DE2935678A1

DE2935678A1 - Pumpvorrichtung

Info

Publication number: DE2935678A1
Application number: DE19792935678
Authority: DE
Inventors: Harold Mandroian
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-09-05
Filing date: 1979-09-04
Publication date: 1980-03-13
Also published as: GB2029506A; CA1125094A; US4265601A; GB2077367B; FR2435615A1; FR2435615B1; IT7950165A0; IT1120557B; GB2029506B; GB2077367A

Description

Pumpvorrichtung

Die Erfindung betrifft Pumpen und Pumpsysteme und insbesondere Pumpvorrichtungen mit genauer Pumprate bzw. -geschwindigkeit und genauem Pumpvolumen.

Fluidpumpen basieren gewöhnlich auf der Verwendung einer sich drehenden bzw. einer hin- und herbewegbaren Einrichtung,, so auf der Verwendung eines Pumprades, welches in Lagern geführt und durch einen Antrieb angetrieben wird, so durch einen Elektromotor. Derartige mechanische Pumpen sind zwar im wesentlichen wirksam einsetzbar, unterliegen jedoch den Problemen der Abnutzung d&r sich bewegenden Teile als auch dem Problena beträchtlicher Geräuschentwicklung. Urn die Probleme der Abnutzung zu lösen, wurde eine Pumpvorrichtung geschaffen, welche im wesentlichen keine bewegbaren Teile enthält, wie in der US-PS 3 898 beschrieben und dargestellt. Bei derartigen Pumpvorrichtungen wird ein Heizband bzw. eine Heizschlange in einer Kammer verwendet, welche das gepumpte Fluid enthält. Das zu pumpende Fluid kommt dabei in Berührung mit der Heizschlange. Ein derartiger direkter Kontakt kann bei manchen medizinischen Anwendungen nicht erwünscht sein, d.h. dann, wenn es nötig ist, Medikamente oder Fluid zu pumpen, welches empfindlich ist oder welches bei Beeinflussung durch hohe Temperaturen zerstört werden kann. Ausserdem ist es oft erforderlich, das gepumpte Fluid getrennt von einem wieder verwendbaren Heizelement zu halten, um das gepumpte Fluid in sterilem Zustand aufrechtzuerhalten.

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Die zur Lösung dieser Probleme geschaffene Vorrichtung nach der Erfindung besteht als Pumpe mit einer bewegbaren Membran, welche das gepumpte Fluid von der Heizschlange oder dem Heizelement trennt, so dass das gepumpte Fluid nicht durch die Wärme des Heizelementes beeinträchtigt ist und ferner nicht durch Verunreinigungen beeinflusst werden kann, welche im Bereich des Heizelementes oder in der das Heizelement aufnehmenden Kammer existieren könnten. Das Pumpen des gepumpten Fluids geschieht demnach entsprechend der Expansion oder Kontraktion eines Fluids, welches sich vom gepumpten Fluid unterscheidet und welches vorzugsweise ein hohes Expansionsverhältnis und eine geringe spezifische Wärme besitzt. Obwohl ein derartiges Pumpfluid vorzugsweise aus Gas besteht, kann es auch aus einer Flüssigkeit bestehen. Es kann auch ein Fluid sein, welches den Zustand ändert, beispielsweise bei Erhitzung aus einem flüssigen Zustand in einen gasförmigen Zustand übergeht und dann bei Abkühlung aus dem flüssigen Zustand wieder in den gasförmigen Zustand zurückkehrt.

Zusätzlich wird durch Verwendung einer Membran in einer Pumpkammer feststehenden Volumens eine Vorrichtung geschaffen, mittels welcher das gepumpte Volumen des Fluids sehr genau bestimmbar ist. Die Membran wird dabei mit Hilfe des Pumpfluids bei deren Expansion gegen die Seiten der Pumpkammer gedrückt, wodurch das gesamte gepumpte Fluid in der Kammer herausgedrückt werden kann. So ist das Volumen des gepumpten Fluids bei jedem Pumpzyklus genau durch das Volumen der Pumpkammer bestimmbar.

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Erfindungsgemäss ist auch eine Vorrichtung geschaffen, mittels welcher genau die Strömungsrate als auch ein erhöhter Fluiddruck einstellbar ist. Die Pumpe nach der Erfindung kann als Verdrängerpumpe ausgebildet sein oder kann als Pumpe veränderlicher Verdrängung bestehen, indem man das Ausmaß bestimmt, unter welchem sich das Pumpfluid entsprechend Erwärmung durch das Heizelement expandiert. Schliesslich arbeitet die Pumpe nach der Erfindung frei von Geräuschen.

In der US-PS 2 884 866 ist ein Pumpmechanismus beschrieben, mit welchem genaue Pumpvolumen erreicht werden sollen. Die in dieser Patentschrift beschriebene Vorrichtung ist jedoch nicht mit einer Kammer feststehenden Volumens versehen, um pro Zyklus bzw. Arbeitstakt ein genaues Volumen des gepumpten Fluids zu erhalten. Das Innere des sockeiförmigen, flexiblen Körpers, welcher das zyklische Pumpvolumen bildet, kann bei einer Vorrichtung dieser Art nicht genau bei jedem Pumpzyklus evakuiert bzw. geleert werden, was zu einer zusätzlichen Ungenauigkeit hinsichtlich Purnpvolumen und Pumprate beiträgt. Bei vielen I.V. Anwendungen medizinischer Art ist es jedoch eine Notwendigkeit, ein genaues Pumpvolumen zu erzielen, was mit Vorrichtungen der vorgenannten Art nicht möglich ist.

Es sind verschiedene andere Vorrichtungen unter Verwendung von Kolben bekannt (welche unerwünschte Reibungs- und Abdichtungseigenschaften besitzen), ferner Pumpvorrichtungen mit manueller oder unabhängiger Ventilbetätigung, ferner Pumpvorrichtungen mit einem einzelnen Pumpzyklus anstelle von mehreren Pumpzyklen, Anlagen mit Vermischung des gepumpten und des pumpenden Fluids, Pumpen mit Pumpkammern ohne

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Λ Q

Volumenbestimmung als auch Pumpeinrichtungen mit verschiedenen anderen Nachteilen. Es sei auf die US-PSen 2 389 067,

2 576 282, 2 867 224, 2 884 866, 3 045 874, 3 074 596, 3 099 222,

3 149 754, 3 604 821, 3 645 649, 3 859 012, 3 901 629 und Re. Issue 27,740 hingewiesen.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung arbeitet mit einem Pumpsystem, dessen Pumpvorrichtung zwischen einem Behälter und einem Bestimmungsort vorgesehen ist, um das Fluid vom Behälter entlang einer Strömungsbahn zu pumpen, in welcher sich eine Pumpkammer befindet. Eine Membran unterteilt die Pumpkammer in ein erstes Kammervolumen zur Aufnahme des gepumpten Fluids und in ein zweites Kammervolumen, in welchem sich ein Pumpfluid befindet. Eine Heizeinrichtung ist mit der Pumpvorrichtung verbunden und enthält eine Heizkammer, in welcher sich eine Menge des Pumpfluids befindet. Die Heizkammer ist mittels eines Kanals an das zweite Kammervolumen der Pumpkammer angeschlossen. Ein elektrisches Heizelement ist innerhalb der Pumpkammer vorgesehen, um die Menge des Pumpfluids zu erwärmen. Schliesslich ist eine Heiz-Steuerungseinrichtung mit dem elektrischen Heizelement verbunden und dient zur Abgabe intermittierender elektrischer Impulse^ mittels welchen das Heizelement erhitzt und dadurch das Pumpfluid erwärmt wird, um das Pumpfluid expandieren zu lassen. Durch diese Expandierung wird wiederum die Membran verlagert, welche das gepumpte Fluid aus dem ersten Kammervolumen der Pumpkammer verdrängt.

Weitere Merkmale nach der Erfindung können aus einem oder aus mehreren Potentiometern bestehen oder aus anderen Steuerungseinrichtungen bekannter Art, welche innerhalb der Heiz-Steuer-

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schaltung verwendet werden, um die Impulswiederhol rate bzw. die Impulsdauer der elektrischen Impulse einzustellen, welche das elektrische Heizelement erregen. Es können auch beide Impulswerte gesteuert verändert werden.

In der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung sind zwei Einwegventile vorgesehen, von denen sich eines im Einlasskanal und das zweite im Auslasskanal befindet, um sicherzustellen, dass das gepumpte Fluid nicht zurück in Richtung des Behälters gepumpt wird, aus welchem es stammt.

Die Pumpvorrichtung kann auch mit gleichbleibender Verdrängung oder mit variabler Verdrängung arbeiten. Zusätzlich kann eine Rückkopplungs-Schleife vorgesehen sein, indem zum Beispiel ein Strömungsfühler in der hydraulischen Schaltung des Pumpsystems eingesetzt wird. Der Fühler erzeugt ein Signal, welches proportional ist zur Strömungsrate. Dieses Signal wird zurückgekoppelt und wird verwendet, um die Amplitude, die Periode oder die Zeitdauer der elektrischen Impulse zu verändern, welche am Heizelement zur Wirkung kommen, um auf diese Weise das Ausmaß der Erwärmung und somit die Expansion des Pumpfluids in der zweiten Kammer zu verändern. Eine derartige Rückkopplungsschleife ist insbesondere bei veränderlicher Verdrängung der Pu mpvo rri chtu ng nützl i ch.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Entlastung eines Auslassventils vorgesehen, so dass das gepumpte Fluid unter einem nominalen Druck durch die Pumpvorrichtung strömt, ohne dass die Membran wirksam wird, derart,

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dass Luft leicht aus der Pumpe herausgelassen werden kann. Eine Belastung am Auslassventil karr, rachfolgend ersetzt werden, wobei die nachfolgende Strömung des Fluids eine unter der Wirkung der Membranbewegung entsprechende Erhöhung und Reduzierung des Druckes des Pumpfluids bewirkt.

Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen, um den Druck des gepumpten Fluids im Auslasskanal zu erhöhen, wobei sich eine erste Membran grosser Fläche entsprechend Erhöhung und Reduzierung des Pumpfluiddruckes expandiert und kontraktiert. Ein Körper mit verringerter Fläche ist an die erste Membran gekoppelt. Diese verringerte Fläche liegt gegenüber einer zweiten Membran an. Da die zweite Membran eine kleinere Fläche besitzt, jedoch unter der Einwirkung der gleichen Gesamtbelastung ist, ist die erzielbare Kraft

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in Kilopound/cm erhöht, was zu einer Zunahme des Fluiddruckes im Auslasskanal führt.

Eine dritte Ventileinrichtung kann gleichfalls im Auslasskanal vorgesehen sein und wird von einem Druckgefälle betätigt, um einen Durchfluss zu verhindern, so beispielsweise wenn die ersten und zweiten Ventile entsprechend dem Druckgefälle öffnen.

Es sind verschiedenartige weitere Abänderungen und Weiterbildungen gemäss der Erfindung und ihrer verschiedenen Bestandteile möglich. So können die Ventile in den Einlass- und Auslasskanälen durch Auslass-Einschnürungen oder Einlass—Einschnürungen ersetzt werden, um Strömungen jeweils in einer einzelnen Richtung hervorzurufen, indem der Strömung in der einen Richtung weniger

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Widerstand entgegengesetzt wird als in der anderen Richtung. Eine derartige Anordnung ist in der US-PS 3 898 017 beschrieben und erläutert. Das in der Heizkammer verwendete Pumpfluid kann Luft oder ein Gas sein., so Argon oder Helium, welche grössere thermische Expansion pro Einheit der Wärmeenergie besitzen als Luft.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.

Fig. 1 ist eine vereinfachte Schnittdarstellung einer Pumpvorrichtung und der zugehörigen Steuerungseinheit zur Veränderung der Frequenz und der Pulsbreite des am Heizelement angelegten Signals^

Fig. 2 ist eine vereinfachte Darstellung einer Pumpvorrichtung mit gesonderten Öffnungen zur Aufnahme und zum Ableiten gepumpten Fluids in d&r ersten Kammer, bei Darstellung einer Rückkopplungs-Steuerschleifej um die Amplitude^ die Impulsbreite oder die Frequenz des am Heizelement angelegten elektrischen Signals zu verändern;

Fig. 3 ist eine Einzelschnittansicht einer Pumpvorrichtung mit mehreren Öffnungen in der Pumpkammer;

Fig. 4 ist eine Einzelschnittansicht einer Pumpvorrichtung mit einer Kanalanordnung, welche mit einer Tropfkammer verwendbar i

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Fig. 5 ist eine Einzelschnittansicht einer Pumpvorrichtung mit einer Einrichtung zur Entlastung des Auslassventilsj

Fig. 6 ist eine Schnittansicht einer Pumpvorrichtung, welche verwendbar ist, um den Druck des gepumpten Fluids auf einen höheren Wert als denjenigen zu bringen, welcher direkt durch das Pumpfluid in der Heizkammer erzeugt wird; und

Fig. 7A und 7B geben im Schnitt eine Pumpvorrichtung in zwei verschiedenen Arbeitsstufen bei Verwendung eines dritten, die Durchströmung sperrenden Ventils wieder.

Das Pumpsystem nach der Erfindung, wie es unter Bezugnahme auf Fig. 1 ersichtlich ist, weist eine Pumpvorrichtung 44 auf, welche elektrisch mit einer Steuereinrichtung 10 verbunden ist, um Fluid 22 von einem Behälter 20 an einen Bestimmungsort 46 zu pumpen. In der bevorzugten Anwendung der beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung ist die Pumpe vorgesehen, um ein Fluid bzw. ein Arzneimittel aus einem Beutel oder aus einem anderen Behälter in den Blutstrom eines Patienten zu überführen, wobei der Patient im allgemeinen der Bestimmungspunkt für das Fluid (nachfolgend das gepumpte Fluid benannt) ist.

Insbesondere weist die Pumpvorrichtung 44 eine Pumpkammer 32 auf, welche mittels einer Membran 36 in eine erste Kammer 33 und eine zweite Kammer 35 aufgeteilt ist. Die erste Kammer dient zur Aufnahme des gepumpten Fluids, während die zweite Kammer das Pumpfluid aufnimmt. Eine umschlossene Heizkammer 30, in welcher Luft oder ein arideres Gas enthalten ist, ist mittels eines

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Kanals an die zweite Kammer 35 angeschlossen. Die Membran 36 bewegt sich innerhalb der Pumpkammer 32 entsprechend der Druckerhöhung und Druckreduzierung des Gases in äer Heizkammer 30 vorwärts- und rückwärtsgerichtet.

Fluid wird entlang eines Einlasskanals 24 aus dem Behälter 20 in die Pumpvorrichtung eingeleitete Ein Einwegventil 38 befindet sich zwischen dem Einlasskanal 24 und einem inneren Kanal 42 _s um sicherzustellen;, dass das gepumpte Fluid 22 nicht zurück in den Einlasskanal 24 strömt. Zwischen dem inneren Kanal 42 und einem Auslasskanal 26 befindet sich ein zweites Einwegventil 40, welches verhindert, dass das aus der Pumpvorrichtung 44 herausgedrückte Fluid in den inneren Kanal 42 zurückkehrt.

Wenn bei Betrieb alle Luft aus dem Einlasskanal 24, aus der Kammer 33 der Pumpkammer 32 und aus dem inneren Kanal 42 abgeleitet ist, dann verursacht eine Zunahme des Pumpfluid-Druckes in der Heizkammer 30, dass die Membran 36 in Richtung der ersten Kammer 33 der Pumpkammer 32 bewegt wird, derart, dass sich das Volumen d&r ersten Kammer 33 reduziert und Fluid nach aussen in den inneren Kanal 42 gedrückt wird. Da das Ventil 38 verhindert, dass das gepumpte Fluid zurück in den Einlasskanal 24 strömt, wird das gepumpte Fluid aus dem inneren Kanal 42 durch das Ventil 40 in den Auslasskanal 26 gedrängt.

Wenn der Druck des Pumpfluids in der Heizkammer 30 wiederum abnimmt, so beispielsweise beim Ausschalten der Heizvorrichtung, dann wird die Membran 36 in Richtung der Kammer 30 ge- ::nqen, was eine Volumenzunahme in der ersien Kammer 33 zur Folge hai. Als Folge davon fliesst Fluid durch das Ventil 38 in den

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inneren Kanal 42 und in die erste Kammer 33. Es tritt kein Fluid durch das Ventil 40 ein, da der Fluiddruck im Kanal 42 zur Folge hat, dass sich das Ventil 40 schliesst.

Obwohl verschiedene andere Verfahren verwendbar sind, um zum Zwecke der Pumpwirkung den Druck des Pumpfluids in der Heizkammer 30 zu erhöhen und zu reduzieren, wird das Pumpfluid in der Heizkammer 30 vorzugsweise intermittierend oder periodisch erhitzt, indem periodisch ein elektrischer Strom durch eine Heizspirale bzw. ein Heizband 18 geleitet wird, welches mittels Leitungen 16 mit der Steuereinheit 10 verbunden ist. Die periodischen Impulse des Stromes durch das Heizband 18 haben zur Folge, dass sich das Pumpfluid innerhalb der Heizkammer 30 expandiert und kontraktiert, derart, dass entsprechend die Membran 36 periodisch verschoben wird. Es sind verschiedenartige Schaltungen verfügbar, welche periodische Stromimpulse auslösen können. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 10 mit einer Schaltungsanordnung versehen sein, wie sie in der US-PS 3 898 01 7 beschrieben ist. Sie kann auch einer der verschiedenartigen Steuerschaltungen entsprechen, welche in der Literatur erläutert sind, so durch die National Semiconductor Corporation in Verbindung mit ihrem JL-555 Zeit-Impuls-Generator.

In einer Ausführungsform kann die Schaltung nach der US-PS 3 898 017 mit Hilfe eines Potentiometers modifiziert werden, dessen Einstellung die Impulswiederhol rate verändern kann, welche am Heizband 18 angelegt wird. In einer derartigen Ausführungsform ist die Steuereinheit 10 mit einem Frequenzsteuerknopf 12 ausgestattet, welcher mit dem Potentiometer verbunden

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ist, wodurch die Frequenz der Impulse veränderbar ist. Die Steuereinheit kann auch einen variablen Resistor bzw. Wiederstand aufweisen, welcher mit einem Steuerknopf 14 verbunden ist, um die Zeitdauer der Impulse zu verändern bzw. zu steuern. Derartige Modifikationen der vorstehend genannten Schaltungen, bei welchen die Impulsrate und die Impulsbreite veränderbar sind, können durch elektrische Steuerung einer Oszillatorschaltung herbeigeführt werden, wie sie mit den verschiedenartigen Schaltungen der bekannten 555-Broschüre der National Semiconductor Corporation bekannt sind. Insbesondere können sowohl die Frequenz als auch die Impulsbreite gesteuert werden, indem man eine Spannung an den geeigneten Stiften der 555-Zeitsteuerungseinrichtung anlegt.

Gemäss Fig. 2 ist die Vorrichtung gemäss der Erfindung mit einer Rückkopplungs-Steuerschleife versehen, um die Rate bzw. die Menge zu steuern, mit welcher das Fluid durch den Auslasskanal 26 strömt. Ein derartiges System ist insbesondere verwendbar, wenn die Pumpvorrichtung 44 mit veränderlicher Verdrängung wirkt, derart, dass sich die Membran 36 nur teilweise in die erste Kammer erstreckt bzw. expandiert. Wenn man demgemäss das Ausmaß der Erwärmung in der Pumpkammer 30 steuert, wird in gleicher Weise das Ausmaß des erhöhten Druckes steuerbar, welcher gegenüber der Membran 36 wirkt. Auf diese Weise kann ein sehr genaues Volumen des gepumpten Fluids während jedes Pumpzyklus erzielt werden. Da das Ausmaß der durch das Heizband 18 an die Pumpkammer 30 abgegebenen Wärmeenergie in Beziehung steht zum Strom, welcher über die Steuereinheit IO durch das Heizband bzw. die Heizschleife IB hindurchyeleitet wird,

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kann durch durch Steuerung der Spannungsamplitude sowohl die Impulsbreitensteuerung 14 oder die Frequenzsteuerung 12 verwendet werden, um genau das Volumen und somit die Strömungsrate des die Pumpe passierenden Fluids einzustellen. Natürlich kann im Rahmen der Erfindung auch jeder andere Steuerungsmechanismus verwendet werden, um die Impulsbreite und die Frequenz zum Zwecke der Steuerung des Pumpvolumens zu steuern.

Um ein derartiges Steuerungssystem in Betrieb zu nehmen, kann ein Sensor 50 für die Strömungsmenge bzw. -rate im Auslasskanal 26 vorgesehen sein. Dieser fühlt die Strömungsrate bzw. den Druck oder jeden anderen relevanten Parameter ab, welcher als Anzeige für das Pumpvolumen, für die Pumprate oder für den Pumpdruck dient und einen im wesentlichen konstanten Spannungsausgang erzeugt, welcher proportional ist zu dieser Strömungsrate, diesem Strömungsdruck bzw. dem abgefühlten Strömungsvolumen. Dieser Spannungswert wird an einem Summierpunkt von einem Spannungswert subtrahiert, welcher durch ein durch einen Knopf 56 steuerbares Amplitudenpotentiometer einstellbar ist, um ein Fehlerausgangssignal zu erzeugen. Natürlich sind der Sensor 50 und der Spannungsausgang vom Amplitudenpotentiometer kalibriert bzw. eingestellt, derart, dass der Fehler Null wird, wenn die durch den Sensor 50 abgefühlte Strömungsrate den Werten entspricht, welche durch den Knopf 56 eingestellt sind. In diesem Fall ist das Fehlersignal vom Summierpunkt 52 NuIl-

Das Fehlersignal vom Summier-Knotenpunkt 52 wird daraufhin durch die durch den Steuerknopf 12 und den Steuerknopf 14 einstellbare Steuerschaltung verwendet, um eine Rückkopplung).;-

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Steuerung für die Amplitude bzw, die Zeitdauer der Impulse zu erhalten, welche zur Erhitzung der Heizschlange 18 verwendet werden. Natürlich können auch verschiedene andere Verfahren und Steuerungseinrichtungen benutzt werden, um automatisch die Wärmeenergie abzufühlen und zu steuern, welche zur Erwärmung des Gases in d&r Kammer 30 benutzt wird. So kann beispielsweise eine direkte Rückkopplungssteuerung für die Impulswiederhol rate bzw. für die Impulsdauer benutzt werden, ohne dass ein zusätzliches Amplitudenpotentiometer erforderlich wäre.

Bei einem Vergleich der Pumpvorrichtung nach Fig. 2 mit der Pumpvorrichtung nach Fig. 1 ist ersichtlich, dass das gepumpte Fluid (Fig. 2) in die Pumpkammer über einen ersten Kanal 43 eintritt und über einen zweiten Kanal 45 austritt, wobei jeweils besondere Öffnungen in der Pumpkammer anstelle des einzelnen Kanals und der Öffnungszuordnung nach Fig. 1 vorgesehen sind.

In Fig. 3 ist im Schnitt eine Ausführungsform der Pumpvorrichtung nach der Erfindung dargestellt. Bei dieser Anordnung tritt das gepumpte Fluid durch einen Einlasskanal 24 ein und wird über einen Auslasskanal 26 abgeführt. Zwischen dem Einlasskanal 24 und dem Auslasskanal 26 ist ein Eingangsventil 116 mit einer Feder 118, welche an einem Ende an einer Wand des Pumpengehäuses 104 befestigt ist und am anderen Ende mit einem Ventilkörper 120 in Verbindung steht, vorgesehen. Wenn Fluid veranlasst wird, in einen inneren Kanal 108 der Pumpkammer 104 einzutreten, dann ruft der Fluiddruck eine Öffnung des Ventilkörpers 120 gegenüber der Wirkung der Feder 118 hervor, derart,

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dass das gepumpte Fluid entlang des Ventilkörpers 120 in den inneren Kanal 108 strömen kann.

In vergleichbarer Weise ist ein Auslassventil 110 mit einer Feder 112 und mit einem Ventilkörper 114 versehen, welcher öffnet, wenn ein durch die Bewegung einer Membran 128 ausgelöster Druck das Fluid aus einer Pumpkammer 124 herausdrückt.

Die Pumpkammer 124 ist mittels eines Kanals 106 an den inneren Kanal 108 angeschlossen, um ein kontinuierliches inneres Volumen des Pumpgehäuses 104 zu bilden. Die Pumpkammer 124 kann durch eine konkave Eindrückung an einer Fläche des Gehäuses 104 gebildet sein, wobei eine Membran 128 quer zur Mündung der konkaven Einpressung plaziert ist. Die Membran 128 und das Gehäuse 104 werden daraufhin in einen kreisförmigen Bereich mit einer im wesentlichen ebenen Fläche 103 eines zweiten Gehäusekörpers 102 eingesetzt, derart, dass die Gehäuse 104 und 102 eng aneinandergepasst sind und sich die Membran 128 dazwischen befindet und eine im wesentlichen luftdichte Verbindung zwischen dem Gehäuse 102 und dem Gehäuse 104 erstellt ist. Die Membran trennt also das gepumpte Fluid an einer Seite der Membran von dem Pumpfluid an der anderen Seite der Membran. Natürlich kann anstelle der ebenen Fläche 103 eine konkave Fläche entsprechend der Fläche 171 nach Fig. vorgesehen sein, insbesondere, wenn das gepumpte Fluid einen Überdruck aufweist.

In der Praxis wird die Pumpkammer 124 vorzugsweise durch eine im wesentlichen konkave Fläche gebildet, gegenüber welcher

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sich die Membran 128 andrückt, wenn der Fluiddruck in der Kammer 130 hoch ist. Der konkaven Fläche liegt dabei eine im wesentlichen ebene Fläche gegenüber, gegenüber welcher die Membran 128 zurückkehrt, wenn der Fluiddruck in der Kammer 130 verhältnismässig niedrig ist. Während der Kanal 106 eine einzelne Öffnung bzw. einen Durchlass in der Pumpkammer 124 aufweisen kann, sind vorzugsweise mehrere kleinere Öffnungen vorgesehen, um die Genauigkeit des Pumpkammervolumens aufrechtzuerhalten, da sich die Membran in eine grössere Öffnung erstrecken würde und dadurch ein grösseres Volumen des gepumpten Fluids verdrängt würde. Eine derartige erhöhte Versetzung bzw. Verlagerung kann zu einem beträchtlichen und nicht annehmbaren Fehler führen, wenn genaue Pumpvolumen erwünscht sind. Natürlich können auch andere Verfahren verwendet werden, um zu verhindern, dass sich die Membran in die Öffnungen erstreckt, mittels welchen die Pumpkammer an den inneren Kanal 108 angeschlossen ist. So können (Fig. 4) poröse bzw. durchlässige Flächen 158 und 159 vorgesehen sein, so beispielsweise ein feines Sieb oder eine andere vergleichbare Fläche, welche über die Flächen einer Pumpkammer 150 plaziert werden, um auf diese Weise die Öffnungen 160 und 162 der Pumpkammer des ersten Kammervolumens und um eine Öffnung 164 im zweiten Kammervolumen abzudecken. Die durchlässigen Flächen ermöglichen, dass das Pumpfluid hindurchströmt und gleichzeitig wird verhindert, dass sich die Membran in die Öffnungen hinein verformt. Ein alternatives Verfahren, eine derartige Verformung zu verhindern, ist in Fig. 3 dargestellt, wobei die Pumpkammeröffnungen in mehrere Öffnungen kleineren Querschnitts aufgeteilt sind,

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Gemäss Fig. 3 verbindet ein Kanal 126 für Pumpfluid die zweite Kammer der Pumpkammer mit der Heizkammer 130. Ein weiterer Kanal 122 mit einem sehr kleinen Querschnitt ermöglicht, dass der Druck innerhalb der Heizkammer 130 gegenüber den Aussendrücken während einer verhältnismässig langen Zeit im Gleichgewicht gehalten werden kann. Ein derartiger kleiner Kanal wird vorzugsweise verwendet, um Verformungen in der Membran 128 zu verhindern, welche sich durch ungleiche Drücke ergeben könnten, da diese ihrerseits Pumpvolumenfehler zur Folge haben würden. Natürlich muss die Zeitspanne, welche erforderlich ist, um den Druck innerhalb der Heizkammer 130 mit dem Druck ausserhalb der Heizkammer 130 über den Kanal 122 auszugleichen, grosser sein als die Impulsbreite des elektrischen Signals, welches über die elektrischen Leitungen 132 und 134 an die Heizschlangen-Vorrichtung 136 angelegt wird. Falls dies nicht der Fall wäre, dann würde der durch die Heizung des Pumpfluids in der Kammer 130 entstehende erhöhte Druck über den Kanal 122 abgebaut werden und würde nicht die Membran 128 in die erste Kammer der Pumpkammer 124 expandieren. Die Heizkammer 130 kann als Teil des Gehäuses 102 gefertigt werden oder kann als getrennter Körper bestehen, welcher fest mit dem Gehäuse 102 verbunden ist, derart, dass die Verbindung durch eine Abdichtung 138 luftdicht gehalten ist.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform nach der Erfindung dargestellt, welche einen Einlasskanal 24 aufweist. Dieser ist an ein Einlassventil 142 angeschlossen, das mittels eines Kanals an eine Öffnung 160 einer Pumpkammer 150 angeschlossen ist. Eine Öffnung 162 ist etwa in der Mitte der konkaven Fläche der

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Pumpkammer 150 vorgesehen und ist an ein Auslassventil 144 angeschlossen. Ein Auslasskanal 146 verbindet das Auslassventil 144 mit einer Tropfkammer 156. Ein Pumpfluid-Kanal 154 ist mit einer Öffnung 164 in der ebenen Fläche der Pumpkammer 150 ausgestattet, wobei diese Kammer in einer Kappe 152 ausgebildet ist. Eine Membran 161 teilt die Pumpkammer 150 zwischen der konkaven Fläche mit den Öffnungen 160 und 162 gegenüber der ebenen Fläche mit der Öffnung 164. Wie vorstehend erwähnt ist, kann ein poröser Körper 158 über die Öffnungen 160 und 162 gelegt werden, während ein entsprechender Körper 159 über die Öffnung 164 gelegt wird. Bei Inbetriebnahme der Vorrichtung nach Fig. 4 tritt gepumptes Fluid zunächst durch das erste Einlassventil 142 ein und gelangt in die Pumpkammer 150. Das Fluid wird durch die Öffnung 162 und durch das Auslassventil 144 in den Auslasskanal 146 gedruckt und gelangt nachfolgend in die Tropfkammer 156. Somit tritt das gepumpte Fluid tatsächlich durch eine Öffnung in die Pumpkammer 150 ein und verlässt diese über eine andere Öffnung, während in der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 3 das gepumpte Fluid durch ein und dieselbe Öffnung in die Pumpkammer eintritt und aus dieser Pumpkammer herausgeleitet wird.

Wie vorstehend erwähnt ist, bestehen die Ventile vorzugsweise als Einweg ventile. Die Ventile können jedoch durch Einlassund Auslass-Einschnürungen ersetzt werden, welche die Strömung in einer Richtung zulassen, ohne vollständig zu verhindern, dass gepumptes Fluid entgegengesetzt zur erwünschten Strömungsrichtung strömt. Eine derartige Anordnung ist in der US-PS 3 898 017 dargestellt. Die Ausführungsform nach Fig. veranschaulicht, dass verschiedene Anordnungen der verschiede-

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nen Kanäle und der verschiedenen Ventile im Rahmen der Erfindung verwirklichbar sind.

Gemäss Fig. 5 ist eine Pumpkammer 170 durch eine Membran 182 in eine erste Kammer 181 und eine zweite Kammer 179 aufgeteilt. Die Pumpkammer 170 ist mittels eines Kanals 183 an einen Kanal 186 angeschlossen, der zwischen einem Einlassventil 1 74 und einem Auslassventil 1 76 besteht. Das Volumen des Verbindungskanals 183 und der Pumpkammer 170 bildet ein Pumpkammervolumen, während das durch das Kanal 186 gebildete Volumen als Kanalvolumen bezeichnet wird. Vorzugsweise ist das Pumpkammervolumen grosser als das Kanalvolumen, um sicherzustellen, dass eingeschlossene Luft aus dem System entweicht, wenn die Pumpvorrichtung arbeitet. Das Auslassventil 176 kann entweder gespannt oder entspannt sein, um das Entweichen von Luft aus dem System zu erleichtern. So ist die Feder177 als Bestandteil des Auslassventils 1 76 an einer zweiten Membran 192 befestigt, so dass sich das Ventil 126 in ungespanntem Zustand befindet, wenn die Membran 192 nicht verlagert ist. In der entspannten Lage lässt das Ventil 1 76 einen verhältnismässig kleinen Druck des gepumpten Fluids im Einlasskanal 24 wirken, um das Ventil 176 zu öffnen, derart, dass gepumptes Fluid durch das Ventil 1 74 eintreten und durch das Ventil 1 76 abströmen kann, ohne dass eine Pumpwirkung mittels der Membran 182 erforderlich wäre. Um das Ventil 1 76 zu spannen, kann ein Trag- oder Haltekörper 190 vorgesehen sein, an welchem eine Schraubvorrichtung 196 vorgesehen ist. Die Schraubvorrichtung ist mit einem Druckkörper 194 ausgestattet, der nahe der Membran 192 plaziert ist. Wenn man die Schraubvorrichtung 196 geeignet einstellt, dann bewegt sich der Druckkörper 194 relativ zum Trag-

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körper 190 nach innen gerichtet, wodurch die Membran 192 zusammengedrückt wird und der Ventilkörper 176 durch Zusammendrücken der Feder 177 eine Vorspannung erfährt. Nachfolgend öffnet sich das Ventil 176 nur entsprechend der durch die Membran 182 ausgelösten Pumpwirkung. Natürlich können auch andere Mittel zum Spannen des Ventils im Rahmen der Erfindung benutzt werden.

In Fig. 6 ist eine Vorrichtung dargestellt, mittels welcher der Pumpdruck im Auslasskanal 126 unter Verwendung hydraulischer Prinzipien erhöht werden kann. So ist eine Heizkammer 200 mit einer ersten Membran 202 vorgesehen, welche über eines der Enden der Kammer gelegt ist, wodurch der erhöhte Pumpfluiddruck, hervorgerufen durch Heizen des Pumpfluids, über der gesamten Fläche der Membran 202 zur Wirkung kommt. Nahe der Membran 202 kann an der entgegengesetzten Seite bezüglich der Heizkammer 200 ein Körper 204 vorgesehen sein, welcher einen konvexen Bereich 206 an der entgegengesetzt zur an der Membran 202 anliegenden Fläche aufweist. Ein Pumpkörper 208 ist vorgesehen, welcher ein Einlassventil 212 und ein Auslassventil 210 aufweist. Diese sind mittels eines inneren Kanals 214 verbunden. Im Pumpkörper bzw. Gehäuse 208 befindet sich ein konkaver Bereich, welcher mittels eines Kanals 202 an den inneren Kanal 214 angeschlossen ist. Eine Membran 218 liegt über der Mündung des konkaven Bereichs des Pumpkörpers 208, wodurch eine umschlossene Pumpkammer 216 gebildet ist.

Bei Verwendung wird der Pumpkörper bzw. das Gehäuse 208 nahe des Körpers 204 angeordnet, welcher sich nahe der Membran 202 befindet. Der konvexe Teil 206 des Gehäuses 204 wird entgegenge-

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GRiQfNAL INSPECTED

setzt zum konkaven Bereich des Körpers 208 in Lage gebracht. Vorzugsweise entspricht der konvexe Bereich 206 im wesentlichen dem Spiegelbild des konkaven Bereichs im Gehäuse 208. Das Gehäuse 204 wird zunächst unmittelbar nahe der Membran 208 angeordnet und mit dieser in Berührung gebracht, wenn das Pumpfluid in der Kammer 200 kalt ist. Wenn das Pumpfluid erhitzt ist, wodurch der Druck in der Kammer 200 ansteigt, dann expandiert die Membran 202, derart, dass der Körper 204 an die Membran 218 angedrückt wird und das gepumpte Fluid in der Kammer 216 in den Kanal 214 gedrückt wird. Aus diesem Kanal gelangt das Fluid durch den Auslasskanal 26 nach aussen. Wenn das Gas in der Kammer 200 abgekühlt ist, dann kehrt der Körper 204 in seine Ruhelage zurück und die Membran 218 kehrt ihrerseits in ihre Ausgangslage zurück, wodurch gepumptes Fluid wiederum durch das Einlassventil 212 in die Pumpkammer 216 eintritt.

Nach den hydraulischen Prinzipien ist der Druck in der Kamnner 200 gegenüber der Gesamtfläche der Membran 202 angelegt, wodurch der Körper 204 mit einer bestimmten Kraft nach aussen gedrückt wird. Die gesamte Kraft wird durch den konvexen Teil 206 konzentriert und wird an der kleineren Fläche der Membran 218 angelegt. So ist die Kraft pro Flächeneinheit erhöht, was zu einer Zunahme des Druckes führt, mit welchem das Fluid durch den Pumpkörper bzw. das Gehäuse 208 gepumpt wird. Die vorstehend erläuterte Ausführungsform ist bevorzugt verwendbar, da es sich herausgestellt hat, dass eine praktische obere Grenze des Druckes besteht, welcher gegenüber einer Fläche zur Anwendung gebracht werden kann, wenn man sich der Technik des erwärmten Gases, wie vorstehend erläutert, bedient.

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Natürlich kann das Gehäuse 208 nahe der Membran 202 angeordnet sein und kann somit von dieser gelöst werden, während der Körper 204 an einer stationären Position entgegengesetzt zum Gehäuse 208 vorgesehen sein kann.

In den Fig. 7A und 7B ist im Schnitt eine erfindungsgemässe bevorzugte Ausführungsform der Pumpvorrichtung mit einer Pumpkammer 320, einem Einlassventil 306, einem Auslassventil 332 und einem Ventil 348 dargestellt. Das Ventil 348 ist als Sperrventil für die Strömung ausgebildet. Jedes der Ventile besitzt eine Ventilkammer mit einem Ventil volumen. Ein Ventilansatz mit einer Öffnung an seinem Ende erstreckt sich in das jeweilige Ventilvolumen. Eine Ventilmembran befindet sich innerhalb des Ventil Volumens und erstreckt sich quer zum Ansatz, um das Ventilvolumen in ein Fluid-Strömungsvolumen und ein Fluid-Druckvolumen zu teilen. Infolgedessen befindet sich jedes Ventil in einer normalerweise geschlossenen Position, wenn die Membran die Öffnung am Ventilansatz abdeckt.

Das Einlassventil 306 besitzt einen Ventilansatz 308 mit einer Öffnung 310 an seinem Ende. Die Öffnung 310 des Einlasskanals bildet den Endpunkt eines Einlasskanals 304. Das gepumpte Fluid tritt durch eine Einlassöffnung 302 am Ende des Ansatzes 300 in den Einlasskanal 304 ein.

Eine Einlass-Ventilmembran 316 unterteilt das Einlass-Ventilvolumen in ein FTuid-Strömungsvolurnen 312 und ein Druck-Volumen 314. Ein Druckkanal 318 ist zwischen dem Fluid-Strömungsvolumen 312 und dem Fluid-Druckvolumen 314 vor-

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gesehen, so dass die Membran 316 aus ihrer normalerweise geschlossenen Position über der Öffnung 310 nur dann verlagert wird, wenn ein Druckunterschied zwischen dem gepumpten Fluid im Kanal 304 und dem gepumpten Fluid im Ventil volumen besteht.

Die Pumpkammer 320 ist in vorstehend beschriebener Weise gleichfalls zweigeteilt, d.h. durch eine Pumpmembran 322 in eine erste Kammer bzw. ein erstes Kammervolumen 324 und in eine zweite Kammer bzw. ein zweites Kammervolumen 326 aufgeteilt. Ein Strömungskanal 330 ist vorgesehen, welcher eine ungehinderte Verbindung des gepumpten Fluids zwischen der ersten Kammer bzw. denn ersten Kammervolumen 324 und dem Fluid-Strömungsvolumen 312 als auch dem Fluid-Druckvolumen314 des Einlassventils 306 herstellt. Der Strömungskanal 330 endet an einer Öffnung 336 im Ende eines zweiten Ansatzes 334, der sich in das Ventilvolumen des Auslassventils 332 erstreckt. Eine Membran 338 unterteilt das Auslassventil 332 in ein Fluid-Strömungsvolumen 340 und ein Fluid-Druckvolumen 342. Die Ventilmembran 338 erstreckt sich quer zur Öffnung 336, um das Auslassventil 332 in einem normalerweise geschlossenen Zustand zu halten. Ein Druckkanal 344 stellt die Fluidverbindung zwischen dem Fluid-Strömungsvolumen 340 und dem Druckvolumen bzw. der Kammer 342 her, so dass sich die Membran 338 nur in von der Öffnung 336 abgewandter Richtung bewegt, wenn ein ausreichendes Druckdifferential zwischen dem gepumpten Fluiddruck im Kanal 330 und dem Druck im Ventilvolumen des Auslassventils 332 besteht.

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η 3 ο ο 11 / η π η,

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Das die Durchströmung verhindernde Ventil 348 besitzt in vergleichbarer Weise ein Ventil volumen, welches durch eine Membran 350 zweigeteilt ist. Die Membran erstreckt sich quer zu einer Öffnung 358, die im Ende eines Ventilansatzes 356 ausgebildet ist. Die Membran 350 unterteilt das Ventil volumen in ein Fluid-Strömungsvolumen 352 und ein Fluid-Druckvolumen 354. Ein Strömungskanal 346 verbindet das Fluid-Strömungsvolumen 340 des Auslassventils 332 mit dem Fluid-Strömungsvolumen 352 des Ventils 348. Ein Druckkanal 362 verbindet das Fluid-Strömungsvolumen 354 mit dem Einlasskanal 304.

Die Öffnung im Ventilansatz 356 stellt den Ausgangspunkt eines Auslasskanals 360 dar, der sich durch die Pumpvorrichtung erstreckt und an einer Auslassöffnung 376 einen Endpunkt besitzt. Diese Öffnung ist im Ende eines Auslasskanal-Ansatzes 374 vorgesehen.

Um das gepumpte Fluid in die Pumpvorrichtung einzubringen, ist ein Pumpfluid innerhalb einer Heizkammer 366 vorgesehen. Diese Heizkammer ist mittels eines Kanals 364 mit der zweiten Kammer 326 verbunden. Ein Heizfaden bzw. eine Heizschlange 368 befindet sich innerhalb der Heizkammer 366. Das Heizelement bzw. die Heizschlange 368 ist elektrisch mit einem Paar von Anschlüssen 370 und 372 verbunden, an welche eine elektrische Stromquelle angeschlossen ist, derart, dass intermittierend elektrische Impulse am Heizelement 368 angelegt werden können.

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Wenn ein elektrischer Impuls am Heizelement 368 angelegt wird, dann erhitzt sich das Pumpfluid innerhalb der Heizkammer und hat zur Folge, dass die Pumpmembran 322 so verlagert wird, dass das erste Kammervolumen 324 abnimmt. Auf diese Weise wird das gepumpte Fluid aus der ersten Kammer 324 entlang des Kanals 330 gedruckt, so dass sich die Auslassventil-Membran 338 öffnet und das gepumpte Fluid durch das Ventil 332 hindurch passieren kann. Wenn das Auslassventil 332 geöffnet wird, dann gelangt das gepumpte Fluid durch den Strömungskanal 346 und übt einen Druck gegenüber der Ventilnnennbran 350 aus, derart, dass diese nach unten gedruckt wird und ermöglicht, dass das gepumpte Fluid aus dem Auslasskanal 360 abströmt. Wie vorstehend erwähnt wurde, verbleibt bei diesem Betriebszustand das Einlassventil bzw. die Membran 316 geschlossen, da der Druck im Fluid-Strömungsvolumen 312 und im Druckvolumen 314 durch den Druckkanal 318 ausgeglichen wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7B ist die Arbeitsweise der Pumpvorrichtung dargestellt, wenn ein elektrischer Impuls nicht in das Heizelement 368 der Heizkammer 366 geleitet wird. In diesem Zustand nimmt das Pumpfluidvolumen ab, da sich die Pumpmembran 322 nach unten in Richtung der Heizkannmer bewegt. Diese Bewegung hat zur Folge, dass das erste Kammervolumen 324 zunimmt, wodurch gepumptes Fluid nach unten in das erste Kammervolumen 324 gesogen wird. Wenn das gepumpte Fluid in die erste Kammer bzw. das erste Kammervolumen 324 gesogen wird, dann hat ein Saugeffekt zur Folge, dass die Ventilmembran 338 des Auslassventils 332 fest gegen-

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über der Öffnung 336 gehalten wird, derart, dass sichergestellt istj dass das Auslassventil 332 geschlossen bleibt» Gleichzeitig ruft der Saugeffekt bzw. der negative Druck des gepumpten Fluids ein Druckdifferential zwischen dem Einlasskanal 304 und dem Einlassventilvolumen hervor, wodurch die Membran 316 des Einlassventils 306 nach unten verlagert wird und gepumptes Fluid durch das Einlassventil 306 in das erste Kammervolumen 324 abströmen kann. Falls kein Überdruck bzw. Druckgefälle an der Einlassöffnung 302 oder an der Auslassöffnung 376 besteht, dann verbleibt das Ventil 348 geschlossen.

Es kann an den Einlass- und Auslassöffnungen 302 bzw. 376 entweder ein positiver oder ein negativer Druck bestehen. So kann beispielsweise ein ausreichend grosser Überdruck an der Auslassöffnung 376 zu einem Öffnen des Ventils 348 führen. Der Druckkanal 344 des Auslassventils 332 gleicht jedoch das Druckvolumen 342 im Auslassventil 332 aus, so dass eine Verlagerung der Ventilmembran 338 verhindert wird, um das Auslassventil geschlossen zu halten, selbst wenn das Durchstrom-Sperrventil gemäss einem Überdruck im Auslasskanal 360 öffnet.

Falls andererseits ein positives Druckgefälle bzw. ein Überdruck an der Einlassöffnung 302 besteht, dann öffnet das Einlassventil 316 sowie das Auslassventil 332, wie dies vorstehend beschrieben wurde. Jedoch ist der Einlasskanal 304 mittels des Kanals 3ß2 mit dem Druckvolumen 354 des Ventils 348 verbunden. Infolgedessen wird ein Überdruck im Einlasskanal 304 innerhalb dos Druck volumen« 354 angelegt, wird jedoch nicht im

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Strömungsvolumen 352 wirksam. Die Ventilmembran 350 wird fest gegen die Öffnung 358 gedruckt, um das den Durchstrom sperrende Ventil zu schliessen.

Falls an der Einlassöffnung 302 ein Unterdruck bzw. ein negatives Druckgefälle existiert, dann öffnet das Ventil 348, jedoch schliesst das Auslassventil 332, um zu verhindern, dass gepumptes Fluid durch die Pumpvorrichtung strömt. Wenn ein Überdruck an der Einlassöffnung 302 besteht, dann schliesst das Ventil 348, wodurch gleichzeitig ein Durchstrom von gepumptem Fluid verhindert wird.

Falls schliesslich ein ausreichend hoher Überdruck an der Auslassöffnung 376 existiert, dann öffnet das Ventil 348, jedoch schliesst das Auslassventil 332 und verhindert eine Durchströmung.

Mit der Vorrichtung nach der Erfindung ist es also möglich, genaue Mengen eines Fluids aus einem Behälter hu einem Bestimmungsort zu pumpen. Insbesondere ist die Vorrichtung nach der Erfindung für intravenöse Zwecke geeignet, wo die Rate bzw. Geschwindigkeit der in einen Patienten einzuführenden Medikamente bzw. eines einzuführenden Fluids kritisch sind.

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Claims

PATENTANSPRUCH E

' 1 .j Pumpvorrichtung zur Bewegung eines gepumpten Fluids aus einem Behälter an einen Bestimmungsort gemäss Veränderungen des Druckes eines Pumpfluids, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpvorrichtung ein Pumpgehäuse mit einer Einlassöffnung zur Aufnahme gepumpten Fluids aus dem Behälter, mit einer Auslassöffnung zum Ableiten des gepumpten Fluids an den Bestimmungsort, mit einer Pumpkammer, mit einem Einlasskanal, einem Auslasskanal und einer Kanalverbindung zwischen dem Einlasskanal und dem Auslasskanal aufweist, dass eine Membraneinrichtung die Pumpkammer in ein erstes Kammervolumen zur Aufnahme des gepumpten Fluids und ein zweites Kammervolumen zur Aufnahme des Pumpfluids unterteil^ dass eine Einrichtung zur Erzeugung eines variablen Druckes den Druck des Pumpfluids intermittierend verändert, um alternativ das zweite Kammervolumen zu vergrössern und um dadurch den Druck des gepumpten Fluids zu erhöhen und dieses aus dem ersten Kammervolumen herauszudrücken,,

or?noi 1

Bayerische Vereinsbank München, Kto.-Nr. 882 495 {BLZ 700202 70) · Deutsche Bank München, Kto.-Nr.82/0S050 (BLZ 70070010)

Postscheckami München, Kto.-Nr. 163397-802 (BLZ 700 10080)

und um das zweite Kammervolumen zu verringern, um dadurch den Druck des gepumpten Fluids zu reduzieren und dieses in das erste Kammervolumen anzusaugen, dass eine erste Ventileinrichtung zwischen dem Einlasskanal und der Kanalverbindung vorgesehen ist und auf den Druck des gepu mpten Fluids in der ersten Kammer anspricht, dass eine zweite Ventileinrichtung in der Kanalverbindung vorgesehen ist und auf den Druck des gepumpten Fluids in der ersten Kammer anspricht, wobei die erste Ventileinrichtung öffnet, wenn die zweite Ventileinrichtung schliesst und die erste Ventileinrichtung geschlossen wird, wenn die zweite Ventileinrichtung öffnet, dass eine dritte Ventileinrichtung zwischen dem Auslasskanal und der zweiten Ventileinrichtung in der Kanalverbindung vorgesehen ist, um zu verhindern, dass gepumptes Fluid durch die Pumpe entsprechend einem Druckgefälle an der Einlass- oder Auslassöffnung zurückströmt, und dass die dritte Ventileinrichtung so angeschlossen ist, dass sie wenigstens eines der ersten, zweiten und dritten Ventile entsprechend dem Druckgefälle an den Einlass- und Auslassöffnungen schliesst.
2. Pumpvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der ersten, zweiten und dritten Ventileinrichtungen eine Ventilkammer mit einem darin gebildeten Ventilvolumen enthält, dass sich jeweils ein Ventilansatz in das Ventilvolumen erstreckt und an seinem Ende eine Kanalöffnung aufweist, und dass eine Ventil membran das Ventilvolumen unterteilt, derart, dass ein Fluid-Strömungsvolumen und ein Fluid-Druckvolumen gebildet ist, wobei die Ventilmembran in einer normalerweise geschlossenen Anordnung die Öffnung des Kanals des Ventilansatzes über-

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deckt, um zu verhindern, dass gepumptes Fluid durch den Kanal zurück in das erste Fluid-Strömungsvolumen strömt.
3. Pumpvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalverbindung fernerhin eine erste Druck-Kanal einrichtung enthält, welche das Fluid-Druckvolumen und das Fluid-Strömungsvolumen der ersten Ventileinrichtung verbindet, dass eine zweite Druck-Kanaleinrichtung das Fluid-Druckvolumen und das Fluid-Strömungsvolumen der zweiten Ventileinrichtung verbindet, dass eine dritte Druck-Kanaleinrichtung das Fluid-Druckvolumen der dritten Ventileinrichtung mit dem Einlasskanal verbindet, dass eine erste Strömungskanaleinrichtung das Fluid-Strömungsvolumen d&r ersten Ventil ei η richtung und das erste Kammervolumen der Pumpkammer verbindet, dass eine zweite Strömungskanaleinrichtung die Kanalöffnung der zweiten Ventileinrichtung und das erste Kammervolumen der Pumpkammer verbindet, und dass eine dritte Strömungskanaleinrichtung die Fluid-Strömungsvolumen der zweiten und dritten Ventileinrichtungen verbindet, wobei die Kanalöffnung der dritten Ventileinrichtung ein Endpunkt des Auslasskanals ist und die Kanalöffnung der ersten Ventileinrichtung ein Endpunkt des Einlasskanals ist„
4. Pumpvorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, bei welcher die zur Erzeugung eines variablen Druckes dienende Einrichtung auf eine äussere Stromquelle anspricht, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse an das zweite Kammervolumen angeschlossen ist, dass eine Menge eines Pumpfluids im Gehäuse und im zweiten Kammervolumen gehalten ist, und dass eine Heizeinrichtung im Gehäuse an die äussere elektrische Stromquelle angeschlossen ist,

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um intermittierend das Pumpfluid zu erhitzen und um das Volumen des Pumpfluids zu erhöhen, um die Membraneinrichtung zu bewegen und um dadurch das zweite Kammervolumen zu vergrössern.
5. Pumpvorrichtung zur Bewegung eines gepumpten Fluids aus einem Behälter an einen Bestimmungsort gemäss Veränderungen des Druckes eines Pumpfluids, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpvorrichtung eine Einlassöffnung aufweist, welche gepumptes Fluid aus dem Behälter aufnimmt, ferner eine Auslassöffnung, über welche gepumptes Fluid an einen Bestimmungsort gefördert wird, dass eine Pumpkammereinrichtung ein Pumpvolumen bildet, wobei eine Membran das Pumpvolumen in ein erstes Kammervolumen zur Aufnahme des gepumpten Fluids und in ein zweites Kammervolumen zur Aufnahme des Pumpfluids unterteilt und entsprechend des Pumpfluiddruckes innerhalb der zweiten Kammer verlagerbar ist, dass eine Einwegsteuerungseinrichtung das gepumpte Fluid nur in einer Richtung durch die Pumpvorrichtung transportiert, wobei die Steuerungseinrichtung eine erste Ventileinrichtung enthält, mittels welcher die Strömung des gepumpten Fluids in die Pumpvorrichtung entsprechend der Bewegung der Membran steuerbar ist, als auch eine zweite Ventileinrichtung, mittels welcher die Strömung des gepumpten Fluids aus der Pumpvorrichtung gemäss Bewegung der Membran steuerbar ist, derart, dass entsprechend der Bewegung der Membran in einer Richtung die erste Ventileinrichtung geöffnet und die zweite Ventileinrichtung geschlossen wird, während bei Bewegung in der entgegengesetzten Richtung die erste Ventileinrichtung schliesst und die zweite Ventileinrichtung öffnet, und dass die Pumpvorrichtung ferner mit einer Durchstrom-Sperreinrichtung versehen ist, welche ver-

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hindert, dass gepumptes Fluid bei einem Druckgefälle an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung durch die Pumpvorrichtung strömt, wenn sich die Membran in ihrer Kammer in Ruhelage befindet, wobei die Sperreinrichtung eine dritte Ventileinrichtung enthält, welche schliesst, wenn ein Druck an der Einlassöffnung besteht, welcher grosser ist als der Druck an der Auslassöffnung, und dass die dritte Ventileinrichtung fernerhin so angeschlossen ist, dass sie eine der ersten oder zweiten Ventileinrichtungen schliesst, wenn sie entsprechend einem Druck an der Einlassöffnung geöffnet wird, welcher kleiner ist als der Druck an der Auslassöffnung.
6. Pumpvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede der ersten, zweiten und dritten Ventileinrichtungen eine Ventilkammer mit einem darin befindlichen Ventilvolumen enthält, ferner einen Ventilansatz, der sich in das Ventilvolumen erstreckt und an seinem Ende eine Kanalöffnung aufweist, und dass jeweils eine Membran das Ventilvolumen unterteilt, so dass ein Fluid-Strömungsvolumen und ein Fluid-Druckvolumen gebildet ist, wobei die Ventilmembran in normalerweise geschlossenen Position über der Kanalöffnung des Ventilansatzes liegt, um einen Fluiddurchfluss durch die Öffnung in das Fluid-Strömungsvolumen zu verhindern.
7. Pumpvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Druck-Kanaleinrichtung das Fluid-Druckvolumen und das Fluid-Strömungsvolumen der ersten Ventileinrichtung verbindet, dass eine zweite Druck-Kanaleinrichtung das Fluid-Druckvolumen und das Fluid-Strömungsvolumen der zweiten Ventileinrichtung verbindet, dass eine dritte Druck-Kanaleinrich-

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tung das Fluid-Strömungsvolumen der dritten Ventileinrichtung mit dem Einlasskanal verbindet, dass eine erste Strömungskanaleinrichtung das Fluid-Strömungsvolumen der ersten Ventileinrichtung und das erste Kammervolumen der Pumpkammer verbindet, dass eine zweite Strömungskanaleinrichtung die Kanalöffnung der zweiten Ventileinrichtung mit dem ersten Kammervolumen der Pumpkammer verbindet, und dass eine dritte Strömungs-Kanaleinrichtung das Fluid-Strömungsvolumen der zweiten und dritten Ventileinrichtung verbindet, derart, dass die Kanalöffnung der dritten Ventileinrichtung einen Endpunkt des Auslasskanals bildet, während die Kanalöffnung der ersten Ventileinrichtung der Endpunkt des Einlasskanals ist.
8. Pumpvorrichtung nach den Ansprüchen 5 oder 7, welche durch eine äussere elektrische Stromquelle betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine variable Druckeinrichtung auf die äussere elektrische Stromquelle anspricht, um intermittierend D ruckve ränderung en im Pumpfluid hervorzurufen, wobei die Druckeinrichtung ein Gehäuse enthält, welches an das zweite Kammervolumen angeschlossen ist, um das Pumpfluid aufzunehmen, und dass innerhalb des Gehäuses eine elektrische Heizeinrichtung vorgesehen und an die äussere elektrische Stromquelle angeschlossen ist, um intermittierend das Pumpfluid zu erhitzen und um dadurch das Volumen des Pumpfluids zu vergrössern, derart, dass die in der Kammer befindliche Membran verlagerbar ist, um das zweite Kammervolumen zu vergrössern.

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9. Pumpvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass diese in einem System eine Pumpeinrichtung enthält, welche Pumpfluid aus einem Behälter entlang einer Strömungsbahn mittels eines Kanals an einen Bestimmungsort fördert, wobei eine ein Volumen bildende Pumpkammer im Kanal vorgesehen ist und ein vorbestimmtes Volumen aufweist, während eine Membran wenigstens einen gepumpten Fluidteil der Pumpkammer bildet, dass die Pumpvorrichtung ferner eine Heizeinrichtung mit einer bestimmten Menge eines Pumpfluids enthält, wobei das Pumpfluid in einer Heizkammer aufgenommen ist und die Heizkammer an die Heizeinrichtung angeschlossen ist, um eine Kraft an der Membran auszuüben, derart, dass das Volumen des gepumpten Fluids der Pumpkammer verringerbar ist, wenn der Druck des Pumpfluids zunimmt, dass ein Heizelement in der Heizkammer das gepumpte Fluid erhitzt und dadurch den Druck und das Volumen des Pumpfluids erhöht, und dass eine Heizsteuerungseinrichtung elektrische Impulse zur intermittierenden Erregung des Heizelementes abgibt.
10. Pumpvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,, dass die Heizsteuerungseinrichtung ferner Mittel enthält, um die Impulswiederholfrequenz der elektrischen Impulse zu steuern,
11 . Pumpvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizsteuerungseinrichtung fernerhin Mittel enthält, um die Zeitdauer der elektrischen Impulse zu steuern.

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12. Pumpvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizsteuerungseinrichtung Mittel enthält, um die Amplitude der elektrischen Impulse zu steuern.
13. Pumpvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Austritts-Einschnürungsvorrichtung in der ersten Strömungsbahn zwischen der Fluidquelle und dem gepumpten Fluidanteil der Pumpkammer vorgesehen ist, und dass eine Eintritts-Einschnürungsvorrichtung in einer zweiten Strömungsbahn zwischen dem gepumpten Fluidanteil der Pumpkammer und dem Bestimmungsort vorgesehen ist.
14. Pumpvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese ferner Mittel aufweist, um eine bestimmte Pumprate festzustellen und in Abhängigkeit davon ein Signal zu erzeugen, ferner Mittel, welche die Menge des die Pumpe durchströmenden Fluids aufzeigen und ein entsprechendes Fühlersignal erzeugen, und dass eine weitere Einrichtung das Fühlersignal und das Signal der Pumprate aufnimmt und automatisch die Heizsteuerungseinrichtung einstellt, um eine Pumprate auszulösen, welche im wesentlichen der vorbestimmten Pumprate entspricht.
15. Pumpvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Anzeige ein Sensorsignal erzeugen, welches der Strömungsrate des gepumpten Fluids entspricht.
16. Pumpvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Anzeige ein Sensorsignal erzeugen, welches dem Fluiddruck des gepumpten Fluids entspricht.

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17. Pumpvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpkammer einen Pumpfluidteil enthält, welcher gegenüber dem gepumptes Fluid aufnehmenden Teil mittels der Membranein richtung getrennt ist, und dass die Pumpkammer mit einer konkaven Fläche und einer an die konkave Fläche angrenzenden, im wesentlichen ebenen Fläche versehen ist, wobei sich die konkave Fläche im Kannmeranteil für gepumptes Fluid befindet, während die im wesentlichen ebene Fläche in dem Kammeranteil für gepumptes Fluid enthalten ist,
18. Pumpvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpkammer ferner wenigstens eine Übertragungs-Öffnungseinrichtung und eine Pumpfluid-Öffnungseinrichtung enthält, wobei die Übertragungs-Öffnungseinrichtung den Strom des Fluids in den Kammeranteil für gepumptes Fluid und aus diesem Kammeranteil entsprechend intermittierender Druckzunahme und Druckabnahme des Pumpfluids bestimmt, wobei der Fluiddruck über die Pumpfluid-Öffnungseinrichtung im Pumpfluidanteil der Pumpkammer wirksam ist.
19. Pumpvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungs-Öffnungseinrichtung und die Pumpfluid-Öffnungseinrichtung je mehrere miteinander verbundene Kanäle aufweisen, wobei jeder der Kanäle mit einer nadeiförmigen Öffnung an einer Seite der Pumpkammer ausgestattet ist.
20. Pumpvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungs-Öffnungseinrichtung einen Kanal enthält, welcher wenigstens eine Öffnung im Kammeranteil des gepumpten

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Fluids aufweist, als auch eine poröse Fläche, welche die einzelnen Öffnungen überdeckt.
21 . Pumpvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpkammer fernerhin eine erste Übertragungs-Öffnungseinrichtung zur Aufnahme von Fluid in den Kammeranteil für gepumptes Fluid enthält, als auch eine zweite Übertragungs-Öffnungseinrichtung, um Fluid aus denn vorgenannten Kammeranteil entsprechend Verlagerungen der Membraneinrichtung abzulassen.
22. Pumpvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Übertragungs-Öffnungseinrichtung und die zweite Übertragungs-Öffnungseinrichtung je mehrere miteinander verbundene Kanäle enthalten, und dass jeder Kanal eine Nadelöffnung an einer Fläche des Kammeranteils für gepumptes Fluid aufweist.
23. Pumpvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Übertragungs-Öffnungseinrichtung und die zweite Übertragungs-Öffnungseinrichtung je einen Kanal mit einer Öffnung an einer Fläche des Kammeranteils für gepumptes Fluid aufweisen, und dass eine poröse Flächeneinrichtung die Öffnungen überdeckt.
24. Pumpvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung ferner Mittel aufweist, um den Druck zwischen der Aussenseite und der Innenseite der Heizkammer auszugleichen.

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25. Pumpvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Membraneinrichtung eine erste Membran enthält, über deren erster Fläche ein variabler Gasdruck anlegbar ist, dass die Pumpvorrichtung fernerhin eine den Druck steigernde Einrichtung enthält, welche mit einem ersten Körper versehen ist, dessen Fläche einen erhabenen Bereich enthält, wobei der Querschnitt dieses erhabenen Bereiches in der Ebene des Körpers gegenüber derjenigen der ersten Fläche unterschiedlich ist, derart, dass der erhabene Bereich im wesentlichen ein Spiegelbild der Pumpkammerfläche in dem Kammeranteil für gepumptes Fluid ist, dass eine zweite Membran der Membraneinrichtung ein umschlossenes Volumen bildet, welches den Kammeranteil für gepumptes Fluid enthält, wobei sich die zweite Membran nahe des erhabenen Bereiches befindet und durch diesen niederdrückbar ist, um dadurch das Volumen des Kammeranteils für gepumptes Fluid der Pumpkammer entsprechend Druckveränderungen des Pumpfluids zu verringern.
26. Pumpvorrichtung zum Pumpen eines Fluids von einem Behälter an einen Bestimmungsort, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpvorrichtung einen Pumpkörper enthält, welcher ein Pumpvolumen mit einer eine erste Seite und eine zweite Seite enthaltenden Pumpkammer bildet, dass ein erster Kanal an die erste Seite der Pumpkammer angeschlossen ist, dass ein Einlasskanal zwischen der zweiten Seite der Pumpkammer und dem Behälter angeschlossen ist, dass ein Auslasskanal zwischen der zweiten Seite der Pumpkammer und einem Bestimmungsort angeschlossen ist, wobei sich eine erste Ventileinrichtung im Einlasskanal befindet, um das Fluid vom Behälter in die Pumpkammer

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zu leiten, dass eine zweite Ventil ei η richtung im Auslasskanal vorgesehen ist, um das Fluid aus der Pumpkammer an den Bestimmungsort zu leiten, und dass eine Membraneinrichtung in der Pumpkammer vorgesehen ist und die erste Seite der Pumpkammer von der zweiten Seite trennt, wobei sich die Membran in Richtung der zweiten Seite expandiert und in Richtung der ersten Seite der Pumpkammer entsprechend Druckveränderungen im ersten Kanal kontraktiert.
27. Pumpvorrichtung zum Pumpen eines Fluids von einem Behälter an einen Bestimmungsort, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpvorrichtung ein Pumpgehäuse mit einem Einlasskanal, einem Auslasskanal und einem Volumen aufweist, welches eine Kammer für gepumptes Fluid bildet, wobei die Kammer an den Einlasskanal und an den Auslasskanal angeschlossen ist, dass eine Auslass-Einschnürungseinrichtung im Einlasskanal vorgesehen ist, dass eine Einlass-Einschnürungseinrichtung im Auslasskanal vorgesehen ist, dass eine variable Druckeinrichtung Veränderungen des Druckes hervorruft, dass eine Membraneinrichtung die Pumpkammer zweiteilt, wodurch ein Anteil für gepumptes Fluid und ein Anteil für Pumpfluid gebildet ist und der letztere Anteil mit der variablen Druckeinrichtung in Verbindung steht, dass die Membran auf Druckveränderungen des Pumpfluids anspricht, um das Volumen des Kammeranteils für gepumptes Fluid zu verringern, wenn sich der Druck des Pumpfluids auf einem verhältnismässig hohen Druck befindet, und dass das Volumen des Kammeranteils für gepumptes Fluid vergrösserbar ist, wenn sich der Druck des Pumpfluids auf einem relativ geringen Wert befindet, derart, dass dadurch Fluid vom

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Behälter durch den Einlasskanal und durch den Auslasskanal transportierbar ist.
28. Pumpvorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Druckeinrichtung eine elektrische Stromquelle enthält, mittels welcher interrnittisrende Signalimpulse erzeugt werden können, ferner eine Menge von Gas, ferner ein Gehäuse, innerhalb welchem sich das Gas befindet, eine im Gehäuse angeordnete Heizeinrichtung, welche elektrisch mit der elektrischen Stromquelle verbunden ist, derart, dass die Heizeinrichtung das Gas erhitzt, um dadurch den Druck des Gases im Gehäuse zu erhöhen und unn das Volumen des Gases zu vergrössern, und dass eine weitere Einrichtung den Druck gegenüber der Membraneinrichtung zur Wirkung bringt.
29. Pumpvorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Stromquelle ferner Mittel enthält, um die Signalimpulswiederholrate zu verändern, als auch Mittel, welche die Zeitdauer und die Amplitude jedes Signal impulses verändern.
30. Pumpvorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge von Gas aus der Gruppe von Gasen gewählt ist, welche ein verhältnismässig hohes Expansionsverhältnis besitzen und eine verhältnismässig geringe spezifische Wärme.
31 . Pumpvorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das kombinierte Volumen des Einlasskanals und des Auslasskanals zwischen der Auslass-Einschnürungseinrichtung und der Einlass-Einschnürungseinrichtung kleiner ist als das Volumen der Kammer.

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32. Pumpvorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpkammer fernerhin einen einzelnen Verbindungskanalteil enthält, welcher an einem Ende mit dem Auslasskanal und mit dem Einlasskanal in Verbindung steht, während das andere Ende mit dem Kammeranteil für gepumptes Fluid in Vei— bindung steht.
33. Pumpvorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlasskanal an einer ersten Öffnung für den Kammeranteil für gepumptes Fluid angeschlossen ist, während der Auslasskanal an einer zweiten Öffnung angeschlossen ist, um das Fluid durch die erste Öffnung und durch die zweite Öffnung entsprechend der Bewegung der Membraneinrichtung zu transportieren.
34. Pumpvorrichtung nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, um Gase aus dem Volumen abzulassen, welches durch den Einlasskanal, den Auslasskanal und den Fluidanteil der Pumpkammer gebildet ist.
35. Pumpvorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Ableiten der Gase dienende Einrichtung Mittel enthält, um die Einlass-Einschnürungseinrichtung zu entlasten, derart, dass die Einschnürungseinrichtung geöffnet wird, wenn der Druck des gepumpten Fluids aus dem Behälter oberhalb eines vorbestimmten Wertes ist.

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