DE19624271C1 - Rückschlagventillose Fluidpumpe - Google Patents
Rückschlagventillose FluidpumpeInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine rückschlag
ventillose Fluidpumpe und insbesondere auf eine solche rück
schlagventillose Fluidpumpe, die einen Pumpenkörper und ei
nen flexiblen Verdränger aufweist.
In den nicht vorveröffentlichten, älteren DE-A-195 34 378 und
DE-A-195 46 570 sind Fluidpumpen bekannt. Diese bekannten
Pumpen weisen zwei Öffnungen, einen Medieneinlaß und einen
Medienauslaß auf. Eine Öffnung ist stets geöffnet, während
die zweite Öffnung geöffnet und verschlossen werden kann.
Die zyklische Öffnung bzw. Verschließung der einen Öffnung
ermöglicht eine Pumpwirkung. Für diese Pumpwirkung sind zwei
unterschiedliche Mechanismen bekannt.
Die in der DE-A-195 34 378 offenbarten Pumpen weisen neben
einem Verdränger jeweils ein Pufferelement auf. Die DE-A-195
34 378 beschreibt bei einem Ausführungsbeispiel derselben
eine Fluidpumpe, bei der das Pufferelement und der Ver
dränger als eine Membran ausgebildet sind. Eine erste Öff
nung durch den Pumpenkörper ist in einer Mittelachse der
Membran angeordnet. Eine zweite Öffnung in dem Pumpenkörper
ist außerhalb dieser Achse angeordnet. In der Ruhestellung
dieser Pumpe ist nur die in der Mittelachse des Verdrängers
angeordnete Öffnung verschlossen. Durch den symmetrischen
Aufbau der in der DE-A-195 34 378 offenbarten Pumpe ist ein
Abtransport eines Mediums auf der zweiten Öffnung abge
wandten Seite der ersten Öffnung nicht garantiert. Somit
kann mit einer derartigen bekannten Pumpe eine Selbstansau
gung bzw. Selbstbefüllung nicht zuverlässig erreicht werden.
Ferner muß wegen des großen Totvolumens bei der bekannten
Pumpe ständig die Antriebsfrequenz variiert werden, entspre
chend dem sich verkleinernden Luftvolumen in der Ansaugme
dienzuführung. Unter dem Totvolumen sei jenes Volumen ver
standen, welches nur hin- und hertransportiert wird bzw.
auch gegen die Transportrichtung verschoben wird und somit
einer Rückströmung gleichkommt. Die bekannte Pumpe weist
ferner einen schlechten Wirkungsgrad auf.
In der DE-A-41 43 343 ist eine mikrominiaturisierte, elektro
statisch betriebene Membranpumpe bekannt, bei der die Ein
laß- und Auslaß-Öffnung einer Pumpkammer jeweils mit Rück
schlagventilen bzw. Rückschlagventil-artigen Vorrichtungen
versehen sind, um einen Pumpwirkung in eine definierte Rich
tung zu ermöglichen.
Ausgehend von dem genannten Stand der Technik liegt der vor
liegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine rückschlag
ventillose, selbstansaugende und damit selbstbefüllende Mi
kropumpe mit einem hohen Wirkungsgrad zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch rückschlagventillose Fluidpumpen
gemäß Anspruch 1 und 7 gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde,
daß es möglich ist, eine selbstansaugende Fluidpumpe, bei
spielsweise eine selbstansaugende Mikropumpe, zu schaffen,
indem das in der Mikropumpe entstehende Totvolumen, d. h. je
nes Volumen, welches nur hin- und herbewegt wird und keinen
Pumpbeitrag liefert, drastisch reduziert wird. Dadurch wird
eine Selbstbefüllung bei einer einfachen Ansteuerung des
Pumpenantriebs reproduzierbar.
Die rückschlagventillose Fluidpumpe gemäß einem ersten Aus
führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist einen Pum
penkörper und einen flexiblen Verdränger, der entlang seines
Umfangs fluiddicht an dem Pumpenkörper angebracht ist und
mittels einer Antriebseinrichtung in eine erste und eine
zweite Endstellung bewegbar ist, auf. Der Pumpenkörper und
der flexible Verdränger definieren einen Pumpenraum, der
über eine erste Öffnung und eine zweite, von der ersten Öff
nung beabstandete Öffnung mit einem Einlaß und einem Auslaß
fluidmäßig verbindbar ist, wobei der Verdränger in der er
sten Endstellung die erste und die zweite Öffnung ver
schließt. Die Antriebseinrichtung wirkt im wesentlichen im
Bereich der ersten Öffnung auf den flexiblen Verdränger ein,
derart, daß der Verdränger die erste Öffnung öffnet, während
die zweite Öffnung im wesentlichen geschlossen ist, wenn der
Verdränger durch die Antriebseinrichtung aus der ersten End
stellung in die zweite Endstellung bewegt wird. Die An
triebseinrichtung bewegt den Verdränger ferner so schlagar
tig aus der zweiten Endstellung in die erste Endstellung,
daß durch eine elastische Verdrängerverformung ein Puffer
volumen zwischen Verdränger und Pumpenkörper gebildet wird.
Die rückschlagventillose Fluidpumpe gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist einen
Pumpenkörper und einen flexiblen Verdränger, der entlang
seines Umfangs fluiddicht an dem Pumpenkörper angebracht ist
und mittels einer Antriebseinrichtung in eine erste und eine
zweite Endstellung bewegbar ist, auf. Der Pumpenkörper und
der flexible Verdränger definieren einen Pumpenraum, der
über eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung mit einem
Einlaß und einem Auslaß fluidmäßig verbindbar ist. Die erste
und die zweite Öffnung sind beabstandet zueinander auf un
terschiedlichen Seiten einer Mittelachse des Verdrängers an
geordnet. Die Antriebseinrichtung wirkt im wesentlichen im
Bereich der ersten Öffnung auf den flexiblen Verdränger ein,
um den Verdränger in die erste und die zweite Endstellung zu
bewegen. Der Verdränger verschließt die erste Öffnung, wenn
er in der ersten Endstellung ist, und läßt die erste Öffnung
offen, wenn er in der zweiten Endstellung ist. Die Antriebs
einrichtung bewegt den Verdränger so schlagartig aus der
zweiten Endstellung in die erste Endstellung, daß durch eine
elastische Verdrängerverformung ein Puffervolumen zwischen
Verdränger und Pumpenkörper gebildet wird.
Die erfindungsgemäße Fluidpumpe besteht vorzugsweise aus ei
nem Pumpenkörper in der Form einer Platte und einem Verdrän
ger in der Form einer Membran. Vorzugsweise sind in der
Platte die Einlaß- und die Auslaßöffnung gebildet. Der Ver
dränger in der Form der Membran kann dabei in der Ruhestel
lung direkt auf einer Hauptoberfläche der Platte aufliegen.
Ferner kann zwischen dem Verdränger in der Form der Membran
und einer Hauptoberfläche der Platte ein kapillarer Spalt
ausgebildet sein.
Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den ab
hängigen Ansprüchen definiert.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich
nungen näher erläutert, wobei gleiche Elemente in unter
schiedlichen Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen bezeich
net sind. Es zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittdarstellung eines ersten Ausfüh
rungsbeispiels einer Fluidpumpe gemäß der vorlie
genden Erfindung;
Fig. 2 eine Querschnittdarstellung eines zweiten Ausfüh
rungsbeispiels einer Fluidpumpe gemäß der vorlie
genden Erfindung;
Fig. 3 eine Querschnittdarstellung eines dritten Ausfüh
rungsbeispiels einer Fluidpumpe gemäß der vorlie
genden Erfindung;
Fig. 4(a) bis (e) grafische Darstellungen der Pumpe von Fig.
1 während eines Pumpzyklusses; und
Fig. 5(a) bis 5(e) grafische Darstellungen der Pumpe von
Fig. 3 während eines Pumpzyklusses.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer selbstan
saugenden Fluidpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung. Die
Fluidpumpe weist einen Pumpenkörper 10 auf, an dem mittels
einer Verbindungseinrichtung 12 ein Verdränger 14 in der
Form einer Membran 14 angebracht ist. Die Membran 14 kann an
den Abschnitten, an denen der Verdränger an dem Pumpenkörper
10 befestigt ist, verdickt sein. Die Membran 14 ist mittels
einer Antriebsvorrichtung 16, die eine piezoelektrische, ei
ne pneumatische, eine thermopneumatische, eine thermomecha
nische, eine elektrostatische, eine magnetische, eine magne
tostriktive oder eine hydraulische Antriebsanordnung sein
kann, aus der Stellung, die in Fig. 1 dargestellt ist und im
folgenden als erste Endstellung bezeichnet wird, in eine
zweite Endstellung bewegbar. Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind in dem Pumpenkörper 10 zwei Öffnungen 18 und 20 ange
ordnet, die beispielsweise mit einer Einlaß- bzw.
Auslaß-Fluidleitung (nicht gezeigt) verbunden sein können. Bei der
in Fig. 1 dargestellten Pumpe ist die Öffnung 18 die Einlaß
öffnung, während die Öffnung 20 die Auslaßöffnung darstellt.
Die Membran 14 ist vorzugsweise direkt über der Einlaßöff
nung 18 mit der Antriebsvorrichtung 16 verbunden, um den Be
trieb der Pumpe, der nachfolgend bezugnehmend auf Fig. 4 er
läutert wird, zu ermöglichen. Zur Befestigung der Antriebs
vorrichtung kann die Membran 14 an der Stelle derselben, an
der sie mit der Antriebseinrichtung 16 verbunden ist, eine
Verdickung aufweisen.
Die in Fig. 1 dargestellte, selbstansaugende, selbstbefül
lende Mikropumpe unterscheidet sich von bekannten Mikropum
pen dadurch, daß sie im Pumpbetrieb abwechselnd die erste
Öffnung 18 öffnet, während die zweite Öffnung 20 verschlos
sen bleibt, um dann die zweite Öffnung 20 zu öffnen, während
die erste Öffnung geschlossen ist. Bei der in Fig. 1 darge
stellten Pumpe ist zu jedem Zeitpunkt immer nur eine Öff
nung, 18 oder 20, geöffnet, während die andere Öffnung ge
schlossen ist. In der Ruhephase sind beide Öffnungen 18 und
20 verschlossen, wodurch das Pumpmedium definiert abgesperrt
wird.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfin
dungsgemäßen Fluidpumpe dargestellt. Die Fluidpumpe weist
wiederum einen Pumpenkörper 10 auf, an dem mittels einer
Verbindungseinrichtung 12 eine Membran 24 angebracht ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist jedoch zwischen der Mem
bran und dem Pumpenkörper ein kapillarer Spalt (26) gebil
det. Um die Öffnungen 18 und 20 zu verschließen, wenn der
Verdränger, d. h. die Membran 24, in der Ruhelage ist, weist
die Membran an den Orten der Öffnungen Verdickungen auf, die
der Oberfläche der Platte des Pumpenkörpers 10 zugewandt
sind. Wiederum ist an der Membran eine Antriebseinrichtung
16 angebracht.
Auf der Oberseite, d. h. der dem Pumpenkörper abgewandten
Seite, der Membran 24 können Strukturierungen ausgebildet
sein, die eine optimale Puffervolumen-Anpassung und -Entlee
rung ermöglichen. Ferner können Strukturierungen, welche
beispielsweise als Strömungskanäle ausgeführt sein können,
auf der Oberseite des Pumpenkörpers, d. h. der Oberseite, die
der Membran 24 zugewandt ist, oder der Membranunterseite zur
optimalen Befüllung bzw. Entleerung der Pumpe genutzt wer
den.
Alternativ zu dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbei
spiel könnten die Öffnungen 18 und 20, die in dem Pumpenkör
per 10 angeordnet sind, ferner Erhebungen, die dieselben um
geben, aufweisen. In diesem Fall müßte die Membran 24 keine
dem Pumpenkörper 10 zugewandten Verdickungen aufweisen, um
ein Verschließen der Öffnungen 18 und 20 zu ermöglichen.
In Fig. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer Fluid
pumpe gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Bei der
in Fig. 3 dargestellten Pumpe ist zwischen dem Pumpenkörper
10 und einer einen Verdränger bildenden Membran 36 ein ka
pillarer Spalt ausgebildet. Auch bei diesem Ausführungsbei
spiel der vorliegenden Erfindung ist es bedeutsam, daß die
zwei Öffnungen 18 und 20 beabstandet voneinander auf unter
schiedlichen Seiten einer Mittelachse der Membran 36 ange
ordnet sind. Durch diesen asymmetrischen Aufbau der erfin
dungsgemäßen Pumpe ist ein selbstansaugender bzw. selbstbe
füllender Betrieb der Mikropumpe gemäß der vorliegenden Er
findung möglich.
Bezugnehmend auf die Fig. 4(a) bis 4(e) wird nachfolgend ein
Pumpzyklus der Pumpe, die in Fig. 1 dargestellt ist, erläu
tert. Hierbei sei darauf hingewiesen, daß das in Fig. 2 dar
gestellte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im
Betrieb einen gleichartigen Pumpzyklus durchläuft.
In Fig. 4(a) ist die Pumpe in der Ruhestellung dargestellt,
die auch in Fig. 1 gezeigt ist. In dieser Stellung sind bei
de Anschlüsse verschlossen, wodurch eine absolute Medien
sperrung erzeugt wird.
Wie in Fig. 4(b) gezeigt ist, wird dann der Verdränger, d. h.
die Membran 14, aus der Ruhestellung in der Richtung des in
der Fig. 4(b) gezeigten Pfeils punktuell nach oben bewegt,
wobei die Einlaßöffnung, die Öffnung 18, geöffnet wird,
während die Auslaßöffnung, die Öffnung 20, verschlossen
bleibt. Die in Fig. 4(b) gezeigte Stellung kann als zweite
Endstellung des Verdrängers betrachtet werden.
In Fig. 4(c) ist dargestellt, wie durch die Aufwärtsbewegung
des Verdrängers ein zu pumpendes Medium durch die Einlaß
öffnung, d. h. die Öffnung 18, in die durch die Aufwärtsbewe
gung des Verdrängers gebildete Pumpkammer gezogen wird.
Nachfolgend wird, wie in Fig. 4(d) gezeigt ist, der Verdrän
ger schlagartig, punktuell nach unten bewegt und verschließt
somit die Einlaßöffnung. Durch die Verdrängerverformung,
d. h. die Verformung der Membran 14, wird ein Puffervolumen
zwischen Membran und Pumpenkörper gebildet, welches dem auf
genommenen Fluidvolumen entspricht, was bewirkt, daß die
Auslaßöffnung freigegeben wird.
Wie in Fig. 4(e) dargestellt ist, wird das Puffervolumen
durch die Auslaßöffnung, d. h. die Öffnung 20, entleert, wo
bei das zu pumpende Medium "verschoben" bzw. über eine
"Rollverdrängung" transportiert wurde.
Der oben bezugnehmend auf die Fig. 4(a) bis 4(e) beschriebe
ne Pumpmechanismus ergibt eine Pumprichtung von der Einlaß
öffnung 18 zu der Auslaßöffnung 20. Durch das Erhöhen der
Antriebsfrequenz auf eine Frequenz oberhalb der Resonanzfre
quenz des Gesamtsystems, bestehend aus dem Verdränger und
dem Fluidsystem, kann eine Umkehr der Pumprichtung erreicht
werden. Es ist offensichtlich, daß sich dann auch die Ein
laß- bzw. Auslaß-Öffnung umkehren, d. h. daß die Einlaßöff
nung 18 zur Auslaßöffnung wird, und die Auslaßöffnung 20 zur
Einlaßöffnung wird.
Das bei jedem Punktzyklus von der erfindungsgemäßen Fluid
pumpe durch eine Öffnung aufgenommene Volumen des Mediums
entspricht dem durch die zweite Öffnung abgegebenen Volumen
des Mediums. Die bei der erfindungsgemäßen Pumpe auftretende
Rückströmung bzw. das Totvolumen, d. h. jenes Volumen, das
nur hin- und herbewegt wird und keinen Pumpbeitrag liefert,
gehen bei dieser Anordnung im Gegensatz zu bekannten Mikro
pumpen gegen Null. Dadurch wird bei der erfindungsgemäßen
Mikropumpe bei einer einfachen Ansteuerung der Antriebsvor
richtung die Selbstbefüllung in Verbindung mit der Membran
verformung und der sequentiellen Öffnung der Öffnungen re
produzierbar.
In den Fig. 5(a) bis 5(e) ist ein Pumpzyklus des in Fig. 3
dargestellten dritten Ausführungsbeispiels einer Pumpe gemäß
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie in Fig. 5(a) ge
zeigt ist, wird die Membran 36 zunächst ausgehend von einer
Ruhelage mittels der Antriebsvorrichtung 16 nach unten be
wegt, derart, daß die Öffnung 18 verschlossen ist. Wiederum
sei zur Vereinfachung der Erklärung die Öffnung 18 als die
Einlaßöffnung bezeichnet, während die Öffnung 20 als die
Auslaßöffnung bezeichnet wird. Die in Fig. 5(a) dargestellte
Stellung der Membran 36 kann als erste Endstellung bezeich
net werden.
Wie in Fig. 5(b) dargestellt ist, wird die Membran 36 nach
folgend ruckartig nach oben bewegt. In diesem Fall ist nicht
immer nur eine Öffnung verschlossen, während die andere ge
öffnet ist. Wie in den Fig. 5(b) und (c) gezeigt ist, sind
hier kurzzeitig auch beide Öffnungen geöffnet, wobei jedoch
durch die Öffnungen ein unterschiedliches Maß des Mediums
fließt, da sich die Öffnungshöhe, d. h. der Abstand der Mem
bran über den Öffnungen, unterscheidet und damit der Fluß
widerstand. Durch die Einlaßöffnung 18 fließt somit ein
größerer Fluidstrom als durch die Auslaßöffnung 20. Dies ist
in Fig. 5(c) durch die unterschiedlich kräftig dargestellten
Pfeile angezeigt.
Wie in Fig. 5(d) gezeigt ist, wird die Membran nachfolgend
ruckartig nach unten bewegt, wodurch die Öffnung 18 ver
schlossen wird. Wiederum ist zwischen der Membran und dem
Pumpenkörper ein Pumpvolumen gebildet, das, wie in Fig. 5(e)
gezeigt ist, anschließend durch die Rückverformung des Ver
drängers durch die Öffnung 20 entleert wird.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Fluidpumpe, deren Betrieb
bezüglich Fig. 5 erläutert wurde, existiert ein größeres
Totvolumen als bei den Ausführungsbeispielen der vorliegen
den Erfindung, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt sind. Dadurch
weist das bezüglich den Fig. 3 und 5 beschriebene dritte
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen gerin
geren Wirkungsgrad als die bezüglich der Fig. 1 und 2 be
schriebenen Ausführungsbeispiele auf.
Die Mikropumpe gemäß den Fig. 1 und 2 läßt sich mit einer
konstanten Antriebsfrequenz selbst befüllen. Nachdem das zu
pumpende Medium den Pumpraum oder die Pumpkammer befüllt hat
und an der Austrittsöffnung heraustritt, kann die Antriebs
frequenz der Antriebsvorrichtung, die den Verdränger treibt,
im Falle des Pumpens eines flüssigen Mediums um den Faktor
10 gesenkt werden, da nun keine Luft mehr verdrängt werden
muß, sondern nur mehr das flüssige Medium.
Eine Basis für den Pumpmechanismus liegt in der Verdränger
verformung und der Anordnung der Öffnungen. Das zu pumpende
Medium wird durch die Öffnung 18 aufgenommen und zur Öffnung
20 "verschoben" oder über eine "Rollverdrängung" transpor
tiert.
Die Pumpenkörper und Verdrängereinrichtungen gemäß der vor
liegenden Erfindung können vorzugsweise aus Silizium beste
hen. Daneben können dieselben auch in einer Kunststoff
spritztechnik gefertigt sein. Als Antriebsvorrichtungen kön
nen alle in der Technik bekannten Antriebe verwendet werden.
Die für die Mikropumpe charakteristischen, transienten Kur
venformen für den Hub, den Pumpkammerdruck, die Verdränger
volumenänderung und den Durchfluß können ohne weiteres her
geleitet werden.
Alternativ zu den dargestellten Fluidpumpen könnte ein ka
pillarer Spalt zwischen der Verdrängermembran und der Pum
penkörperplatte auch durch eine Ausnehmung in der Pumpenkör
perplatte gebildet sein.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit erstmals die Her
stellung rückschlagventilloser, selbstansaugender, d. h.
selbstbefüllender, Mikropumpen. Das Einsatzgebiet der erfin
dungsgemäßen Pumpen deckt den gesamten Bereich der Mikro
fluidik und der Fluidik ab, da das zu pumpende Medium sowohl
bidirektional befördert als auch definiert gesperrt werden
kann. Ferner sind die erfindungsgemäßen Pumpen mit einem mi
nimalen Aufwand und mit minimalen Baugrößen herstellbar.
Durch diese geringen Baugrößen ermöglicht die vorliegende
Erfindung den Aufbau von minimalen Misch- und Dosiersystemen
in der Medizin-, Chemie- und Analyse-Technik, wobei die da
bei verwendeten Pumpen einen guten Wirkungsgrad aufweisen.
Claims (13)
1. Rückschlagventillose Fluidpumpe mit folgenden Merkma
len:
einem Pumpenkörper (10);
einem flexiblen Verdränger (14; 24), der entlang seines Umfangs fluiddicht an dem Pumpenkörper (10) angebracht ist und mittels einer Antriebseinrichtung (16) in eine erste und eine zweite Endstellung bewegbar ist;
wobei der Pumpenkörper (10) und der flexible Verdränger (14; 24) einen Pumpenraum definieren, der über eine er ste Öffnung (18) und eine zweite, von der ersten Öff nung beabstandete Öffnung (20) mit einem Einlaß und ei nem Auslaß fluidmäßig verbindbar ist;
wobei der Verdränger (14; 24) in der ersten Endstellung die erste und die zweite Öffnung verschließt;
wobei die Antriebseinrichtung (16) im wesentlichen im Bereich der ersten Öffnung (18) auf den flexiblen Ver dränger (14; 24) einwirkt, derart, daß der Verdränger (14; 24) die erste Öffnung (18) öffnet, während die zweite Öffnung (20) im wesentlichen geschlossen ist, wenn der Verdränger (14; 24) durch die Antriebseinrich tung (16) aus der ersten Endstellung in die zweite End stellung bewegt wird; und
wobei die Antriebseinrichtung den Verdränger so schlag artig aus der zweiten Endstellung in die erste Endstel lung bewegt, daß durch eine elastische Verdrängerver formung ein Puffervolumen zwischen Verdränger und Pum penkörper gebildet wird.
einem flexiblen Verdränger (14; 24), der entlang seines Umfangs fluiddicht an dem Pumpenkörper (10) angebracht ist und mittels einer Antriebseinrichtung (16) in eine erste und eine zweite Endstellung bewegbar ist;
wobei der Pumpenkörper (10) und der flexible Verdränger (14; 24) einen Pumpenraum definieren, der über eine er ste Öffnung (18) und eine zweite, von der ersten Öff nung beabstandete Öffnung (20) mit einem Einlaß und ei nem Auslaß fluidmäßig verbindbar ist;
wobei der Verdränger (14; 24) in der ersten Endstellung die erste und die zweite Öffnung verschließt;
wobei die Antriebseinrichtung (16) im wesentlichen im Bereich der ersten Öffnung (18) auf den flexiblen Ver dränger (14; 24) einwirkt, derart, daß der Verdränger (14; 24) die erste Öffnung (18) öffnet, während die zweite Öffnung (20) im wesentlichen geschlossen ist, wenn der Verdränger (14; 24) durch die Antriebseinrich tung (16) aus der ersten Endstellung in die zweite End stellung bewegt wird; und
wobei die Antriebseinrichtung den Verdränger so schlag artig aus der zweiten Endstellung in die erste Endstel lung bewegt, daß durch eine elastische Verdrängerver formung ein Puffervolumen zwischen Verdränger und Pum penkörper gebildet wird.
2. Rückschlagventillose Fluidpumpe gemäß Anspruch 1, bei
der
der Pumpenkörper (10) in der Form einer Platte und der
Verdränger (14) in der Form einer Membran ausgebildet
ist, derart, daß die Membran auf einer Hauptoberfläche
der Platte aufliegt, wenn der Verdränger (14) in der
ersten Endstellung ist.
3. Rückschlagventillose Fluidpumpe gemäß Anspruch 1, bei
der
der Pumpenkörper (10) in der Form einer Platte und der
Verdränger (24) in der Form einer Membran ausgebildet
ist, derart, daß zwischen einer Hauptoberfläche der
Platte und der Membran ein kapillarer Spalt (26) ge
bildet ist.
4. Rückschlagventillose Fluidpumpe gemäß Anspruch 3, bei
der
die erste und die zweite Öffnung (18, 20) in dem Pum
penkörper (10) angeordnet sind, wobei die Membran (24)
eine erste und eine zweite zu der Platte (10) hin ge
richtete Verdickung aufweist, die die erste und die
zweite Öffnung verschließen, wenn der Verdränger (24)
in der ersten Endstellung ist.
5. Rückschlagventillose Fluidpumpe gemäß Anspruch 3, bei
der
die erste und die zweite Öffnung (18, 20) in dem Pum
penkörper (10) angeordnet sind, wobei um die erste und
die zweite Öffnung (18, 20) Erhebungen vorgesehen sind,
derart, daß die Membran die erste und die zweite Öff
nung (18, 20) in der ersten Endstellung verschließt.
6. Rückschlagventillose Fluidpumpe gemäß Anspruch 2, bei
der
der Verdränger (14; 24) nach dem Abschalten der Pumpe
die erste und die zweite Öffnung (18, 20) passiv und/oder
aktiv verschließt.
7. Rückschlagventillose Fluidpumpe mit folgenden Merkma
len:
einem Pumpenkörper (10);
einem flexiblen Verdränger (36), der entlang seines Um fangs fluiddicht an dem Pumpenkörper (10) angebracht ist und mittels einer Antriebseinrichtung (16) in eine erste und eine zweite Endstellung bewegbar ist;
wobei der Pumpenkörper (10) und der flexible Verdränger (36) einen Pumpenraum definieren, der über eine erste Öffnung (18) und eine zweite Öffnung (20) mit einem Einlaß und einem Auslaß fluidmäßig verbindbar ist;
wobei die erste und die zweite Öffnung (18, 20) beab standet zueinander auf unterschiedlichen Seiten einer Mittelachse des Verdrängers (36) angeordnet sind;
wobei die Antriebseinrichtung (16) im wesentlichen im Bereich der ersten Öffnung (18) auf den flexiblen Ver dränger (36) einwirkt, um den Verdränger (36) in die erste und die zweite Endstellung zu bewegen;
wobei der Verdränger (36) die erste Öffnung (18) ver schließt, wenn er in der ersten Endstellung ist, und die erste Öffnung (18) offen läßt, wenn er in der zwei ten Endstellung ist; und
wobei die Antriebseinrichtung den Verdränger so schlag artig aus der zweiten Endstellung in die erste Endstel lung bewegt, daß durch eine elastische Verdrängerver formung ein Puffervolumen zwischen Verdränger und Pum penkörper gebildet wird.
einem flexiblen Verdränger (36), der entlang seines Um fangs fluiddicht an dem Pumpenkörper (10) angebracht ist und mittels einer Antriebseinrichtung (16) in eine erste und eine zweite Endstellung bewegbar ist;
wobei der Pumpenkörper (10) und der flexible Verdränger (36) einen Pumpenraum definieren, der über eine erste Öffnung (18) und eine zweite Öffnung (20) mit einem Einlaß und einem Auslaß fluidmäßig verbindbar ist;
wobei die erste und die zweite Öffnung (18, 20) beab standet zueinander auf unterschiedlichen Seiten einer Mittelachse des Verdrängers (36) angeordnet sind;
wobei die Antriebseinrichtung (16) im wesentlichen im Bereich der ersten Öffnung (18) auf den flexiblen Ver dränger (36) einwirkt, um den Verdränger (36) in die erste und die zweite Endstellung zu bewegen;
wobei der Verdränger (36) die erste Öffnung (18) ver schließt, wenn er in der ersten Endstellung ist, und die erste Öffnung (18) offen läßt, wenn er in der zwei ten Endstellung ist; und
wobei die Antriebseinrichtung den Verdränger so schlag artig aus der zweiten Endstellung in die erste Endstel lung bewegt, daß durch eine elastische Verdrängerver formung ein Puffervolumen zwischen Verdränger und Pum penkörper gebildet wird.
8. Rückschlagventillose Fluidpumpe gemäß Anspruch 7, bei
der
der Pumpenkörper (10) in der Form einer Platte und der
Verdränger (36) in der Form einer Membran ausgebildet
ist, derart, daß zwischen einer Hauptoberfläche der
Platte und der Membran ein kapillarer Spalt gebildet
ist.
9. Rückschlagventillose Fluidpumpe gemäß einem der Ansprü
che 1 bis 8, bei der
der Pumpenkörper (10) und der Verdränger (14; 24; 36)
aus Silizium hergestellt sind.
10. Rückschlagventillose Fluidpumpe gemäß einem der Ansprü
che 1 bis 8, bei der der Pumpenkörper (10) und der Ver
dränger (14; 24; 36) mittels Kunststoffspritztechnik
hergestellt sind.
11. Rückschlagventillose Fluidpumpe gemäß einem der Ansprü
che 1 bis 10, bei der
die Pumprichtung der Pumpe durch ein Betreiben des Ver
drängers (14; 24; 36) mit einer Frequenz, die oberhalb
der Resonanzfrequenz ist, umkehrbar ist.
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DE19534378C1 (de) * | 1995-09-15 | 1997-01-02 | Inst Mikro Und Informationstec | Fluidpumpe |
-
1996
- 1996-06-18 DE DE19624271A patent/DE19624271C1/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4143343A1 (de) * | 1991-09-11 | 1993-03-25 | Fraunhofer Ges Forschung | Mikrominiaturisierte, elektrostatisch betriebene membranpumpe |
DE19534378C1 (de) * | 1995-09-15 | 1997-01-02 | Inst Mikro Und Informationstec | Fluidpumpe |
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