EP0884475A2 - Feed pump - Google Patents

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EP0884475A2
EP0884475A2 EP98110233A EP98110233A EP0884475A2 EP 0884475 A2 EP0884475 A2 EP 0884475A2 EP 98110233 A EP98110233 A EP 98110233A EP 98110233 A EP98110233 A EP 98110233A EP 0884475 A2 EP0884475 A2 EP 0884475A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
feed pump
chambers
pump according
media
volume
Prior art date
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Application number
EP98110233A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0884475B1 (en
EP0884475A3 (en
Inventor
Norbert Schwesinger
Sascha Dipl.-Ing. Bechtel
Cornelius Dr. Schilling
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ACCORIS GMBH
Original Assignee
ACCORIS GmbH
BECHTEL SASCHA DIPL ING
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Publication of EP0884475A3 publication Critical patent/EP0884475A3/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/04—Pumps having electric drive
    • F04B43/043—Micropumps
    • F04B43/046—Micropumps with piezoelectric drive

Definitions

  • the present invention relates to a feed pump and the Application of a feed pump chamber as a valve according to the The preamble of claim 1 or 21.
  • Such a feed pump or such an application Delivery pump chamber as a valve are from EP 0 134 614 A1 known.
  • This document relates to a piezoelectric Micropump that has at least three chambers, one of which at least two through valves (see preamble of claim 22) and at least one is formed by a displacement element will. These chambers are activated by activation if necessary formed by piezoelectric actuators and they are then connected to each other by longer channels.
  • the delivery rate of this pump can only influenced by changing the chamber training frequency be, and it is necessary that the connection channels before vented when the pump is started.
  • valve action of the chambers it should be noted that the use of the piezoelectric actuators leads to that such a valve only occupy two positions can. In the first position, the chamber is formed and that Valve is open while the chamber is in the second position not trained and the valve is closed.
  • the invention is therefore based on the object, one To further develop the feed pump of the type mentioned at the beginning, that the conveying capacity in larger areas and more precisely can be set, and that ventilation of the pump before Start of operation can be omitted.
  • the object of the invention is the application to a feed pump chamber as a valve improve the valve in addition to its open and closed positions can also be brought into intermediate positions.
  • volume adjustment devices or (valve) adjustment devices instead of that known from the prior art piezoelectric actuators electromagnetic lifting elements or overpressure and / or underpressure generating devices used will.
  • overflow channels By using overflow channels, the big ones Volume of connecting channels avoided and venting the Feed pump before commissioning can in most cases omitted.
  • valve can be opened practically anywhere or be closed by the valve inlet or outlet correspondingly strong or by the elastically deformable element is covered to the appropriate extent, creating the desired Media (through) flow can be adjusted precisely. Of course is still (additionally) one only switching operating mode of the valve possible.
  • the medium to be delivered is the based on the conveying direction of the first chamber and overflow ducts connecting this via adjacent chambers up to the last in relation to the conveying direction Chamber forwarded in connection with the media outlet stands.
  • the transfer of the medium to be conveyed from chamber to chamber takes place by changing the chamber volume, or thereby that the fluidic resistance in the conveying direction is reduced and is enlarged in the opposite direction.
  • the Delivery direction of the feed pump can be reversed as desired, whereby the functions of the media inlet and the media outlet change accordingly.
  • This reversal of the conveying direction is preferably carried out exclusively by changing the order in which the Volume adjusters change the volume of the chambers.
  • the volume adjusters and especially the order the volume changes of the chambers achieved with these are preferably from any suitable rule and / or Control device coordinates, preferably at least Periodic operation is provided for individual periods is.
  • the feed pump is in the form of a micro feed pump this should at least be realized partially made of silicon, which is made with the processes known from semiconductor technology are processed can.
  • the feed pump according to the invention is based on the Drawings explained in more detail.
  • FIG. 1 is a very simplified example of the structure a feed pump according to the invention.
  • the illustrated Feed pump has three chambers 3, 4, 5 which are related the conveying direction R arranged essentially one behind the other are.
  • the volume of the chambers 3, 4, 5 can be adjusted using volume adjustment devices 15,16,17 changed or set become what is shown schematically by the dashed lines in Fig. 1 is indicated.
  • the first chamber 3 with respect to the conveying direction R has one Media inlet 1 through which the medium to be conveyed is the first Chamber 3 is supplied. There are two adjacent chambers via also schematically shown overflow channels 6.7 connectable.
  • the medium to be pumped is from the first chamber 3 to last chamber 5 forwarded via the overflow channels 6,7 leaving the chamber 5 via a media outlet 2.
  • the Forwarding of the medium to be conveyed from one chamber to next is achieved in that the volume of at least one of two adjacent chambers 3, 4, 5 using the volume adjustment device 15,16,17 is changed.
  • the volume adjustment devices 15, 16, 17 are electromagnetic Lifting elements and / or positive and / or negative pressure generating devices educated.
  • the change in chamber volume can occur in the chambers generate a positive or negative pressure, with the help of which to promoting medium ejected from the chamber or into the corresponding Chamber can be sucked.
  • the delivery direction R is also during operation of the delivery pump preferably reversible as desired, this reversal of the conveying direction R and the associated change in the functions of the Media inlet 1 and the media outlet 2 thereby achieved will change the order in which the volumes the chambers 3, 4, 5 through the volume adjustment devices 15, 16, 17 can be changed.
  • volume changes for example in such a way that, for example, at the beginning both chamber volumes are reduced to 0, after which the volume of the chamber 3 is enlarged until the desired amount of medium to be conveyed is located in chamber 3, after which simultaneous increase in the volume of the chamber 4 that Volume of the chamber 3 is reduced again, so that the medium reaches the chamber 4 via the overflow channel 6, from the it by reducing the volume of the chamber 4 again is expelled again.
  • the feed pump has a layered structure. How this from the exploded view in FIG. 2 is recognizable, there is the feed pump with respect to the representation from the top down from a silicon wafer 21, the one Media inlet 1 and a media outlet 2, a silicon wafer 14, the two to form the overflow channels 6.7 Breakthroughs 19.20 and media inlet and outlet has two other smaller openings, one elastic deformable material 13 in the form of a polymer film, a Silicon plate 18, which has openings 10, 11, 12 in the the polymer film 13 may extend to between the Silicon plate 14 and the polymer film 13, the chambers 3,4,5 to form, and an element 22 that the volume adjusters 15, 16, 17.
  • the volume adjustment devices in the form of positive and / or negative pressure generating devices 15,16,17 formed in the recesses 10,11,12 can create a negative pressure, whereby the corresponding sections of the polymer film 13 in these recesses 10,11,12 extend and thus between the silicon wafer 14 and the polymer film 13 form the chambers 3, 4, 5.
  • the overflow channels 6,7 are through the silicon plate 21 limited and arranged in the silicon wafer 14 Openings 19, 20 are formed, which are arranged in such a way that each of them has two adjacent breakthroughs 10, 11, 12 and thus overlaps two adjacent chambers 3, 4, 5.
  • the medium to be funded can supplied or discharged via flow diodes and / or flow restrictors to prevent undesired backflow of the medium prevent, in particular flow diodes preferably only be used in the event that any reversibility the conveying direction R is not desired or required.

Abstract

The formable chambers (3,4,5) in the delivery direction (R) are arranged one behind the other and are connectable with one another. The first chamber (3) in relation to the delivery direction (R) receives the medium via the medium inlet (1) and the last chamber (5) in relation to the delivery direction is connected to the medium outlet (2). The chambers have variable volumes, which are adjusted by adjusters (15,16,17) formed by electro-magnetic lift components and/or by excess pressure and/or vacuum producing devices. The connection between two adjacent chambers is by means of overflow channels. The chambers are at least partly by an elastically deformable material (13), which is deformed by the volume adjusters.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Förderpumpe und die Anwendung einer Förderpumpenkammer als Ventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 21.The present invention relates to a feed pump and the Application of a feed pump chamber as a valve according to the The preamble of claim 1 or 21.

Eine derartige Förderpumpe bzw. eine derartige Anwendung einer Förderpumpenkammer als Ventil sind aus der EP 0 134 614 A1 bekannt. Diese Druckschrift betrifft eine piezoeleketrische Mikropumpe, die zumindest drei Kammern aufweist, von denen zumindest zwei durch Ventile (siehe Oberbegriff von Anspruch 22) und zumindest eine durch ein Verschiebeelement gebildet werden. Diese Kammern werden bei Bedarf durch die Aktivierung von piezoelektrischen Stellgliedern ausgebildet und sie sind dann durch längere Kanäle miteinander verbunden.Such a feed pump or such an application Delivery pump chamber as a valve are from EP 0 134 614 A1 known. This document relates to a piezoelectric Micropump that has at least three chambers, one of which at least two through valves (see preamble of claim 22) and at least one is formed by a displacement element will. These chambers are activated by activation if necessary formed by piezoelectric actuators and they are then connected to each other by longer channels.

Da die Kammervolumen aufgrund der Verwendung von piezoelektrischen Stellgliedern bei dieser Pumpe nicht variable sind und da die Kammervolumen im Verhältnis zum Volumen der Verbindungskanäle klein sind, kann die Förderleistung dieser Pumpe lediglich durch die Veränderung der Kammer-Ausbildungsfrequenz beeinflußt werden, und es ist erforderlich, daß die Verbindungskanäle vor der Inbetriebnahme der Pumpe entlüftet werden.Because the chamber volume due to the use of piezoelectric Actuators in this pump are not variable and there the chamber volume in relation to the volume of the connecting channels are small, the delivery rate of this pump can only influenced by changing the chamber training frequency be, and it is necessary that the connection channels before vented when the pump is started.

Bezüglich der Ventilwirkung der Kammern ist festzustellen, daß die Verwendung der piezoelektrischen Stellglieder dazu führt, daß ein derartiges Ventil lediglich zwei Stellungen einnehmen kann. In der ersten Stellung ist die Kammer ausgebildet und das Ventil ist offen, während die Kammer in der zweiten Stellung nicht ausgebildet und das Ventil geschlossen ist.Regarding the valve action of the chambers, it should be noted that the use of the piezoelectric actuators leads to that such a valve only occupy two positions can. In the first position, the chamber is formed and that Valve is open while the chamber is in the second position not trained and the valve is closed.

Der Erfindung liegt daher zum einen die Aufgabe zugrunde, eine Förderpumpe der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Förderleistung in größeren Bereichen und genauer eingestellt werden kann, und daß eine Entlüftung der Pumpe vor Betriebsbeginn entfallen kann. The invention is therefore based on the object, one To further develop the feed pump of the type mentioned at the beginning, that the conveying capacity in larger areas and more precisely can be set, and that ventilation of the pump before Start of operation can be omitted.

Zum anderen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Anwendung einer Förderpumpenkammer als Ventil dahingehend zu verbessern, daß das Ventil neben seinen Offen- und Geschlossenstellungen auch in Zwischenstellungen gebracht werden kann.On the other hand, the object of the invention is the application to a feed pump chamber as a valve improve the valve in addition to its open and closed positions can also be brought into intermediate positions.

Diese Aufgaben werden durch die im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 bzw. 21 angegebenen Merkmale gelöst.These tasks are described in the characterizing part of the claims 1 or 21 specified features solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous refinements and developments of the invention result from the subclaims.

Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß als Volumeneinstelleinrichtungen bzw. (Ventil-)Einstelleinrichtungen anstelle der aus dem Stand der Technik bekannten piezoelektrischen Stellglieder elektromagnetische Hubelemente oder Über- und/oder Unterdruckerzeugungseinrichtungen verwendet werden.The basic idea of the present invention is that as volume adjustment devices or (valve) adjustment devices instead of that known from the prior art piezoelectric actuators electromagnetic lifting elements or overpressure and / or underpressure generating devices used will.

Bei Förderpumpen erlauben derartige Stellglieder innerhalb großer Bereiche ein praktisch stufenloses Einstellen bzw. Verändern der Kammervolumen, wodurch die Förderleistung entsprechend angepaßt werden kann.With feed pumps, such actuators allow inside large areas a practically continuous adjustment or Changing the chamber volume, reducing the delivery rate can be adjusted accordingly.

Durch die Verwendung von Überströmkanälen werden die großen Volumen von Verbindungskanälen vermieden und ein Entlüften der Förderpumpe vor der Inbetriebnahme kann in den meisten Fällen entfallen.By using overflow channels, the big ones Volume of connecting channels avoided and venting the Feed pump before commissioning can in most cases omitted.

Bei der Anwendung einer Förderpumpenkammer als Ventil zum zumindest teilweisen Absperren eines Medienflusses entsprechend Anspruch 22, kann das Ventil praktisch beliebig weit geöffnet bzw. geschlossen werden, indem der Ventilzulauf bzw. -ablauf durch das elastisch verformbare Element entsprechend stark bzw. in entsprechendem Ausmaß abgedeckt wird, wodurch der gewünschte Medien(durch)fluss genau eingestellt werden kann. Selbstverständlich ist auch weiterhin (zusätzlich) eine lediglich schaltende Betriebsart des Ventils möglich. At least when using a feed pump chamber as a valve partially shut off a media flow accordingly Claim 22, the valve can be opened practically anywhere or be closed by the valve inlet or outlet correspondingly strong or by the elastically deformable element is covered to the appropriate extent, creating the desired Media (through) flow can be adjusted precisely. Of course is still (additionally) one only switching operating mode of the valve possible.

Beim Betrieb der Förderpumpe wird das zu fördernde Medium der bezogen auf die Förderrichtung ersten Kammer zugeführt und von dieser über jeweils benachbarte Kammern verbindende Überströmkanäle bis zur bezogen auf die Förderrichtung letzten Kammer weitergeleitet, die mit dem Medienauslaß in Verbindung steht.When the feed pump is operating, the medium to be delivered is the based on the conveying direction of the first chamber and overflow ducts connecting this via adjacent chambers up to the last in relation to the conveying direction Chamber forwarded in connection with the media outlet stands.

Die Weiterleitung des zu fördernden Mediums von Kammer zu Kammer erfolgt dabei durch Veränderung der Kammervolumen, bzw. dadurch daß der fluidische Widerstand in Förderrichtung verringert und in entgegengesetzter Richtung vergrößert wird.The transfer of the medium to be conveyed from chamber to chamber takes place by changing the chamber volume, or thereby that the fluidic resistance in the conveying direction is reduced and is enlarged in the opposite direction.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Förderrichtung der Förderpumpe beliebig umkehrbar, wobei sich die Funktionen des Medieneinlasses und des Medienauslasses entsprechend ändern.According to a preferred embodiment of the invention, the Delivery direction of the feed pump can be reversed as desired, whereby the functions of the media inlet and the media outlet change accordingly.

Diese Umkehr der Förderrichtung erfolgt vorzugsweise ausschließlich dadurch, daß die Reihenfolge verändert wird, mit der die Volumeneinstellvorrichtungen die Volumen der Kammern verändern.This reversal of the conveying direction is preferably carried out exclusively by changing the order in which the Volume adjusters change the volume of the chambers.

Die Volumeneinstellvorrichtungen und insbesondere die Reihenfolge der mit diesen erzielten Volumenänderungen der Kammern werden vorzugsweise von irgendeiner geeigneten Regel- und/oder Steuerungsvorrichtung koordiniert, wobei vorzugsweise zumindest für einzelne Zeitabschnitte ein periodischer Betrieb vorgesehen ist.The volume adjusters and especially the order the volume changes of the chambers achieved with these are preferably from any suitable rule and / or Control device coordinates, preferably at least Periodic operation is provided for individual periods is.

Insbesondere dann, wenn die Förderpumpe in Form einer Mikroförderpumpe verwirklicht werden soll, kann diese zumindest teilweise aus Silizium hergestellt werden, das mit den aus der Halbleitertechnik bekannten Verfahren bearbeitet werden kann.Especially when the feed pump is in the form of a micro feed pump this should at least be realized partially made of silicon, which is made with the processes known from semiconductor technology are processed can.

Gleiches gilt selbstverständlich entsprechend für die Anwendung einer Förderpumpenkammer als Ventil. The same naturally applies accordingly to the application a feed pump chamber as a valve.

Die erfindungsgemäße Förderpumpe wird nachfolgend anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.The feed pump according to the invention is based on the Drawings explained in more detail.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1
eine stark vereinfachte schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Förderpumpe;
Fig. 2
eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Förderpumpe in Form einer Mikroförderpumpe.
The drawings show:
Fig. 1
a highly simplified schematic representation of the feed pump according to the invention;
Fig. 2
an embodiment of the feed pump according to the invention in the form of a micro feed pump.

In Fig. 1 ist ein stark vereinfachtes Beispiel für den Aufbau einer Förderpumpe gemäß der Erfindung dargestellt. Die dargestellte Förderpumpe weist drei Kammern 3,4,5 auf, die bezüglich der Förderrichtung R im wesentlichen hintereinander angeordnet sind. Das Volumen der Kammern 3,4,5 kann über Volumeneinstelleinrichtungen 15,16,17 verändert bzw. eingestellt werden, was durch die gestrichelten Linien in Fig. 1 schematisch angedeutet ist.1 is a very simplified example of the structure a feed pump according to the invention. The illustrated Feed pump has three chambers 3, 4, 5 which are related the conveying direction R arranged essentially one behind the other are. The volume of the chambers 3, 4, 5 can be adjusted using volume adjustment devices 15,16,17 changed or set become what is shown schematically by the dashed lines in Fig. 1 is indicated.

Die bezogen auf die Förderrichtung R erste Kammer 3 weist einen Medieneinlaß 1 auf, über den das zu fördernde Medium der ersten Kammer 3 zugeführt wird. Zwei benachbarte Kammern sind jeweils über ebenfalls nur schematisch dargestellte Überströmkanäle 6,7 verbindbar.The first chamber 3 with respect to the conveying direction R has one Media inlet 1 through which the medium to be conveyed is the first Chamber 3 is supplied. There are two adjacent chambers via also schematically shown overflow channels 6.7 connectable.

Das zu fördernde Medium wird von der ersten Kammer 3 bis zur letzten Kammer 5 über die Überströmkanäle 6,7 weitergeleitet, wobei es die Kammer 5 über einen Medienauslaß 2 verläßt. Die Weiterleitung des zu fördernden Mediums von einer Kammer zur nächsten wird dadurch erreicht, daß das Volumen von zumindest einer von zwei benachbarten Kammern 3,4,5 mit Hilfe der Volumeneinstelleinrichtung 15,16,17 verändert wird.The medium to be pumped is from the first chamber 3 to last chamber 5 forwarded via the overflow channels 6,7 leaving the chamber 5 via a media outlet 2. The Forwarding of the medium to be conveyed from one chamber to next is achieved in that the volume of at least one of two adjacent chambers 3, 4, 5 using the volume adjustment device 15,16,17 is changed.

Die Volumeneinstelleinrichtungen 15,16,17 sind durch elektromagnetische Hubelemente und/oder Über- und/oder Unterdruckerzeugungseinrichtungen gebildet. The volume adjustment devices 15, 16, 17 are electromagnetic Lifting elements and / or positive and / or negative pressure generating devices educated.

Die Veränderung der Kammervolumen kann dabei in den Kammern einen Über- oder Unterdruck erzeugen, mit dessen Hilfe das zu fördernde Medium aus der Kammer ausgestoßen bzw. in die entsprechende Kammer eingesaugt werden kann.The change in chamber volume can occur in the chambers generate a positive or negative pressure, with the help of which to promoting medium ejected from the chamber or into the corresponding Chamber can be sucked.

Je nachdem, ob eine möglichst gleichmäßige oder eine impulsartige Förderung des Mediums erwünscht ist, können die Volumenänderungen der Kammern 3,4,5 in den unterschiedlichsten Reihenfolgen und Kombinationen erfolgen, wobei vorzugsweise eine nicht dargestellte Regel- und/oder Steuerungsvorrichtung den Betrieb der Volumeneinstellvorrichtung koordiniert.Depending on whether it is as uniform or impulsive as possible Conveying the medium is desired, the volume changes of the chambers 3, 4, 5 in the most varied of orders and combinations, preferably one not shown regulation and / or control device the operation coordinates the volume adjustment device.

Weiterhin ist die Förderrichtung R beim Betrieb der Förderpumpe vorzugsweise beliebig umkehrbar, wobei diese Umkehr der Förderrichtung R und der damit verbundene Wechsel der Funktionen des Medieneinlasses 1 und des Medienauslasses 2 dadurch erzielt wird, daß die Reihenfolge verändert wird, mit der die Volumen der Kammern 3,4,5 durch die Volumeneinstelleinrichtungen 15,16, 17 verändert werden.The delivery direction R is also during operation of the delivery pump preferably reversible as desired, this reversal of the conveying direction R and the associated change in the functions of the Media inlet 1 and the media outlet 2 thereby achieved will change the order in which the volumes the chambers 3, 4, 5 through the volume adjustment devices 15, 16, 17 can be changed.

Für den einfachsten Fall, in dem nur zwei Kammern 3,4 vorgesehen sind, könnten die Volumenveränderungen beispielsweise derart erfolgen, daß zu Anfang beide Kammervolumen beispielsweise auf 0 verringert sind, wonach das Volumen der Kammer 3 so lange vergrößert wird, bis sich die gewünschte Menge des zu fördernden Mediums in der Kammer 3 befindet, wonach bei gleichzeitiger Vergrößerung des Volumens der Kammer 4 das Volumen der Kammer 3 wieder verringert wird, so daß das Medium über den Überströmkanal 6 in die Kammer 4 gelangt, aus der es durch eine erneute Verringerung des Volumens der Kammer 4 wieder ausgestoßen wird.For the simplest case, in which only two chambers 3, 4 are provided volume changes, for example in such a way that, for example, at the beginning both chamber volumes are reduced to 0, after which the volume of the chamber 3 is enlarged until the desired amount of medium to be conveyed is located in chamber 3, after which simultaneous increase in the volume of the chamber 4 that Volume of the chamber 3 is reduced again, so that the medium reaches the chamber 4 via the overflow channel 6, from the it by reducing the volume of the chamber 4 again is expelled again.

Wie bereits erwähnt, und insbesondere für den Fall, daß mehrere Kammern hintereinander angeordnet sind, kann das Ausstoßen des Mediums aus einer Kammer dadurch unterstützt werden, daß das Volumen der benachbarten Kammer vergrößert wird, um eine Ansaugwirkung zu erzielen. As already mentioned, and especially in the event that several Ejection chambers can be arranged one behind the other the medium from a chamber are supported by the fact that the volume of the adjacent chamber is increased by one To achieve suction.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Förderpumpe weist die Förderpumpe einen schichtförmigen Aufbau auf. Wie dies aus der auseinandergezogenen Darstellung in Fig. 2 zu erkennen ist, besteht die Förderpumpe bezüglich der Darstellung von oben nach unten aus einem Siliziumplättchen 21, das einen Medieneinlaß 1 und einen Medienauslaß 2 aufweist, einem Siliziumplättchen 14, das zur Bildung der Überströmkanäle 6,7 zwei Durchbrüche 19,20 sowie bezüglich des Medienein- und -auslasses zwei weitere kleinere Durchbrüche aufweist, einem elastisch verformbaren Material 13 in Form einer Polymerfolie, einem Siliziumplättchen 18, das Durchbrüche 10,11,12 aufweist, in die sich die Polymerfolie 13 erstrecken kann, um zwischen dem Siliziumplättchen 14 und der Polymerfolie 13 die Kammern 3,4,5 zu bilden, und einem Element 22, das die Volumeneinstellvorrichtungen 15,16,17 aufweist.In the embodiment of the feed pump shown in FIG. 2 the feed pump has a layered structure. How this from the exploded view in FIG. 2 is recognizable, there is the feed pump with respect to the representation from the top down from a silicon wafer 21, the one Media inlet 1 and a media outlet 2, a silicon wafer 14, the two to form the overflow channels 6.7 Breakthroughs 19.20 and media inlet and outlet has two other smaller openings, one elastic deformable material 13 in the form of a polymer film, a Silicon plate 18, which has openings 10, 11, 12 in the the polymer film 13 may extend to between the Silicon plate 14 and the polymer film 13, the chambers 3,4,5 to form, and an element 22 that the volume adjusters 15, 16, 17.

Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Volumeneinstellvorrichtungen in Form von Über- und/oder Unterdruckerzeugungseinrichtungen 15,16,17 ausgebildet, die in den Ausnehmungen 10,11,12 einen Unterdruck erzeugen können, wodurch sich die entsprechenden Abschnitte der Polymerfolie 13 in diese Ausnehmungen 10,11,12 erstrecken und somit zwischen dem Siliziumplättchen 14 und der Polymerfolie 13 die Kammern 3,4,5 bilden.In the illustrated embodiment, the volume adjustment devices in the form of positive and / or negative pressure generating devices 15,16,17 formed in the recesses 10,11,12 can create a negative pressure, whereby the corresponding sections of the polymer film 13 in these recesses 10,11,12 extend and thus between the silicon wafer 14 and the polymer film 13 form the chambers 3, 4, 5.

Die Überströmkanäle 6,7 werden durch durch das Siliziumplättchen 21 begrenzte und in dem Siliziumplättchen 14 angeordnete Durchbrüche 19,20 gebildet, die derart angeordnet sind, daß jeder von ihnen zwei benachbarte Durchbrüche 10,11,12 und damit zwei benachbarte Kammern 3,4,5 überlappt.The overflow channels 6,7 are through the silicon plate 21 limited and arranged in the silicon wafer 14 Openings 19, 20 are formed, which are arranged in such a way that each of them has two adjacent breakthroughs 10, 11, 12 and thus overlaps two adjacent chambers 3, 4, 5.

Obwohl dies nicht dargestellt ist, kann das zu fördernde Medium über Strömungsdioden und/oder Strömungsdrosseln zu- bzw. abgeführt werden, um ein unerwünschtes Zurückströmen des Mediums zu verhindern, wobei insbesondere Strömungsdioden vorzugsweise nur für den Fall eingesetzt werden, daß die beliebige Umkehrbarkeit der Förderrichtung R nicht erwünscht bzw. erforderlich ist. Although this is not shown, the medium to be funded can supplied or discharged via flow diodes and / or flow restrictors to prevent undesired backflow of the medium prevent, in particular flow diodes preferably only be used in the event that any reversibility the conveying direction R is not desired or required.

Weiterhin sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen kein elastisch verformbares Material 13 verwendet wird, wobei in diesem Fall die Volumenänderung der Kammern 3,4,5 direkt über die Volumeneinstelleinrichtungen 15,16,17 erfolgt.Furthermore, embodiments are also conceivable in which none elastically deformable material 13 is used, wherein in in this case, the volume change of the chambers 3,4,5 directly above the volume adjustment devices 15, 16, 17 are carried out.

Claims (21)

Förderpumpe, insbesondere Mikroförderpumpe für hochviskose Medien, zur Förderung von Medien in einer Förderrichtung (R) mit einem Medieneinlaß (1) und einem Medienauslaß (2), mit zumindest zwei ausbildbaren Kammern (3,4,5,), die in Förderrichtung (R) im wesentlichen hintereinander angeordnet und miteinander verbindbar sind (3,4,5), wobei der bezogen auf die Förderrichtung (R) ersten Kammer (3) das zu fördernde Medium über den Medieneinlaß (1) zugeführt wird und die bezogen auf die Förderrichtung (R) letzte Kammer (5) mit dem Medienauslaß (2) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (3,4,5) variable Volumen aufweisen, die über Volumeneinstelleinrichtungen (15,16,17) eingestellt werden, daß die Volumeneinstelleinrichtungen (15,16,17) durch elektromagnetische Hubelemente und/oder durch Über- und/oder Unterdruckerzeugungseinrichtungen gebildet sind, daß die Verbindung von jeweils zwei benachbarte Kammern (3,4,5) über Überströmkanäle (6,7) erfolgt, und daß das zu fördernde Medium über die Überströmkanäle (6,7) in die bezogen auf die Förderrichtung (R) jeweils nächste Kammer gelangt, wenn das Volumen von zumindest einer von zwei benachbarten Kammern (3,4,5) verändert wird.Feed pump, especially micro feed pump for highly viscous Media, for the promotion of media in a funding direction (R) with a media inlet (1) and a media outlet (2), with at least two formable chambers (3,4,5,) in the conveying direction (R) in essentially arranged one behind the other and connectable are (3,4,5), the relative to the conveying direction (R) first chamber (3) the medium to be conveyed via the media inlet (1) is supplied and related to the conveying direction (R) last chamber (5) communicates with the media outlet (2), characterized in that the chambers (3,4,5) have variable volumes have, which have volume adjustment devices (15,16,17) be adjusted that the volume adjustment devices (15,16,17) by electromagnetic lifting elements and / or by Overpressure and / or underpressure generation devices are formed, that the connection of two adjacent chambers (3,4,5) via overflow channels (6,7), and that to be promoted Medium via the overflow channels (6,7) in relation to the Direction of delivery (R) each next chamber arrives when that Volume of at least one of two adjacent chambers (3,4,5) is changed. Förderpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß sie einen schichtförmigen Aufbau aufweist.Feed pump according to claim 1,
characterized in that it has a layered structure. Förderpumpe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (3,4,5) zumindest teilweise durch ein elastisch verformbares Material (13) gebildet sind, und daß die Volumeneinstelleinrichtungen (15,16,17) eine Verformung des Materials (13) bewirken.Feed pump according to claim 1 or 2,
characterized in that the chambers (3, 4, 5) are at least partially formed by an elastically deformable material (13), and in that the volume adjustment devices (15, 16, 17) bring about a deformation of the material (13). Förderpumpe nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß sich das elastisch verformbare Material (13) zur Erzielung einer Volumenvergrößerung der Kammern (3,4,5) in Ausnehmungen (10,11,12) ausdehnen kann, die auf der den Kammern (3,4,5) abgewandten Seite des elastisch verformbaren Materials (13) angeordnet sind.Feed pump according to claim 3,
characterized in that the elastically deformable material (13) can expand in order to achieve a volume increase of the chambers (3, 4, 5) in recesses (10, 11, 12) facing away from the chambers (3, 4, 5) Side of the elastically deformable material (13) are arranged. Förderpumpe nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Über- und/oder Unterdruck den Ausnehmungen (10,11,12) zugeführt wird.Feed pump according to claim 4,
characterized in that the positive and / or negative pressure is supplied to the recesses (10, 11, 12). Förderpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Kammern (3,4,5) im wesentlichen auf Null verringert ist, wenn sich das elastisch verformbare Material (13) in seiner Ruhestellung befindet.Feed pump according to one of claims 3 to 5,
characterized in that the volume of the chambers (3,4,5) is substantially reduced to zero when the elastically deformable material (13) is in its rest position. Förderpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (10,11,12) in einem ersten platten- oder plättchenförmigen Element (18) ausgebildet sind.Feed pump according to one of claims 4 to 6,
characterized in that the recesses (10, 11, 12) are formed in a first plate-like or plate-like element (18). Förderpumpe nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Überströmkanäle (6,7) weitere Ausnehmungen (19,20) in einem zweiten plättchen- oder plattenförmigen Element (14) vorgesehen sind, daß das elastisch verformbare Element (13) platten- oder plättchenförmig oder folienartig ausgebildet und zwischen dem ersten Element (18) und dem zweiten Element (14) angeordnet ist, und daß die weiteren Ausnehmungen (19,20) derart angeordnet sind, daß jeweils eine weitere Ausnehmung (19,20) jeweils zwei benachbarte Kammern (3,4,5) überlappt, wobei die Überströmkanäle (6,7) auf der den Kammern (3,4,5) zugewandten Seite des elastisch verformbaren Elementes (13) gebildet werden.Feed pump according to claim 7,
characterized in that to form the overflow channels (6, 7) further recesses (19, 20) are provided in a second plate-like or plate-like element (14), that the elastically deformable element (13) is plate-like or plate-like or film-like and is arranged between the first element (18) and the second element (14), and that the further recesses (19, 20) are arranged in such a way that a further recess (19, 20) each has two adjacent chambers (3, 4, 5) overlaps, the overflow channels (6, 7) being formed on the side of the elastically deformable element (13) facing the chambers (3, 4, 5). Förderpumpe nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen in dem Element (18) in Form von Durchbrüchen (10,11,12) gebildet sind, und daß auf der dem elastisch verformbaren Material (13) abgewandten Seite des Elementes (18) ein Element (22) vorgesehen ist, das die Volumeneinstelleinrichtungen (15,16,17) aufweist. Feed pump according to claim 7 or 8,
characterized in that the recesses in the element (18) are formed in the form of openings (10, 11, 12), and in that an element (22) is provided on the side of the element (18) facing away from the elastically deformable material (13) which has the volume adjustment devices (15, 16, 17). Förderpumpe nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Ausnehmungen in dem zweiten Element (14) in Form von Durchbrüchen (19,20) gebildet sind, daß auf der dem elastisch verformbaren Material (13) abgewandten Seite des zweiten Elementes (14) ein drittes platten- oder plättchenförmiges Element (21) angeordnet ist, das die Durchbrüche (19,20) begrenzt, und daß sich sowohl der Medieneinlaß (1) als auch der Medienauslaß (2) durch das Element (21) und das Element (14) erstrecken.Feed pump according to claim 8 or 9,
characterized in that the further recesses in the second element (14) are formed in the form of openings (19, 20), that on the side of the second element (14) facing away from the elastically deformable material (13) a third plate-like or plate-like one Element (21) is arranged, which delimits the openings (19, 20), and that both the media inlet (1) and the media outlet (2) extend through the element (21) and the element (14). Förderpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Mikroförderpumpe ist, die zumindest teilweise aus Silizium gebildet ist, wobei das elastisch verformbare Material (13) durch eine Polymerfolie gebildet ist.Feed pump according to one of claims 3 to 10,
characterized in that it is a micro feed pump which is at least partially formed from silicon, the elastically deformable material (13) being formed by a polymer film. Förderpumpe nach einem der Ansprüche 7 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (14,18,21) Siliziumplättchen sind.Feed pump according to one of claims 7 to 11,
characterized in that the elements (14, 18, 21) are silicon wafers. Förderpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Medieneinlaß (1) und/oder der Medienauslaß (2) über Strömungsdioden und/oder Strömungsdrosseln mit den Kammern verbunden ist.Feed pump according to one of the preceding claims,
characterized in that the media inlet (1) and / or the media outlet (2) is connected to the chambers via flow diodes and / or flow restrictors. Förderpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Medieneinlaß (1) und der Medienauslaß (2) den gleichen Strömungswiderstand aufweisen.Feed pump according to one of the preceding claims,
characterized in that the media inlet (1) and the media outlet (2) have the same flow resistance. Förderpumpe nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß der Medieneinlaß (1) und der Medienauslaß (2) den gleichen Querschnitt aufweisen.Feed pump according to claim 14,
characterized in that the media inlet (1) and the media outlet (2) have the same cross section. Förderpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Förderrichtung (R) beim Betrieb der Förderpumpe beliebig umkehrbar ist. Feed pump according to one of the preceding claims,
characterized in that the direction of delivery (R) can be reversed during operation of the delivery pump. Förderpumpe nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehr der Förderrichtung (R) dadurch erzielt wird, daß die Reihenfolge verändert wird, mit der die Volumeneinstellvorrichtungen (15,16,17) die Volumenänderungen der Kammern (3,4,5) bewirken.Feed pump according to claim 16,
characterized in that the reversal of the conveying direction (R) is achieved by changing the order in which the volume adjusting devices (15, 16, 17) effect the volume changes of the chambers (3, 4, 5). Förderpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Regel- und/oder Steuerungsvorrichtung vorgesehen ist, die die Volumeneinstelleinrichtungen (15,16,17) und damit die Volumenänderungen der Kammern (3,4,5) regelt bzw. steuert.Feed pump according to one of the preceding claims,
characterized in that a regulating and / or control device is provided which regulates or controls the volume setting devices (15, 16, 17) and thus the volume changes of the chambers (3, 4, 5). Förderpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Kammern (3,4,5) zumindest zeitweise als Ventil betrieben wird, das bei Aktivierung die Weiterleitung der Medien vom Medieneinlaß (1) zum Medienauslaß (2) verhindert oder einschränkt.Feed pump according to one of the preceding claims,
characterized in that at least one of the chambers (3, 4, 5) is operated at least temporarily as a valve which, when activated, prevents or restricts the forwarding of the media from the media inlet (1) to the media outlet (2). Förderpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 18 und Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch verformbare Material (13) durch die Volumeneinstelleinrichtungen (15,16,17) derart verformt wird, daß der Medieneinlaß (1) und/oder der Medienauslaß (2) und/oder zumindest ein Überstromkanal (6,7) zumindest teilweise abgedeckt werden.Feed pump according to one of claims 3 to 18 and claim 19,
characterized in that the elastically deformable material (13) is deformed by the volume adjusting devices (15, 16, 17) in such a way that the media inlet (1) and / or the media outlet (2) and / or at least one overflow channel (6, 7) are at least partially covered. Anwendung einer Förderpumpenkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Ventil, insbesondere als Mikroventil für hochviskose Medien, zum zumindest teilweisen Absperren eines Medienflusses, mit einem Ventilzulauf und einem Ventilablauf, und mit einem durch eine Einstelleinrichtung elastisch verformbaren Element, mit dem der Ventilzulauf und/oder der Ventilablauf zumindest teilweise abgedeckt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung durch ein elektromagnetisches Hubelement und/oder eine Über- und/oder eine Unterdruckerzeugungseinrichtung gebildet ist.Use of a feed pump chamber according to one of the preceding Claims as a valve, especially as a microvalve for highly viscous media, to at least partially shut off a Media flow, with a valve inlet and a valve outlet, and elastic with an adjustment device deformable element with which the valve inlet and / or the Valve drain can be at least partially covered, characterized in that the adjusting device by a electromagnetic lifting element and / or an over and / or Vacuum generating device is formed.
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