DE19649810A1 - Pumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe für den Transport von Flüssigkeiten ge­ mäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind bereits eine Vielzahl von Pumpen für den Transport von Flüssigkeiten be­ kannt. Diese Vorrichtungen sind in ihren Abmessungen so ausgelegt, daß sie in großdimensionierten technischen Einrichtungen genutzt werden können. Sie sind für den Einbau in sehr kleine medizinische oder biochemische Geräte oftmals nicht ge­ eignet, da sie nicht so klein dimensioniert werden können oder dann nicht mehr die geforderte Leistung erbringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe aufzuzeigen, die sehr kleine Abmessungen aufweist, so daß sie auch in miniaturisierte Vorrichtungen eingebaut werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere erfinderische Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von schematischen Zeichnungen näher er­ läutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Pumpe,

Fig. 2 eine Variante der in Fig. 1 gezeigten Pumpe.

Die in Fig. 1 dargestellte Pumpe 1 wird durch ein flächiges Bauelement 2, eine elasti­ sche Folie 3 und ein Walzenrad 4 gebildet. Das flächige Bauelement 2 ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als Platte ausgebildet, die aus einem korrosi­ onsbeständigen Werkstoff gefertigt ist. Oftmals ist es auch erforderlich die Platte aus einem Werkstoff zu fertigen, der korrosionsbeständig und elektrisch nichtleitenden ist. Das Bauelement 2 ist 2 mm dick und spannt eine Fläche von 1 cm² auf. Auf seiner er­ sten Oberfläche 25 ist die elastische Folie 3 angeordnet, die aus einem Polymer ge­ fertigt und 1 mm dick ist. Die Abmessungen der Folie 3 sind so groß gewählt, daß sie das flächige Bauelement 2 vollständig überdeckt. Die Folie 3 ist auf ihrer ersten Oberfläche 3U mit einer halbschalenförmigen Ausnehmung 5 versehen, die einen et­ wa D-förmigen Querschnitt aufweist. Die Ausnehmung 5 ist 3 mm breit und 0,5 mm tief. Ihre Längsachse ist senkrecht zu zwei Kanten 3A und 3B der Folie 3 angeordnet, die im Abstand parallel zueinander verlaufen. Die Folie 3 ist fest mit der Oberfläche 2S des Bauelements 2 beispielsweise über einen Kleber (hier nicht dargestellt) verbun­ den. Sie ist so auf der Oberfläche 2S des Bauelements 2 angeordnet, das die Aus­ nehmung 5 dem Bauelement 3 zugewandt und durch dieses so überdeckt ist, daß ein geschlossener Kanal 6 gebildet wird. Dieser ist nur an seinen beiden Enden 6E offen die an der ersten bzw. zweiten Kante 3A, 3B der elastischen Folie 3 liegen. Auf der zweiten Oberfläche 3V der elastischen Folie 3 ist im Bereich der Ausnehmung 5 eine konvexe Wölbung 7 ausgebildet, deren Längsachse parallel zur Längsachse der Ausnehmung 5 verläuft. Die Wölbung 7 hat die gleiche Länge wie die Ausnehmung 5 und bildet mit dieser eine Einheit. Um die Lebensdauer der Folie 3 zu erhöhen, kön­ nen metallische Verstärkungen 17 beidseitig der Ausnehmung 5 eingebettet werden. Das ist auch dann möglich, wenn die Folie 3, wie in Fig. 2 dargestellt, mit mehreren Ausnehmungen 5 versehen ist. Über der Folie 3 ist im Bereich der Wölbung 7 ein Walzenrad 4 installiert. Die Halterung und der Antrieb für das Walzenrad 4 sind hier nicht dargestellt und beschrieben, da solche Einrichtungen schon seit langem zum Stand der Technik gehören. Das Walzenrad 4 ist bei dem hier gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel mit vier Rollen 11, 12, 13 und 14 versehen. Die Achse 11A, 12A, 13A, 14A einer jeden Rolle 11, 12, 13, 14 ist an jedem Ende über jeweils zwei laschenför­ mige Halteelemente 20 mit der Achse 4A des Walzenrads 4 verbunden. Die Haltee­ lemente 20 sind im rechten Winkel zueinander angeordnet. Jedes Ende einer Achse 11A, 12A, 13A ist in einer rechteckigen Ausnehmung 20R der Halteelemente 20 be­ weglich gelagert, derart, ihr Abstand zur Achse 4A des Walzenrads 4 verändert wer­ den kann. Die Änderung des Abstands zwischen den Rollen 11, 12, 13 und 14 und der Achse 4A verfolgt mit Hilfe von Federn 21. Jeweils eine Feder 21 ist zu diesem Zweck sowohl mit einem Halteelement 20 als auch mit einem Ende einer Achse 11A, 12A, 13A, 14A verbunden. Die Vorspannung einer jeden Feder 21 ist so groß, daß jede Rolle 11, 12, 13, 14 so lange sie mit der Wölbung 7 Kontakt hat, immer mit einer gleich großen Kraft gegen die Wölbung 7 gedrückt wird. In den Bereichen, in den ei­ ne Rolle 11, 12, 13, 14 mit der Wölbung 7 Kontakt hat, wird die Folie 3 bis auf die Oberfläche 25 des Bauelements 2 gedrückt. Steht das erste Ende (hier nicht darge­ stellt) des Kanals 6 mit einem Behälter (hier nicht dargestellt) in Verbindung, der eine Flüssigkeit 30 enthält, so wird diese angesaugt, wenn sich der Kanal 6 an seinem er­ sten Ende öffnet. Durch eine Rolle 11, 12, 13, 14, die jetzt am ersten Ende 6E auf die Wölbung 7 aufgesetzt und den Kanal 6 fortlaufend bis zum zweiten Ende zusammen­ preßt, wird die Flüssigkeit 30 durch den Kanal 6 bis zum zweiten Ende 6E weiter­ transportiert. Die Förderleistung der Pumpe 1 wird durch die Drehgeschwindigkeit des Walzrads 4 und den Querschnitt des Kanals 6 bestimmt.

Anstelle des Walzenrads 4 kann auch ein Magnet- oder Piezoaktuator verwendet werden. In diesem Fall kann die erfindungsgemäße Pumpe 1 auch als Ventil genutzt werden. Selbstverständlich können auch andere Vorrichtungen zum Zusammenpres­ sen des Kanals 6 eingesetzt werden, die hierfür geeignet sind. Die Erfindung be­ schränkt sich ist nicht auf die oben beschriebenen Vorrichtungen.

Das flächige Bauelement 2 kann erfindungsgemäß als Sensor (hier nicht dargestellt) ausgebildet sein. Damit kann der Kanal 6 gleichzeitig als Reaktionskammer genutzt werden. Die Flüssigkeit 30, die mit der Pumpe 1 transportiert wird, kann, während sie den Kanal passiert beispielsweise untersucht werden.

Fig. 2 zeigt eine Variante der in Fig 1 dargestellten Pumpe 1. Gleiche Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Der Unterschied zwischen der hier dar­ gestellten Pumpe 1 und dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 besteht lediglich darin, daß diese Pumpe 1 mehrere Kanäle 6, 60, 600 aufweist, deren Querschnitte unterschiedlich groß sind. Durch die Variation der Querschnitte wird eine Pumpe mit variabler Förderleistung ausgebildet. Für das Zusammenpressen der Kanäle 6, 60 und 600 ist wieder ein Walzenrad 4 vorgesehen. Alle oben beschriebenen Möglich­ keiten sind auch hier anwendbar.

Claims (10)

1. Pumpe für den Transport von Flüssigkeiten (30), gekennzeichnet durch mindestens einen Kanal (6, 60, 600) und wenigstens eine Vorrichtung (4), mit welcher der Kanal (6, 60, 600) kontinuierlich zwischen seinen beiden offenen Enden (6E) mindestens bereichsweise zusammenpreßbar ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kanal (6, 60, 600) durch mindestens eine elastische Folie (3) und ein flächiges Bauelement (2) begrenzt ist.

3. Pumpe, nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kanal (6) so zwischen zwei in definiertem Abstand parallel zueinander verlaufenden Kanten (2A, 2B) des flächigen Bauelements (2) angeordnet ist, daß sei­ ne Längsachse senkrecht zu den Kanten (2A und 2B) verläuft, und daß zwei unmit­ telbar benachbarte Kanäle (6, 60, 600) jeweils einen definierten Abstand voneinander aufweisen.

4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Folie (3) ein Dicke von mindestens 1 mm aufweist und ihre Ab­ messungen an die Abmessungen der Oberfläche (2S) des flächigen Bauelements (2) angepaßt sind, daß die elastische Folie (3) auf ihrer ersten Oberfläche (2U) mit min­ destens einer halbschalenförmigen Ausnehmung (5) versehen ist, die senkrecht zwi­ schen zwei parallel zueinander verlaufenden Kanten (3A und 3B) der Folie (3) aus­ gebildet ist, und daß die Folie (3) auf ihrer zweiten Oberfläche (3V) mit einer konve­ xen Wölbung (7) versehen ist, die im Bereich der halbschalenförmigen Ausnehmung (5) angeordnet ist und sich über deren gesamte Länge erstreckt.

5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Folie (3) so auf der ersten Oberfläche (25) des Bauelements (2) ange­ ordnet ist, daß die halbschalenförmige Ausnehmung (5) zur Ausbildung des Kanals (6, 60, 600) über ihre gesamte Länge durch das Bauelement (2) verschlossen ist.

6. Pumpe, nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Folie (3) aus einen Polymer hergestellt und wenigstens bereichsweise mit einer metallischen Verstärkung (17) versehen ist.

7. Pumpe, nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das flächige Bauelement (2) aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff hergestellt ist.

8. Pumpe, nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, und daß das flächige Bauelement () ein in Dick- oder Dünnschichttechnik gefertigter Sensor ist.

9. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß über der elastischen Folie (3) mindestens ein Walzenrad (4) mit vier Rollen (11, 12, 13, 14) angeordnet ist, und daß jeder Kanal (6, 60, 600) zwischen seinem ersten und seinem zweiten Ende (6E) mit den Rollen (11, 12, 13, 14) bereichsweise zusammen­ preßbar ist.

10. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zusammenpressen eines jeden Kanals (6, 60, 600) ein Magnet- oder Pie­ zoaktuator vorgesehen ist.