WO2015150908A1 - Fluidpumpe mit lager mit seitlich kompaktem vermittlungskörper mit zwei gegenüberliegenden konvexen koppelkappen - Google Patents

Fluidpumpe mit lager mit seitlich kompaktem vermittlungskörper mit zwei gegenüberliegenden konvexen koppelkappen Download PDF

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WO2015150908A1
WO2015150908A1 PCT/IB2015/000443 IB2015000443W WO2015150908A1 WO 2015150908 A1 WO2015150908 A1 WO 2015150908A1 IB 2015000443 W IB2015000443 W IB 2015000443W WO 2015150908 A1 WO2015150908 A1 WO 2015150908A1
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WO
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coupling
fluid pump
sample
coupling surface
switching
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PCT/IB2015/000443
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Konstantin SHOYKHET
Klaus Witt
Joachim-Richard Wagner
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Agilent Technologies, Inc.
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Publication date
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    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/14—Pistons, piston-rods or piston-rod connections
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C2300/00—Application independent of particular apparatuses
    • F16C2300/20—Application independent of particular apparatuses related to type of movement
    • F16C2300/28—Reciprocating movement
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/26—Conditioning of the fluid carrier; Flow patterns
    • G01N30/28—Control of physical parameters of the fluid carrier
    • G01N30/32—Control of physical parameters of the fluid carrier of pressure or speed
    • G01N2030/326—Control of physical parameters of the fluid carrier of pressure or speed pumps

Definitions

  • a liquid in an HPLC, is typically run at a very precisely controlled flow rate (for example in the range of microliters to milliliters per minute) and at a high pressure (typically 20 to 1000 bar and beyond, currently up to 2000 bar), in which the compressibility of the liquid can be felt, by a so-called stationary phase (for example in a chromatographic column), moved to separate individual components of a sample liquid introduced into the mobile phase from each other.
  • a liquid mobile phase
  • a high pressure typically 20 to 1000 bar and beyond, currently up to 2000 bar
  • stationary phase for example in a chromatographic column
  • Storage device is formed with at least one switching body, the at least one switching body with a cap-shaped convex first
  • the lateral outer surface of the exchange body which itself is not in direct operative contact with the respective coupling body, is advantageous pinartig- compact and preferably non-spherical, and is thus reduced or slimmed especially compared to a comparatively considered ball geometry of a ball bearing.
  • reducing the volume of the side surface of the connection pin relative to a virtual comparison ball corresponding to an imaginary material removal of the virtual comparison ball for forming the connection pin from the comparison ball
  • the space requirement in a plane vertical to the longitudinal axis of the connection pin between the two coupling bodies is significantly reduced.
  • This is a space-saving and compact design of the storage device allows, which is particularly advantageous in providing a plurality, further in particular a plurality of switching bodies.
  • the cap-shaped ends of the exchange body close this axially and form closed, continuous convex end portions as rolling surfaces for the respective coupling body, so that it can roll around an axis fist convex extremum of the cap around.
  • both the first and the second coupling surface as spherical surface segments and the switching body as a pin with two attached to opposite ends ball caps are formed.
  • the two spherical surface segments may lie on a common or two different spherical surfaces, with the same or different radii but with the same or as close as possible adjacent centers.
  • a change in the height of the bearing device causes namely an additional piston movement and thus a change in the volumes in the Piston chamber, which can lead to disturbances of the funded fluidic flow.
  • the centers of the radii should preferably coincide or, for example due to production differ only slightly from each other.
  • a maximum length of the exchange body between the first coupling surface and the second coupling surface may be equal to a sum of a radius of the spherical surface segment of the first coupling surface and a radius of the spherical surface segment of the second coupling surface.
  • the two points in the axial direction to each other maximum points on the two spherical surface segments can according to this Particularly preferred embodiment of a sum of the radius of the ball corresponding to the first ball surface segment and the radius of the second ball surface segment corresponding ball.
  • the two radii are identical in order to achieve a particularly symmetrical and tilt-protected switching body.
  • the support structure may be formed to arrange the at least one switching body so supporting that the respective first coupling surface and / or the respective second coupling surface protrudes from the support structure or protrude.
  • the convex coupling surfaces of the switching body or parts protrude on both sides relative to the support structure in order to be vulnerable exposed as actual Kraftübertragungsund force application surfaces for the coupling body.
  • the supporting structure can embed the respective section of the switching bodies.
  • the bearing device may be formed as a two-dimensional planar bearing.
  • the bearing apparatus according to this embodiment may be arranged along an X-direction and a Y-direction orthogonal thereto, i. in the XY plane, accomplish the desired power decoupling, wherein a force transmission along a. Z direction which is orthogonal to the X direction and the Y direction can be granted.
  • the Z-direction may correspond to a connection axis of the coupling body. This can be realized by a two-dimensional arrangement of several switching bodies.
  • the sample separator may include a fraction collector for collecting the separated components.
  • a fraction collector may carry the various components, for example, into different liquid containers.
  • the analyzed sample can also be fed to a drain tank.
  • FIG. 1 shows an HPLC system according to an exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 7 shows a three-dimensional view of a switching body of a storage device according to an exemplary embodiment of the invention.
  • a compact two-dimensional bearing device with a high mechanical load capacity is provided which is mounted in a fluid pump.
  • a piston is arranged as a first coupling body 202 for reciprocating along a horizontal direction according to FIG.
  • fluid is delivered from a fluid inlet 214 under high pressure to a fluid outlet 216 (in which connection a corresponding valve control may be provided).
  • a seal 218 seals the first coupling body 202 from the piston space 210.
  • connection pins 304 are supported on both sides by flat surfaces.
  • a possibly curved surface can be given either by interface 322 of the second coupling body 204 (see FIG. 3A) or by an outside surface 397 of the housing body 399 (see FIG. 3B).
  • the respective other of the two surfaces 397, 322 adjoining one another on the right side may be flat.
  • the switching bodies 206 are mounted in the support structure 208 such that they are returned to their starting position with mutually parallel axial positions after completion of the tilting movement and after a lack of axial load (discharge) to compensate for the offset movement under the action of a restoring force.
  • the support structure 208 can be made, for example, entirely or partially of an elastic material (for example a flexible rubber, gel or plastic, or using springs) in order to be able to exert the restoring force described by supporting the switching bodies 206. In normal operation is also to be expected that after returning the coupling body 202, 204 from the described offset or tilted position in the starting position, the switching body 206 return to its initial position perpendicular to the coupling body 202 again.
  • Interfaces 320, 322 may be arranged. Active surfaces of the switching body
  • FIG. 7 shows that the two spherical coupling surfaces 300, 302 need not necessarily be concentric at opposite ends of the switching body 206, but, as shown in Figure 7, may be further apart or (not shown in the figures) also closer together (in the latter case, the parameter ⁇ drawn in FIG. 7 would be negative).

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Abstract

Fluidpumpe (20) zum Pumpen von Fluid in einem Probentrenngerät (10), wobei die Fluidpumpe (20) einen Kolben als ersten Koppelkörper (202), der zum Fördern von Fluid reziprozierfähig in einer Kolbenkammer (210) angeordnet ist, einen Aktuator als zweiten Koppelkörper (204), der zum Übertragen einer Kraft zum Antreiben des Kolbens in der Kolbenkammer (210) angeordnet ist, und eine Lagervorrichtung (200) zum Vermitteln einer Kraft zwischen dem ersten Koppelkörper (202) und dem zweiten Koppelkörper (204) aufweist, wobei die Lagervorrichtung (200) mindestens einen Vermittlungskörper (206) aufweist, wobei der Vermittlungskörper (206) eine kappenförmige konvexe erste Koppelfläche (300) zum Ankoppeln an den ersten Koppelkörper (202), eine der ersten Koppelfläche (300) gegenüberliegende kappenförmige konvexe zweite Koppelfläche (302) zum Ankoppeln an den zweiten Koppelkörper (204), und einen Verbindungspin (304) zwischen der ersten Koppelfläche (300) und der zweiten Koppelfläche (302) aufweist.

Description

BESCHREIBUNG
FLUIDPUMPE MIT LAGER MIT SEITLICH KOMPAKTEM VERMITTLUNGSKÖRPER MIT ZWEI GEGENÜBERLIEGENDEN KONVEXEN KOPPELKAPPEN
TECHNISCHER HINTERGRUND
[0001 ] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fluidpumpe, sowie ein Probentrenngerät und ein Herstellungsverfahren.
[0002] In einer HPLC wird typischerweise eine Flüssigkeit (mobile Phase) bei einer sehr genau kontrollierten Flussrate (zum Beispiel im Bereich von Mikrolitern bis Millilitern pro Minute) und bei einem hohen Druck (typischerweise 20 bis 1000 bar und darüber hinausgehend, derzeit bis zu 2000 bar), bei dem die Kompressibilität der Flüssigkeit spürbar sein kann, durch eine sogenannte stationäre Phase (zum Beispiel in einer chromatografischen Säule), bewegt, um einzelne Komponenten einer in die mobile Phase eingebrachten Probenflüssigkeit voneinander zu trennen. Ein solches HPLC-System ist bekannt zum Beispiel aus der EP 0,309,596 B1 derselben Anmelderin, Agilent Technologies, Inc.
[0003] Die Pumpe, welche die mobile Phase mit dem hohen Druck fördert, kann in einer Kolbenkammer einen dort reziprozierenden Kolben aufweisen, der die Verdrängung des Fluids vornimmt. Der Kolben selbst wird an einer Koppelfläche von einem zum Beispiel motorbetriebenen Aktuator angetrieben, der an der Koppelfläche gegen den Kolben drückt. Dabei kann es an der Grenzfläche zwischen dem Kolben und dem Aktuator zum Auftreten von lateralen (senkrecht zur Kolbenachse ausgerichteten) Kräften kommen, zum Beispiel wenn die Koppelflächen gegeneinander leicht verkippt oder verschoben sind. Dies reduziert die Lebensdauer der Pumpe.
[0004] Um zwischen zwei aufeinanderstoßenden Koppelflächen einen komponentenschonenden Kraftausgleich zuzulassen, kann zwischen den Koppelflächen ein Kugellager angeordnet werden. Dieses ist aus einer oder mehreren Kugeln gebildet, welche als Kraftvermittler zwischen den Koppelflächen fungieren. Allerdings ist der Platzbedarf für ein solches Kugellager relativ hoch, was dem Trend zu einer fortschreitenden Miniaturisierung entgegensteht.
[0005] US 5,415,489 offenbart eine mechanische Kupplung mit einer Antriebswelle, die hin- und herbewegbar entlang einer Achse angeordnet ist. Eine Aktuatorwelle ist zum Hin- und Herbewegen entlang der Achse montiert. Ein Kupplungsmechanismus ist zum Übertragen der hin- und hergehenden Bewegung der Antriebswelle zu der Aktuatorwelle vorgesehen. Der Kupplungsmechanismus ist mit einem Schwenkgelenk versehen, um eine relative Drehbewegung (bzw. einen Verkippungsausgleich) zwischen der Antriebswelle und der Aktuatorwelle zu bewerkstelligen, und ein Translationsgelenk erlaubt eine relative Translationsbewegung zwischen der Antriebswelle und der Aktuatorwelle in Richtungen quer zu der Achse. Das Translationsgelenk ist mit einem flexiblen Verbinder zum Verbinden des Drehgelenks und der Antriebswelle ausgestattet.
[0006] US 5,887,507 offenbart eine Kolbenpumpe, bei der ein Kolben durch eine Feder über ein Drucklager mit Wälzkörpern durch ein Paar von Lagerscheiben eingespannt auf eine Welle gedrückt wird.
OFFENBARUNG
[0007] Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine platzsparende und komponentenschonende Kraftkopplung zwischen zwei Koppelflächen einer Fluidpumpe zu ermöglichen. Die Aufgabe wird mittels der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen gezeigt.
[0008] Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Fluidpumpe zum Pumpen von Fluid (d.h. eine Flüssigkeit und/oder ein Gas, optional aufweisend Festkörperpartikel) in einem Probentrenngerät geschaffen, wobei die Fluidpumpe einen Kolben als ersten Koppelkörper, der zum Fördern von Fluid reziprozierfähig in einer Kolbenkammer angeordnet ist, einen ' (insbesondere motorbetriebenen) Aktuator als zweiten Koppelkörper, der zum Übertragen einer Kraft zum Antreiben des Kolbens in der Kolbenkammer angeordnet ist, und eine Lagervorrichtung zum Vermitteln einer Kraft zwischen dem ersten Koppelkörper und dem zweiten Koppelkörper aufweist, wobei die Lagervorrichtung mindestens einen (insbesondere starren) Vermittlungskörper aufweist, wobei der Vermittlungskörper eine kappenförmige (insbesondere kalottenförmige oder kuppeiförmige) konvexe (d.h. nach außen gewölbte) erste Koppelfläche zum (insbesondere direkten, d.h. ohne Zwischenkörper, oder indirekten, d.h. mit einem dazwischen angeordneten Zwischenkörper) Ankoppeln an den ersten Koppelkörper, eine der ersten Koppelfläche gegenüberliegende kappenförmige (insbesondere kalottenförmige oder kuppeiförmige) konvexe (d.h. nach außen gewölbte) zweite Koppelfläche zum (insbesondere direkten, d.h. ohne Zwischenkörper, oder indirekten, d.h. mit einem dazwischen angeordneten Zwischenkörper) Ankoppeln an den zweiten Koppelkörper, und einen (insbesondere nichtsphärischen, d.h. von einer Kugelform abweichenden) Verbindungspin (zum Beispiel ein Verbindungsstift, Verbindungsstab oder Verbindungsbolzen) zwischen der ersten Koppelfläche und der zweiten Koppelfläche aufweist.
[0009] Gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Probentrenngerät zum Trennen einer in einer mobilen Phase befindlichen fluidischen Probe in Fraktionen geschaffen, wobei das Probentrenngerät eine Fluidpumpe mit den oben beschriebenen Merkmalen aufweist, die zum Antreiben von zumindest einer der mobilen Phase und der fluidischen Probe durch das Probentrenngerät konfiguriert ist, und eine Trenneinrichtung stromabwärts der Fluidpumpe zum Trennen der unterschiedlichen Fraktionen der in der mobilen Phase befindlichen Probe aufweist.
[0010] Gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein
Verfahren zum Herstellen einer Lagervorrichtung (insbesondere ein Verfahren zum
Herstellen einer Fluidpumpe zum Pumpen von Fluid in einem Probentrenngerät, wobei die Fluidpumpe mit einer solchen Lagervorrichtung ausgestattet wird) zum
Vermitteln einer Kraft zwischen einem Kolben als ersten Koppelkörper und einem
Aktuator als zweiten Koppelkörper bereitgestellt, wobei bei dem Verfahren die
Lagervorrichtung mit mindestens einem Vermittlungskörper ausgebildet wird, der mindestens eine Vermittlungskörper mit einer kappenförmigen konvexen ersten
Koppelfläche zum Ankoppeln an den ersten Koppelkörper gebildet wird, der mindestens eine Vermittlungskörper mit einer der ersten Koppelfläche gegenüberliegenden kappenförmigen konvexen zweiten Koppelfläche zum
Ankoppeln an den zweiten Koppelkörper gebildet wird, und ein (insbesondere nichtsphärischer) Verbindungspin zwischen der ersten Koppelfläche und der zweiten Koppelfläche vorgesehen wird.
[0011] Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist eine Fluidpumpe mit einer Lagervorrichtung geschaffen, welche als Kraftvermittler zwischen zwei Koppelkörpern wirkt, indem zwei konvexe Koppelflächen auf den jeweiligen Koppelkörper einwirken und ein zwischen den Koppelflächen angeordneter pin- oder stiftförmiger Materialblock die einwirkenden Kräfte starr überträgt. Dabei kann der mindestens eine Vermittlungskörper als Ganzer zum Vollführen einer rollend- hebelartigen Ausgleichsbewegung zwischen den beiden Koppelkörpern gelagert sein, so dass unter Abgleiten der Koppelkörper entlang der jeweiligen konvexen Koppelflächen eine seitenlastarme Übermittlung der zu übertragenden Kraft möglich ist. Die seitliche Außenfläche des Vermittlungskörpers, die selbst nicht in direktem Wirkkontakt mit dem jeweiligen Koppelkörper steht, ist dabei vorteilhaft pinartig- kompakt und vorzugsweise nicht sphärisch ausgebildet, und ist somit insbesondere gegenüber einer vergleichsweise betrachteten Kugelgeometrie eines Kugellagers verkleinert bzw. verschlankt. Indem die Seitenfläche des Verbindungspins gegenüber einer virtuellen Vergleichskugel volumenverringert ist (entsprechend einem gedachten Materialabtrag der virtuellen Vergleichskugel zum Ausbilden des Verbindungspins ausgehend von der Vergleichskugel) ist der Platzbedarf in einer Ebene vertikal zur Längsachse des Verbindungspins zwischen den beiden Koppelkörpern signifikant reduziert. Damit ist eine raumsparende und kompakte Ausbildung der Lagervorrichtung ermöglicht, was insbesondere beim Vorsehen einer Mehrzahl, weiter insbesondere einer Vielzahl, von Vermittlungskörpern vorteilhaft ist. Die kappenförmigen Enden des Vermittlungskörpers schließen diesen axial ab und bilden geschlossene, stetige konvexe Endabschnitte als Abrollflächen für den jeweiligen Koppelkörper, so dass dieser um ein achsenfemstes konvexes Extremum der Kappe herum abrollen kann.
[0012] Eine Implementierung der beschriebenen Lagervorrichtung in einer
Fluidpumpe, insbesondere in einem Probentrenngerät, ist besonders vorteilhaft, um eine Kraft von einem Aktuator auf einen Kolben zu übertragen und dabei eine
Ausgleichs- oder Lastenübertragungsfunktion zwischen den möglicherweise nicht vollständig zueinander ausgerichteten Koppelkörpern in Form von Kolben und
Aktuator auszuüben. Die kompakte Geometrie der Lagervorrichtung fördert nicht nur die Möglichkeit der Herstellung miniaturisierter Fluidpumpen, sondern ist auch mit den hohen Kräften kompatibel, die bei Hochdruckpumpen (zum Beispiel mit Förderdrücken im Bereich von über 600 bar, insbesondere über 1200 bar) bei Probentrenngeräten (wie zum Beispiel einer Flüssigchromatographieapparatur) auftreten.
[0013] Im Weiteren werden zusätzliche Ausgestaltungen der Pumpe, des Probentrenngeräts und des Verfahrens beschrieben.
[0014] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die erste Koppelfläche ein Kugeloberflächensegment aufweisen und/oder die zweite Koppelfläche ein Kugeloberflächensegment aufweisen. Somit kann der Vermittlungskörper als Pin mit zwei an gegenüberliegenden Enden angebrachten Kugelkappen ausgebildet sein. Die beiden Kugeloberflächensegmente können auf einer gemeinsamen Kugeloberfläche liegen oder auf zwei unterschiedlichen Kugeloberflächen (mit gleichen oder unterschiedlichen Radien und/oder gleichen oder unterschiedlichen Mittelpunkten). Das Ausbilden insbesondere beider Koppelflächen des Vermittlungskörpers als Segmente einer Kugeloberfläche erlaubt ein vorzugsweise allseitiges besonders wirksames Unterdrücken von Querkräften (rechtwinklig zur Achse der Kraftübertragung), selbst wenn einer der Koppelkörper mit einer räumlichen Versetzung oder einer Verkippung auf die jeweilige Koppelfläche des Vermittlungskörpers einwirkt (Voraussetzung ist, dass sowohl der Kolben als auch der Aktuator in einer eigenen Achse zumindest annähernd passend geführt wird, insbesondere selbst nicht ausweichen kann).
[0015] In einem Ausführungsbeispiel sind sowohl die erste als auch die zweite Koppelfläche als Kugeloberflächensegmente und der Vermittlungskörper als Pin mit zwei an gegenüberliegenden Enden angebrachten Kugelkappen (also den beiden Kugeloberflächensegmenten) ausgebildet. Die beiden Kugeloberflächensegmente können auf einer gemeinsamen oder zwei unterschiedlichen Kugeloberflächen liegen, mit gleichen oder unterschiedlichen Radien aber mit gleichen bzw. möglichst dicht benachbarten Mittelpunkten. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Höhe der zwischen den beiden Koppelkörpern liegenden Lagervorrichtung auch z.B. bei einem Verkippen eines oder mehrerer der Vermittlungskörper sich nicht oder nur geringfügig ändert. Eine Änderung der Höhe der Lagervorrichtung bewirkt nämlich eine zusätzliche Kolbenbewegung und damit eine Änderung der Volumina in der Kolbenkammer, was zu Störungen des geförderten fluidischen Flusses führen kann. Indem die Höhe der Lagervorrichtung möglichst konstant gehalten wird, kann die Förderpräzision der Fluidpumpe erhöht werden. Deshalb sollten bevorzugt die Mittelpunkte der Radien zusammenfallen oder auch z.B. fertigungsbedingt nur geringfügig voneinander abweichen.
[0016] Generell kann ein Körper konstanter Breite (auch bekannt als Körper konstanten Durchmessers oder als räumliches Gleichdick) bzw. ein Ausschnitt daraus verwendet werden, wobei die erste Koppelfläche und die zweite Koppelfläche diametral gegenüberliegende Teile der Oberfläche eines solchen Körpers darstellen.
[0017] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Vermittlungskörper ein gegenüber einer virtuellen Kugel mit einem Durchmesser, der einem Maximalabstand zwischen der ersten Koppelfläche und der zweiten Koppelfläche entspricht, verringertes Volumen aufweisen. Zwischen den beiden voneinander maximal entfernten Punkten der beiden gegenüberliegenden Kugeloberflächensegmente kann für das Beispiel zweier Kugeln mit gleichem Radius eine virtuelle Kugel erdacht werden, deren Oberfläche die beiden kugeligen Koppelflächen beinhaltet. Gemäß einer solchen Ausgestaltung kann der Verbindungspin vollständig im Inneren der gedachten Kugel befindlich sein, so dass im Vergleich zu einem Kugellager die erfindungsgemäße Lagervorrichtung mit einem verringerten Volumenaufwand und insbesondere Platzbedarf in seitlicher Richtung des oder der Verbindungspins auskommt. Dies erlaubt eine kompakte Anordnung der Lagervorrichtung bzw. die Möglichkeit, die Anzahl von Vermittlungskörpern in einem zur Verfügung stehenden Bauraum zu erhöhen, wodurch die Kraftvermittlungsfunktion weiter verfeinert bzw. unter Schonung der Lagervorrichtung auf mehrere Kontaktflächen aufgeteilt werden kann.
[0018] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine Maximallänge des Vermittlungskörpers zwischen der ersten Koppelfläche und der zweiten Koppelfläche gleich einer Summe eines Radius des Kugeloberflächensegments der ersten Koppelfläche und eines Radius des Kugeloberflächensegments der zweiten Koppelfläche sein. Die beiden in Achsrichtung zueinander maximal entfernten Punkte auf den beiden Kugeloberflächensegmenten können gemäß dieser besonders bevorzugten Ausgestaltung einer Summe des Radius der dem ersten Kugeloberflächensegment entsprechenden Kugel und des Radius der dem zweiten Kugeloberflächensegment entsprechenden Kugel sein. Vorzugsweise sind zur Erreichung eines besonders symmetrischen und kippgeschützten Vermittlungskörpers die beiden Radien identisch. Tritt dann an einer der beiden Koppelflächen eine Verkippkraft auf, so führt dies ohne das Auftreten von Querkräften zu einer Vermittlung einer Axialkraft zwischen dem ersten Koppelkörper und dem zweiten Koppelkörper. Die seitlichen Lagerkräfte können somit gering gehalten werden und die Lebensdauer der Lagervorrichtung erhöht werden.
[0019] Wenn die Maximallänge des Vermittlungskörpers gleich der Summe der Radien der Kugeloberflächensegmente der beiden einander gegenüberliegenden Koppelflächen ist, kann erreicht werden, dass es bei einer Lateralbewegung des mindestens einen Vermittlungkörpers (d.h. bei einer seitlichen Bewegung des mindestens einen Vermittlungkörpers in einer Ebene senkrecht zu einer Reziprozierachse des Kolbens) zu keiner Axialverschiebung der Antriebskörper (d.h. zu keiner Änderung des Axialabstands zwischen den Antriebskörpern) kommt. Dadurch ist eine höhere Genauigkeit in der Hubbewegung bzw. Kolbenbewegung erreichbar. Anders ausgedrückt ist die Kolbenbewegung präziser, kontrollierbarer und reproduzierbarer, was zu einer präziseren Förderung von Fluid mittels der Fluidpumpe führt. Außerdem können dadurch die Standzeiten des Kolbens erhöht werden, da die verringerte radiale Belastung zu einer höheren Lebensdauer des Kolbens führt. Ein Vermittlungspin mit von einem Pin-Zentralabschnitt (zum Beispiel lateral begrenzt von einer Mantelfläche, insbesondere einer kreiszylindrischer Mantelfläche) beabstandeten zueinander konzentrischen Kugelflächen hat somit besondere technische Vorteile.
[0020] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Verbindungspin entlang einer Längsachse zwischen der ersten Koppelfläche und der zweiten Koppelfläche einen konstanten Querschnitt (insbesondere hinsichtlich Querschnittsfläche und/oder Querschnittsform) aufweisen. Zwischen den beiden konvexen
Koppelflächen, die vorzugsweise identische Geometrie haben können, kann somit eine entlang der Längsachse symmetrische Geometrie des Verbindungspins erreicht werden. Vorteilhaft kann der Verbindungspin zwischen den beiden
Koppelflächen ein rotationssymmetrischer Körper sein. [0021] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine Außenfläche des Verbindungspins zwischen der ersten Koppelfläche und der zweiten Koppelfläche kreiszylindrisch oder polygonal, insbesondere hexagonal, sein. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Verbindungspin somit ein kreiszylindrischer Stift sein, dessen beide Deckflächen aber im Vergleich zu einem Kreiszylinder konvex abgerundet, insbesondere kugelig abgerundet, sein können. Die beschriebene Geometrie ermöglicht das Anordnen mehrerer Verbindungspins mit einer sehr hohen Packungsdichte. Alternativ kann auch eine polygonale Geometrie der Verbindungspins in einer Schnittebene senkrecht zur Längsachse derselben vorteilhaft sein, zum Beispiel unter Ausbildung von in Draufsicht oder Querschnittsansicht wabenförmigen/hexagonalen Verbindungspins. Dies erlaubt ebenfalls eine besonders platzsparende Anordnung mehrerer Verbindungspins in einer matrixförmigen oder bienenwabenförmigen Anordnung. Es ist alternativ aber auch möglich, die Verbindungspins in deren Längsachse konkav oder konvex zu wölben.
[0022] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der mindestens eine Vermittlungskörper einstückig, insbesondere einstoffig, ausgebildet sein. Eine solche integrale Konfiguration ist mechanisch stabil und einfach fertigbar.
[0023] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Verbindungspin in Richtung zwischen der ersten Koppelfläche und der zweiten Koppelfläche im Querschnitt durch nichtsphärische, insbesondere geradlinige, Begrenzungslinien begrenzt sein. Zwar können die Begrenzungslinien des vorzugsweise rotationssymmetrischen Verbindungspins konkav oder konvex sein, allerdings sollte dies vorzugsweise zu einem kleineren Volumen gegenüber der oben beschriebenen Vergleichskugel führen.
[0024] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Lagervorrichtung eine Mehrzahl von Vermittlungskörpern aufweisen. Gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel können die Verbindungspins von mehreren Vermittlungskörpern im kraftfreien Zustand vorzugsweise parallel zueinander angeordnet sein. Durch das Vorsehen einer Mehrzahl von Vermittlungskörpern kann ein flächiges Lager bzw. ein Planarlager erzeugt werden, das insbesondere beim Aufeinandertreffen zweier flächiger Koppelkörper eine zweidimensionale und wenig verkippanfällige Kraftvermittlung ermöglicht. Die Verbindungspins können so ausgestaltet sein, dass, wenn zum Beispiel keine Querkraft auf eine oder beide der konvexen Koppelflächen einwirkt, diese zueinander mit parallelen Längsachsen ausgerichtet sind, d.h. im kraftfreien Zustand zueinander parallele Längsachse haben. Die Berührflächen der jeweiligen auf einer gemeinsamen Seite, das heißt an den jeweiligen Koppelkörper angrenzenden, konvexen Koppelflächen der Vermittlungskörper, können somit in einer gemeinsamen Koppelebene liegen, wodurch die Lagervorrichtung zum Bereitstellen einer Planarlagerfunktion konfiguriert ist.
[0025] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Lagervorrichtung eine Anzahl 1 + ^6/ von Vermittlungskörpern aufweisen, wobei n Null oder eine ganze
;=0
positive Zahl ist. Gemäß einer einfachsten Ausgestaltung kann nur ein einziger Vermittlungskörper vorgesehen werden (n=0). Platzsparend können bei einer weiteren zweidimensionalen Erweiterung der Lagervorrichtung sechs weitere Vermittlungskörper um den einen Vermittlungskörper herum angeordnet werden, d.h. insgesamt sieben Vermittlungskörper (n=1). Bei einer Erweiterung zu einer nächsten Stufe könnten um die sechs Vermittlungskörper herum weitere zwölf Vermittlungskörper angeordnet werden, d.h. insgesamt neunzehn Vermittlungskörper (n=2), usw. Für diese Spezialfälle ist eine besonders platzsparende Anordnung von Vermittlungskörpern ermöglicht. Alternativ ist auch eine matrixförmige Anordnung der Vermittlungskörper entlang von Zeilen und Spalten möglich. Schließlich ist bei einer anderen, besonders platzsparenden zweidimensionalen Anordnung von Vermittlungskörpern das Vorsehen von drei Vermittlungskörpern vorteilhaft, die ohne mechanische Überbestimmung an beiden gegenüberliegenden Seiten von je drei Koppelflächen eine verkippfreie Kontaktierung des jeweiligen Koppelkörpers ermöglichen. Vorzugsweise können drei solche Vermittlungskörper an Ecken eines gedachten gleichseitigen Dreiecks angeordnet werden.
[0026] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Lagervorrichtung eine
Stützstruktur aufweisen, in welcher der mindestens eine Vermittlungspin bzw.
Vermittlungskörper stützend angeordnet ist. Eine solche Stützstruktur, die auch als
Separator bezeichnet werden kann, kann als Aufnahmestruktur für den mindestens einen, vorzugsweise für die mehreren, Vermittlungskörper dienen. Die Stützstruktur dient somit anschaulich als Matrix, in welche der oder die Vermittlungskörper eingebettet oder gelagert sind. Die Stützstruktur kann elastisch sein und an einer ihrer beiden gegenüberliegenden Flächen mit dem jeweiligen Koppelkörper fest verbunden sein, oder kann ein freies Bewegen der gesamten Lagervorrichtung zwischen den beiden hiervon getrennt beweglichen Koppelkörpern ermöglichen.
[0027] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Stützstruktur ausgebildet sein, den mindestens einen Vermittlungskörper derart stützend anzuordnen, dass die jeweilige erste Koppelfläche und/oder die jeweilige zweite Koppelfläche gegenüber der Stützstruktur hervorsteht oder hervorstehen. Gemäß dieser Ausgestaltung ragen die konvexen Koppelflächen des oder der Vermittlungskörper gegenüber der Stützstruktur beidseitig hervor, um als eigentliche Kraftübertragungsund Kraftangriffsflächen für die Koppelkörper angreifbar freiliegen. Entlang der restlichen Längserstreckung der Vermittlungskörper, insbesondere entlang der gesamten Verbindungspins, kann dagegen die Stützstruktur den jeweiligen Abschnitt der Vermittlungskörper einbetten.
[0028] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Stützstruktur ausgebildet sein, den mindestens einen Vermittlungskörper derart stützend anzuordnen, dass der Vermittlungskörper in einem kraftfreien Zustand aufrecht orientiert ist und in Anwesenheit einer von mindestens einer der Koppelflächen einwirkenden Kraft eine seitliche Ausgleichsbewegung vollführt. Eine aufrechte Orientierung der Vermittlungskörper entspricht dabei einer Parallelität der Längsachse eines jeweiligen Vermittlungskörpers zu entsprechenden Längsachsen der miteinander mittels der Lagervorrichtung beweglich koppelbaren Koppelkörper bzw. zu Längsachsen der anderen Vermittlungskörper. Anders ausgedrückt sind in diesem aufrechten Zustand die Verbindungspins mit ihren Längsachsen parallel zueinander und senkrecht zu Koppelebenen orientiert, die durch die in Längsrichtung maximal vorstehenden Bereiche der konvexen Koppelflächen definiert sind. Indem eine seitliche Ausgleichsbewegung, insbesondere eine Verkippung, der Vermittlungskörper aufgrund einer Lateralverschiebung eines der Koppelkörper erfolgt, ist eine ausreichend flexible Lagerung bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Kraftübertragungsfunktion ermöglicht. [0029] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Stützstruktur ausgebildet sein, den mindestens einen Vermittlungskörper derart stützend anzuordnen, dass der Vermittlungskörper nach Vollführen einer seitlichen Ausgleichsbewegung bei Wegfall der von mindestens einer der Koppelflächen einwirkenden Kraft in seine aufrechte Position zurückgeführt wird. Gemäß dieser Ausgestaltung kann die Stützstruktur so ausgebildet sein, eine jeweils rückstellende oder rücktreibende Kraft auf einen infolge der Krafteinwirkung von einem oder beiden der Koppelkörper zeitweilig verkippten Vermittlungskörper auszuüben. Eine Lagerachse der Vermittlungskörper in der Stützstruktur kann dabei jeweils einem Drehpunkt des jeweiligen Vermittlungskörpers entsprechen. Auf diese Weise kann nach Wegfall einer Koppelkörperkraft die Lagervorrichtung wieder selbsttätig in einen Gleichgewichtszustand zurückgeführt werden, wodurch die Lagervorrichtung wieder in einen zum Aufnehmen einer Koppelkörperkraft fähigen Zustand rückgeführt wird.
[0030] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Stützstruktur als zumindest teilweise elastische Matrix ausgebildet sein, in welche der mindestens ein Vermittlungskörper eingebettet ist. Zum Beispiel kann die Stützstruktur ein Körper aus einem elastischen Material, wie zum Beispiel elastischer Kunststoff, Gel oder Gummi sein. Es ist auch möglich, die Stützstruktur aus einem rigiden Material vorzusehen und die Vermittlungskörper an das rigide Material elastisch mittels jeweils einer oder mehrerer Federelemente oder anderer elastischer Körper (wie zum Beispiel Gummielemente) anzukoppeln. In letzterem Ausführungsbeispiel weist die Stützstruktur zumindest eine Feder auf, die zum Einwirken auf den mindestens einen Vermittlungskörper ausgebildet und mit dem mindestens einen Vermittlungskörper gekoppelt ist.
[0031] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Lagervorrichtung mehrere miteinander in (insbesondere reibungsarmem) gleitfähigem Berührkontakt befindliche oder (im Betrieb der Fluidpumpe) bringbare Vermittlungskörper aufweisen. Bei einer solchen Ausgestaltung können die zum Beispiel als Pins ausgebildeten Vermittlungskörper gleitfähig direkt nebeneinander angeordnet werden. Im Betrieb können die Vermittlungskörper unter Krafteinwirkung ausgelenkt werden. Durch Berühr- oder Stoßkontakt miteinander können die einzelnen ausgelenkten Vermittlungskörper dann in ihre Ruhelage zurückgeführt werden. Bei einer solchen Ausgestaltung können die Vermittlungskörper in axialer Richtung mittig verjüngt sein (insbesondere über ihre ganze Länge hinweg mit Ausnahme der beiden gegenüberliegenden Enden). Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann die Fluidpumpe optional von einer Stützstruktur frei sein.
[0032] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Lagervorrichtung mehrere Vermittlungskörper zum Einwirken auf genau einen Kolben als ersten Koppelkörper aufweisen. Beim Vorsehen einer Mehrzahl von Vermittlungskörpern mit Verbindungspins zwischen kappenartigen Endabschnitten ist simultan das Bereitstellen mehrerer Kopplungspunkte mit dem Vorteil einer besonders präzisen Kopplung und dennoch einer raumsparenden und kompakten Ausbildung der Lagervorrichtung (im Gegensatz zu einer Anordnung mit mehreren Kugeln) ermöglicht.
[0033] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Lagervorrichtung als zweidimensionales Planarlager ausgebildet sein. Die Lagervorrichtung kann gemäß dieser Ausgestaltung entlang einer X-Richtung und einer dazu orthogonalen Y- Richtung, d.h. in der XY-Ebene, die gewünschte Kraftentkoppelung bewerkstelligen, wobei eine Kraftübertragung entlang einer . Z-Richtung, die zu der X-Richtung und der Y-Richtung orthogonal ist, gewährt werden kann. Die Z-Richtung kann einer Verbindungsachse der Koppelkörper entsprechen. Dies kann durch eine zweidimensionale Anordnung mehrerer Vermittlungskörper realisiert werden.
[0034] Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Lagervorrichtung einerseits und der erste Koppelkörper oder der zweite Koppelkörper andererseits zumindest abschnittsweise starr miteinander verbunden sein, zum Beispiel miteinander einstückig ausgebildet sein. Zum Beispiel kann sich die Lagervorrichtung an einen Endabschnitt des ersten Koppelkörpers nahtlos anschließen und an der an einem freien Ende hervorstehenden zweiten Koppelfläche in Wirkverbindung mit dem zweiten Koppelkörper stehen (oder vice versa), um dort einen Lastausgleich zwischen den Koppelkörpern vorzunehmen.
[0035] Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Lagervorrichtung frei (insbesondere beidseitig unbefestigt) zwischen dem ersten Koppelkörper und dem zweiten Koppelkörper angeordnet sein. Somit kann die Lagervorrichtung sowohl von dem ersten Koppelkörper als auch von dem zweiten Koppelkörper getrennt ausgebildet werden und anschaulich als separates Bauelement zwischen den beiden Koppelkörpern angebracht sein. Die Lagervorrichtung und einer der Koppelkörper müssen somit nicht zwingend starr miteinander gekoppelt sein. Der oder die Pins kann/können auch frei zwischen den beiden Koppelkörpern, also Kolben und Antrieb, liegen und zum Beispiel mittels Federkräften in Position gehalten werden.
[0036] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Kolben und/oder der Aktuator der Fluidpumpe eine konvexe (insbesondere sphärische) oder eine ebene Grenzfläche zu der Lagervorrichtung aufweisen. Zum Beispiel kann einer der Koppelkörper eine ebene Grenzfläche und der andere Koppelkörper eine konvex gewölbte Grenzfläche aufweisen. Die jeweilige Grenzfläche kann dann auf einer jeweiligen überstehenden konvexen Koppelfläche der Vermittlungskörper angreifen. Durch die Kombination einer planaren Grenzfläche eines der Koppelkörper und einer konvexen Grenzfläche des anderen Koppelkörpers kann eine besonders seitenlastarme Kraftvermittlung zwischen den beiden Koppelkörpern mittels der Lagervorrichtung erreicht werden.
[0037] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Fluidpumpe als Hochdruckpumpe zum Pumpen von mobiler Phase zu einer Trenneinrichtung des Probentrenngeräts zum Trennen von unterschiedlichen Fraktionen einer in der mobilen Phase befindlichen fluidischen Probe aufweisen. Eine solche Hochdruckpumpe fördert mobile Phase (insbesondere eine Lösungsmittelzusammensetzung) aus einem oder mehreren Flüssigkeitsbehältern zu einer Probentrenneinrichtung wie zum Beispiel einer chromatographischen Trennsäule. An einer Injektorvorrichtung wird die geförderte mobile Phase dann mit der fluidischen Probe gemischt. Da eine solche Hochdruckpumpe hohen und höchsten Drücken von 1200 bar und mehr ausgesetzt sein kann, ist eine querkraftentkoppelnde Übermittlung von Antriebsenergie von einem motorbetriebenen Aktuator (zum Beispiel dem Mandrel eines Kugelgewindetriebs, welches Mandrel von einer motorbetriebenen, rotierenden Mutter längsbewegt wird) auf einen Kolbenfuß eines Kolben besonders wichtig.
[0038] Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Fluidpumpe als Dosierpumpe zum Pumpen einer fluidischen Probe in einem Injektor zum Zuführen der fluidischen Probe zu mobiler Phase stromaufwärts einer Trenneinrichtung des Probentrenngeräts zum Trennen von unterschiedlichen Fraktionen der in der mobilen Phase befindlichen fluidischen Probe ausgebildet sein. Eine solche Dosierpumpe dient dem dosierten Aufziehen einer bestimmten Menge fluidischer Probe in eine sogenannte Probenschleife, wobei die auf die Probenschleife aufgezogene fluidische Probe nachfolgend mittels derselben Dosierpumpe vorzugsweise durch ein Fluidventil einer Injektoreinrichtung in einen fluidischen Pfad zwischen der oben beschriebenen Hochdruckpumpe und der Trenneinrichtung eingebracht wird.
[0039] Eine oder beide der beschriebenen Pumpentypen können mit der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung zwischen Kolben und Aktuator ausgestattet sein.
[0040] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Probentrenneinrichtung als chromatographische Trenneinrichtung, insbesondere als
Chromatographietrennsäule, ausgebildet sein. Bei einer chromatographischen Trennung kann die Chromatographietrennsäule mit einem Adsorptionsmedium, versehen sein. An diesem kann die fluidische Probe aufgehalten werden und erst nachfolgend bei Anwesenheit einer spezifischen Lösungsmittelzusammensetzung fraktionsweise wieder abgelöst werden, womit die Trennung der Probe in ihre Fraktionen bewerkstelligt wird.
[0041] Das Probenseparationsgerät kann ein mikrofluidisches Messgerät, ein Life Science-Gerät, ein Flüssigchromatographiegerät, eine HPLC (High Performance Liquid Chromatography), eine UHPLC-Anlage, ein SFC- (superkritische Flüssigchromatographie) Gerät, ein Gaschromatographiegerät, ein Elektrophoresegerät und/oder ein Gelelektrophoresegerät sein. Allerdings sind viele andere Anwendungen möglich.
[0042] Die Fluidpumpe kann zum Beispiel dazu eingerichtet sein, die mobile Phase mit einem hohen Druck, zum Beispiel einige 100 bar bis hin zu 000 bar und mehr, durch das System hindurch zu befördern.
[0043] Das Probentrenngerät kann einen Probeninjektor zum Einbringen der Probe in den fluidischen Trennpfad aufweisen. Ein solcher Probeninjektor kann eine mit einem Sitz koppelbare Injektionsnadel in einem entsprechenden Flüssigkeitspfad aufweisen, wobei die Nadel aus diesem Sitz herausgefahren werden kann, um Probe aufzunehmen, wobei nach dem Wiedereinführen der Nadel in den Sitz die Probe sich in einem Fluidpfad befindet, der, zum Beispiel durch das Schalten eines Ventils, in den Trennpfad des Systems hineingeschaltet werden kann, was zum Einbringen der Probe in den fluidischen Trennpfad führt.
[0044] Das Probentrenngerät kann einen Fraktionssammler zum Sammeln der getrennten Komponenten aufweisen. Ein solcher Fraktionssammler kann die verschiedenen Komponenten zum Beispiel in verschiedene Flüssigkeitsbehälter führen. Die analysierte Probe kann aber auch einem Abflussbehälter zugeführt werden.
[0045] Vorzugsweise kann das Probentrenngerät einen Detektor zur Detektion der getrennten Komponenten aufweisen. Ein solcher Detektor kann ein Signal erzeugen, welches beobachtet und/oder aufgezeichnet werden kann, und welches für die Anwesenheit und Menge der Probenkomponenten in dem durch das System fließenden Fluid indikativ ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
[0046] Andere Ziele und viele der begleitenden Vorteile von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden leicht wahrnehmbar werden und besser verständlich werden unter Bezugnahme auf die folgende detailliertere Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen. Merkmale, die im Wesentlichen oder funktionell gleich oder ähnlich sind, werden mit denselben Bezugszeichen versehen.
[0047] Figur 1 zeigt ein HPLC-System gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
[0048] Figur 2 zeigt eine Fluidpumpe eines Probentrenngeräts gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der zwischen einem Kolben als erstem Koppelkörper und einem Aktuator als zweiten Koppelkörper eine Lagervorrichtung aus zylindrischen Pins mit gegenüberliegenden kugeligen Koppelflächen angeordnet ist. [0049] Figur 3A und Figur 3B zeigen zwei unterschiedliche Konfigurationen der Lagervorrichtung gemäß Figur 2 und zeigen insbesondere jeweils eine Vergrößerung einer durch die Lagervorrichtung vermittelten Schnittstelle zwischen dem ersten Koppelkörper und dem zweiten Koppelkörper gemäß Figur 2.
[0050] Figur 4 und Figur 5 zeigen jeweils eine dreidimensionale Ansicht und eine Querschnittsansicht einer Lagervorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung aus einer Mehrzahl von in einer elastischen Matrix eingebetteten Vermittlungskörpern, die als zylindrische Vermittlungspins mit kugeligen Deck- und Bodenflächen ausgebildet sind.
[0051] Figur 6 zeigt eine schematische Zeichnung als Basis für eine Hilfsüberlegung, welche die Platzersparnis einer Ausbildung einer Lagervorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung im Vergleich zu einer Anordnung mit einer herkömmlichen Kugellagerung demonstriert.
[0052] Figur 7 zeigt eine räumliche Ansicht eines Vermittlungskörpers einer Lagervorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
[0053] Figur 8 zeigt einen anderen Vermittlungskörper einer Lagervorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
[0054] Die Darstellung in der Zeichnung ist schematisch.
[0055] Bevor bezugnehmend auf die Figuren exemplarische Ausführungsbeispiele beschrieben werden, sollen einige grundlegende Überlegungen zusammengefasst werden, basierend auf denen exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung abgeleitet worden sind.
[0056] Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine kompakte zweidimensionale Lagervorrichtung mit einer hohen mechanischen Belastungsfähigkeit geschaffen, die in einer Fluidpumpe montiert ist.
[0057] Ein mechanisches Entkoppeln (bezüglich eines Achsenversatzes und einer Achsdrift sowie einer Achsenverkippung) zwischen einem Kolbenfuß und einem Antrieb zum Bereitstellen einer axialen Antriebskraft unter Entkoppelung der Lateral- bzw. Radialkräfte für einen Kolben ist in kolbengetriebenen Hochdruckpumpen (zum Beispiel für Chromatographieanwendungen) vorteilhaft. Herkömmlich kann diese Anforderung durch das Anordnen einer Stahlkugel zwischen den beiden Ebenen gelöst werden, wodurch eine Versatzkorrektur (durch Rollen) und eine Kippkompensation erreicht ist. Allerdings stößt eine solche Lösung bei erhöhten Lastanforderungen von Fluidpumpen mit stark erhöhten Druckwerten an ihre Grenzen. Höhere Axialkräfte würden größere Kugelradien erfordern, was zu einer Achsenverlängerung führen würde. Dies wiederum würde die Dimensionen der gesamten Fluidpumpe in unerwünschter Weise erhöhen und zusätzlich zu größeren zu beschleunigenden Massen führen.
[0058] Während eine Verkippkompensation durch die Implementierung eines einfachen Ebene-zu-Kugel-Kontakts erreichbar ist, muss der Radius der Kugel groß genug sein, um einen moderaten Kontaktdruck (innerhalb der je nach Material erlaubten maximalen Hertzschen-Flächenpressung) zu bewirken. Hingegen bleiben der Achsenversatz und die Driftkompensation herausfordernde Probleme.
[0059] Um einen Achsenversatz und eine Driftkompensation gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel zu erreichen (wobei das Konzept einer Kugel mit großem Radius zur Verkippkompensation berücksichtigt bleiben soll), wird eine Anordnung von zylindrischen Körpern mit axial sphärischen Endsegmenten bereitgestellt (das heißt Pins mit konzentrischen abgerundeten Enden), wobei die Anordnung zwischen zwei Stützebenen angeordnet wird, und wobei die Pinachsen zueinander alle parallel und vertikal zu den Ebenen ausgerichtet sind.
[0060] Eine derartige Anordnung ist dazu in der Lage, eine abstandsneutrale Lagerung in einer XY-Ebene bereitzustellen, die für Verschiebungen von einer Größe funktionsfähig ist, die ungefähr dem Radius der Pins entsprechen. Bei zum Beispiel einer entsprechenden Höhe wie bei einem herkömmlichen Kugellager können derartige Vermittlungskörper eine erhöhte Belastungsfähigkeit bezogen auf die notwendige Fläche aufweisen, erhöht um einen Faktor entsprechend der Anzahl von verwendeten Pins. Die Anzahl der verwendeten Pins ist durch einen notwendigen Durchmesser eines Pins (bestimmt durch einen maximalen Achsenversatz, eine maximale Drift und Toleranzen, so dass während des Betriebs die Enden der Verbindungspins nicht aus ihren sphärischen Flächen herausrollen) und die gesamte verfügbare Fläche der Stützebenen begrenzt. Für die spezifische Verwendung in Hochdruckfluidpumpen kann somit eine starke Erhöhung der maximal tolerierbaren Belastung erreicht werden, verglichen mit einem Einkugellager. Die gesamte Anordnungshöhe kann sogar kleiner sein als bei einem entsprechenden Einkugellager, weil ein kleiner Pinenderadius (insbesondere eine halbe Pinhöhe) verwendet werden kann, kompensiert durch eine größere Anzahl von Pins.
[0061] Die Verbindungspins können in einer elastischen Stützstruktur als Halterung angeordnet werden, zum Beispiel ein Polymernetz oder einer oder mehrere unabhängige oder miteinander verbundene elastische Platten, etc., die eine initiale Parallelorientierung der Verbindungspins gewährleisten können. Eine oder beide der Stützebenen kann oder können eine konvexe äußere Fläche oder Ebene haben und/oder von einer konvexen Fläche des Gegenstücks berührt werden, um eine Achsenverkippkompensation zu erreichen.
[0062] Es ist für einen Fachmann verständlich, dass eine Fluidpumpen- Lagervorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung für jede Fluidpumpen-Applikation vorteilhaft sein kann, die eine zweidimensionale Entkoppelung erfordert, welche eine kompakte abstandsneutrale hochlastfähige Versatzkompensation bereitstellt. Eine Fluidpumpe für ein Probentrenngerät kann dadurch effizient und robust betrieben werden.
[0063] Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines HPLC-Systems 10, wie es zum Beispiel zur Flüssigkeitschromatographie verwendet werden kann. Eine Fluidpumpe 20 als Fluidantriebseinrichtung, die mit Lösungsmitteln aus einer Versorgungseinheit 25 versorgt wird, treibt eine mobile Phase durch eine Probentrenneinrichtung 30 (wie zum Beispiel eine chromatographische Säule), die eine stationäre Phase beinhaltet. Ein Entgaser 27 kann die Lösungsmittel entgasen, bevor diese der Fluidpumpe 20 zugeführt werden. Eine hier optionale Probenaufgabeeinheit 40 ist zwischen der Fluidpumpe 20 und der Probentrenneinrichtung 30 angeordnet, um eine Probenflüssigkeit in den fluidischen Trennpfad einzubringen. Die stationäre Phase der Probentrenneinrichtung 30 ist dazu vorgesehen, Komponenten der Probe zu separieren. Ein Detektor, siehe Flusszelle 50, detektiert separierte Komponenten der Probe, und ein Fraktionierungsgerät kann dazu vorgesehen werden, separierte Komponenten der Probe in dafür vorgesehene Behälter auszugeben. Nicht mehr benötigte Flüssigkeiten können in einen Abflussbehälter 60 ausgegeben werden.
[0064] Eine Steuereinheit 70 steuert die einzelnen Komponenten 20, 25, 27, 30, 40, 50, 60 des Probentrenngeräts 10.
[0065] Figur 2 zeigt eine Querschnittsansicht eines Fluidantriebs einer Fluidpumpe 20 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, die mit einer Lagervorrichtung 200 versehen ist.
[0066] Die Fluidpumpe 20, aus einer Pumpenbasis 250 und einem damit verbundenen Pumpenkopf 260 gebildet, weist eine Kolbenkammer 210 auf, in deren Inneren ein Arbeitsraum 212 begrenzt ist. In dem Arbeitsraum 212 in der Pumpenkammer 210 ist ein Kolben als erster Koppelkörper 202 zum Reziprozieren entlang einer gemäß Figur 2 horizontalen Richtung angeordnet. Durch das Reziprozieren bzw. Hin- und Herbewegen des Kolbens in der Kolbenkammer 212 wird Fluid von einem Fluideinlass 214 unter Hochdruck zu einem Fluidauslass 216 gefördert (wobei in diesem Zusammenhang eine entsprechende Ventilsteuerung vorgesehen werden kann). Eine Dichtung 218 dichtet den ersten Koppelkörper 202 gegenüber dem Kolbenraum 210 ab. Ein Stützeinrichtung 271 , die in Figur 2 nur schematisch dargestellt ist, stützt bzw. hält die Dichtung 218 an Ort und Stelle, um zu verhindern, dass die Dichtung 218 durch den herrschenden Druck in der Umgebung aus dem Arbeitsraum 212 herausgedrückt wird.
[0067] Der erste Koppelkörper 202 ist vermittels der Lagervorrichtung 200 mit einem Aktuator als zweitem Koppelkörper 204 kraftschlüssig gekoppelt. Eine Antriebseinrichtung 238, die zum Beispiel als Elektromotor ausgebildet sein kann, kann einen Antriebsschaft 220 rotierfähig antreiben. Der Antriebsschaft 220 ist, zum Beispiel unter Verwendung von zwei kooperierenden Zahnrädern, mit einer Mutter 222 eines exemplarisch gezeigten Kugelgewindetriebs gekoppelt. Somit versetzt die Antriebseinrichtung 238 die Mutter 222 in Rotation. Die Mutter 222 wiederum überträgt die Antriebskraft so auf den Aktuator, dass dieser in gemäß Figur 2 horizontaler Richtung reziproziert, das heißt sich von links nach rechts und wieder zurück bewegt. Alternativ zu der beschriebenen Konfiguration ist es allgemein möglich, in anderer Weise einen von einem Antrieb vor- und rückwärts bewegten Aktuator zu implementieren. Im Ergebnis treibt der Aktuator als zweiter Koppelkörper 204 den Kolben als ersten Koppelkörper 202 zum Reziprozieren in der Kolbenkammer 212 an. Figur 2 zeigt ferner schematisch eine Feder 279, die beim Vorwärtsbewegen des Aktuators gespannt wird und zum Herausbewegen des Kolbens aus dem Arbeitsraum 212 beiträgt, wenn der Aktuator sich rückwärts bewegt.
[0068] Bei diesem Antriebsmechanismus kann es zu einem axialen Versatz oder auch zu einer axialen Verkippung zwischen dem ersten Koppelkörper 202 und dem zweiten Koppelkörper 204 kommen. Um damit verbundene mechanische Beanspruchungen abzufangen bzw. zu kompensieren, ist zwischen dem ersten Koppelkörper 202 und dem zweiten Koppelkörper 204 die Lagervorrichtung 200 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung angeordnet.
[0069] Die Lagervorrichtung 200 dient dem Vermitteln einer Kraft zwischen dem ersten Koppelkörper 202 und dem zweiten Koppelkörper 204 und weist eine Mehrzahl von jeweils starren aber flexibel gelagerten Vermittlungskörpern 206 auf. Die Lagervorrichtung 200 kann eine Stützstruktur 208 aufweisen, in welcher die Vermittlungskörper 206 elastisch eingebettet und stützend angeordnet sind. Der Aufbau jedes der Vermittlungskörper ist anhand von Figur 3A, Figur 3B näher ersichtlich.
[0070] Figur 3A und Figur 3B zeigen, für zwei unterschiedliche Konfigurationen, eine Detailansicht der jeweiligen Lagervorrichtung 200 zwischen dem ersten Koppelkörper 202 und dem zweiten Koppelkörper 204. Jeder der Vermittlungskörper 206 hat eine geschlossene kappenförmige kugelige erste Koppelfläche 300 (d.h. mit der Form einer Kugelkappe) zum Ankoppeln an eine hier ebene Grenzfläche 320 des ersten Koppelkörpers 202. Diese Ankopplung ist gemäß Figur 3A und Figur 3B direkt, so dass die Koppelfläche 300 die Grenzfläche 320 berührt. An einer gegenüberliegenden Seite der Lagervorrichtung 200 hat jeder der Vermittlungskörper 206 eine der kugeligen ersten Koppelfläche 300 gegenüberliegende geschlossene kappenförmige kugelige zweite Koppelfläche 302 (d.h. ebenfalls mit der Form einer Kugelkappe) zum Ankoppeln an eine korrespondierende, gemäß Figur 3A konvexe und gemäß Figur 3B plane Grenzfläche 322 des zweiten Koppelkörpers 204. Diese Ankopplung ist gemäß Figur 3A und Figur 3B indirekt, so dass die Koppelfläche 302 die Grenzfläche 322 nicht unmittelbar berührt, sondern stattdessen von der Grenzfläche 322 durch einen starren Gehäusekörper 399 physisch getrennt, aber wirkgekoppelt ist. Jeder der Vermittlungskörper 206 hat zwischen den beiden kugeligen Koppelflächen 300, 302 einen kreiszylindrischen Verbindungspin 304. Anschaulich kann jeder der Vermittlungskörper 206 aus einer Kugel herausgearbeitet werden, wobei hierfür zwischen den beiden kugeligen Koppelflächen 300, 302 seitlich Material abgetragen werden müsste, um dort aus der Kugelgeometrie eine Kreiszylindergeometrie zu formen. Sowohl gemäß Figur 3A als auch gemäß Figur 3B stützen sich die Verbindungspins 304 beidseitig auf flache Oberflächen. Eine ggf. aufgewölbte Oberfläche kann entweder durch Grenzfläche 322 des zweiten Koppelkörpers 204 (siehe Figur 3A) oder durch eine außenseitige Oberfläche 397 des Gehäusekörpers 399 (siehe Figur 3B) gegeben werden. Die jeweils andere der beiden rechtsseitig aneinander angrenzenden Oberflächen 397, 322 kann eben sein.
[0071] Auf diese Weise bilden die über die Stützstruktur 208 beidseitig hervorragenden kugeligen Koppelflächen 300, 302 eine jeweilige effektive Koppelebene zum Kraftübertragen zwischen dem ersten Koppelkörper 202 und dem zweiten Koppelkörper 204, präziser gesagt von dem zweiten Koppelkörper 204 auf den ersten Koppelkörper 202. Die kugelige Geometrie der Kontakt- oder Koppelflächen 300, 302 führt zu einer geringen Verkippanfälligkeit der einzelnen Vermittlungskörper 206 beim Kraftübertragen. Dies wird dadurch gefördert, dass ein Maximalabstand d zwischen einander gegenüberliegenden Koppelflächen 300, 302 gerade dem Durchmesser der virtuellen Kugel entspricht, auf deren Oberfläche beide Koppelflächen 300, 302 liegen und gegenüber welcher der Verbindungspin 304 ein verringertes Volumen, eine verringerte Masse und einen verringerten Platzbedarf aufweist.
[0072] Die Stützstruktur 208 stützt die Vermittlungskörper 206 derart, dass die jeweilige erste Koppelfläche 300 und die jeweilige zweite Koppelfläche 302 beidseitig gegenüber der Stützstruktur 208 hervorstehen und dass die einzelnen
Verbindungspins 304 der Vermittlungskörper 206 in einem kraftfreien Zustand zueinander parallel und vorzugsweise senkrecht zum Koppelkörper 202 angeordnet sind. Zum Beispiel durch eine Axialversatzkraft und/oder eine Verkippkraft zwischen den beiden Koppelkörpern 202, 204 veranlasst, kann auf die Vermittlungskörper 206 im Betrieb der Fluidpumpe 20 eine Kraft einwirken. In diesem Szenario vollführen die Vermittlungskörper 206 eine Ausgleichsbewegung durch Verkippung aus ihrer zum Koppelkörper 202 senkrechten Stellung heraus, um eine Versatzbewegung kraftfrei oder nahezu kraftfrei bzw kraftneutral durchzuführen und dennoch die Kraftübertragung zwischen den Koppelkörpern 202, 204 aufrechtzuerhalten. Andererseits sind die Vermittlungskörper 206 derart in der Stützstruktur 208 gelagert, dass diese nach Vollführen der Verkippbewegung und nach einem Ausbleiben der Axiallast (Entlastung) zum Ausgleich der Versatzbewegung unter Einwirkung einer rücktreibenden Kraft wieder in ihre Ausgangsposition mit zueinander parallelen Achslagen zurückgeführt werden. Die Stützstruktur 208 kann zu diesem Zweck zum Beispiel ganz oder teilweise aus einem elastischen Material (zum Beispiel einem biegfähigen Gummi, Gel oder Kunststoff, oder unter Verwendung von Federn) hergestellt werden, um durch Lagerung der Vermittlungskörper 206 die beschriebene Rückstellkraft ausüben zu können. Im Normalbetrieb ist auch zu erwarten, dass nach dem Zurückkehren der Koppelkörper 202, 204 aus der beschriebenen versetzten bzw. verkippten Lage in die Ausgangslage, die Vermittlungskörper 206 in ihre Ausgangsposition senkrecht zum Koppelkörper 202 wieder zurückkehren.
[0073] Figur 4 zeigt eine dreidimensionale Ansicht und eine Querschnittsansicht einer Lagervorrichtung 200 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der insgesamt 19 (=1 +6+12) Vermittlungskörper 206 in einer elastischen Stützstruktur 208 als Aufnahmematrix angeordnet sind. Eine externe rigide Halterung 400 (zum Beispiel aus Metall oder Kunststoff) dient als Montagebasis für die Stützstruktur 208 und die Vermittlungskörper 206 und sorgt für Stabilität und für einen Schutz der Vermittlungskörper 206 und der Stützstruktur 208 in Umfangsrichtung. Die Halterung 400 kann - optional - als Endabschnitt von einem der beiden Koppelkörper 202, 204 ausgebildet sein. Gemäß Figur 4 sind um einen zentralen Vermittlungskörper 206 herum sechs weitere Vermittlungskörper 206 ringförmig angeordnet, die wiederum von zwölf weiteren Vermittlungskörpern 206 ringförmig umgeben sind. Dadurch ist unter Bereitstellung einer großen Anzahl von Vermittlungskörpern 208 zur Übertragung großer Kräfte eine dichte Packung und somit eine kompakte Anordnung geschaffen, die auch höchsten Drücken in Fluidpumpen 20 standhalten kann. Figur 4 zeigt darüber hinaus eine Querschnittsansicht der Lagervorrichtung 200, welche zeigt, dass der aus einem z.B. elastischen Material, aber auch aus rigidem Material mit Federwirkung, gebildete Stützkörper 208 Hohlräume aufweist, um die Bewegungsfreiheit der Vermittlungskörper 206 nur geringfügig zu stören.
[0074] Figur 5 zeigt eine dreidimensionale Ansicht und eine Querschnittsansicht einer Lagervorrichtung 200 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welcher im Unterschied zu Figur 4 der gesamte Zwischenraum zwischen den Vermittlungskörpern 206 vom elastischen Material des Stützkörpers 208 umgeben ist. Der Stützkörper 208 ist somit zwischen den Vermittlungskörpern 206 aus Vollmaterial gebildet und von Hohlräumen frei.
[0075] Anhand von Figur 6 werden im Weiteren Vorteile einer Lagervorrichtung
200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gegenüber einer einfachen
Kugel beschrieben. Figur 6 veranschaulicht abermals in Form von zwei hier ebenen
Grenzflächen 320, 322 von nicht gezeigten Koppelkörpern 202 bzw. 204, wie ein
Vermittlungskörper 206 der Lagervorrichtung 200 zwischen zwei solchen
Grenzflächen 320, 322 angeordnet sein kann. Wirkflächen des Vermittlungskörpers
206, das heißt kugelige Stirnflächen als Koppelflächen 300, 302 sind an Enden eines kreiszylindrischen Verbindungspins 304 ausgebildet. Es ist ferner gezeigt, dass die Kugelflächen der Koppelflächen 300, 302 diametral gegenüberliegende
Segmente von ein und derselben Kugel 600 mit einem Radius r sind. Gegenüber einer solchen virtuellen und daher in Figur 6 nur gestrichelt gezeichneten
(Vergleichs-)Kugel 600 ist bei dem Vermittlungskörper 206 seitlich Material weggelassen, um den nichtsphärischen, hier kreiszylindrischen Verbindungspin 304 zu gestalten. Auf diese Weise kann die Tragfähigkeit des Vermittlungskörpers 206 so gut sein wie jene einer entsprechenden Kugel 600, allerdings mit signifikant verringertem Platzbedarf in einer zu der Ü bertrag ungskraft in Z-Richtung orthogonalen XY-Ebene. Dies bedeutet, dass im Vergleich zu einer Kugel eine deutlich erhöhte Anzahl von Vermittlungskörpern 206 zwischen den Grenzflächen
320, 322 der in Figur 6 nicht gezeigten Koppelkörper 202, 204 angeordnet werden können, wodurch die pro Flächeneinheit aufnehmbaren axialen Kräfte deutlich erhöht werden können. Alternativ kann eine zur Aufnahme der gleichen Kräfte eingerichtete Lagervorrichtung 200 erfindungsgemäß deutlich kompakter ausgebildet werden als mit einem entsprechenden herkömmlichen Kugellager. [0076] Figur 7 zeigt, dass die beiden kugeligen Koppelflächen 300, 302 an gegenüberliegenden Enden des Vermittlungskörpers 206 nicht zwingend konzentrisch sein müssen, sondern, wie in Figur 7 gezeigt, weiter auseinander liegen können oder (nicht in den Figuren gezeigt) auch näher beisammen liegen können (in letzterem Fall wäre der in Figur 7 eingezeichnete Parameter Δ negativ). Im Falle Δ=0 ist die Kraftentkoppelung in der X- Y-Ebene besonders effektiv; bei einem negativen Wert von Δ ist die Lagervorrichtung 200 in axialer Richtung besonders kompakt, allerdings ist die Entkoppelung in der X- Y-Ebene nicht mehr so effektiv und der Versatzausgleich in dieser Ebene nicht mehr Z-Distanz-neutral. Bei einem positiven Wert von Δ führt ein X- Y-Versatz der Koppelkörper zueinander sogar zur Verstärkung der Versatzkraft, und gleichzeitig zur Verringerung des Z- Abstandes zwischen den Koppelkörpern 202, 204.
[0077] Figur 8 zeigt einen Vermittlungskörper 206 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die beiden Koppelflächen 300, 302 auf Kugelflächen gleichen Mittelpunkts 800, aber unterschiedlicher Radien n, r2 liegen. Damit kann zum Beispiel eine Kraftvermittlung zwischen zwei unterschiedlich großen und/oder unterschiedlich harten Grenzflächen 320, 322 unterschiedlich großer Koppelkörper 202, 204 bewerkstelligt werden (insbesondere wenn ein einziger Übermittlungskörper eingesetzt wird). Es kann die kleinere Koppelfläche 300 des Vermittlungskörpers 206 aus einem härteren Material vorgesehen werden als die größere Koppelfläche 302 bzw. mit einer härtenden Beschichtung versehen sein.
[0078] Es sollte angemerkt werden, dass der Begriff „aufweisen" nicht andere Elemente ausschließt und dass das„ein" nicht eine Mehrzahl ausschließt. Auch können Elemente, die in Zusammenhang mit unterschiedlichen Ausführungsbeispielen beschrieben sind, kombiniert werden. Es sollte auch angemerkt werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Schutzbereich der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Fluidpumpe (20) zum Pumpen von Fluid in einem Probentrenngerät (10), wobei die Fluidpumpe (20) aufweist:
einen Kolben als ersten Koppelkörper (202), der zum Fördern von Fluid reziprozierfähig in einer Kolbenkammer (210) angeordnet ist;
einen Aktuator als zweiten Koppelkörper (204), der zum Übertragen einer Kraft zum Antreiben des Kolbens in der Kolbenkammer (210) angeordnet ist;
eine Lagervorrichtung (200) zum Vermitteln einer Kraft zwischen dem ersten Koppelkörper (202) und dem zweiten Koppelkörper (204), wobei die
Lagervorrichtung (200) mindestens einen Vermittlungskörper (206) aufweist, wobei der Vermittlungskörper (206) aufweist:
eine kappenförmige konvexe erste Koppelfläche (300) zum Ankoppeln an den ersten Koppelkörper (202);
eine der ersten Koppelfläche (300) gegenüberliegende kappenförmige konvexe zweite Koppelfläche (302) zum Ankoppeln an den zweiten
Koppelkörper (204); und
einen Verbindungspin (304) zwischen der ersten Koppelfläche (300) und der zweiten Koppelfläche (302).
2. Fluidpumpe (20) gemäß Anspruch 1 , wobei die erste Koppelfläche (300) ein Kugeloberflächensegment aufweist und/oder die zweite Koppelfläche (302) ein Kugeloberflächensegment aufweist.
3. Fluidpumpe (20) gemäß Anspruch 2, wobei eine Maximallänge des
Vermittlungskörpers (206) zwischen der ersten Koppelfläche (300) und der zweiten Koppelfläche (302) gleich einer Summe eines Radius des
Kugeloberflächensegments der ersten Koppelfläche (300) und eines Radius des Kugeloberflächensegments der zweiten Koppelfläche (302) ist.
4. Fluidpumpe (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der
Vermittlungskörper (206) ein gegenüber einer virtuellen Kugel mit einem
Durchmesser, der einem Maximalabstand zwischen der ersten Koppelfläche (300) und der zweiten Koppelfläche (302) entspricht, verringertes Volumen aufweist.
5. Fluidpumpe (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Verbindungspin (304) in Richtung zwischen der ersten Koppelfläche (300) und der zweiten Koppelfläche (302) im Querschnitt durch nichtsphärische, insbesondere geradlinige, Begrenzungslinien begrenzt ist.
6. Fluidpumpe (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, mit zumindest einem der folgenden Merkmale: die Lagervorrichtung (200) weist eine Mehrzahl von Vermittlungskörpern (206) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 auf, insbesondere derart, dass deren
Verbindungspins (304) in einem kraftfreien Zustand parallel zueinander angeordnet sind;
n
die Lagervorrichtung (200) weist eine Anzahl 1 + ^6 von Vermittlungskörpern (206) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 auf, wobei n Null oder eine ganze positive Zahl ist.
7. Fluidpumpe (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die beiden Koppelflächen (300, 302) auf Kugeln gleichen Mittelpunkts (800) aber
unterschiedlicher Radien (n, r2) liegen.
8. Fluidpumpe (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die
Lagervorrichtung (200) eine Stützstruktur (208) aufweist, in welcher der mindestens eine Vermittlungskörper (206) stützend angeordnet ist.
9. Fluidpumpe (20) gemäß Anspruch 8, wobei die Stützstruktur (208)
ausgebildet ist, den mindestens einen Vermittlungskörper (206) derart stützend anzuordnen, dass die jeweilige erste Koppelfläche (300) und/oder die jeweilige zweite Koppelfläche (302) gegenüber der Stützstruktur (208) hervorsteht oder hervorstehen.
10. Fluidpumpe (20) gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die Stützstruktur (208) ausgebildet ist, den mindestens einen Vermittlungskörper (206) derart stützend anzuordnen, dass der Vermittlungskörper (206) in einem kraftfreien Zustand aufrecht orientiert ist und in Anwesenheit einer auf mindestens eine der
Koppelflächen (300, 302) einwirkenden Kraft eine seitliche Ausgleichsbewegung vollführt.
1 1 . Fluidpumpe (20) gemäß Anspruch 10, wobei die Stützstruktur (208) ausgebildet ist, den mindestens einen Vermittlungskörper (206) derart stützend anzuordnen, dass der Vermittlungskörper (206) nach Vollführen der seitlichen Ausgleichsbewegung bei Wegfall der auf mindestens eine der Koppelflächen (300, 302) einwirkenden Kraft in seine aufrechte Position zurückgeführt wird.
12. Fluidpumpe (20) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , ferner aufweisend zumindest eines der folgenden Merkmale:
die Stützstruktur (208) ist als zumindest zum Teil elastische Matrix
ausgebildet, in welche der mindestens eine Vermittlungskörper (206) eingebettet ist; die Stützstruktur (208) weist zumindest eine Feder auf, die zum Einwirken auf den mindestens einen Vermittlungskörper (206) ausgebildet und mit dem
mindestens einen Vermittlungskörper (206) gekoppelt ist.
13. Fluidpumpe (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die
Lagervorrichtung (200) mehrere miteinander in gleitfähigem Berührkontakt bringbare Vermittlungskörper (206) aufweist.
14. Fluidpumpe (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, ferner aufweisend zumindest eines der folgenden Merkmale:
die Lagervorrichtung (200) ist als zweidimensionales Planarlager ausgebildet; der mindestens eine Vermittlungskörper (206) ist einstückig, insbesondere einstoffig, ausgebildet;
eine Außenfläche des Verbindungspins (304) zwischen der ersten
Koppelfläche (300) und der zweiten Koppelfläche (302) ist kreiszylindrisch oder polygonal, insbesondere hexagonal;
der Verbindungspin (304) weist entlang einer Längsachse zwischen der ersten Koppelfläche (300) und der zweiten Koppelfläche (302) einen konstanten Querschnitt auf.
15. Fluidpumpe (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, ferner aufweisend eines der folgenden Merkmale:
die Lagervorrichtung (200) und einer des ersten Koppelkörpers (202) und des zweiten Koppelkörpers (202) sind zumindest abschnittsweise starr miteinander verbunden, insbesondere miteinander einstückig ausgebildet;
die Lagervorrichtung (200) ist frei zwischen dem ersten Koppelkörper (202) und dem zweiten Koppelkörper (202) angeordnet.
16. Fluidpumpe (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei zumindest einer des Kolbens und des Aktuators eine konvexe, insbesondere sphärische, oder ebene Grenzfläche (320, 322) zu der Lagervorrichtung (200) aufweist.
17. Fluidpumpe (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, aufweisend eines der folgenden Merkmale:
wobei die erste Koppelfläche (300) und die zweite Koppelfläche (302) diametral gegenüberliegende Bereiche der Oberfläche eines dreidimensionalen Körpers konstanter Breite oder eines räumlichen Gleichdicks darstellen;
wobei die Lagervorrichtung (200) mehrere Vermittlungskörper (206) zum Einwirken auf genau einen Kolben als ersten Koppelkörper (202) aufweist;
die Fluidpumpe (20) ist als Hochdruckpumpe zum Pumpen von mobiler Phase zu einer Trenneinrichtung (30) des Probentrenngeräts (10) zum Trennen von unterschiedlichen Fraktionen einer in der mobilen Phase befindlichen fluidischen Probe ausgebildet;
die Fluidpumpe (20) ist als Dosierpumpe zum Fördern einer fluidischen Probe in einem Injektor (40) zum Zuführen der fluidischen Probe zu mobiler Phase stromaufwärts einer Trenneinrichtung (30) des Probentrenngeräts (10) zum Trennen von unterschiedlichen Fraktionen der in der mobilen Phase befindlichen fluidischen Probe ausgebildet.
18. Probentrenngerät (10) zum Trennen einer in einer mobilen Phase
befindlichen fluidischen Probe in Fraktionen, wobei das Probentrenngerät (10) aufweist:
eine Fluidpumpe (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, konfiguriert zum Antreiben von zumindest einer der mobilen Phase und der fluidischen Probe durch das Probentrenngerät (10);
eine Trenneinrichtung (30) stromabwärts der Fluidpumpe (20) zum Trennen der unterschiedlichen Fraktionen der in der mobilen Phase befindlichen Probe.
19. Probentrenngerät (10) gemäß Anspruch 18, ferner aufweisend zumindest eines der folgenden Merkmale:
die Probentrenneinrichtung (30) ist als chromatographische Trenneinrichtung, insbesondere als Chromatographietrennsäule, ausgebildet;
das Probentrenngerät (10) ist zum Analysieren von zumindest einem physikalischen, chemischen und/oder biologischen Parameter von zumindest einer Fraktion der fluidischen Probe konfiguriert;
das Probentrenngerät (10) weist zumindest eines aus der Gruppe auf, die besteht aus einem Detektorgerät, einem Gerät zur chemischen, biologischen und/oder pharmazeutischen Analyse, einem Flüssigchromatografiegerät und einem HPLC-Gerät;
die Fluidpumpe (20) ist zum Antreiben der mobilen Phase mit einem hohen Druck konfiguriert;
die Fluidpumpe (20) ist zum Antreiben der mobilen Phase mit einem Druck von mindestens 100 bar, insbesondere von mindestens 500 bar, weiter insbesondere von mindestens 000 bar konfiguriert;
das Probentrenngerät (10) ist als mikrofluidisches Gerät konfiguriert;
das Probentrenngerät (10) ist als nanofluidisches Gerät konfiguriert;
das Probentrenngerät (10) weist eine Injektoreinrichtung (40) zum Einleiten der fluidischen Probe den fluidischen Pfad zwischen der Fluidpumpe (20) und der Probentrenneinrichtung (30) auf;
das Probentrenngerät (10) weist einen Detektor (50) zum Detektieren der getrennten Fraktionen auf;
das Probentrenngerät (10) weist einen Probenfraktionierer (60) zum
Fraktionieren der getrennten Fraktionen auf.
20. Verfahren zum Herstellen einer Lagervorrichtung (200) zum Vermitteln einer Kraft zwischen einem Kolben als ersten Koppelkörper (202) und einem Aktuator als zweiten Koppelkörper (204), wobei das Verfahren aufweist: Ausbilden der Lagervorrichtung (200) mit mindestens einem Vermittlungskörper (206);
Bilden des mindestens einen Vermittlungskörpers (206) mit einer
kappenförmigen konvexen ersten Koppelfläche (300) zum Ankoppeln an den ersten Koppelkörper (202);
Bilden des mindestens einen Vermittlungskörpers (206) mit einer der ersten Koppelfläche (300) gegenüberliegenden kappenförmigen konvexen zweiten Koppelfläche (302) zum Ankoppeln an den zweiten Koppelkörper (204); und
Vorsehen eines Verbindungspins (304) zwischen der ersten Koppelfläche (300) und der zweiten Koppelfläche (302).
21. Verfahren gemäß Anspruch 20, femer aufweisend Herstellen einer
Fluidpumpe (10) zum Pumpen von Fluid in einem Probentrenngerät (10) unter Verwendung der Lagervorrichtung (200) zwischen dem Kolben und dem Aktuator der Fluidpumpe (10).
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