrängungsmechanismus in dem durch den Zeitpunkt t1' und den Zeitpunkt t5' definierten Zeitbereich seine maximale Aufnahmeposition nicht einnimmt.
M81. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von Ausführungsform M69,
wobei jede der Fluidstrom-Komponenten im Wesentlichen konstant ist.
M82. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen,
wobei keine der Fluidstrom-Komponenten um mehr als 10 % ihres jeweiligen maximalen Werts, bevorzugt um mehr als 2 % ihres maximalen Werts und noch mehr bevorzugt um mehr als 1 % ihres maximalen Werts fluktuiert.
M83. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von Ausführungsform M69, wobei t1 und t2', t2 und t3', t3 und t4' und t4 und t5' im Wesentlichen identisch sind.
M84. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von M69,
wobei eine Summe der gelieferten Durchflussmenge an dem ersten Auslass und der durch den zweiten Verdrängungsmechanismus gelieferten Fluidstrom-Komponente im Wesentlichen konstant ist.
M85. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von M69,
wobei die Zeitintervalle von t1 bis t2, von t2 bis t3, von t1' bis t2' und von t2' bis t3' im Wesentlichen eine gleiche Länge Δt aufweisen.
M86. Verfahren gemäß der vorstehenden Ausführungsform,
wobei ein Zeitabstand zwischen t1 und t1' zwischen 0,5 Δt und 1,5 Δt, bevorzugt zwischen 0,7 Δt und 1,3 Δt und noch mehr bevorzugt zwischen 0,9 Δt und 1,1 Δt ist.
M87. Verfahren gemäß einer der beiden vorstehenden Ausführungsformen, wobei Δt kleiner als 120 s, bevorzugt kleiner als 60 s und noch mehr bevorzugt kleiner als 15 s ist.
M88. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von M69,
wobei eine Zeitdifferenz zwischen den Zeitpunkten t1 und t1', t2 und t2', t3 und t3', t4 und t4' und t5 und t5' im Wesentlichen identisch ist.
M89. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit dem Merkmal von Ausführungsform M69,
wobei der zweite Verdrängungsmechanismus bei t1', t3' und t5' im Wesentlichen identische Positionen einnimmt, und
wobei der zweite Verdrängungsmechanismus bei t2' und t4' im Wesentlichen identische Positionen einnimmt, wobei diese Positionen im Wesentlichen von den Positionen bei t1', t3' und t5' verschieden sind.
M90. Verfahren gemäß der vorstehenden Ausführungsform, wobei der erste Verdrängungsmechanismus bei t1, t2 und t4 im Wesentlichen verschiedene Positionen einnimmt.
M91. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von Ausführungsform M69,
wobei der erste Verdrängungsmechanismus von Zeitpunkt t1 bis Zeitpunkt t2 ein Volumen V1 zuführt,
wobei der zweite Verdrängungsmechanismus von t1' bis t2' mittels der Fluidstrom-Komponente eine Volumen-Komponente V1' zuführt, und
wobei V1 und V1' sich um mindestens 30 %, bevorzugt um mindestens 50 % und noch mehr bevorzugt um mindestens 100 % unterscheiden.
M92. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen mit den Merkmalen von Ausführungsform M69,
wobei in dem durch den Zeitpunkt t1' und den Zeitpunkt t5' definierten Zeitbereich der zweite Verdrängungsmechanismus eine Position mit mehr als 90 % seines maximalen Aufnahmevolumens nicht einnimmt, bevorzugt eine Position mit mehr als 80 % seines maximalen Aufnahmevolumens nicht einnimmt und mehr bevorzugt eine Position mit mehr als 70 % seines maximalen Aufnahmevolumens nicht einnimmt.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Pumpe besprochen. Diese Ausführungsformen sind durch den Buchstaben „P“ abgekürzt, gefolgt von einer Zahl. Wann immer hierin Bezug auf „Ausführungsformen der Pumpe“ genommen wird, sind diese Ausführungsformen gemeint.
P1. Pumpe, wobei die Pumpe eine Steuereinrichtung umfasst, wobei die Steuereinrichtung konfiguriert ist, zu bewirken, dass die Pumpe das Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen des Verfahrens ausführt,
wobei die Pumpe den ersten Verdrängungsmechanismus mit dem ersten variablen Aufnahmevolumen umfasst, und
wobei die Pumpe ferner den ersten Auslass umfasst, der dem ersten Verdrängungsmechanismus zugeordnet ist.
P2. Pumpe gemäß der vorstehenden Ausführungsform,
wobei der erste Verdrängungsmechanismus eine erste Pumpenkammer und eine erste Verdrängungseinrichtung umfasst, die der ersten Pumpenkammer zugeordnet ist.
P3. Pumpe gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen der Pumpe, wobei die Steuereinrichtung konfiguriert ist, zu bewirken, dass die Pumpe das Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen des Verfahrens mit den Merkmalen von Ausführungsform M12 ausführt,
wobei die Pumpe den zweiten Verdrängungsmechanismus mit dem zweiten variablen Aufnahmevolumen umfasst, und
wobei die Pumpe den zweiten Auslass umfasst.
P4. Pumpe gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen der Pumpe,
wobei die Pumpe ein erstes Ventil zwischen dem ersten Verdrängungsmechanismus und dem ersten Auslass umfasst, und
wobei die Steuereinrichtung konfiguriert ist, zu bewirken, dass die Pumpe das Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen des Verfahrens mit den Merkmalen von M51 ausführt.
P5. Pumpe gemäß den beiden vorstehenden Ausführungsformen, wobei die Pumpe ein zweites Ventil zwischen dem zweiten Verdrängungsmechanismus und dem zweiten Auslass umfasst, und wobei die Steuereinrichtung konfiguriert ist, zu bewirken, dass die Pumpe das Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen des Verfahrens mit den Merkmalen von M53 ausführt.
P6. Pumpe gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen der Pumpe mit den Merkmalen von P3,
wobei der erste und der zweite Verdrängungsmechanismus parallel angeordnet sind.
P7. Pumpe gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen der Pumpe mit den Merkmalen von P3 und ohne das Merkmal der vorstehenden Ausführungsform, wobei der erste und der zweite Verdrängungsmechanismus in Reihe angeordnet sind.
P8. Pumpe gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen der Pumpe, wobei die erste Verdrängungseinrichtung ein Kolben ist.
P9. Pumpe gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen der Pumpe mit den Merkmalen von P3,
wobei die zweite Verdrängungseinrichtung ein Kolben ist.
P10. Pumpe gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen der Pumpe, wobei die erste Verdrängungseinrichtung eine Membran ist.
P11. Pumpe gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen der Pumpe mit den Merkmalen von P3,
wobei die zweite Verdrängungseinrichtung eine Membran ist.
P12. Pumpe gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen der Pumpe, wobei die Pumpe eine Pumpe für die Flüssigchromatographie ist.
P13. Pumpe gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen der Pumpe, wobei die Pumpe eine Pumpe für die Hochleistungs-Flüssigchromatographie ist.
P14. Pumpe gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen der Pumpe, wobei die Pumpe konfiguriert ist, mit einem Mischer verbunden zu werden.
M93. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen des Verfahrens, wobei das Verfahren die Pumpe gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen der Pumpe verwendet.
Im Folgenden werden Ausführungsformen des Computerprogramm-Produkts erläutert. Diese Ausführungsformen sind durch den Buchstaben „C“ abgekürzt, gefolgt von einer Zahl. Wann immer hierin auf „Ausführungsformen des Computerprogramm-Produkts“ Bezug genommen wird, sind diese Ausführungsformen gemeint.
C1. Computerprogramm-Produkt, wobei das Programm bei Ausführung durch eine Steuereinrichtung einer Pumpe bewirkt, dass die Pumpe gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen des Verfahrens arbeitet.
C2. Computerprogramm-Produkt, wobei das Programm bei Ausführung durch eine Steuereinrichtung einer Pumpe gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen der Pumpe bewirkt, dass die Pumpe gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen des Verfahrens arbeitet.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Verwendung erläutert. Diese Ausführungsformen sind durch den Buchstaben „U“ abgekürzt, gefolgt von einer Zahl. Wann immer hierin Bezug auf „Ausführungsformen der Verwendung“ genommen wird, sind diese Ausführungsformen gemeint.
U1. Verwendung des Verfahrens gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen des Verfahrens oder der Pumpe gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen der Pumpe in der Flüssigchromatographie.
U2. Verwendung des Verfahrens gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen des Verfahrens oder der Pumpe gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen der Pumpe in der Hochleistungs-Flüssigchromatographie.
U3. Verwendung des Verfahrens gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen des Verfahrens oder der Pumpe gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen der Pumpe zum Fördern eines Fluids mit einer im Wesentlichen konstanten Durchflussmenge.
U4. Verwendung des Verfahrens gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen des Verfahrens zum Verringern von Druckfluktuationen in einem durch eine Pumpe geförderten, druckbeaufschlagten Fluid.
U5. Verwendung des Verfahrens gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen des Verfahrens zum Erhöhen einer Frequenz von Druckfluktuationen in einem durch eine Pumpe geförderten, druckbeaufschlagten Fluid.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Diese Ausführungsformen sollen beispielhaft für die vorliegende Erfindung sein, diese aber nicht einschränken.
Figurenliste

1a zeigt eine schematische Ansicht einer Doppelkolbenpumpe mit seriellen Kolben.
1b zeigt eine schematische Ansicht einer Doppelkolbenpumpe mit parallelen Kolben.
2 zeigt verschiedene Hübe eines Kolbens in einer Pumpe.
3 zeigt überlagerte Hübe mit verschiedenen Längen.
4 zeigt eine Option für den Betrieb des Kolbens einer Doppelkolbenpumpe.
5 zeigt eine weitere Option für den Betrieb des Kolbens einer Doppelkolbenpumpe.
6 zeigt eine Vergrößerung des in 4 gezeigten Betriebs.
7 zeigt eine weitere Darstellung eines Pumpenbetriebs, die dazu verwendet wird, Konzepte für das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
8 zeigt eine weitere Darstellung eines Pumpenbetriebs, die dazu verwendet wird, Konzepte für das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
9 zeigt eine weitere Darstellung eines Pumpenbetriebs, die dazu verwendet wird, Konzepte für das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erläutern.

Ausführliche Beschreibung der Figuren
1a zeigt eine Doppelkolbenpumpe mit seriellen Kolben, wie im Stand der Technik bekannt. Wie weiter oben erläutert, wird, wenn eine derartige Pumpe betrieben wird, während der Vorkomprimierung die Flüssigkeit in den Zylindern erwärmt und kühlt sich dann nach der Vorkomprimierungsphase ab. Als Ergebnis treten Druckoszillationen in der gepumpten Flüssigkeit auf, die zu Konzentrationsabweichungen in dem gepumpten Fluid führen können, wenn das Fluid eine Mischung ist.
Derartige Pumpen werden üblicherweise in der Flüssigchromatographie verwendet. Eine eingesetzte Mischung kann - wie weiter oben erläutert - Wasser mit Trifluoressigsäure und/oder Acetonitril mit Trifluoressigsäure sein.
Um diese Druckoszillationen und/oder Konzentrationsabweichungen zu verringern, ist die Verwendung von Mischern bekannt.
In den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden Konzentrationsabweichungen durch mehrmaliges Ändern der Durchflussmenge des gelieferten Fluids verringert, ohne dass der Kolben die maximale Aufnahmeposition einnimmt, das heißt, die äußerst linke Position in 1a.
Weiterhin kann bei der Erläuterung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auch auf die in 1b gezeigte Parallelpumpe Bezug genommen werden.
Die in dieser Figur gezeigte Pumpe 100 umfasst einen ersten Verdrängungsmechanismus 1 und einen zweiten Verdrängungsmechanismus 2. Jeder Verdrängungsmechanismus 1, 2 umfasst einen Pumpenkopf 10, 20 und einen Kolben 11, 21, die bewegbar in dem jeweiligen Pumpenkopf 10, 20 angeordnet sind. Somit ist ein freies Volumen 12, 22 in jedem der Pumpenköpfe 10, 20 vorhanden. Jeder Kolben 11, 21 ist gegen seinen jeweiligen Pumpenkopf 10, 20 mittels einer Dichtung 17, 27 abgedichtet. Weiterhin umfasst jeder Verdrängungsmechanismus 1, 2 einen Einlass 14, 24 und eine Einlassventilanordnung, 15, 25, ebenso wie einen Auslass 18, 28 und eine Auslassventilanordnung 16, 26. Weiterhin umfasst in der gezeigten Ausführungsform jeder Verdrängungsmechanismus 1, 2 einen Drucksensor 13, 23 (obwohl dieser nicht notwendig ist).
Die Einlässe 14, 24 der einzelnen Verdrängungsmechanismen 10, 20 sind fluidisch mit einem Splitter 102 verbunden, der stromaufwärts von den Verdrängungsmechanismen 10, 20 angeordnet ist, und die Auslässe 18, 28 der einzelnen Verdrängungsmechanismen 10, 20 sind fluidisch mit einem T-Stück 104 verbunden, das stromabwärts von den Verdrängungsmechanismen 10, 20 angeordnet ist.
Es versteht sich, dass eine Pumpe 100, wie in 1b gezeigt, eine Parallelpumpe ist und dazu verwendet werden kann, eine Flüssigkeit stromabwärts des T-Stücks 104 zuzuführen, z. B. zur weiteren Verwendung dieser Flüssigkeit, z. B. in einem HPLC-Verfahren. Zum Beispiel kann eine Pumpe 100 dazu verwendet werden, Wasser unter Druck und mit einer Durchflussmenge zu liefern, während eine andere Pumpe 100 dazu verwendet werden kann, Acetonitril unter Druck und mit einer Durchflussmenge zu liefern. In derartigen Fällen können z. B. die Flüssigkeiten auch durch Verwendung eines Mischers gemischt werden.
In derartigen Fällen kann es vorteilhaft sein, Mischer mit kleinen Volumina zu verwenden - je kleiner die Volumina, desto weniger Flüssigkeiten sind notwendig, um die Flüssigkeiten geeignet zu mischen, und desto schneller können derartige Flüssigkeiten mit einer gegebenen Durchflussmenge geeignet gemischt werden.
Wenn Mischer mit kleinen Volumina verwendet werden, ist es vorteilhaft, die Periodizität des Kolbenzyklus zu reduzieren. Dies reduziert das Volumen der pro Kolbenzyklus gepumpten Flüssigkeit. Die periodisch auftretenden Störungen können dann wieder durch Verwendung eines Mischers mit einem kleineren Volumen kompensiert werden, oder sie können, falls der größere Mischer weiter benutzt wird, wirksamer kompensiert werden, da die Störung nun mit einer höheren Frequenz erzeugt wird. Ähnlich einem Tiefpassfilter hat dann der größere Mischer wegen der höheren Frequenz eine bessere Wirkung.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen das Betreiben einer Pumpe, z. B. einer Pumpe, wie in 1b gezeigt, in einer bestimmten Weise.
2 zeigt zwei Verfahren zum Betreiben eines Kolbens einer Pumpe, um Konzepte für das Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
Allgemein zeigt 2 Kurven, die die Kolbenposition (in beliebigen Einheiten) eines Verdrängungsmechanismus als Funktion der Zeit (in beliebigen Einheiten) zeigen. Je größer der Wert auf der y-Achse, desto weiter vorwärts befindet sich der Kolben in dem Kolbenkopf (der auch als Kolbenkammer bezeichnet werden kann). Es wird angemerkt, dass das gleiche Prinzip auch für die 3, 4, 5, 6, 7a und 7b gilt.
Anders ausgedrückt hat jeder Verdrängungsmechanismus ein variables Aufnahmevolumen, das über der Zeit variiert werden kann. Z. B. ist, je weiter vorwärts ein Kolben sich in seiner Kammer bewegt, desto kleiner das Aufnahmevolumen. Das heißt, je höher der Wert auf der y-Achse in 2 ist, desto kleiner ist das Aufnahmevolumen, das der Verdrängungsmechanismus zu dieser Zeit hat.
Die gestrichelte Linie stellt einen Betrieb des Kolbens in vollständigen Hüben dar (oder mindestens nahe dazu). Das heißt, der Kolben bewegt sich im Wesentlichen von der maximalen Aufnahmeposition, wo der Zylinder ein maximales Fluidvolumen aufnimmt (dies entspricht den minimalen Werten, wie in 2 angenommen), zu Aufnahmepositionen, in denen der Zylinder ein kleineres Fluidvolumen aufnimmt.
Die durchgezogene Linie stellt einen Betrieb des Kolbens in kurzen Hüben dar, wobei der Kolben nur in einem kleinen Abschnitt seines Bewegungsbereichs bewegt wird.
Beim Betreiben einer Pumpe, wie in 2 gezeigt, führt ein Kolben eine einzelne kontinuierliche Bewegung pro Zyklus von seiner hinteren Ansaugposition (d. h. seiner maximalen Aufnahmeposition) zu seiner vorderen Position aus, wo der Kolbenzylinder geleert wird. Bei einem kleineren Hub führt der Kolben eine kontinuierliche Bewegung pro Zyklus von seiner hintersten Ansaugposition in eine vordere Umkehrposition durch (siehe 2).
7 zeigt einen Betrieb einer Parallelpumpe für zwei Kolben, ähnlich der in 2 gezeigten. In 2 entsprechen die durchgezogenen Linien einem ersten Kolben, während die gestrichelten Linien einem zweiten Kolben entsprechen. Zuerst wird der Betrieb des ersten Kolbens erläutert (siehe die durchgezogene Linie in 7a). Wiederum zeigt 7a eine Kolbenposition gegenüber der Zeit, und wiederum gilt, je niedriger die Kolbenposition, desto mehr Volumen wird durch den Kolben und die Kolbenkammer definiert. Der Kolben ist zum Zeitpunkt u1 vollständig befüllt. Zwischen dem Zeitpunkt u1 und u2 kann der Kolben sich vorwärts bewegen, d. h. das Aufnahmevolumen dieses Verdrängungsmechanismus kann reduziert werden. Jedoch kann mit zusätzlichem Bezug auf 1b während dieses Intervalls (u1, u2) das Auslassventil 16 geschlossen werden. Somit kann eine Flüssigkeit in dem Verdrängungsmechanismus komprimiert werden, sodass ihr Druck erhöht wird. Von dem Zeitpunkt u2 bis zum Zeitpunkt u3 kann der Kolben stationär sein. Zum Beispiel kann im Fall, dass die Flüssigkeit während der Vorkomprimierung erwärmt wird, dieses Intervall (u2, u3) dazu verwendet werden, dass die Flüssigkeit wieder abkühlt. Zum Zeitpunkt u3 kann das Auslassventil 16 geöffnet werden, und in dem durch u3 und u4 definierten Zeitintervall kann der Kolben sich vorwärts bewegen, um somit die Flüssigkeit durch das Ventil 16 und den Auslass 18 zu fördern.
Zum Zeitpunkt u4 kann der Kolben sich in seiner extremsten Position befinden, und der entsprechende Verdrängungsmechanismus kann somit nicht mehr in der Lage sein, Flüssigkeit an stromabwärtige Komponenten zu liefern. Somit kann das Auslassventil 16 geschlossen werden, und stattdessen kann das Einlassventil 15 geöffnet werden (dies kann aktiv durch Ansteuern der Ventile erfolgen oder kann auch „passiv“ durch die Kolbenbewegung ausgelöst werden). Der Kolben zieht sich in dem durch u4 und u5 definierten Zeitintervall zurück. In diesem Zeitintervall (u4, u5) kann der Verdrängungsmechanismus mit Flüssigkeit befüllt werden, die durch den Einlass 14 zugeführt wird. Zwischen dem Zeitpunkt u5 und u1' kann der Kolben stationär sein, bevor ein weiterer Zyklus startet (wie gerade besprochen).
7b zeigt den Durchfluss von (positive Werte) und zu (negative Werte) dem Verdrängungsmechanismus. Während der Vorkomprimierung, d. h. im Zeitintervall (u1, u2), und dem Temperaturausgleich (u2, u3) liegt kein Durchfluss zu oder von dem Verdrängungsmechanismus vor. Jedoch liegt während des Zuführens der Flüssigkeit in dem Zeitintervall (u3, u4) ein konstanter Flüssigkeitsstrom aus dem Mechanismus vor. Weiterhin liegt während des Ansaugintervalls (u4, u5) ein Flüssigkeitsstrom in den Verdrängungsmechanismus vor. In dem Warteintervall (u5, u1') ist der Durchfluss wiederum null.
Entsprechende Überlegungen gelten für den zweiten Verdrängungsmechanismus, z. B. Kolben, wie in gestrichelten Linien in 7a und 7c gezeigt. Es versteht sich, dass die Überlegungen identisch sind, während angemerkt wird, dass die verschiedenen Phasen mit Bezug auf den ersten Verdrängungsmechanismus verschoben sind, wie weiter oben näher diskutiert.
Insbesondere führt der erste Verdrängungsmechanismus in dem Intervall (u3, u4) den stromabwärtigen Komponenten einen Flüssigkeitsstrom zu, aber nicht in den anderen besprochenen Intervallen. In diesem Intervall führt der zweite Verdrängungsmechanismus den stromabwärtigen Komponenten keinen Flüssigkeitsstrom zu. Jedoch führt der zweite Verdrängungsmechanismus den stromabwärtigen Komponenten einen Flüssigkeitsstrom zu, beginnend zum Zeitpunkt u4 und bis zum Zeitpunkt u3', wobei der Zeitpunkt u3' dem Zeitpunkt u3 für den nächsten Zyklus entspricht.
Somit ist der den stromabwärtigen Komponenten zugeführte Gesamtdurchfluss (die Summe der Durchflüsse an den Auslässen) im Wesentlichen konstant.
8a bis c beschreiben Kolbenbewegungen (oder allgemeiner gesagt, das mit der Zeit variierende Aufnahmevolumen der Verdrängungsmechanismen) beim Betreiben einer Pumpe gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Allgemein entsprechen die in 8a bis 8c gezeigten Darstellungen denen von 7a bis 7c, aber mit einem verschiedenen Pumpenbetrieb. Wiederum stellen die durchgezogenen Linien den ersten Verdrängungsmechanismus dar, und die gestrichelten Linien stellen den zweiten Verdrängungsmechanismus dar. 8a zeigt wieder die Kolbenbewegung gegenüber der Zeit. Es wird angemerkt, dass in 8a keiner der Verdrängungsmechanismen sich in seine maximale Aufnahmeposition bewegt (identifiziert durch den Ausdruck „max“). Falls die Verdrängungsmechanismen durch Kolbenmechanismen realisiert werden, bedeutet dies, dass keiner der Kolben sich in seine am meisten zurückgezogene Position bewegt.
Insbesondere beginnt zum Zeitpunkt t1 der erste Verdrängungsmechanismus an einer Zwischenposition. In dieser Position befindet sich druckbeaufschlagtes Fluid in dem Verdrängungsmechanismus. Das Volumen des Verdrängungsmechanismus wird dann zwischen Zeitpunkt t1 und Zeitpunkt t2 reduziert (d. h. der Kolben bewegt sich vorwärts). Als Konsequenz (siehe 8b) liegt in dem Zeitintervall (t1, t2) ein Fluidstrom aus Auslass 18 (vgl. 1b) vor. Zum Zeitpunkt t2 hält die Bewegung des ersten Verdrängungsmechanismus an, und der erste Verdrängungsmechanismus wird zwischen t2 und t3 stationär gehalten. Während dieser Zeit liegt kein Fluidstrom aus dem zugeordneten Auslass 18 vor. Dieser Prozess wird im Zeitintervall (t3, t4), wo ein Durchfluss vorgesehen ist, und im Zeitintervall (t4, t5), wo kein Durchfluss durch den ersten Verdrängungsmechanismus vorgesehen ist, und wiederum im Zeitintervall (t5, t6) wiederholt, wo wieder ein Durchfluss durch den ersten Verdrängungsmechanismus auftritt.
Zum Zeitpunkt t6 kann der erste Verdrängungsmechanismus seine minimale Aufnahmeposition eingenommen haben. Falls der erste Verdrängungsmechanismus als Kolbenmechanismus realisiert ist, heißt dies, dass der Kolben seine am weitesten vordere Position erreicht hat.
Falls dies der Fall ist, kann das Auslassventil 16 geschlossen werden, und der erste Verdrängungsmechanismus kann sich „zurückziehen“, d. h. sein Volumen in dem Zeitintervall (t6, t7) erhöhen, während das Einlassventil 15 offen ist. Somit kann während dieser Zeit ein Fluidstrom in den Verdrängungsmechanismus vorliegen (siehe 8b). Es versteht sich, dass dies erfolgen kann, während das Fluidaufnahmevolumen (siehe 12 in 1b) sich auf atmosphärischem Druck befindet. Es wird angemerkt, dass es sein kann, dass zum Zeitpunkt t7 der Verdrängungsmechanismus nicht vollständig befüllt ist, d. h. nicht seine maximale Aufnahmeposition einnimmt. Stattdessen nimmt er (wieder) eine Zwischenposition ein. In dem durch die Zeitpunkte t7 und t8 definierten Zeitintervall kann das Auslassventil 26 geschlossen werden, und das Aufnahmevolumen kann reduziert werden. Somit kann der Druck in dem Aufnahmevolumen erhöht werden, so dass das Zeitintervall (t7, t8) die Vorkomprimierungsphase ist, wobei das Fluid in dem Aufnahmevolumen unter Druck gesetzt wird.
Danach (und nach einem optionalen Temperaturausgleichsschritt) wird das Auslassventil 16 geöffnet, und das Aufnahmevolumen wird zwischen Zeitpunkt t8 und Zeitpunkt t9 verringert, um Fluid durch den Auslass 18 zuzuführen. Das durch die Zeitpunkte t9 und t10 definierte Intervall ist wiederum ähnlich dem Intervall zwischen den Zeitpunkten t6 und t7. Das heißt, während dieser Zeit wird das Aufnahmevolumen vergrößert und mit Fluid befüllt, wobei die Differenz zwischen den Intervallen (t9, t10) und (t6, t7) die Start- und die Endposition des Aufnahmevolumens ist.
8b zeigt den Fluidstrom aus (positive Werte) und in (negative Werte) das Aufnahmevolumen, wie durch den ersten Verdrängungsmechanismus definiert. Wie man sehen kann, strömen die Fluide in den Zeitintervallen (t1, t2), (t3, t4), (t5, t6) und (t8, t9) über den Auslass (vgl. 18 in 1b) aus dem Aufnahmevolumen. Weiterhin strömen die Fluide während der Zeitintervalle (t6, t7) und (t9, t10) über den Einlass (vgl. 14 in 1b) in das Aufnahmevolumen.
Wiederum mit Bezug auf 8a wird angemerkt, dass der Betrieb des zweiten Kolbens (oder allgemeiner gesagt, des zweiten Verdrängungsmechanismus) dem Betrieb des ersten Kolbens mit einer Zeitverschiebung entspricht. Dies kann man auch in 8c sehen, wo der Fluidstrom in und aus dem zweiten Verdrängungsmechanismus gezeigt ist. Insbesondere tritt in den Intervallen (t2, t3), (t4, t5), (t6, t8) und (t9, t10) eine Strömung über den zweiten Auslass 28 aus dem zweiten Verdrängungsmechanismus auf. Weiterhin tritt in einem durch t5 definierten Intervall und einer Zeit zwischen t5 und t6 und in einem durch t8 definierten Intervall und einer Zeit zwischen t8 und t9 eine Strömung über den zweiten Einlass 24 in den zweiten Verdrängungsmechanismus auf.
Wiederum ist der Gesamtdurchfluss aus dem Pumpensystem 100 die Summe der Durchflüsse aus den beiden Auslässen der Verdrängungsmechanismen. Unter Berücksichtigung von 8a und 8b versteht es sich, dass dieser Durchfluss (mindestens im Wesentlichen) konstant ist.
Das heißt allgemein, in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung führt der Verdrängungsmechanismus eine „gestaffelte“ Bewegung durch. In anderen Worten nimmt ein Verdrängungsmechanismus nicht in einem einzigen Hub seine extremsten Positionen ein, sondern bewegt sich nur um einen kleinen Weg von einer ersten Zwischenposition zu einer zweiten Zwischenposition, wo er seine Bewegung anhält (oder allgemein: ändert), und der zweite Verdrängungsmechanismus arbeitet in Übereinstimmung damit.
Mi Bezug auf 8b wird angemerkt, dass der Durchfluss durch den Auslass eines ersten Verdrängungsmechanismus den positiven Werten in dieser Darstellung entspricht (da der Durchfluss zu dem ersten Verdrängungsmechanismus entsprechend den negativen Werten über den Einlass stattfindet). Somit kann man unter Berücksichtigung von 8a und 8b sehen, dass der Durchfluss aus diesem Auslass mehrmals geändert wird (in der gezeigten Ausführungsform zu den Zeitpunkten t1, t2, t3, t4, 5, t6, t8 und t9), ohne dass der Verdrängungsmechanismus seine maximale Aufnahmeposition einnimmt, z. B. ohne dass der Kolben seine am meisten zurückgezogene Position einnimmt.
Dies ist z. B. von dem in 7 gezeigten Pumpenbetrieb verschieden. Hierbei wird der Durchfluss aus dem entsprechenden Auslass zu den Zeitpunkten u3, u4, u3' und u4' geändert. In anderen Worten liegt vor u3 ein erster Durchfluss von null, zwischen u3 und u4 ein zweiter Durchfluss (verschieden von dem ersten Durchfluss), zwischen u4 und u3' ein dritter Durchfluss von null und zwischen u3' und u4' ein vierter Durchfluss vor (verschieden von dem dritten Durchfluss). Um diese Durchflussdifferenzen zu bilden, nimmt jedoch der Verdrängungsmechanismus auch seine maximale Aufnahmeposition ein.
Wiederum ist die in Verbindung mit 8 diskutierte Ausführungsform darin verschieden, dass eine Mehrzahl von verschiedenen Durchflüssen (wie erläutert) an dem ersten Auslass geliefert wird, ohne dass der Verdrängungsmechanismus seine maximale Aufnahmeposition einnimmt.
Das heißt, die Pumpe kann so betrieben werden, dass jeder Verdrängungsmechanismus eine Mehrzahl von „Mikrobewegungen“ und „Mikrobefüllungen“ durchführt, anstatt in einer Weise betrieben zu werden, dass jeder Verdrängungsmechanismus oft extreme Positionen einnimmt.
In anderen Worten pumpen in 8 zu Beginn die Kolben 1 und 2 abwechselnd Fluid. Ihre Durchflussmengen werden mehrmals geändert, bevor Kolben 1 und Kolben 2 ihre jeweiligen minimalen Aufnahmepositionen erreichen (Kolben 1 zum Zeitpunkt t6 und Kolben 2 zum Zeitpunkt t5), das heißt, die Positionen, in denen die Zylinder 1 und 2 eine minimale Menge von Fluid aufnehmen. Somit haben die resultierenden Druckoszillationen eine höhere Frequenz als in einem Betrieb wie in 7 gezeigt.
Rechts in 8 führen die Kolben 1 und 2 makroskopische Ansaug-/Ladehübe aus (d. h. nachdem die Kolben ihre minimale Aufnahmepositionen erreicht haben): Die Kolben führen gestaffelte Bewegungen zu ihrer maximalen Aufnahmeposition hin aus. Während der zweite Kolben Fluid ansaugt, gibt der erste Kolben Fluid ab. Bevor der zweite Kolben seine maximale Aufnahmeposition erreicht, hält er an, komprimiert vor, kühlt optional ab und gibt dann die druckbeaufschlagte Flüssigkeit ab. Der erste Kolben wiederum hält das Pumpen an und saugt Fluid an. Diese Abwechselung der Durchflüsse wird mehrmals in einer gestaffelten Weise wiederholt, bis die Kolben ihre jeweiligen maximalen Aufnahmepositionen erreichen.
Das heißt, die Pumpe kann in einer gestaffelten Weise betrieben werden. Im Fall, dass Störungen in dem Pumpenbetrieb vorliegen, haben derartige Störungen eine höhere Frequenz, verglichen mit dem Fall, dass die Pumpe derart betrieben wird, dass vollständige Bewegungen und vollständige Befüllungen durchgeführt werden. Potentielle Störungen mit einer höheren Frequenz (und potentiell kleinerer Amplitude) können vorteilhaft sein, da derartige Störungen leichter ausgeglichen werden können, z. B. durch einen Mischer mit kleinem Volumen.
Weiterhin werden bei gestaffelter Bewegung der Verdrängungsmechanismen die Verdrängungsmechanismen dennoch über ihren gesamten Arbeitsbereich verwendet, sodass keine übermäßige Verwendung von nur einem einzelnen Teil des Verdrängungsmechanismus auftritt, was der Fall sein könnte, wenn z. B. ein Verdrängungsmechanismus konstant in einem bestimmten beschränkten Bereich betrieben würde, wie z. B. durch die durchgezogene Linie von 2 gezeigt. Somit kann die Lebens- und Wartungsdauer des Verdrängungsmechanismus gegenüber einer Situation, in der nur ein beschränkter Arbeitsbereich übermäßig verwendet wird, verlängert werden.
3 zeigt einen Betrieb eines Verdrängungsmechanismus (z. B. eines Kolbens), der gestaffelte Bewegungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführt. Die 4 und 5 zeigen einen Betrieb von Paaren von Kolben in gestaffelter Bewegung. In der Beschreibung wird die gestaffelte Bewegung hauptsächlich mit Bezug auf einen Kolben beschrieben, der sich vorwärts und rückwärts bewegt. Jedoch versteht es sich, dass dies nur beispielhaft ist und dass z. B. ähnliche Überlegungen auch für andere Verdrängungsmechanismen mit variablem Aufnahmevolumen gelten, z. B. Membranpumpen.
Wie erläutert, führt in einer gestaffelten Kolbenbewegung ein erster Kolben einen Vorwärtshub auf, vervollständigt aber nicht den Zyklus durch eine Rückwärtsbewegung. Stattdessen führt nun ein zweiter Kolben einen Vorwärtshub aus, wobei der zweite Kolben seinerseits aber nicht den Zyklus durch eine Rückwärtsbewegung vervollständigt, sondern sich der erste Kolben wiederum ein wenig vorwärts bewegt. Dies wird wiederholt, bis beide Kolben ihre maximale Vorwärtsposition erreicht haben, d. h. die Position, in der der jeweilige Zylinder oder Pumpenkopf ein minimales Fluidvolumen aufnimmt. Erst dann bewegt sich jeder der Kolben ein wenig zurück, ohne einen vollständigen Hub durchzuführen, wobei er vielmehr nur etwas Fluid ansaugt. Dann kann der jeweilige Kolben wiederum einen kleinen Hub vorwärts durchführen. Dies ist in den 3, 4, 5 und 8a dargestellt.
Der vorherige Hub rückwärts kann größer als der gerade zuvor durchgeführte Vorwärtshub sein - siehe 3 und auch wieder 8a, wo der Rückwärtshub zwischen den Zeitpunkten t9 und t10 größer ist als der kombinierte Vorkomprimierungs- und Zuführhub zwischen den Zeitpunkten t7 und t9. Wenn beide Kolben nach mehreren Teilzyklen in die hintere Ansaugposition zurückgekehrt sind, ist ein vollständiger Zyklus abgeschlossen, wie es bei einem vollständigen Hub der Fall wäre. Der vollständige Hub wird somit zu einem makroskopischen Hub und/oder einer Gesamtperiode, die die Perioden der kleinen Teilhübe umfasst. Der einzelne Kolben bewegt sich somit vorwärts und rückwärts mit mehreren kleinen Hüben, um einen vollständigen Hub auszuführen (siehe 3).
Bei einem kleineren abgegebenen Volumen pro Kolbenzyklus kann ein niedrigerer Rippel in dem UV-Signal einer HPLC-Anwendung mit TFA erreicht werden, während ein Mischervolumen beibehalten wird. Für eine Pumpe mit einstellbarem Volumen pro Kolbenzyklus bedeutet dies, dass der Kolben oder die Kolben eine kleinere Hubbewegung pro Hub ausführen, als strukturell möglich ist, das heißt, einen Teilhub.
Weiter oben ist beschrieben worden, dass am Ende einer „Mikroabgabe“ eines Verdrängungsmechanismus das dem Verdrängungsmechanismus entsprechende Auslassventil geschlossen wird. Zum Beispiel kann zum Zeitpunkt t2 (siehe 8a) das Auslassventil 16 (siehe 1b) geschlossen werden. Dieses Schließen des Ventils kann „aktiv“ gesteuert werden, d. h. das Ventil kann direkt zum Schließen angesteuert werden und kann somit dem Druck in dem Verdrängungsmechanismus widerstehen.
Jedoch kann dies in anderen Ausführungsformen auch „passiv“ durchgeführt werden, ohne dass das Ventil aktiv elektronisch angesteuert wird. Zum Beispiel kann das Ventil 16 ein druckgesteuertes Ventil sein, das öffnet, wenn ein bestimmter Druck in dem freien Volumen 12 erreicht wird. Zum Beispiel können die Abschnitte stromabwärts des Ventils 16 sich auf einem höheren Druck befinden, und das Ventil 16 kann nur öffnen, wenn das Fluid in dem freien Volumen sich an oder über diesem erhöhten Druck befindet. In derartigen Ausführungsformen kann das Ventil 16 als einfaches Ein-Weg-Rückschlagventil realisiert sein.
In einem derartigen Fall kann der Betrieb stattfinden, wie im Folgenden mit Bezug auf 6 (die ein vergrößerter Abschnitt von 4 ist) und mit besonderem Bezug auf die gezeigte Bewegung des ersten Kolbens (siehe durchgezogene Linie) beschrieben. Zu Beginn, d. h. vor dem Zeitpunkt v1, ist das entsprechende Ventil offen, der Kolben bewegt sich vorwärts und gibt somit einen Fluidstrom ab. Zum Zeitpunkt v1 beginnt der andere Kolben (siehe gestrichelte Linie), sich vorwärts zu bewegen. Zu diesem Zeitpunkt v1 wird der erste Kolben rückwärts bewegt. Somit wird der Druck in der Kolbenkammer verringert. Diese Reduktion des Drucks, d. h. diese Rückwärtsbewegung des Kolbens, führt zu einem „passiven“ Schließen des Auslassventils (während das Einlassventil nicht geöffnet wird). Danach wird zwischen den Zeitpunkten v2 und v3 der Kolben wieder vorwärts bewegt, und somit wird der Druck in dem Verdrängungsmechanismus angehoben, aber nur in einem derartigen Maß, dass das Auslassventil nicht geöffnet wird. Der Kolben wird bis zum Zeitpunkt v4 an dieser Position gehalten. Zu dieser Zeit bewegt sich der Kolben wieder vorwärts, wodurch das Auslassventil öffnet und wieder einen Flüssigkeitsstrom durch seinen Auslass abgibt.
Somit können durch Betreiben des Kolbens (oder allgemeiner gesagt, des Verdrängungsmechanismus) in einer derartigen Weise die Ventile allein mittels der Kolbenbewegung „passiv“ angesteuert werden, was vorteilhaft sein kann, da dies die Verwendung von einfachen Rückschlagventilen erlaubt.
In anderen Worten bewegt die Pumpe zwischen den Teilhüben (d. h. zwischen den Zeitpunkten v1 und v4 in 6) den Kolben ein wenig zurück, sodass das Auslassventil schließt und diesen Kolben von dem Rest des Systems fluidisch isoliert. Während dieser Zeit kann der Kolben sich frei bewegen, solange das Auslassventil nicht wieder geöffnet wird.
Im normalen „klassischen“ Betrieb würde der Kolben nun Fluid ansaugen, das Fluid vorkomprimieren, möglicherweise das Fluid abkühlen lassen und dann wieder pumpen.
Da bereits Fluid in dem Kolben vorliegt und das Fluid bereits komprimiert ist, kann die Betriebsabfolge geändert werden. Der Kolben bewegt sich nur so weit zurück, dass das Auslassventil zuverlässig geschlossen wird und somit den größten Teil der Komprimierung beibehält. In anderen Worten wird der Kolben nur zurückbewegt, um das Auslassventil zu schließen. Wenn der Kolben wieder Fluid abgeben soll (d. h. zum Zeitpunkt v4 in 6), liefert der Kolben den fehlenden Differenzdruck und gibt dann das Fluid ab. Dies reduziert die thermischen Effekte, da das Fluid nur über Differenzdruck komprimiert zu werden braucht, der typischerweise kleiner als der Systemdruck ist.
Da der Kolben nicht vollständig zurückkehrt, ergibt sich eine gestaffelte Bewegung in Wechselwirkung mit dem zweiten Kolben, bis der Kolben einen vollständigen Hub ausführt (siehe 3), wie weiter oben erläutert. Die häufigere Abwechselung zwischen den Kolben führt auch zu einer höheren Frequenz der restlichen Störungen, die der Mischer nun besser kompensieren kann.
In dieser Betriebsart mit der höheren Frequenz der Vorgänge führen die Kolben die Gesamt-Rückwärtsbewegung über einen längeren Zeitraum durch und saugen Fluid auf atmosphärischem Druck zwischen den kleineren Vorwärtsbewegungen an.
Für den Antrieb von jedem einzelnen Kolben bedeuten die gestaffelten Hübe, dass der Antrieb seine Bewegungen nicht nur in einem kleinen Abschnitt seines Betriebsbereichs durchführt, sondern der Antrieb weiterhin über seinen vollständigen Arbeitsbereich arbeitet. Dies kann unter anderem die Verdrängung von Schmiermittel verhindern, was durch kleine Bewegungen verursacht werden kann, wie es zum Beispiel beim so genannten False-Brinelling der Fall ist. Weiterhin werden die Lasten somit gleichmäßig verteilt, und die Lebensdauer der Antriebskomponenten kann verlängert werden.
Die beiden Kolben eines Pumpenantriebs (siehe 4 und 5) fördern nun Teilvolumina (siehe 6) mit einer höheren Frequenz der Störungen, bis das vollständige Volumen des gesamten (makroskopischen) Hubs abgegeben ist. Als Ergebnis treten die Störungen häufiger auf und können durch die Mischeinheit leichter kompensiert werden.
Es versteht sich, dass 4 eine Ausführungsform zeigt, wobei der erste und der zweite Verdrängungsmechanismus im Wesentlichen parallel bewegt werden. Das heißt, die „makroskopische“ Förderphase und die „makroskopische“ Befüllphase der Verdrängungsmechanismen sind im Wesentlichen parallel. Jedoch ist dies keine Notwendigkeit. Wie man in 5 sehen kann, können die makroskopische Förderphase und die makroskopische Befüllphase der Verdrängungsmechanismen auch zeitverschoben sein.
Weiterhin versteht es sich, dass andere Implementierungen der vorliegenden Technologie ebenfalls möglich sind. Zum Beispiel ist es auch möglich, dass nur einer der Verdrängungsmechanismen die gestaffelten Bewegungen durchführt, während der andere noch in der „klassischen“ Weise betrieben wird (d. h. durch häufigeres Einnehmen seiner extremen Positionen). Weiterhin ist es auch möglich, die gestaffelte Bewegung nur in der makroskopischen Befüllphase oder in der makroskopischen Förderphase zu verwenden.
Zusammenfassend sehen in anderen Worten aus dem Stand der Technik bekannte HPLC-Pumpen immer eine feste Verdrängung pro Hub mit einer kontinuierlichen Pumpbewegung des Kolbens vor, sodass die Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen pro Zyklus immer die gleichen sind.
In einer Betriebsart mit gestaffelten Hüben sind die Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen nicht gleich. Die Frequenz der Druckoszillationen ebenso wie die Frequenz der resultierenden Konzentrationsoszillationen kann erhöht werden, verglichen mit der Situation, wenn die Kolben mit Ansaug-/Pumphüben von gleicher Länge arbeiten, das heißt, mit einem gleichen Betrag von Vorwärts- und Rückwärtsbewegung. Das heißt allgemein, die beschriebene Technologie kann erlauben, Druckoszillationen und/oder Konzentrationsoszillationen der Komponenten eines gepumpten Fluids zu reduzieren.
Weiterhin kann, da es nicht immer notwendig ist, das Fluid vollständig vorzukomprimieren, z. B. von atmosphärischem Druck auf Systemdruck, sondern nur über den Differenzdruck, der Einfluss von thermischen Effekten weiter reduziert werden.
Die asymmetrischen Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen des Kolbens erlauben die Steuerung des Kolbens oder Antriebs derart, dass der Effekt von thermischen Zustandsänderungen reduziert werden kann. Weiterhin wird bei der Abfolge der Phasen der Kolbenbewegung Zeit gespart, die anderen Phasen zugeordnet werden kann, z. B. eine längere Abkühlphase.
Der Kolben kann mit einer höheren Hubfrequenz arbeiten, und dennoch kann die vollständige Hublänge verwendet werden, ohne dass der Mechanismus des Antriebs modifiziert werden muss. Weiterhin kann der Pumpenkopf während des Betriebs vollständig gespült werden.
Die resultierenden kleineren Hübe verbessern die Stetigkeit der UV-Absorptionskurve, während ein gleicher Mischer eines HPLC-Systems beibehalten wird. Der Mischer arbeitet normalerweise wie ein Tiefpassfilter.
Bei einer stetigeren UV-Absorptionskurve kann ein besseres Signal/RauschVerhältnis erhalten werden, und ein Benutzer kann die Analyten in der zu analysierenden Flüssigkeit besser erfassen und quantifizieren.
Weiterhin kann in einigen Ausführungsformen nur der erste Verdrängungsmechanismus, z. B. der erste Kolben, gestaffelte Hübe durchführen. Der zweite Verdrängungsmechanismus, z. B. der zweite Kolben, kann nur einen Hub mit einem geeigneten kleineren Volumen in einer Betriebsart mit vollständigem Hub durchführen. Das heißt, der zweite Verdrängungsmechanismus kann in vollständigen Hüben mit einem kleineren Verdrängungsvolumen betrieben werden, entsprechend den gestaffelten Hüben des ersten Verdrängungsmechanismus. In anderen Worten kann der zweite Verdrängungsmechanismus ein Verdrängungsvolumen entsprechend einem in den gestaffelten Hüben des ersten Verdrängungsmechanismus verdrängten Volumen umfassen.
In einigen Ausführungsformen kann nur der erste Verdrängungsmechanismus, z. B. der erste Kolben, gestaffelte Hübe durchführen. Der zweite Verdrängungsmechanismus, z. B. der zweite Kolben, kann Hübe mit einem entsprechenden kleineren Volumen durchführen. Das entsprechende kleinere Volumen kann entsprechend den gestaffelten Hüben oder einem in den gestaffelten Hüben verdrängten Volumen gestaltet werden. In derartigen Ausführungsformen kann der zweite Verdrängungsmechanismus keine vollständigen Hübe durchführen, kann aber nach Verdrängen des den gestaffelten Hüben entsprechenden Volumens zurückgezogen werden. In anderen Worten kann der zweite Verdrängungsmechanismus ein Verdrängungsvolumen umfassen, das größer als das in den gestaffelten Hüben des ersten Verdrängungsmechanismus verdrängte Volumen ist, aber der zweite Verdrängungsmechanismus kann in einer Weise betrieben werden, dass nicht das gesamte Verdrängungsvolumen verwendet wird.
In einigen Ausführungsformen kann das zu fördernde Fluid zwischen den gestaffelten Hüben auf atmosphärischen Druck dekomprimiert und vor den Pumphüben wieder auf Systemdruck komprimiert werden.
In einigen Ausführungsformen kann das zu fördernde Fluid zwischen den Pumphüben auf einen Druck unter dem Systemdruck dekomprimiert werden. Der Druck unter dem Systemdruck kann nahe an dem Systemdruck sein, z. B. 30-50 bar unter dem Systemdruck. In derartigen Ausführungsformen kann die Flüssigkeit vor den Pumphüben wieder auf Systemdruck vorkomprimiert werden. Falls notwendig, kann das zu fördernde Fluid weiter vor dem Pumphub dekomprimiert werden, z. B. in Fällen, wobei der Systemdruck unter den Druck der dekomprimierten Flüssigkeit abgefallen ist.
In einigen Ausführungsformen können der erste und der zweite Verdrängungsmechanismus, z. B. der erste und der zweite Kolben, gestaffelte Hübe durchführen, wobei das Volumen der gestaffelten Hübe des ersten Verdrängungsmechanismus von dem Volumen der gestaffelten Hübe des zweiten Verdrängungsmechanismus verschieden sein kann.
In einigen Ausführungsformen können gestaffelte Hübe nur während der makroskopischen Ansaughübe verwendet werden, und vollständige Hübe können während der makroskopischen Pumphübe verwendet werden.
In einigen Ausführungsformen werden die gestaffelten Hübe nur bei den makroskopischen Pumphüben verwendet, und vollständige Hübe werden bei den makroskopischen Ansaughüben verwendet. In anderen Worten können gestaffelte Hübe für die Vorwärtsbewegung der Verdrängungsmechanismen verwendet werden, und vollständige Hübe können für die Rückwärtsbewegung der Verdrängungsmechanismen verwendet werden.
Ein optionaler Vorteil kann sein, dass während der Ansaugphase thermische Effekte im Vergleich mit gestaffelten Ansaughüben reduziert werden können. Gestaffelte Bewegungen in der Ansaugphase können zu einer Dekomprimierung des Fluids auf atmosphärischen Druck für die Ansaugung des zu fördernden Fluids nach jedem mikroskopischen Pumphub in dem makroskopischen Ansaughub führen. Nach jeder Dekomprimierung kann das Fluid wieder auf Systemdruck komprimiert werden, was zu den vollständigen thermischen Effekten der Komprimierung führt, wie weiter oben diskutiert. Somit kann die Begrenzung der Anzahl von mikroskopischen Hüben während der makroskopischen Ansaughübe die thermischen Effekte der Komprimierung reduzieren.
In einigen Ausführungsformen können die in den gestaffelten Hüben verdrängten Volumina zwischen den gestaffelten Hüben verschieden sein. Zum Beispiel wird in einem ersten gestaffelten Hub 1/2 eines verdrängbaren Volumens eines jeweiligen Verdrängungsmechanismus verdrängt. In einem zweiten gestaffelten Hub kann 1/4 des verdrängbaren Volumens des jeweiligen Verdrängungsmechanismus verdrängt werden. In einem dritten gestaffelten Hub kann 1/8 des verdrängbaren Volumens des jeweiligen Verdrängungsmechanismus verdrängt werden, und so weiter.
Die Perioden der gestaffelten Hübe der beiden Verdrängungsmechanismen, z. B. von zwei Kolben, können in einer konstanten Phasenbeziehung zueinander bleiben.
In einigen Ausführungsformen können die gestaffelten Kolbenbewegungen nur während bestimmter Phasen einer Analyse verwendet werden, wie z. B. in kritischen Phasen der Analyse.
Wenn die Erfindung auch insbesondere mit Bezug auf Parallelpumpen beschrieben worden ist, kann sie auch auf serielle Pumpen angewendet werden, wie bei der in 1a gezeigten Pumpe.
Eine beispielhafte Ausführungsform eines Betriebs einer seriellen Pumpe unter Verwendung der vorliegend beschriebenen Technologie ist in 9a, 9b und 9c gezeigt. In 9a entsprechen die durchgezogenen Linien der Position des ersten Kolbens 11, und die gestrichelten Linien entsprechen der Position des zweiten Kolbens 21 (d. h. des Ausgleichskolbens).
In 9a führt im linken Teil der Figur der erste Kolben zunächst eine gestaffelte Bewegung entsprechend einem makroskopischen Ansaug-/Ladehub durch, was insgesamt zum Befüllen des ersten Kolbens führt. In 1a bewegt der erste Kolben 11 sich während dieser Phase insgesamt nach außen (d. h. nach links in 1a). Der zweite Kolben führt eine gestaffelte Pumpbewegung durch, insgesamt führt er während dieser Phase eine Bewegung nach vorne durch (d. h. nach rechts in 1a).
Unter Berücksichtigung der seriellen Pumpe von 1a umfasst der zweite Kolben kein Ventil, das den Kolben von dem Auslass 30 trennt. Daher kann der zweite Kolben keine Vorkomprimierungsbewegung durchführen, wie man in 9a sehen kann.
Im rechten Teil von 9a führt der erste Kolben eine gestaffelte Bewegung entsprechend einem makroskopischen Pumphub durch, wobei insgesamt der erste Kolben geleert und Fluid an das System und den zweiten Kolben abgegeben wird. In 1a bewegt der erste Kolben 11 sich während dieser Phase insgesamt nach rechts, d. h. reduziert das von ihm aufgenommene Volumen.
Der zweite Kolben führt während dieser Phase einen makroskopischen Ansaug-/Ladehub durch, wobei er mehr Fluid aufnimmt als an das System abgibt. Wie im zweiten Kolben ist das Fluid bereits komprimiert, der zweite Kolben führt keine (Vor-)Komprimierungsbewegungen durch. 9b zeigt den Durchfluss in und aus dem ersten Kolben entsprechend dem in 9a gezeigten Betrieb. Wie man sehen kann, kann während des makroskopischen Ansaughubs in dem linken Teil von 9b der erste Kolben mehr Fluid aufnehmen als er abgibt. Der erste Kolben kann alles Fluid aufnehmen, das dem System und dem zweiten Kolben zugeführt wird. Während des makroskopischen Pumphubs im rechten Teil von 9b gibt der erste Kolben druckbeaufschlagtes Fluid an das System und den zweiten Kolben ab, wie man auch an dem gleichzeitigen Ansaugen des zweiten Kolbens in 9c sehen kann, wobei diese Figur im Folgenden erläutert wird.
9c zeigt den durch Bewegungen des zweiten Kolbens erzeugten Durchfluss entsprechend 9a, d. h. die von dem zweiten Verdrängungsmechanismus gelieferte Durchflusskomponente. Der Fluidstrom von dem ersten Kolben in das System, der nicht auf einer Bewegung des zweiten Kolbens beruht, ist nicht gezeigt.
Im linken Teil von 9c ist der makroskopische Pumphub des zweiten Kolbens gezeigt: Der zweite Kolben pumpt insgesamt mehr Fluid in das System als er aufnimmt. Er kann während dieses Pumphubs kein Fluid aufnehmen.
Entsprechend zeigt der rechte Teil von 9c den makroskopischen Ansaughub des zweiten Kolbens, während dem der zweite Kolben mit druckbeaufschlagten Fluid von dem ersten Kolben befüllt wird.
Auch wenn in 9a, 9b und 9c die mikroskopischen Pumphübe eine konstante Phasenbeziehung aufweisen, wobei sie um eine halbe Periode der mikroskopischen Hübe phasenverschoben sind, kann die Phasenverschiebung oder die Phasenbeziehung auch davon verschieden sein, oder der mikroskopische Hub kann auch nicht in einer konstanten Phasenbeziehung stehen.
Weiterhin sind die makroskopischen Hübe des ersten und des zweiten Kolbens in 9a um eine halbe makroskopische Periode phasenverschoben. In anderen Worten: In 9a führt der erste Kolben einen makroskopischen Ladehub durch, während der zweite Kolben einen makroskopischen Pumphub durchführt, und umgekehrt. Jedoch wird die Fachperson auf diesem Gebiet leicht verstehen, dass dieses Beispiel auch Betriebsarten einschließt, bei denen die Phasenverschiebung nicht exakt einer halben makroskopischen Periode entspricht, sondern nur 90 % oder auch nur 80 % einer makroskopischen Periode.
Wenn auch die makroskopischen Hübe des Kolbens der seriellen Pumpe in einem Betrieb mit einer Phasenverschiebung von im Wesentlichen einer halben makroskopischen Periode in 9a gezeigt sind, können sie auch in einer anderen Phasenbeziehung oder ohne irgendeine (konstante) Phasenbeziehung betrieben werden.
Allgemein versteht es sich, dass der Gesamt-Betrieb der seriellen Pumpe zum großen Teil dem Betrieb der Parallelpumpe entspricht. Unter Berücksichtigung dieser Betriebsweise kann man den Durchfluss aus dem Auslass des ersten Verdrängungsmechanismus (stromabwärts von Ventil 16) wie bei der Parallelpumpe ansehen.
Weiterhin kann man bei der Parallelpumpe (vgl. 1b) für den zweiten Verdrängungsmechanismus den Durchfluss aus dem Auslass 28 des zweiten Verdrängungsmechanismus berücksichtigen. Im Fall der Parallelpumpe kann die Summe der Durchflüsse aus den jeweiligen Auslässen 18, 28 im Wesentlichen konstant sein.
Jedoch führt es im Fall einer seriellen Pumpe (vgl. 1a) nicht zu den gleichen Schlussfolgerungen zum Berücksichtigen der Summe der Durchflüsse aus den Auslässen der Verdrängungsmechanismen, da der Durchfluss an Auslass 30 der endgültige Durchfluss aus der Pumpe ist und dieser Durchfluss durch beide Verdrängungsmechanismen beeinflusst wird.
Stattdessen kann man in diesem Fall den Durchfluss aus dem ersten Verdrängungsmechanismus (d. h. den Durchfluss zu dem zweiten Verdrängungsmechanismus hin) im Verbindungsabschnitt 24 und die durch den zweiten (d. h. stromabwärtigen) Verdrängungsmechanismus zugefügte Durchflusskomponente berücksichtigen.
Mit Hinsicht auf 9b und 9c versteht es sich, dass dies dem Hinzufügen der positiven Komponenten von 9b, d. h. dem Durchfluss aus dem stromaufwärtigen Verdrängungsmechanismus zum stromabwärtigen Verdrängungsmechanismus, und aller Komponenten von 9c, d. h. der durch den stromabwärtigen Verdrängungsmechanismus zugefügten (oder abgezogenen) Durchflusskomponente, entspricht.
Unter Berücksichtigung dieser Anpassungen gelten die weiter oben für den Fall einer Parallelpumpe diskutierten Überlegungen auch für eine serielle Pumpe.
Wann immer ein relativer Ausdruck, wie z. B. „etwa“, „im Wesentlichen“ oder „ungefähr“ in dieser Beschreibung verwendet wird, soll ein derartiger Ausdruck auch den exakten Ausdruck einschließen. Das heißt, z. B. „im Wesentlichen gerade“ soll auch „(exakt) gerade“ einschließen.
Wann immer Schritte wie weiter oben oder auch in den angehängten Ansprüchen aufgeführt werden, wird angemerkt, dass die Reihenfolge, in der die Schritte in diesem Text ausgeführt werden, zufällig sein kann. Das heißt, falls nicht anders angegeben oder falls für die Fachperson nicht klar, kann die Reihenfolge, in der die Schritte ausgeführt werden, zufällig sein. Das heißt, wenn die vorliegende Druckschrift aufführt, dass z. B. ein Verfahren die Schritte (A) und (B) umfasst, bedeutet dies nicht notwendigerweise, dass Schritt (A) Schritt (B) vorangeht, sondern es ist auch möglich, dass Schritt (A) (mindestens teilweise) gleichzeitig mit Schritt (B) durchgeführt wird, oder dass Schritt (B) Schritt (A) vorangeht. Wenn weiterhin ein Schritt (X) als einem anderen Schritt (Z) vorangehend aufgeführt wird, bedeutet das nicht, dass kein Schritt zwischen den Schritten (X) und (Z) vorliegen kann. Das heißt, Schritt (Z) vor Schritt (X) schließt die Situation ein, dass Schritt (X) direkt vor Schritt (Z) durchgeführt wird, aber auch die Situation, dass (X) vor einem oder mehreren Schrittes (Y1) durchgeführt wird, ···, gefolgt von Schritt (Z). Entsprechende Überlegungen gelten, wenn Ausdrücke wie „nach“ oder „vor“ verwendet werden.
Während weiter oben eine bevorzugte Ausführungsform mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben worden ist, versteht es sich für die Fachperson, dass diese Ausführungsform lediglich für veranschaulichende Zwecke vorgesehen wurde und auf keinen Fall als einschränkend für den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, der durch die Ansprüche definiert ist, angesehen werden sollte.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 4752385 A [0003]
US 4681513 A [0004]
GB 2446321 A [0019]
US 2010/0275678 A1 [0022, 0024]
GB 2433792 B [0024]
DE 1021011052848 [0026, 0028, 0034]
DE 10217115242 [0034]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Pumpe, wobei die Pumpe einen ersten Verdrängungsmechanismus mit einem ersten variablen Aufnahmevolumen umfasst, wobei der erste Verdrängungsmechanismus konfiguriert ist, eine maximale Aufnahmeposition einzunehmen, wobei der erste Verdrängungsmechanismus in der maximalen Aufnahmeposition ein maximales Volumen aufnimmt, und wobei die Pumpe ferner einen ersten Auslass umfasst, der dem ersten Verdrängungsmechanismus zugeordnet ist, wobei das Verfahren umfasst: Vorsehen eines Fluiddurchflusses mit einer Durchflussmenge f1 von Zeitpunkt t1 bis Zeitpunkt t2 an dem ersten Auslass, Vorsehen eines Fluiddurchflusses mit einer Durchflussmenge f2, die von der Durchflussmenge f1 verschieden ist, von Zeitpunkt t2 bis Zeitpunkt t3 an dem ersten Auslass, Vorsehen eines Fluiddurchflusses mit einer Durchflussmenge f3, die von der Durchflussmenge f2 verschieden ist, von Zeitpunkt t3 bis Zeitpunkt t4 an dem ersten Auslass, Vorsehen eines Fluiddurchflusses mit einer Durchflussmenge f4, die von der Durchflussmenge f3 verschieden ist, von Zeitpunkt t4 bis Zeitpunkt t5 an dem ersten Auslass, wobei der erste Verdrängungsmechanismus in dem durch den Zeitpunkt t1 und den Zeitpunkt t5 definierten Zeitbereich die maximale Aufnahmeposition nicht einnimmt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei für mindestens ein Paar von aufeinanderfolgenden Durchflussmengen an dem ersten Auslass die kleinere Durchflussmenge kleiner als 50 %, bevorzugt kleiner als 20 %, mehr bevorzugt kleiner als 10 % und am meisten bevorzugt 0 % der größeren Durchflussmenge ist, und wobei die Durchflussmengen f1, f2, f3, und f4 jeweils im Wesentlichen konstant sind.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Verdrängungsmechanismus eine minimale Aufnahmeposition umfasst, wobei der erste Verdrängungsmechanismus in der minimalen Aufnahmeposition ein minimales Volumen aufnimmt, wobei der erste Verdrängungsmechanismus ferner ein erstes Differenzvolumen zwischen der maximalen Aufnahmeposition des ersten Verdrängungsmechanismus und der minimalen Aufnahmeposition des ersten Verdrängungsmechanismus umfasst, und wobei in jedem Zeitintervall von t1 bis t2, von t2 bis t3, von t3 bis t4 und von t4 bis t5 ein dem ersten Auslass durch den ersten Verdrängungsmechanismus zugeführtes Fluidvolumen kleiner als 40 % des ersten Differenzvolumens, bevorzugt kleiner als 20 % des ersten Differenzvolumens und noch mehr bevorzugt kleiner als 5 % des ersten Differenzvolumens ist.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Pumpe einen zweiten Verdrängungsmechanismus mit einem zweiten variablen Aufnahmevolumen umfasst, wobei der zweite Verdrängungsmechanismus konfiguriert ist, eine zweite maximale Aufnahmeposition einzunehmen, wobei der zweite Verdrängungsmechanismus in der zweiten maximalen Aufnahmeposition ein zweites maximales Volumen aufnimmt, und wobei die Pumpe ferner einen zweiten Auslass umfasst, der dem zweiten Verdrängungsmechanismus zugeordnet ist, und wobei das Verfahren ferner umfasst: Vorsehen eines Fluiddurchflusses mit einer Durchflussmenge g1 von Zeitpunkt t1* bis Zeitpunkt t2* an dem zweiten Auslass, Vorsehen eines Fluiddurchflusses mit einer Durchflussmenge g2, die von der Durchflussmenge g1 verschieden ist, von Zeitpunkt t2* bis Zeitpunkt t3* an dem zweiten Auslass, Vorsehen eines Fluiddurchflusses mit einer Durchflussmenge g3, die von der Durchflussmenge g2 verschieden ist, von Zeitpunkt t3* bis Zeitpunkt t4* an dem zweiten Auslass, Vorsehen eines Fluiddurchflusses mit einer Durchflussmenge g4, die von der Durchflussmenge g3 verschieden ist, von Zeitpunkt t4* bis Zeitpunkt t5* an dem zweiten Auslass.
Verfahren gemäß dem vorstehenden Anspruch, wobei eine Summe der gelieferten Durchflussmenge an dem ersten Auslass und der Durchflussmenge an dem zweiten Auslass im Wesentlichen konstant ist.
Verfahren gemäß einem der beiden vorstehenden Ansprüche, wobei die Zeitintervalle von t1 bis t2, von t2 bis t3, von t1* bis t2* und von t2* bis t3* im Wesentlichen eine gleiche Länge Δt aufweisen.
Verfahren gemäß einem der drei vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren das Betreiben des ersten und des zweiten Verdrängungsmechanismus jeweils in einem makroskopischen Ladehub und einem makroskopischen Pumphub umfasst, und wobei das Verfahren umfasst, abwechselnd während des Ladehubs: - Ansaugen von Fluid in den jeweiligen Verdrängungsmechanismus, und - Liefern der Fluiddurchflüsse an dem dem jeweiligen Verdrängungsmechanismus zugeordneten Auslass.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Durchflussmengen f2 und f4 im Wesentlichen 0 sind.
Verfahren gemäß einem der fünf vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren das Dekomprimieren eines Fluids in dem ersten und/oder dem zweiten Aufnahmevolumen der Pumpe auf einen Druck von mindestens 1 bar unter dem Druck an dem jeweiligen Auslass umfasst, bevorzugt mindestens 5 bar und noch mehr bevorzugt mindestens 10 bar unter dem Druck an dem jeweiligen Auslass, und somit das zugeordnete Ventil geschlossen wird, und wobei das Verfahren ferner das Komprimieren des jeweiligen Fluids auf einen Druck an dem jeweiligen Auslass umfasst, und somit das zugeordnete Ventil wieder geöffnet wird.
Pumpe, wobei die Pumpe eine Steuereinrichtung umfasst, wobei die Steuereinrichtung konfiguriert ist, zu bewirken, dass die Pumpe das Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche ausführt, wobei die Pumpe den ersten Verdrängungsmechanismus mit dem ersten variablen Aufnahmevolumen umfasst, und wobei die Pumpe ferner den ersten Auslass umfasst, der dem ersten Verdrängungsmechanismus zugeordnet ist.
Pumpe gemäß dem vorstehenden Anspruch, wobei die Steuereinrichtung konfiguriert ist, zu bewirken, dass die Pumpe das Verfahren gemäß Anspruch 4 oder einem der von Anspruch 4 abhängigen Ansprüche ausführt, wobei die Pumpe den zweiten Verdrängungsmechanismus mit dem zweiten variablen Aufnahmevolumen umfasst, und wobei die Pumpe den zweiten Auslass umfasst.
Computerprogramm-Produkt, wobei das Programm bei Ausführung durch eine Steuereinrichtung einer Pumpe bewirkt, dass die Pumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 arbeitet.
Verwendung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 oder der Pumpe gemäß einem der Ansprüche 10 und 11 in der Flüssigchromatographie.