-
Die Erfindung betrifft eine Mikrodosierpumpe, mit der kleinste Mengen von Fluid gesteuert abgegeben werden können.
-
Beispielsweise können mittels einer Mikrodosierpumpe zwischen 1 bis 3 µl Flüssigkeit pro Hub dosiert werden.
-
Solche Mikrodosierpumpen finden insbesondere in der Medizin- und Pharmaindustrie sowie in der Labortechnik Anwendung. Bei derartigen Anwendungen können sich bereits geringe Ungenauigkeiten einer dosierten Menge negativ auswirken.
-
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mikrodosierpumpe bereitzustellen, mit der eine geringe Fluidmenge mit hoher Präzision dosiert werden kann.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Mikrodosierpumpe mit mindestens einem Arbeitsraum, einem Einlasskanal, einem Auslasskanal, einem Einlass-Rückschlagventil mit einem Ventilsitz und einem Ventilelement, und einem Auslass-Rückschlagventil mit einem Ventilsitz und einem Ventilelement, wobei jedes Ventilelement elastisch gegen den Ventilsitz beaufschlagt ist, wobei die Anlagekraft, mit der das Ventilelement des Auslass-Rückschlagventils im geschlossenen Zustand am zugeordneten Ventilsitz anliegt, größer ist als die Anlagekraft, mit der das Ventilelement des Einlass-Rückschlagventils am zugeordneten Ventilsitz anliegt bzw. wobei das Einlass-Rückschlagventil und das Auslass-Rückschlagventil derart ausgelegt sind, dass die zum Öffnen des Auslass-Rückschlagventils erforderliche Öffnungskraft größer ist als die zum Öffnen des Einlass-Rückschlagventils erforderliche Öffnungskraft.
-
Indem die Anlagekraft, mit der das Ventilelement des Auslass-Rückschlagventils im geschlossenen Zustand am zugeordneten Ventilsitz anliegt, größer ist als die Anlagekraft, mit der das Ventilelement des Einlass-Rückschlagventils am zugeordneten Ventilsitz anliegt, ist zum Öffnen des Einlass-Rückschlagventils eine geringere Öffnungskraft notwendig als zum Öffnen des Auslass-Rückschlagventils. Zudem schließt das Auslass-Rückschlagventil beim Wegfall der Öffnungskraft schneller als das Einlass-Rückschlagventil. Derselbe Effekt wird erreicht, wenn das Einlass-Rückschlagventil und das Auslass-Rückschlagventil derart ausgelegt sind, dass die zum Öffnen des Auslass-Rückschlagventils erforderliche Öffnungskraft größer ist als die zum Öffnen des Einlass-Rückschlagventils erforderliche Öffnungskraft.
-
Auf diese Weise ist das Pumpverhalten der Mikrodosierpumpe optimiert. Insbesondere wird eine besonders genaue Dosierung erreicht, da Verzögerungen beim Schließen des Auslass-Rückschlagventils minimiert werden. Gleichzeitig kann das Einlassventil besonders schnell geöffnet werden.
-
Indem das Einlass-Rückschlagventil leichter öffnet, kann ein Fluid über eine größere Förderhöhe angesaugt werden und das Trockenansaugverhalten ist verbessert.
-
Indem das Ventilelement des Auslass-Rückschlagventils mit einer höheren Anlagekraft am zugeordneten Ventilsitz anliegt, hat das Auslass-Rückschlagventil eine höhere Dichtkraft. Dadurch kann im Einlasskanal ein relativ hoher Druck angelegt werden, ohne dass das zu fördernde Fluid bei nicht gezielt geöffnetem Auslass-Rückschlagventil durch die Mikrodosierpumpe gedrückt wird.
-
Gemäß einer Ausführungsform sind an den Ventilelementen jeweils mindestens zwei elastische Federarme befestigt, mittels denen die Ventilelemente beweglich gelagert sind. Dadurch ist eine Auslenkung der Ventilelemente ermöglicht, insbesondere ein Abheben der Ventilelemente vom jeweils zugeordneten Ventilsitz, während die Ventilelemente gleichzeitig präzise geführt werden.
-
Die Federarme sind vorzugsweise einteilig mit den Ventilelementen geformt, so dass kein separater Montageschritt notwendig ist.
-
An dem Ventilelement des Auslass-Rückschlagventils sind beispielsweise mehr Federarme befestigt als an dem Ventilelement des Einlass-Rückschlagventils. Mit einer zunehmenden Anzahl an Federarmen erhöht sich eine zum Öffnen des Ventils erforderliche Öffnungskraft.
-
Gemäß einer Ausführungsform hat zumindest einer der an dem Ventilelement des Auslass-Rückschlagventils befestigten Federarme einen größeren Querschnitt als die an dem Ventilelement des Einlass-Rückschlagventils befestigten Federarme. Je größer der Querschnitt eines Federarms ist, umso höher ist die Steifigkeit des Federarms. Durch eine höhere Steifigkeit der Federarme wird die zum Öffnen des Ventils erforderliche Öffnungskraft ebenfalls erhöht.
-
Beispielsweise ist zumindest einer der an dem Ventilelement des Auslass-Rückschlagventils befestigten Federarme in Draufsicht auf das Ventilelement betrachtet breiter als die an dem Ventilelement des Einlass-Rückschlagventils befestigten Federarme.
-
Die Federarme können ausgehend von den Ventilelementen bogenförmig oder mäanderförmig verlaufen. Durch einen bogenförmigen bzw. mäanderförmigen Verlauf kann auch bei beengten Platzverhältnissen eine ausreichend große Federlänge erreicht werden, um die zum Öffnen der Ventile erforderliche Beweglichkeit der Ventilelemente zu erreichen, wobei mit zunehmender Federlänge eine Beweglichkeit der Ventilelemente zunimmt. „Mäanderförmig“ bedeutet hier, dass der Verlauf des entsprechenden Federarms mindestens zwei Wendepunkte hat.
-
Die an dem Ventilelement des Auslass-Rückschlagventils befestigten Federarme sind vorzugsweise kürzer als die an dem Ventilelement des Einlass-Rückschlagventils befestigten Federarme. Dadurch ist zum Öffnen des Auslass-Rückschlagventils erforderliche Öffnungskraft größer als beim Einlass-Rückschlagventil.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist jedes Ventilelement mit einem Befestigungsabschnitt verbunden, mittels dem das Ventilelement in einem Fluidgehäuse der Mikrodosierpumpe fixiert ist, wobei der Befestigungsabschnitt das Ventilelement umfangsmäßig umgibt. Der Befestigungsabschnitt ermöglicht eine einfache und zuverlässige Befestigung der Ventilelemente. Die Befestigungsabschnitte haben zudem eine Abdichtungsfunktion nach außen.
-
Die Ventilelemente sind vorzugsweise jeweils über die mindestens zwei elastischen Federarme mit dem Befestigungsabschnitt verbunden.
-
Die Ventilelemente, die Befestigungsabschnitte und die Federarme sind vorzugsweise in einer einteiligen Ventilplatte geformt. Dadurch ist eine Montage der Ventilelemente vereinfacht.
-
Die Ventilplatte ist insbesondere in unbelastetem Zustand eben. Dies ermöglicht, die Ventilplatte aus einem ebenen Ausgangsmaterial herzustellen, beispielsweise auszuschneiden oder auszustanzen.
-
Vorzugsweise sind die Ventilelemente in einer gemeinsamen Ventilplatte geformt. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Ventilelement des Einlass-Rückschlagventils und das Ventilelement des Auslass-Rückschlagventils jeweils in einer separaten Ventilplatte gebildet sind.
-
Die Ventilplatte besteht beispielsweise aus einem elastischen Material. Somit kann sich die Ventilplatte elastisch verformen, um eine Auslenkung der Ventilelemente zu ermöglichen.
-
Beispielsweise besteht die Ventilplatte aus Perfluorkautschuk, Polyimid oder Kapton®-Folie. Diese Materialien weisen eine hohe thermische und chemische Beständigkeit auf, sodass auch bei Temperaturschwankungen ein konstantes Ventilverhalten erreicht wird.
-
Auch eine Kombination der vorgenannten Materialien ist denkbar, zum Beispiel in einem Mehrschichtaufbau. Gemäß einer Ausführungsform kann die Ventilplatte eine Metall- oder Kunststofffolie mit einem Elastomer als Deckschicht umfassen.
-
Durch den Mehrschicht-Aufbau kann das Gesamtfedermodul der Federarme weitestgehend in einem konstanten Bereich gehalten werden. Auf diese Weise zeigt die Mikrodosierpumpe über einen großen Temperaturbereich ein gleichbleibendes Dosierverhalten.
-
Vorzugsweise ist an der Ventilplatte eine Positionierhilfe angeformt. Durch die Positionierhilfe kann die Ventilplatte auf einfache Weise besonders genau positioniert werden.
-
Die Positionierhilfe kann derart geformt sein, dass eine falsche bzw. gedrehte Montage verhindert ist.
-
Alternativ oder zusätzlich kann die Positionierhilfe eine Markierung umfassen, welche eine richtige Einbaulage kennzeichnet. Die Markierung kann eine farbliche Markierung und/oder ein Symbol sein.
-
Das Ventilelement des Auslass-Rückschlagventils kann größer sein als das Ventilelement des Einlass-Rückschlagventils, insbesondere einen größeren Durchmesser haben. Dadurch kann der Ventilsitz des Auslass-Rückschlagventils besonders zuverlässig abgedichtet werden und das Risiko einer Leckage minimiert werden.
-
Alternativ zum Durchmesser der Ventilelemente kann auch der Durchmesser der Ventilsitze variiert werden. Den Durchmesser der Ventilsitze zu variieren ist aus technischer Sicht effizienter.
-
Die Ventilsitze können derart angeordnet sein, dass das Ventilelement des Auslass-Rückschlagventils stärker gegen den Ventilsitz vorgespannt ist als das Ventilelement des Einlass-Rückschlagventils. Dies trägt ebenfalls dazu bei, dass das Auslass-Rückschlagventil besonders schnell schließt. Zudem ist eine Anlagekraft, mit der das Auslass-Rückschlagventil in geschlossenem Zustand am zugeordneten Ventilsitz anliegt größer, als die Anlagekraft, mit der das Ventilelement des Einlass-Rückschlagventils am zugeordneten Ventilsitz anliegt. Dies kann gemäß einer Ausführungsform dadurch erreicht werden, dass sich die Ventilsitze auf einer unterschiedlichen Höhe befinden. Bei entgegengesetzt gerichteten Ventilsitzen kann eine derartige Vorspannung auch erreicht werden, wenn die beiden Ventilsitze in einer Ebene verlaufen. In diesem Fall muss die Ventilplatte derart angeordnet sein, dass die Ventilplatte in geschlossenem Zustand des Auslass-Rückschlagventils im Bereich des Auslass-Rückschlagventils deformiert ist bzw. stärker deformiert ist als im Bereich des Einlass-Rückschlagventils. Das heißt, das Ventilelement des Auslass-Rückschlagventils ist bereits in geschlossenem Zustand des Auslass-Rückschlagventils im Vergleich zu einem unbelasteten Zustand der Ventilplatte ausgelenkt.
-
Zusammenfassend hängt ein Öffnungsverhalten des Einlass-Rückschlagventils bzw. des Auslass-Rückschlagventils von einer Anzahl, einem Querschnitt und/oder einer Länge der Federarme sowie von einer Vorspannung, mit der das jeweilige Ventilelement am zugeordneten Ventilsitz anliegt, ab.
-
Ein Querschnitt des Auslasskanals ist vorzugsweise größer als ein Querschnitt des Einlasskanals. Dadurch kann Fluid am Auslass schneller abfließen. Zudem hat das Ventilelement des Auslass-Rückschlagventils eine größere Bewegungsfreiheit, wodurch ein Öffnungs- und Schließverhalten optimiert ist.
-
Die Dosiervorrichtung kann eine Betätigungseinrichtung umfassen, die eingerichtet ist, einen Unterdruck oder einen Überdruck in dem Arbeitsraum zu erzeugen. Durch einen Unterdruck bzw. einen Überdruck kann jeweils ein Ventilelement von einem Ventilsitz abgehoben werden, um das Einlass-Rückschlagventil oder das Auslass-Rückschlagventil zu öffnen oder zu schließen.
-
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beiliegenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 eine erfindungsgemäße Mikrodosierpumpe in einer Explosionsdarstellung,
- - 2 einen Querschnitt durch die Mikrodosierpumpe aus 1,
- - 3 die Ventilplatte aus den 1 und 2,
- - 4 eine alternative Ventilplatte für die Mikrodosierpumpe aus den 1 und 2,
- - 5 eine weitere Ventilplatte für die Mikrodosierpumpe aus den 1 und 2,
- - 6 noch eine weitere Ventilplatte für die Mikrodosierpumpe aus den 1 und 2,
- - 7 noch eine weitere Ventilplatte für die Mikrodosierpumpe aus den 1 und 2,
- - 8a bis 8d schematisch verschiedene Betriebszustände beim Betreiben der Mikrodosierpumpe, und
- - 9 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Dosierprozesses.
-
1 zeigt eine Mikrodosierpumpe 10. Eine solche Pumpe ist zur Dosierung geringer Fluidmengen geeignet. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Mikrodosierpumpe 10.
-
Die Mikrodosierpumpe 10 umfasst ein Fluidgehäuse 12, in dem ein Arbeitsraum 14, ein Einlasskanal 16 und ein Auslasskanal 18 gebildet sind.
-
Das Fluidgehäuse 12 ist im Ausführungsbeispiel mehrteilig ausgebildet. Insbesondere umfasst das Fluidgehäuse 12 drei Gehäuseteile 20, 21, 22, die insbesondere plattenförmig sind. Die Gehäuseteile 20, 21, 22 sind im Ausführungsbeispiel gestapelt.
-
Die Mikrodosierpumpe 10 umfasst des Weiteren ein Einlass-Rückschlagventil 24 mit einem Ventilsitz 26 und einem Ventilelement 28 und ein Auslass-Rückschlagventil 30 mit einem Ventilsitz 32 und einem Ventilelement 34.
-
Die Ventilelemente 28, 34 sind jeweils elastisch gegen die Ventilsitze 26, 32 beaufschlagt.
-
Die Ventilelemente 28, 34 sind in Draufsicht betrachtet kreisförmig oder zumindest annähernd kreisförmig.
-
Das Einlass-Rückschlagventil 24 und das Auslass-Rückschlagventil 30 sind derart ausgebildet, dass ein Fluidstrom durch das Fluidgehäuse 12 nur in eine Strömungsrichtung möglich ist, insbesondere von einem Fluideinlass 36 zu einem Fluidauslass 38.
-
Die Ventilsitze 26, 32 sind in 2 zu sehen, die einen Querschnitt durch die Mikrodosierpumpe 10 zeigt. Die Ventilsitze 26, 32 sind in dem Fluidgehäuse 12 gebildet.
-
Genauer gesagt sind die Ventilsitze 26, 32 an zwei unterschiedlichen Gehäuseteilen 20, 21 des Fluidgehäuses 12 gebildet.
-
Der Ventilsitz 26 des Einlass-Rückschlagventils 24 ist an einem unteren Gehäuseteil 20 geformt, in welchem auch der Einlasskanal 16 und der Auslasskanal 18 gebildet sind.
-
Der Ventilsitz 32 des Auslass-Rückschlagventils 30 ist an dem mittleren Gehäuseteil 21 gebildet, in welchem auch der Arbeitsraum 14 ausgebildet ist, genauer gesagt an einer Unterseite des Gehäuseteils 21.
-
Indem die Ventilsitze 26, 32 an unterschiedlichen Gehäuseteilen 20, 21 gebildet sind, sind die Ventilsitze 26, 32 in entgegengesetzte Richtungen gerichtet. Dadurch öffnen das Einlass-Rückschlagventil 24 und des Auslass-Rückschlagventils 30 in Strömungsrichtung betrachtet in die gleiche Richtung, wobei die Öffnungsrichtung der Strömungsrichtung entspricht.
-
Insbesondere bewegt sich das Ventilelement 28 des Einlass-Rückschlagventils 24 beim Öffnen in den Arbeitsraum 14 hinein, während sich das Ventilelement 34 des Auslass-Rückschlagventils 30 beim Öffnen in den Auslasskanal 18 hinein bewegt.
-
Der Querschnitt des Auslasskanals 18 ist größer als der Querschnitt des Einlasskanals 16.
-
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Ventilsitze 26, 32 derart angeordnet, dass sich die Ventilelemente 28, 34 auf gleicher Höhe befinden. Das heißt, die Ventilelemente 28, 34 befinden sich in einer Ebene, wenn sie auf den Ventilsitzen aufliegen.
-
Dies wird im gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, dass ein Abstand zwischen den Ventilsitzen 26, 32 einer Dicke der Ventilelemente 28, 34 entspricht.
-
Es ist jedoch auch denkbar, dass sich die Ventilelemente 28, 34 auf einer unterschiedlichen Höhe befinden, derart, dass das Ventilelement 34 des Auslass-Rückschlagventils 30 stärker gegen den Ventilsitz 32 vorgespannt ist als das Ventilelement 28 des Einlass-Rückschlagventils 24.
-
Dies kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass der Ventilsitz 32 des Auslass-Rückschlagventils 30 in derselben Ebene verläuft wie der Ventilsitz 26 des Einlass-Rückschlagventils 24 oder dass der Ventilsitz 32 des Auslass-Rückschlagventils 30 unterhalb der Ebene des Ventilsitzes 26 des Einlass-Rückschlagventils 24 verläuft.
-
Die Ventilelemente 28, 34 sind in einer Ventilplatte 40 geformt.
-
Die Ventilplatte 40 ist in das Fluidgehäuse 12 eingesetzt, derart, dass die Ventilelemente 28, 34 in einem nicht ausgelenkten Zustand auf den Ventilsitzen 26, 32 aufliegen und diese verschließen.
-
In dem Fluidgehäuse 12, insbesondere in einem der Gehäuseteile 20, 21, 22, ist eine entsprechende Aufnahme 41 für die Ventilplatte 40 gebildet. Im veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist die Aufnahme 41 im mittleren Gehäuseteil 21 gebildet, wobei die Ventilplatte 40 zwischen dem unteren und dem mittleren Gehäuseteil 20, 21 angeordnet ist.
-
Zusätzlich kann im unteren Gehäuseteil 20 eine Erhebung 42 ausgebildet sein, welche die Ventilplatte 40 in montiertem Zustand in die Aufnahme 41 drückt.
-
An der Ventilplatte 40 ist eine Positionierhilfe 44 angeformt, die dazu dient, die Ventilplatte 40 in einer definierten Position im Fluidgehäuse 12 zu platzieren. Zu diesem Zweck ist die Kontur der Aufnahme 41 zumindest abschnittsweise korrespondierend zu der Kontur der Positionierhilfe 44 ausgebildet.
-
Die Positionierhilfe 44 hat zwei ankerförmige Abschnitte 45, welche die Ventilplatte 40 in ihrer montierten Position fest verankern.
-
In einer alternativen Ausführungsform können anstelle einer einteiligen Ventilplatte 40 auch zwei einzelne Ventilscheiben vorgesehen sein, wobei das Ventilelement 28 des Einlass-Rückschlagventils 24 in einer ersten Ventilscheibe gebildet ist und das Ventilelement 34 des Auslass-Rückschlagventils 30 in einer zweiten Ventilscheibe gebildet ist. Anders ausgedrückt kann die Ventilplatte 40 zwischen den Ventilelementen 28, 34 geteilt sein.
-
Des Weiteren umfasst die Mikrodosierpumpe 10 eine Betätigungseinrichtung 46, welche ausgebildet ist, um die Ventilelemente 28, 34 zur Dosierung eines Fluids von den Ventilsitzen 26, 32 abzuheben bzw. die Ventilelemente 28, 34 gegen die Ventilsitze 26, 32 zu beaufschlagen.
-
Die Betätigungseinrichtung 46 umfasst eine Membran 48, welche den Arbeitsraum 14 verschließt, und einen Kolben 50, der mit der Membran 48 verbunden ist, derart, dass durch eine axiale Bewegung des Kolbens 50 die Membran 48 angehoben oder abgesenkt werden kann.
-
Zudem umfasst die Betätigungseinrichtung 46 einen nicht gezeigten Antrieb für den Kolben 50.
-
Die Membran 48 ist im Ausführungsbeispiel ringförmig.
-
Die Membran 48 ist mittels zweier Ringe 52, 54 jeweils am Kolben 50 und am Fluidgehäuse 12 befestigt. Insbesondere ist ein Außenrand der Membran 48 zwischen dem Fluidgehäuse 12 und einem ersten Ring 52 geklemmt und ein Innenrand der Membran 48 ist zwischen dem Kolben 50 und einem zweiten Ring 54 geklemmt.
-
Die beiden Ventilelemente 28, 34 liegen erfindungsgemäß mit einer unterschiedlichen Anlagekraft an den Ventilsitzen 26, 32 an, wobei die Anlagekraft, mit der das Ventilelement 34 des Auslass-Rückschlagventils 30 im geschlossenen Zustand am zugeordneten Ventilsitz 26 anliegt, größer ist als die Anlagekraft, mit der das Ventilelement 32 des Einlass-Rückschlagventils 24 in geschlossenem Zustand am zugeordneten Ventilsitz 26 anliegt.
-
Alternativ oder zusätzlich sind das Einlass-Rückschlagventil 24 und das Auslass-Rückschlagventil 30 derart ausgelegt, dass die zum Öffnen des Auslass-Rückschlagventils 30 erforderliche Öffnungskraft größer ist als die zum Öffnen des Einlass-Rückschlagventils 24 erforderliche Öffnungskraft.
-
Insbesondere ist die Ventilplatte 40 im Bereich des Ventilelements 34, welches am Ventilsitz 32 des Auslass-Rückschlagventils 30 anliegt, derart ausgebildet, dass zum Auslenken des Ventilelements 34 eine größere Kraft erforderlich ist als zum Auslenken des Ventilelements 28, das am Ventilsitz 26 des Einlass-Rückschlagventils 24 anliegt.
-
In 3 ist die Ventilplatte 40 aus den 1 und 2 gezeigt.
-
Die Ventilelemente 28, 34 sind mittels elastischer Federarme 56, 58 beweglich gelagert, die jeweils an den Ventilelementen 28, 34 angeformt sind.
-
Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform sind an jedem Ventilelement 28, 34 drei Federarme 56, 58 angeformt.
-
Die Federarme 56, 58 verlaufen jeweils mäanderförmig. Alternativ können die Federarme 56, 58 auch bogenförmig verlaufen.
-
Die Federarme 58, die am Ventilelement 34 des Auslass-Rückschlagventils 30 angeformt sind, sind in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel kürzer als die Federarme 56 am Ventilelement 28 des Einlass-Rückschlagventils 24. Insbesondere erstrecken sich die Federarme 56 des Einlass-Rückschlagventils 24 über einen größeren Winkelbereich als die Federarme 58 des Auslass-Rückschlagventils 30. Beispielsweise unterscheiden sich die Winkelbereiche um 10° bis 20°. Im Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Federarme 56 am Ventilelement 28 des Einlass-Rückschlagventils 24 über einen Winkel α von 95° und die Federarme 58 am Ventilelement 34 des Auslass-Rückschlagventils 30 über einen Winkel β von 80°.
-
Auf diese Weise ist die zum Öffnen des Auslass-Rückschlagventils 30 erforderliche Öffnungskraft größer als die zum Öffnen des Einlass-Rückschlagventils 24 erforderliche Öffnungskraft. Anders ausgedrückt ist die Ventilplatte 40 im Bereich um das Ventilelement 34 des Auslass-Rückschlagventils 30 im Vergleich zu dem Bereich um das Ventilelement 28 des Einlass-Rückschlagventils 24 aufgrund der kürzeren Armlänge versteift.
-
Die Ventilelemente 28, 34 sind jeweils von einem Befestigungsabschnitt 60, 62 umfangsmäßig umgeben.
-
Die Federelemente 56, 58 bilden jeweils eine elastische Verbindung zwischen den Ventilelementen 28, 34 und dem zugeordneten Befestigungsabschnitt 60, 62.
-
Die Befestigungsabschnitte 60, 62 sind zwischen den Gehäuseteilen 20, 21 des Fluidgehäuses 12 aufgenommen und geklemmt.
-
Die Positionierhilfe 44 kann ebenfalls zur Befestigung der Ventilplatte 40 beitragen.
-
4 zeigt eine weitere Ventilplatte 40, die ebenfalls in der Mikrodosierpumpe 10 verwendet werden kann.
-
Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform ist die Positionierhilfe 44 im Unterschied zu der in 3 gezeigten Ausführungsform derart geformt, dass eine verdrehte Montage verhindert ist. Dadurch kann auf eine farbliche Markierung verzichtet werden.
-
5 zeigt eine weitere Ventilplatte 40, die ebenfalls in der Mikrodosierpumpe 10 verwendet werden kann.
-
Bei der in 5 dargestellten Ventilplatte 40 unterscheiden sich die Federarme 56, 58 zusätzlich in ihrem Querschnitt, insbesondere in ihrer Breite.
-
Genauer gesagt ist eine Breite b der Federarme 58, die am Ventilelement 34 des Auslass-Rückschlagventils 30 angeformt sind, größer als eine Breite a der Federarme 56, die am Ventilelement 28 des Einlass-Rückschlagventils 30 angeformt sind.
-
Durch die größere Breite der Federarme 58 ist ein Bereich um das Ventilelement 34 des Auslass-Rückschlagventils 30 zusätzlich versteift.
-
6 zeigt eine weitere Ventilplatte 40, die ebenfalls in der Mikrodosierpumpe 10 verwendet werden kann.
-
Bei der in 6 dargestellten Ventilplatte 40 sind am Ventilelement 34 des Auslass-Rückschlagventils 30 mehr Federarme 58 angeformt als am Ventilelement 28 des Einlass-Rückschlagventils 24.
-
Bei der in 7 dargestellten Ventilplatte 40 unterscheiden sich neben der Länge der Federarme 56, 58 die Durchmesser der Ventilelemente 28, 34, wobei das Ventilelement 34 des Auslass-Rückschlagventils 30 einen größeren Durchmesser hat als das Ventilelement 28 des Einlass-Rückschlagventils 24.
-
In den 8a bis 8d ist schematisch ein Verfahren zum Betreiben der Mikrodosierpumpe 10 veranschaulicht, wobei der Arbeitsraum 14, die Ventilelemente 28, 34 und die Membran 48 schematisch veranschaulicht sind.
-
Zunächst wird die Membran 48 ausgehend von einer Ausgangslage, die in 8a gestrichelt eingezeichnet ist, mittels des Kolbens 50 angehoben. Im Arbeitsraum 14 entsteht somit ein Unterdruck, wodurch das Einlass-Rückschlagventil 24 öffnet und Fluid in den Arbeitsraum 14 strömt.
-
Ist der Arbeitsraum 14 vollständig mit Fluid gefüllt, schließt das Einlass-Rückschlagventil 24 (8b).
-
Anschließend wird die Membran 48 vom Kolben 50 nach unten gedrückt ( 8c). Folglich entsteht ein Überdruck in dem Arbeitsraum 14, wodurch das Auslass-Rückschlagventil 30 öffnet.
-
Befindet sich die Membran 48 in ihrer maximal abgesenkten Position, schließt das Auslass-Rückschlagventil 30 (8d).
-
In 9 ist ein Dosierprozess veranschaulicht, insbesondere ein Volumenstrom Q durch die Mikrodosierpumpe 10 in Abhängigkeit von einer Zeit t.
-
Die gestrichelten Kurvenlinien veranschaulichen einen Dosierprozess gemäß dem Stand der Technik, bei dem das Einlass-Rückschlagventil 24 und das Auslass-Rückschlagventil 30 identisch ausgebildet sind. Die Flächen A1 und A2 sind in diesem Fall ebenfalls identisch.
-
Ein Flächeninhalt A1 unter der Kurve im positiven Bereich entspricht der Menge eines angesaugten Fluids.
-
Ein Flächeninhalt A2 unter der Kurve im negativen Bereich entspricht der Menge des ausgestoßenen bzw. dosierten Fluids.
-
Die durchgehende Kurvenlinie veranschaulichen einen Dosierprozess mit einer erfindungsgemäßen Mikrodosierpumpe 10. Durch die höhere Öffnungskraft bzw. die reduzierte Beweglichkeit des Ventilelements 34 des Auslass-Rückschlagventils 30 ist eine höhere Druckdifferenz bzw. ein größerer Überdruck zum Öffnen des Auslass-Rückschlagventils 30 notwendig. Dies ist in dem Kurvenverlauf anhand der kurzen Totzeit und der steileren Flanken der durchgehenden Kurvenlinie sichtbar. Insbesondere öffnet das Auslass-Rückschlagventil 30 erst dann, wenn ein Druck im Arbeitsraum 14 erreicht ist, der die Anlagekraft des Ventilelements 34 des Auslass-Rückschlagventils 30 überwinden kann. Dies hat eine erhöhte Dynamik zur Folge.
-
Insbesondere erfolgt ein Öffnen und Schließen des Auslass-Rückschlagventils 30 erfindungsgemäß besonders schnell, was zu reduzierten Schwankungen der Dosiermenge und damit zu einer höheren Reproduzierbarkeit führt.
-
Ein Flächeninhalt A3 unter der durchgezogenen Kurve im negativen Bereich entspricht der Menge des ausgestoßenen bzw. dosierten Fluids bei einer Dosierung mit der erfindungsgemäßen Mikrodosierpumpe 10.
-
Die Flächeninhalte A2 und A3 sind identisch.
