-
Die Erfindung betrifft eine im Folgenden kurz als Pumpe bezeichnete Gas- oder Flüssigkeitsschlauchpumpe. Als Schlauch- oder Peristaltikpumpe wird dabei eine Pumpe bezeichnet, bei der ein zu förderndes Medium durch mechanische elastische Verformung eines Schlauches durch diesen in Längsrichtung hindurchgeschoben wird. Dabei wird lokal der Querschnitt des Schlauchs verengt und die Engstelle wandert in Richtung der gewünschten Förderrichtung. Dies bewirkt die Förderung des jeweiligen Mediums (Gas oder Flüssigkeit). Die Erfindung betrifft konkret eine für eine Verwendung in einem Medizingerät oder in einem sicherheitstechnischen System bestimmte derartige Schlauchpumpe.
-
In einem Medizingerät wird eine derartige Pumpe zum Beispiel verwendet, um Atemgas anzutreiben, um Messgas - insbesondere ein Patientengas - von einem Probenahmeort zu einem Messort zu transportieren oder um weitere Aktuatoren zu steuern oder anzutreiben. In Bezug auf eine Verwendung einer derartigen Pumpe im Zusammenhang mit einer Analyse eines Patientengases kann auf das absaugende Patientengasmonitoring in der Anästhesie und ein sogenanntes Remotesystem in der mobilen persönlichen Gasmesstechnik verwiesen werden. In einem sicherheitstechnischen System wird eine derartige Pumpe zum Beispiel für eine mobile oder stationäre Analyse von Schadgasen in der Luft verwendet. Auch dabei erfolgt mittels der Pumpe zum Beispiel ein Transport von Messgas von einem Probenahmeort zu einem Messort. Darüber hinaus kommen derartige Pumpen in einem Medizingerät oder in einem sicherheitstechnischen System auch zur Erzeugung von Hilfsdrücken in Betracht. Grundsätzlich kommt die hier vorgeschlagene Erfindung auch für Anwendungsfälle über Medizingeräte und sicherheitstechnische Systeme hinaus in Betracht, zum Beispiel für Mess- und Analysegeräte. Dies ist im Folgenden auch ohne speziellen Hinweis stets mitzulesen.
-
Pumpen der eingangs genannten Art weisen zum Beispiel im Innern eines Pumpenkopfs einen Schlauch auf, der sich an der Innenoberfläche des Pumpenkopfs abstützt, während mittels es drehbaren Rotors Rollen oder Gleitschuhe über die Oberfläche des Schlauchs bewegt werden und dabei eine mit der Bewegung des Rotors wandernde Engstelle im Schlauch verursachen. Das Wandern der Engstelle oder mehrerer Engstellen führt zum Transport des jeweiligen Mediums, das mittels der Engstelle oder der Engstellen in Längsrichtung des Schlauchs durch diesen gewissermaßen hindurchgeschoben wird. Aufgrund der wiederkehrenden Verformung haben in einer Schlauchpumpe verwendete Schläuche allerdings nur eine kurze Lebensdauer und ein regelmäßiger Ersatz der Schläuche (Verbrauchsartikel) ist notwendig. Des Weiteren ist die Frequenz des Umlaufs der Engstellen gering (üblich sind wenige Umdrehungen des Rotors pro Sekunde), so dass die Förderleistung einer solchen Pumpe eher gering ist.
-
Als Alternative zu Schlauchpumpen sind sogenannte Kammerpumpen in verschiedenen, an sich bekannten Ausführungsformen erhältlich, zum Beispiel mit einem Kurbeltrieb oder einem Linearantrieb. Des Weiteren sind Pumpen bekannt, bei denen der Antrieb piezoelektrisch realisiert ist. Der jeweilige Antrieb wirkt auf eine Membran oder einen Kolben in einem jeweiligen Pumpenkopf und erzeugt einen periodischen Hub. Dies führt bei beiden Bauformen (Membran oder Kolben) zu einem Volumentransport sowie zu einer Druckerzeugung. Das Verhältnis zwischen dem Volumentransport und dem Druck ergibt sich durch die Geometrie der Pumpenkammer, des Hubvolumens, der Betriebsfrequenz, des Schaltverhaltens der benötigten Ventile und der äußeren pneumatischen Last.
-
Bei Kammerpumpen stellt die jeweils angetriebene Membran (oder ein angetriebener Kolben) eine zusätzliche Oberfläche dar, mit der das zu fördernde Medium in Kontakt kommt. Dies ist bei Schlauchpumpen nicht der Fall. Hier kommt nur das Innere des Schlauchs mit dem jeweiligen Medium in Kontakt. Bei Piezopumpen kommt die piezoelektrisch bewegte Oberfläche mit dem jeweiligen Medium in Kontakt. Dieser Kontakt mit dem jeweiligen Medium kann bezüglich einzuhaltender Hygienevorschriften, zum Beispiel im Falle einer Kontamination mit einem toxischen Medium, problematisch sein. Des Weiteren ist eine eventuelle Kontamination mit einem korrosiven Medium denkbar. Schließlich können sich in einem pneumatischen Kreis mit einer solchen Pumpe Druck- und/oder Volumenänderungen zum Beispiel beim Anschließen der Pumpe oder beim Entlüften der Pumpe ergeben oder es kann allgemein zu einer Vermischung von Medien kommen.
-
Weiterhin ergibt sich aufgrund der bei Kammerpumpen üblicherweise verwendeten Ventile eine Begrenzung der Betriebsfrequenz und die Schaltvorgänge der Ventile erzeugen eine hohe Pulsation in dem angeschlossenen pneumatischen System.
-
Ausgehend von den oben skizzierten Feststellungen zum Stand der Technik besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine gut einstellbare Schlauch- oder Peristaltikpumpe und ein Verfahren zu deren Betrieb anzugeben, die bzw. das zumindest einzelne der vorstehend skizzierten Nachteile vermeidet oder deren Auswirkungen reduziert.
-
Diese Aufgabe wird mittels einer im Folgenden kurz als Pumpe bezeichneten Schlauch- oder Peristaltikpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich eines Verfahrens zum Betrieb einer solchen Pumpe mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des parallelen unabhängigen Verfahrensanspruchs gelöst. Dabei ist bei einer Pumpe der eingangs genannten Art vorgesehen, dass diese einen Schlauch mit mehreren entlang von dessen Längserstreckung aufeinander folgenden und einzeln ansteuerbaren Segmenten umfasst. Der Schlauch der Pumpe umfasst dafür entlang von dessen Längserstreckung zumindest eine elektroaktive Membran und auf der oder jeder von dem Schlauch umfassten elektroaktiven Membran sind beidseitig und mit Abstand zueinander Elektroden angebracht. Ein einzeln ansteuerbares Segment des Schlauchs ergibt sich durch zumindest ein Elektrodenpaar und den zwischen den Elektroden befindlichen Abschnitt der elektroaktiven Membran. Bei einem Schlauch mit mehreren elektroaktiven Membranen entlang von dessen Längserstreckung gehört zu einem Segment für jede elektroaktive Membran jeweils ein Elektrodenpaar. Entlang seiner Längserstreckung umfasst der Schlauch eine Mehrzahl solcher Segmente und jedes Segment ist mittels einer Ansteuerung seiner Elektroden zur Beeinflussung eines wirksamen Querschnitt des Schlauchs im Bereich des jeweiligen Segments ansteuerbar, zum Beispiel zum Erhalt einer Engstelle des Schlauchs im Bereich des jeweiligen Segments. Jedes Segment fungiert als Aktor. Mittels eines solchen Aktors ist lokal ein wirksamer Querschnitt des Schlauchs beeinflussbar und mittels eines solchen Aktors wird im Betrieb lokal ein wirksamer Querschnitts des Schlauchs beeinflusst.
-
Mittels einer Ansteuerung eines einem zuvor angesteuerten Segment in einer gewünschten Förderrichtung der Pumpe benachbarten Segments und mittels eines Aufhebens der Ansteuerung des zuvor angesteuerten Segments ist ein Wandern des lokal veränderten wirksamen Querschnitts des Schlauchs, zum Beispiel der Engstelle, entlang von dessen Längserstreckung bewirkbar. Dieses Wandern des lokal veränderten Querschnitts, insbesondere ein Wandern einer durch Verringerung des Querschnitts erzeugten Engstelle, bewirkt eine Förderung eines in dem Schlauch befindlichen Mediums (Gas oder Flüssigkeit) in der Richtung des wandernden lokal veränderten Schlauchquerschnitts und damit die gewünschte Pumpwirkung.
-
Bei einem korrespondierenden Verfahren zum Betrieb einer solchen Pumpe wird mittels einer Ansteuerung eines Segments ein wirksamer Querschnitt des Schlauchs im Bereich des jeweiligen Segments lokal verändert, so dass sich dort zum Beispiel eine Engstelle ergibt, und mittels einer Ansteuerung eines einem zuvor angesteuerten Segment in einer gewünschten Förderrichtung der Pumpe benachbarten Segments sowie mittels eines Aufhebens der Ansteuerung des zuvor angesteuerten Segments wird ein Wandern des lokal veränderten wirksamen Querschnitts des Schlauchs, zum Beispiel der Engstelle, entlang von dessen Längserstreckung bewirkt.
-
Die lokale Veränderung des wirksamen Schlauchquerschnitts und auch das Wandern des lokal veränderten Schlauchquerschnitts wird durch lokale Beaufschlagung der zumindest einen von dem Schlauch umfassten elektroaktiven Membran mit einem elektrischen Potential bewirkt. Die Beaufschlagung einer elektroaktiven Membran mit einem elektrischen Potential bewirkt in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise eine Veränderung des sogenannten Aspektverhältnisses (Verhältnis von Dicke zu Fläche) der elektroaktiven Membran. Kurz gefasst verringert sich durch die Beaufschlagung mit einem elektrischen Potential die Dicke der Membran, wodurch sich eine wirksame Länge der Membran erhöht. Diese Längenänderung lässt sich mit im speziellen Beschreibungsteil exemplarisch genannten Ausführungsformen der einzelnen Schlauchsegmente in eine lokale Veränderung des wirksamen Querschnitts des Schlauchs umsetzen.
-
Der Vorteil der hier vorgeschlagenen Pumpe besteht in ihrer umfassenden Beeinflussbarkeit. Zum Beispiel sind bei bekannten Peristaltikpumpen die Anzahl der bewegten Engstellen und deren Abstand untereinander konstant. Dies kann bei einer Pumpe der hier vorgeschlagenen Art bedarfsweise angepasst werden und dabei kann eine Anzahl der Engstellen und/oder ein Abstand zwischen den Engstellen beeinflusst werden. Darüber hinaus ist bei bekannten Peristaltikpumpen der Umfang der Einschnürung konstant. Auch dies kann bei einer Pumpe der hier vorgeschlagenen Art bedarfsweise angepasst werden. So kann zum Beispiel eine Engstelle erzeugt werden, welche den wirksamen Querschnitt nur wenig reduziert und genauso eine Engstelle erzeugt werden, welche den wirksamen Querschnitt erheblich reduziert. Eine wandernde Engstelle oder eine Mehrzahl wandernder Engstellen, welche den wirksamen Querschnitt des Schlauchs jeweils nur wenig reduziert bzw. reduzieren, ist zum Beispiel bei einer schnell wandernden Engstelle und einem hohen Fördervolumen ausreichend. Demgegenüber ist bei einer langsamen wandernden Engstelle oder einer Mehrzahl langsam wandernder Engstellen und einem geringen Fördervolumen eine höhere Reduktion des wirksamen Schlauchquerschnitts bis hin zu einem lokalen Verschluss oder einem näherungsweisen lokalen Verschluss des Schlauchs sinnvoll.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin und sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Des Weiteren ist im Hinblick auf eine Auslegung der Ansprüche sowie der Beschreibung bei einer näheren Konkretisierung eines Merkmals in einem nachgeordneten Anspruch davon auszugehen, dass eine derartige Beschränkung in den jeweils vorangehenden Ansprüchen sowie einer allgemeineren Ausführungsform der gegenständlichen Pumpe oder des Verfahrens zu deren Betrieb nicht vorhanden ist. Jede Bezugnahme in der Beschreibung auf Aspekte nachgeordneter Ansprüche ist demnach auch ohne speziellen Hinweis ausdrücklich als Beschreibung optionaler Merkmale zu lesen. Schließlich ist darauf hinzuweisen, dass die Pumpe auch entsprechend der abhängigen Verfahrensansprüche weitergebildet sein kann, zum Beispiel indem diese Mittel zur Ausführung des entsprechenden Verfahrensschritts oder der entsprechenden Verfahrensschritte umfasst, und umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu einzelnen Vorrichtungs- und Verfahrensaspekten der Erfindung stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
-
Bei einer Ausführungsform der Pumpe ist der Schlauch durch einen langgestreckten, elastisch verformbaren und entlang der Längserstreckung des Schlauchs offenen U-förmigen Schlauchmantelabschnitt sowie eine elektroaktive Membran gebildet, welche entlang der Längserstreckung des Schlauchs die Ränder des Schlauchmantelabschnitts in der Art elastisch miteinander verbindet, dass der Schlauchmantelabschnitt vorgespannt ist. An der elektroaktiven Membran sind entlang der Längserstreckung des Schlauchs beidseitig und mit Abstand zueinander Elektroden angebracht. Bei dieser Ausführungsform der Pumpe umfasst der Schlauch also einen elastisch verformbaren U-förmigen Schlauchmantelabschnitt und eine die Ränder des Schlauchmantelabschnitts verbindende elektroaktive Membran. Ein solcher Schlauch ist besonders einfach herstellbar. Die elektroaktive Membran wird entlang der Längserstreckung des Schlauchs an ihren Rändern mit den Rändern des Schlauchmantelabschnitts in einem vorgespannten Zustand zum Beispiel verklebt.
-
Bei einer weiteren Ausführungsform der Pumpe ist der Schlauch durch einen langgestreckten, elastisch verformbaren und entlang der Längserstreckung des Schlauchs U-förmig offenen Biegebalken mit zumindest einer elektroaktiven Membran zur Beeinflussung der Biegung des Biegebalkens sowie eine elastische Folie gebildet, welche entlang der Längserstreckung des Schlauchs die Ränder des Biegebalkens elastisch miteinander verbindet. An der zumindest einen elektroaktiven Membran des Biegebalkens sind entlang der Längserstreckung des Schlauchs beidseitig und mit Abstand zueinander Elektroden angebracht. Bei dieser Ausführungsform der Pumpe umfasst der Schlauch also einen elastisch verformbaren Biegebalken und eine die Ränder des Biegebalkens verbindende elastische Folie. Auch ein solcher Schlauch ist einfach herstellbar. Die elastische Folie wird entlang der Längserstreckung des Schlauchs an ihren Rändern mit den Rändern des Biegebalkens ebenfalls zum Beispiel verklebt.
-
Bei einer weiteren Ausführungsform der Pumpe ist der Schlauch zumindest im Wesentlichen durch zumindest zwei langgestreckte und an ihren Rändern entlang der Längserstreckung des Schlauchs miteinander verbundene - zum Beispiel miteinander verklebte - Biegebalken gebildet. An deren elektroaktiven Membranen sind entlang der Längserstreckung des Schlauchs beidseitig und mit Abstand zueinander Elektroden angebracht. Bei einer speziellen Ausführungsform eines solchen Schlauchs umfasst dieser genau zwei miteinander verbundene und mit ihren großen Flächen einander zugewandte Biegebalken. Ein Beigebalken umfasst bekanntlich - siehe auch die Erläuterungen im speziellen Beschreibungsteil - in über- oder nebeneinander liegenden Ebenen eine elektroaktive Membran und eine elastisch verformbare Schicht, zum Beispiel eine elastisch verformbare Kunststoffschicht. Die Dicken der Ebenen, vor allem die Dicke der Ebene mit der elektroaktiven Membran, sind klein gegenüber den in Richtung des Sichtaufbaus liegenden Außenflächen. Diese Außenflächen sind die oben genannten großen Flächen der Biegebalken. Indem diese bei einem Schlauch mit genau zwei Biegebalken einander zugewandt sind, sind die beiden Biegebalken zum Beispiel so orientiert, dass die elektroaktiven Membranen einander zugewandt sind. Ebenso sind die großen Flächen der Biegebalken einander zugewandt, wenn die elastisch verformbaren Schichten einander zugewandt sind oder die elastisch verformbare Schicht eines Biegebalkens der elektroaktiven Membran des anderen Biegebalkens zugewandt ist. Dadurch, dass die großen Flächen der Biegebalken einander zugewandt sind, lässt sich besonders leicht eine lokale Engstelle bis zu einem Verschluss des Schlauchs erreichen. Wenn in einem bestimmten Ansteuerungszustand der Biegebalken deren Ebenen parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander orientiert sind, bestimmt der quer zur Längserstreckung des Schlauchs gemessene Abstand der Biegebalken untereinander den lokal verbleibenden wirksamen Querschnitt des Schlauchs. Bei zwei zum Beispiel miteinander verklebten Biegebalken verschwindet dieser Abstand und entsprechend ist lokal ein vollständiger Verschluss des Schlauchs möglich.
-
Bei einer nochmals weiteren Ausführungsform der Pumpe ist der Schlauch durch eine elastische Folie sowie drei oder mehr radial orientierte, langgestreckte und von der Folie umgebene Biegebalken gebildet. Auch an deren elektroaktiven Membranen sind entlang der Längserstreckung des Schlauchs beidseitig und mit Abstand zueinander Elektroden angebracht. Die langgestreckten Biegebalken sind an jeweils einem ihrer Ränder im Zentrum des Schlauchs miteinander verbunden, so dass die freien Ränder radial nach außen weisen. An den freien Rändern der Biegebalken liegt die elastische Folie an. Diese bildet den Außenmantel des Schlauchs und kann mittels einer Verformung der Biegebalken aufgedehnt werden. Eine solche Ausführungsform des Schlauchs ist vorteilhaft, wenn ein vollständiger lokaler Verschluss des Schlauchs eher im Hintergrund steht und es mehr auf vergleichsweise große Änderungen des wirksamen Querschnitts des Schlauchs ankommt.
-
Bei einer Ausführungsform der Pumpe oder einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betrieb der Pumpe sind die Segmente des Schlauchs mittels einzelner, auf einem vorgegebenen oder vorgebbaren Volumenprofil basierender Signale ansteuerbar und werden beim Betrieb mittels solcher Signale angesteuert. Die Signale werden zum Beispiel mittels einer Steuerungseinheit durch Auswertung - zum Beispiel Abtastung - des Volumenprofils generiert oder solche an anderer Stelle - zum Beispiel durch eine übergeordnete Einheit - generierte Signale werden zumindest mittels der Steuerungseinheit an die einzelnen Segmente weitergeleitet. Die Verwendbarkeit eines Volumenprofils bedeutet eine gegenüber bisherigen Schlauchpumpen deutlich erhöhte Einflussmöglichkeit auf das resultierende Pumpverhalten. Mittels des Volumenprofils kann zum Beispiel eine Anzahl von Engstellen entlang des Schlauchs und ein Abstand zwischen jeweils benachbarten Engstellen vorgegeben werden. Der Abstand der Engstellen kann dabei entlang des Schlauchs konstant sein, kann aber auch variieren und in jedem Fall genau eingestellt werden. Des Weiteren kann mittels des Volumenprofils ein Übergang zwischen einer Engstelle und einem entlang des Schlauchs auf dem Weg zur nächsten Engstelle zwischen den Engstellen lokal größten wirksamen Schlauchquerschnitt genau vorgegeben werden. Dabei kann sich der wirksame Querschnitt in Anschluss an eine Engstelle und vor einer nachfolgenden Engstelle zum Beispiel sehr schnell ändern, wodurch ein größeres Volumen (Blase) zwischen den beiden Engstellen eingeschlossen ist, oder sich auch nur langsam ändern, wodurch ein vergleichsweise kleines Volumen zwischen den Engstellen eingeschlossen ist.
-
Bei einer Ausführungsform der Pumpe fungiert zumindest ein Segment des Schlauchs als Sensor zum Erhalt eines Messwerts bezüglich eines lokalen Querschnitts des Schlauchs. Genauso wie eine elektroaktive Membran beim Anlegen eines elektrischen Potentials ihr Aspektverhältnis und insbesondere ihre Dicke ändert, ändert sich mit der Dicken- und Längenänderung auch die zwischen zwei auf der Oberfläche der elektroaktiven Membran platzierten Elektroden messbare elektrische Kapazität. Ein solches Signal ist proportional zu einer jeweiligen Dicke der Membran und damit ebenfalls proportional zu einer jeweiligen wirksamen Länge der Membran. Die wirksame Länge der Membran ist wiederum proportional zum lokalen Querschnitt des Schlauchs im Bereich des jeweiligen Segments. Demgemäß liefert ein mittels einer Kapazitätsmessung erhältliches Signal einen für eine Steuerung und/oder Regelung der Pumpe verwendbaren Querschnitts-Istwert. Eine Steuerung oder Regelung ist dann zum Beispiel in einer Steuerungseinheit der Pumpe oder einer Steuerungseinheit eines übergeordneten Systems implementiert. Bei einer solchen Steuerungseinheit vergleicht diese kontinuierlich einen jeweiligen Querschnitts-Sollwert oder eine Mehrzahl von Querschnitts-Sollwerten mit einem Querschnitts-Istwert bzw. einer Mehrzahl von Querschnitts-Istwerten und erzeugt in Abhängigkeit von einer eventuellen Abweichung zwischen Soll- und Istwert in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise eine Stellgröße zur Auslöschung der Regelabweichung oder zumindest zur Minimierung der Regelabweichung, nämlich eine Stellgröße, mittels derer das an der oder den elektroaktiven Membran bzw. Membranen anliegende elektrische Potential angepasst wird. Für die Kapazitätsmessung können grundsätzlich dieselben Elektroden verwendet werden, die auch bei der Ansteuerung des Segments mit einem jeweiligen elektrischen Potential beaufschlagt werden. Genauso kommt allerdings in Betracht, dass der Schlauch entlang von dessen Längserstreckung an der zumindest einen elektroaktiven Membran eigene Elektrodenpaare für die Kapazitätsmessung aufweist.
-
Das Verfahren sowie Ausführungsformen des Verfahrens und die davon umfassten Verfahrensschritte werden automatisch ausgeführt, also ohne einen Eingriff des Benutzers, also zum Beispiel eines Benutzers eines die Pumpe umfassenden Medizingeräts oder dergleichen. Die automatische Ausführung der Verfahrensschritte erfolgt unter Kontrolle einer Steuerungseinheit. Diese umfasst zum Beispiel eine Verarbeitungseinheit in Form von oder nach Art eines Mikroprozessors sowie einen Speicher. In den Speicher ist ein von der Verarbeitungseinheit ausführbares Steuerungsprogramm geladen oder ladbar, das beim Betrieb durch dessen Verarbeitungseinheit ausgeführt wird. Insoweit ist die Erfindung auch eine Pumpe mit einer Steuerungseinheit, wobei die Steuerungseinheit eine Implementation des hier und im Folgenden beschriebenen Verfahrens umfasst (zum Beispiel in Software), nach dem Verfahren arbeitet und dazu als Mittel zur Durchführung des Verfahrens zumindest eine Steuerungseinheit mit einer Implementation des Verfahrens umfasst. Die Implementation des Verfahrens ist bevorzugt in Software ausgeführt. Die Erfindung ist damit einerseits auch ein Computerprogramm mit durch einen Computer (die Steuerungseinheit bzw. deren Verarbeitungseinheit) ausführbaren Programmcodeanweisungen und andererseits ein Speichermedium mit einem derartigen Computerprogramm, also ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, sowie schließlich auch eine Steuerungseinheit, in deren Speicher als Mittel zur Durchführung des Verfahrens und seiner Ausgestaltungen ein solches Computerprogramm geladen oder ladbar ist.
-
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Das oder jedes Ausführungsbeispiel ist nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten und Kombinationen, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den im allgemeinen oder speziellen Beschreibungsteil beschriebenen sowie in den Ansprüchen und/oder der Zeichnung enthaltenen Merkmalen für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand führen.
-
Es zeigen:
- 1 eine Peristaltikpumpe,
- 2 elektroaktive Membranen und das Ergebnis eines daran angelegten elektrischen Potentials,
- 3 unterschiedliche, aufgrund eines jeweiligen elektrischen Potentials resultierende Konfigurationen eines mit einer elektroaktiven Folie gebildeten Biegebalkens,
- 4 bis 7 einen Querschnitt durch einen Schlauch einer hier vorgeschlagenen Peristaltikpumpe, wobei der wirksame Schlauchquerschnitt mittels eines an eine in dem Schlauchabschnitt vorhandene elektroaktive Membran anlegbaren elektrischen Potentials veränderbar ist,
- 8 bis 10 einen Schlauch einer hier vorgeschlagenen Peristaltikpumpe mit mehreren Segmenten gemäß 4 bis 7 und die Erzeugung eines lokal veränderten Schlauchquerschnitts durch ein an die Segmente jeweils angelegtes elektrisches Potential sowie
- 11 eine vorgegebene Volumenverteilung entlang des Schlauchs und dessen Erzeugung mittels an die Segmente des Schlauchs jeweils angelegter elektrischer Potentiale.
-
Die Darstellung in 1 zeigt in schematisch vereinfachter Art und Weise eine im Stand der Technik bekannte Ausführungsform einer Schlauch- oder Peristaltikpumpe 10. Diese wird im Folgenden kurz als Pumpe 10 bezeichnet. Bei der gezeigten Ausführungsform umfasst die Pumpe 10 im Innern des Pumpengehäuses einen entlang von dessen Innenmantelfläche verlaufenden Schlauch 12 sowie einen drehbaren Rotor 14 mit Rollen 16 an den Enden der Rotorarme. Mittels der Rollen 16 wird der Schlauch 12 abschnittsweise an die Innenwand des Pumpengehäuses gedrückt und dort zusammengepresst, so dass eine lokale Engstelle entsteht. Beim Drehen des Rotors 14 wandert die Engstelle und ebenso wandern die mit den weiteren Rollen 16 des Rotors 14 verursachten Engstellen, so dass das in Drehrichtung des Rotors 14 vor den Rollen 16 befindliche Medium in Bewegung versetzt wird und eine Pumpwirkung resultiert.
-
Die Darstellung in 2 zeigt in schematisch vereinfachter Art und Weise eine elektroaktive Membran 20 (elektroaktive Folie 20). Dabei kann es sich um eine im Folgenden mitunter kurz nur als Membran 20 bezeichnete elektroaktive Membran 20 in Form eines elektroaktiven Polymers (EAP) oder eines dielektrischen Elastomers (DEA) handeln. Beide Varianten sind im Folgenden bei jeder Erwähnung einer Membran 20 stets mitzulesen.
-
Elektroaktive Polymere und dielektrische Elastomere sind grundsätzlich an sich bekannt. Eine daraus gebildete Membran
20 - oder allgemein eine elektroaktive Membran
20 - verändert bekanntlich ihr Aspektverhältnis (Verhältnis von Dicke zu Fläche) in Abhängigkeit von einem angelegten elektrischen Potential. Zusätzlich oder alternativ ist eine solche Membran
20 auch hinsichtlich ihrer Elastizität einstellbar, so dass in Abhängigkeit von dem angelegten Potential eine steife und nicht oder nur wenig biegbare Membran
20 oder eine elastische, biegbare Membran
20 resultiert, wie dies zum Beispiel in der
US 2004 124384 A1 beschrieben ist.
-
Im oberen Bereich der Darstellung in 2 ist eine Membran 20 gezeigt, die nicht mit einem elektrischen Potential beaufschlagt ist. Unmittelbar darunter ist dieselbe Membran 20 bei einer Beaufschlagung mit einem elektrischen Potential gezeigt. Erkennbar ist aufgrund der Beaufschlagung mit einem elektrischen Potential die Dicke der Membran 20 reduziert. Dabei hat sich die Fläche der Membran 20 erhöht. Letzteres ist in der Darstellung nur in Form einer Vergrößerung der Ausdehnung der Membran 20 entlang einer von deren Hauptachsen, also in Form einer Längenänderung, erkennbar.
-
Die Beaufschlagung einer Membran 20 mit einem elektrischen Potential ist in der Darstellung in 2 in Form zweier an jeweils einer flächig mit der Membran 20 verbundenen Elektrode 22 angreifender Leitungen 23, 24 gezeigt. Die Flächenausdehnung der auf beiden Seiten der Membran 20 platzierten Elektroden 22 begrenzt den Bereich, in dem bei einem mittels der Leitungen 23, 24 angelegten elektrischen Potential die Änderung des Aspektverhältnisses eintritt.
-
Die Leitungen 23, 24 führen zu einer nicht gezeigten elektrischen Energiequelle, so dass mittels der Leitungen 23, 24 ein elektrisches Potential an die jeweiligen Elektroden 22 der Membran 20 angelegt werden kann. Bei einer Membran 20, deren Elektroden 22 in dem jeweils dargestellten Abschnitt, die nicht mit einem elektrischen Potential beaufschlagt ist, sind diese Leitungen 23, 24 nicht gezeigt. Tatsächlich sind diese Leitungen 23, 24 bei einer konkreten Ausführungsform der im Folgenden beschriebenen Neuerung selbstverständlich unabhängig davon vorhanden, ob an die jeweilige Elektroden 22 ein elektrisches Potential angelegt ist oder nicht. Die Beaufschlagung einzelner Elektroden 22 einer Membran 20 mit einem elektrischen Potential wird zum Beispiel mittels eines in einem Stromkreis mit den Elektroden 22 und den Leitungen 23, 24 vorhandenen Schaltelements, zum Beispiel eines elektronischen Schalters in Form eines Transistors oder dergleichen, in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise gesteuert. Für die Interpretation der Figuren (2 bis 6) gilt, dass sichtbare Leitungen 23, 24 eine in dem dargestellten Abschnitt mit einem elektrischen Potential beaufschlagte Membran 20 darstellen, wohingegen eine Membran 20 ohne solche sichtbaren Leitungen 23, 24 bei der jeweils gezeigten Momentaufnahme in dem dargestellten Abschnitt nicht mit einem elektrischen Potential beaufschlagt ist (obwohl die Leitungen 23, 24 selbstverständlich gleichwohl vorhanden sind).
-
Im unteren Bereich der Darstellung in 2 sind zwei Membranen 20 gezeigt, die zusammen ein Membranpaar bilden. Im entspannten, also potentialfreien Zustand sind diese in einer gleichen Ebene nebeneinander und aneinander angrenzend angeordnet. In dem Bereich, in dem die beiden Membranen 20 aneinander angrenzen, ist ein Federelement platziert. Bei einem an die Membranen 20 angelegten Potential ändert sich auch das Elastizitätsmodul der beiden Membranen 20 und die aufgrund des angelegten elektrischen Potentials biegsam gewordenen Membranen 20 werden teilweise durch das Federelement angehoben, wie dies in der dargestellten Momentaufnahme gezeigt ist.
-
In der Darstellung in 3 ist schematisch vereinfacht ein mit einer elektroaktiven Membran 20 gebildeter Biegebalken 26 gezeigt. Dieser umfasst in zumindest zwei parallelen, flächig fest miteinander verbundenen Schichten zum einen eine elektroaktive Membran 20 und zum anderen eine Schicht 28 aus einem elastisch verformbaren Kunststoff, zum Beispiel Polyamid. Auf der linken Seite ist in 3 eine Momentaufnahme des Biegebalkens 26 mit einer mit einem elektrischen Potential beaufschlagten elektroaktiven Membran 20 gezeigt. Aufgrund der Beaufschlagung mit dem elektrischen Potential längt sich die Membran 20 und die Schicht 28 nimmt aufgrund ihrer Elastizität ihre (hier quaderförmig gezeigte) Ursprungsform an oder verformt sich zumindest in Richtung auf ihre Ursprungsform. Auf der rechten Seite ist in 3 zum Vergleich eine Momentaufnahme des Biegebalkens 26 mit einer nicht mit einem elektrischen Potential beaufschlagten elektroaktiven Membran 20 gezeigt. Ohne ein anliegendes elektrisches Potential nimmt die elektroaktive Membran 20 ihr ursprüngliches Aspektverhältnis und damit ihre Ursprungsform an und verkürzt sich dabei. Diese Längenänderung (Verkürzung) führt zu einer einseitigen Stauchung der an der elektroaktiven Membran 20 anliegenden Schicht 28 und insgesamt zu einer Biegung des Biegebalkens 26.
-
Anhand der Darstellung in 4 wird nun das Grundprinzip der hier vorgeschlagenen Neuerung erläutert. Dort ist in einer Draufsicht ein Schnitt durch einen Schlauch 12 einer hier vorgeschlagenen Schlauch- oder Peristaltikpumpe 10 gezeigt. Auch die hier vorgeschlagene und weiter unten mit näheren Details erläuterte Schlauch- oder Peristaltikpumpe 10 wird im Folgenden nur kurz als Pumpe 10 bezeichnet.
-
Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform umfasst der Schlauch 12 einen U-förmig gebogenen, langgestreckten und sich quer zur Zeichenebene fortsetzenden sowie in Längsrichtung offenen Schlauchmantelabschnitt 30 und eine ebenso langgestreckte, an den Rändern des Schlauchmantelabschnitts 30 angreifende elektroaktive Membran 20. Der Schlauch 12 umfasst auf beiden Seiten der elektroaktiven Membran 20 und mit Abstand zueinander jeweils einander an der elektroaktiven Membran 20 gegenüberliegende Elektroden 22. Diese sind hier und auch in den folgenden Figuren nicht mehr gezeigt. Die U-Form des Schlauchmantelabschnitts 30 kann sich aufgrund der Fertigung des Schlauchmantelabschnitts 30 und/oder aufgrund der Verbindung der Ränder des Schlauchmantelabschnitts 30 mit einer dabei gespannten elektroaktiven Membran 20 ergeben. Der Schlauchmantelabschnitt 30 ist elastisch verformbar und die elektroaktive Membran 20 spannt den Schlauchmantelabschnitt 30. Die mittels der elektroaktiven Membran 20 bewirkte (mechanische) Spannung führt dazu, dass die beiden Ränder des Schlauchmantelabschnitts 30 näher aneinander liegen, als dies ohne die Spannung aufgrund der elektroaktiven Membran 20 der Fall wäre.
-
Auf der linken Seite ist in 4 nun eine Momentaufnahme eines Abschnitts des Schlauchs 12 gezeigt, bei der an die in dem dargestellten Schlauchabschnitt befindlichen Elektroden 22 der elektroaktiven Membran 20 kein elektrisches Potential angelegt ist. Mittels der elektroaktiven Membran 20 wird die oben erwähnte Spannung des Schlauchmantelabschnitts 30 bewirkt und es ergibt sich ein Abstand zwischen den beiden Rändern des Schlauchmantelabschnitts 30 entsprechend der ohne angelegtes elektrisches Potential lokal resultierenden wirksamen Länge der elektroaktiven Membran 20. Demgegenüber ist auf der rechten Seite in 3 eine Momentaufnahme desselben Schlauchabschnitts 12 mit einer lokal mit einem elektrischen Potential beaufschlagten elektroaktiven Membran 20 gezeigt. Aufgrund der Beaufschlagung mit einem elektrischen Potential erhöht sich im Bereich der mit dem elektrischen Potential beaufschlagten Elektroden 22 die wirksame Länge der elektroaktiven Membran 20 und damit auch der Abstand zwischen den beiden Rändern des Schlauchmantelabschnitts 30. Der unter Spannung (Biegespannung) stehende Schlauchmantelabschnitt 30 verformt sich in dem gezeigten Schlauchabschnitt entsprechend der Biegespannung in Richtung auf seine Ursprungsform. Die Verformung wird dabei durch die aufgrund des elektrischen Potentials resultierende (lokal erhöhte) Länge der elektroaktiven Membran 20 begrenzt.
-
Anhand eines Vergleichs der beiden Darstellungen in 4 ist deutlich erkennbar, dass der wirksame Querschnitt des Schlauchs 12 in dem dargestellten Abschnitt mit der lokalen Beaufschlagung der elektroaktiven Membran 20 mit einem elektrischen Potential variiert. Bei einer in dem betreffenden Schlauchabschnitt nicht mit einem elektrischen Potential beaufschlagten elektroaktiven Membran 20 resultiert lokal ein reduzierter wirksamer Querschnitt (4, links). Bei einer in dem betreffenden Schlauchabschnitt mit einem elektrischen Potential beaufschlagten elektroaktiven Membran 20 resultiert lokal ein erhöhter wirksamer Querschnitt (4, rechts). Wenn das bei der in 4 auf der rechten Seite gezeigten Momentaufnahme lokal an die elektroaktive Membran 20 angelegte elektrische Potential wieder verschwindet, stellt sich erneut eine Situation ein, wie sie in der in 4 auf der linken Seite gezeigten Momentaufnahme dargestellt ist. Beim zyklischen Anlegen eines elektrischen Potentials an die im dargestellten Schlauchabschnitt befindlichen zusammengehörigen Elektroden 22 an der elektroaktiven Membran 20 resultiert entsprechend eine zyklische Verringerung (kein elektrisches Potential) und Erhöhung (elektrisches Potential angelegt) des wirksamen Querschnitts des Schlauchs 12 in dem betroffenen Bereich. Diese zyklische Änderung des wirksamen lokalen Querschnitts des Schlauchs 12 ist die Basis für die Pump- und Förderwirkung der hier vorgeschlagenen Pumpe 10.
-
Der Schlauchmantelabschnitt 30 fungiert als Rückstellelement und spannt die elektroaktive Membran 20 auch dann, wenn sich deren wirksame Länge aufgrund eines lokal anliegenden elektrischen Potentials in dem betroffenen Abschnitt erhöht. Alternativ, aber grundsätzlich gleichwirkend, kann der bisher als Schlauchmantelabschnitt 30 beschriebene Teil des Schlauchs 12 (4) auch in Form eines Biegebalkens 26 ausgeführt sein, dessen Funktion grundsätzlich bereits im Zusammenhang mit der Erläuterung der Darstellung in 3 beschrieben wurde. Der bisher als elektroaktive Membran 20 beschriebene Teil des Schlauchs 12 ist dann eine als Rückstellelement fungierende elastische Folie 32 oder dergleichen, zum Beispiel eine Folie 32 aus Polyethylen oder Polycarbonat. Ein Schnitt durch einen Abschnitt eines solchen Schlauchs 12 ist schematisch vereinfacht in den beiden Darstelllungen in 5 gezeigt. Beim Anlegen eines elektrischen Potentials an die im dargestellten Schlauchabschnitt an der elektroaktiven Membran 20 des Biegebalkens 26 befindlichen Elektroden 22 erhöht sich lokal die wirksame Länge der elektroaktiven Membran 20 und der Biegebalken 26 entspannt sich in Richtung auf einen größeren wirksamen Querschnitt des Schlauchs 12 (5, rechts). Wenn das zuvor angelegte elektrische Potential wieder verschwindet, verkürzt sich lokal die wirksame Länge der elektroaktiven Membran 20 und dies führt zu einer lokalen Verformung des Biegebalkens 26 in Richtung auf einen reduzierten wirksamen Querschnitt des Schlauchs 12 (5, links). Die elastische Folie 32, welche die beiden Ränder des Biegebalkens 26 verbindet, fungiert als Rückstellelement und begrenzt die Beweglichkeit des Biegebalkens 26. Auch hier führt ein zyklisches Anlegen eines elektrischen Potentials an die im dargestellten Schlauchabschnitt befindlichen zusammengehörigen Elektroden 22 an der elektroaktiven Membran 20 zu einer zyklischen lokalen Verringerung (kein elektrisches Potential) und lokalen Erhöhung (elektrisches Potential angelegt) des wirksamen Querschnitts des Schlauchs 12 und auch hier ist diese zyklische Änderung des wirksamen lokalen Querschnitts des Schlauchs 12 die Basis für die Pump- und Förderwirkung der hier vorgeschlagenen Pumpe 10.
-
Im Folgenden wird im Interesse eine besseren Lesbarkeit der Beschreibung nicht mehr von einer Beaufschlagung der in einem bestimmten Schlauchabschnitt an dem dortigen Abschnitt der elektroaktiven Membran 20 befindlichen Elektroden 22 mit einem elektrischen Potential, sondern kurz von einer lokalen Beaufschlagung der elektroaktiven Membran 20 mit einem elektrischen Potential gesprochen. Dadurch, dass die Beaufschlagung der elektroaktiven Membran 20 mit einem elektrischen Potential stets nur den Bereich der dabei benutzten Elektroden 22 (zwei einander auf den Oberflächen der elektroaktiven Membran 20 gegenüberliegende Elektroden 22) betrifft, ergibt sich eine lokale Beaufschlagung der elektroaktiven Membran 20 mit dem jeweiligen elektrischen Potential.
-
Eine nochmals weitere mögliche Ausführungsform eines Schlauchs 12 für eine Pumpe der hier vorgeschlagenen Art ist schematisch vereinfacht in 6 gezeigt. Auch hier ist ein Schnitt durch den Schlauch 12 quer zu dessen Längsachse gezeigt. Dabei ist erkennbar, dass der Schlauch 12 mittels zweier langgestreckter, sich quer zur Zeichenebene fortsetzender und miteinander verbundener Biegebalken 26 gebildet ist. Die Biegebalken 26 werden zum Beispiel mittels zweier bevorzugt auch als Dichtungen fungierender Abstandselemente 34 auf Abstand gehalten. Die gezeigte Dicke der Abstandselemente 34 ist nur als Beispiel zu verstehen. Tatsächlich können die Abstandselemente 34 eine so geringe Dicke aufweisen, dass sich die einander zugewandten Oberflächen der Biegebalken 26 berühren oder beinahe berühren. Die Abstandselemente 34 können auch gänzlich fehlen. Die Dichtigkeit des Schlauchs 12 ist mittels der Abstandselemente 34 und deren Verbindung mit den Biegebalken 26 und/oder einer die Biegebalken 26 verbindenden oder die Biegebalken 26 einhüllenden elastischen Folie 32 gewährleistet. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird hinsichtlich der durch das Anlegen eines elektrischen Potentials an die von den Biegebalken 26 umfasste elektroaktive Membran 20 bewirkten Verformung des Biegebalkens 26 auf die Darstellung in 3 und die dortige Beschreibung verwiesen. Jedenfalls bewirkt die bei Anliegen eines elektrischen Potentials an einen Abschnitt der oder jeder elektroaktiven Membran 20 resultierende Erhöhung der Länge der Membran 20 zum Beispiel eine lokale Entspannung der Biegebalken 26 und damit lokal eine Schlauchform und einen damit einhergehenden Schlauchquerschnitt, wie dies in der Darstellung in 6 schematisch vereinfacht auf der linken Seite gezeigt ist (reduzierter Schlauchquerschnitt). Sobald das zuvor angelegte elektrische Potential verschwindet, nehmen die elektroaktiven Membranen 20 in dem betroffenen Abschnitt wieder ihre ursprüngliche (kürzere) Länge an und dies führt zu einer lokalen Verformung der Biegebalken 26, wie dies in der Darstellung in 6 schematisch vereinfacht auf der rechten Seite gezeigt ist (erhöhter Schlauchquerschnitt). Erkennbar variiert in Abhängigkeit von einem lokal an die elektroaktiven Membranen 20 angelegten elektrischen Potential der wirksame Querschnitt des Schlauchs 12 in dem betroffenen Bereich. Auch hier führt demnach eine zyklische lokale Beaufschlagung der elektroaktiven Membranen 20 zur einer zyklischen Erhöhung (kein elektrisches Potential) und Verringerung (elektrisches Potential angelegt) des wirksamen lokalen Querschnitts des Schlauchs 12 und auch hier ist diese zyklische Änderung des wirksamen Querschnitts des betroffenen Schlauchabschnitts die Basis für die Pump- und Förderwirkung der hier vorgeschlagenen Pumpe 10.
-
Bei der in 6 exemplarisch gezeigten Ausführungsform sind die elektroaktiven Membranen 20 der beiden Biegebalken 26 einander im Innern des Schlauchs 12 zugewandt. Je nach Ansteuerung der elektroaktiven Membranen 20 und je nach Ursprungsform der Schichten 28 (3), auf denen die elektroaktiven Membranen 20 aufgebracht sind, besteht auch die Möglichkeit einer Ausführungsform, bei der die beiden Schichten 28 einander im Innern des Schlauchs 12 zugewandt sind oder bei der die elektroaktive Membran 20 eines Biegebalkens 26 im Innern des Schlauchs 12 der Schicht 28 des anderen Biegebalkens 26 zugewandt ist. Auch wenn die Ausrichtung der Ebenen der beiden Biegebalken 26 zueinander mit der jeweiligen Ansteuerungssituation variiert, soll diese Orientierung der Biegebalken 26 als zueinander parallele Orientierung der Biegebalken 26 verstanden werden, denn wie dies in 6 auf der linken Seite gezeigt ist, ist zumindest eine Konfiguration möglich, bei der die Ebenen der Biegebalken 26 parallel zueinander sind.
-
Die Darstellung in 7 zeigt schematisch vereinfacht eine weitere mögliche Ausführungsform eines Schlauchs 12 für eine Pumpe 10 der hier vorgeschlagenen Art. Erneut ist der Schlauch 12 in Form eines Schnitts quer zu dessen Längsachse gezeigt. Dabei ist erkennbar, dass der Schlauch 12 in seinem Innern mehrere langgestreckte und sich quer zur Zeichenebene fortsetzende Biegebalken 26 aufweist. Bei der gezeigten Ausführungsform handelt es sich um vier regelmäßig angeordnete und im Zentrum des Schlauchs 12 miteinander verbundene, zumindest aneinander angrenzende Biegebalken 26. Bei einer solchen sternförmigen oder radialen Anordnung der Biegebalken 26 sind alternativ auch drei Biegebalken 26 oder mehr als vier mit regelmäßigem Winkelabstand angeordnete Biegebalken 26 denkbar. Die Dichtigkeit des Schlauchs 12 wird mittels einer die Biegebalken 26 umgebenden und die Außenhülle des Schlauchs 12 bildenden elastischen Folie 32 hergestellt. Die Folie 32 liegt an den freien, nach außen weisenden Rändern der Biegebalken 26 an. Die Folie 32 bildet selbst einen Schlauch und wird mittels der Biegebalken 26 lokal aufgedehnt, wenn dort an deren elektroaktiven Membranen 20 ein elektrisches Potentials anliegt. Dann ergibt sich ein erhöhter Querschnitt des Schlauchs 12, wie dies in der Darstellung in 7 auf der rechten Seite gezeigt ist (auf die Darstellung von Leitungen 23, 24 wurde in 7 im Interesse der Übersichtlichkeit verzichtet). Wenn das Potential wieder verschwindet, verkürzen sich die elektroaktiven Membranen 20 in dem betroffenen Abschnitt, wodurch sich eine erhöhte Krümmung der Biegebalken 26 ergibt (7, links). Die zuvor aufgedehnte elastische Folie 32 zieht sich wieder zusammen und liegt fortwährend an den freien Rändern der Biegebalken 26 an. Dies führt zu einem lokal reduzierten Querschnitt des Schlauchs 12. Auch hier fungiert die elastische Folie 32 als Rückstellelement und auch hier führt eine zyklische lokale Beaufschlagung der elektroaktiven Membranen 20 mit einem elektrischen Potential zu einer zyklischen Verringerung (kein elektrisches Potential) und Erhöhung (elektrisches Potential angelegt) des wirksamen lokalen Querschnitts des Schlauchs 12 und auch hier ist diese zyklische Änderung des wirksamen lokalen Querschnitts des Schlauchs 12 die Basis für die Pump- und Förderwirkung der hier vorgeschlagenen Pumpe 10.
-
Allgemein gilt, dass speziell bei Verwendung eines Biegebalkens 26 oder mehrerer Biegebalken 26 der Umstand, ob sich bei einem lokal an der oder jeder elektroaktiven Membran 20 anliegenden elektrischen Potential im betroffenen Bereich ein erhöhter oder reduzierter wirksamer Querschnitt des Schlauchs 12 ergibt, einerseits von der Ursprungsform der Schicht 28 abhängt, auf der die elektroaktive Membran 20 angebracht ist, und andererseits davon abhängt, auf welcher Seite der Schicht 28 die elektroaktive Membran 20 angebracht ist. Des Weiteren können auch bei den Ausführungsformen gemäß 6 und 7 die als Biegebalken 26 beschrieben Komponenten des Schlauchs 12 als Rückstelleelement fungieren und demgemäß keine elektroaktiven Membranen umfassen und die als Rückstellelement beschriebene Folie 32 in Form einer mit Elektroden 22 belegten elektroaktiven Membran 20 ausgeführt sein. Bei einer solchen Ausführungsform bewirkt die äußere Hülle die lokale Querschnittsänderung des Schlauchs 12. Mit diesen Hinweisen sollen alle insoweit möglichen Kombinationen als von der hier vorgelegten Beschreibung umfasst gelten.
-
Die Darstellung in 8 zeigt im oberen Bereich in schematisch vereinfachter Form einen Schlauch 12 oder einen Abschnitt eines Schlauchs 12 für eine Pumpe 10 der hier vorgeschlagenen Art. Diese basiert auf einem Schlauch 12 mit einer Abfolge mehrerer einzeln ansteuerbarer Segmente 40. Wie bereits erwähnt, bestimmt eine Flächenausdehnung der auf den einander gegenüberliegenden Oberflächen einer elektroaktiven Membran 20 platzierten Elektroden 22 den Bereich, in dem bei einem mittels jeweiliger Leitungen 23, 24 angelegten elektrischen Potential lokal die Änderung des Aspektverhältnisses der elektroaktiven Membran 20 eintritt. Entsprechend bestimmt ein Bereich, in dem sich am oder im Schlauch 12 zumindest ein zusammengehöriges Elektrodenpaar befindet, die Ausdehnung eines der im Folgenden betrachteten Segmente 40 des Schlauchs 12. Der Schlauch 12 umfasst eine Vielzahl von entlang von dessen Längserstreckung nebeneinander liegenden derartigen Segmenten 40. Als Ausführungsform der Segmente 40 kommen alle ausdrücklich genannten Ausführungsformen (4 bis 7) in Betracht, denn bei diesen ist mittels einer lokalen Ansteuerung zumindest einer elektroaktiven Membran 20 der wirksame Querschnitts des jeweiligen Schlauchabschnitts beeinflussbar. Die Darstellungen in 4 bis 7 zeigen insoweit jeweils einen Schnitt quer zur Längserstreckung des Schlauchs 12 durch eines von vielen Segmenten 40 des Schlauchs 12 und zwar jeweils bei unterschiedlichen Ansteuerungssituationen eines einzelnen Segments 40. Als Ausführungsformen der Segmente 40 kommen auch weitere denkbare und an den vorstehenden Beschreibungen anknüpfende Ausführungsformen in Betracht, bei denen ebenfalls mittels einer lokalen Ansteuerung einer elektroaktiven Membran 20 oder zumindest einer elektroaktiven Membran 20 der wirksame Querschnitt des jeweiligen Schlauchabschnitts beeinflussbar ist.
-
Jedes Segment 40 umfasst demgemäß zumindest eine elektroaktive Membran 20, mittels derer durch Beaufschlagung mit einem elektrischen Potential der wirksame (durchströmbare) Querschnitt des jeweiligen Schlauchabschnitts veränderbar ist. Jedes Segment 40 fungiert bezüglich der Beeinflussbarkeit des wirksamen Querschnitts des Schlauchs 12 in dem von dem Segment 40 erfassten Schlauchabschnitt als Aktor. Jedes Segment 40 (jeder Aktor) ist einzeln ansteuerbar, also einzeln (aufgrund der entlang des Schlauchs 12 mit Abstand zueinander platzierten Elektroden 22) mit einem elektrischen Potential beaufschlagbar. Jedes Segment 40 ist damit ein mittels zumindest einer elektroaktiven Membran 20 hinsichtlich seines wirksamen Querschnitts veränderbarer Abschnitt des Schlauchs 12.
-
Ein Schlauchmantelabschnitt 30 und eine diesen abdeckende elektroaktive Membran 20 (Ausführungsform gemäß 4) oder ein Biegebalken 26 mit einer diesen abdeckenden elastischen Folie 32 (Ausführungsform gemäß 5) usw. ist in dem in 8 dargestellten Abschnitt des Schlauchs 12 durchgängig vorhanden. Die Unterteilung in benachbarte Segmente 40 ergibt sich also lediglich aufgrund der an der elektroaktiven Membran 20 oder (bei den Ausführungsformen gemäß 6 und 7) den elektroaktiven Membranen 20 angebrachten Elektroden 22 und deren Flächenausdehnung. Auf eine Darstellung von zu jedem Segment 40 und deren Elektroden 22 führenden Leitungen 23, 24 ist im Interesse der Übersichtlichkeit der Darstellung verzichtet worden.
-
Unterhalb der Darstellung des Schlauchs 12 ist für jedes Segment 40 eine graphische Veranschaulichung der an deren Elektroden 22 anliegenden Spannung V gezeigt. Aufgrund der jeweiligen Spannung resultiert ein an den Elektroden 22 anliegendes Potential. Bei einem Schlauch 12 mit Segmenten 40 entsprechend der in 4 und 5 gezeigten Ausführungsform ergibt sich bei einem an einem Segment 40 anliegenden Potential eine lokale Erhöhung des Schlauchquerschnitts und bei einem Segment 40, an dem kein Potential anliegt, eine lokale Verringerung des Schlauchquerschnitts. Der jeweilige wirksame Querschnitt des Schlauchs 12 ist dabei abhängig von der Höhe des an dem jeweiligen Segment 40 (an dem zu dem Segment 40 gehörigen Abschnitt der oder jeder elektroaktiven Membran 20 des Schlauchs 12) anliegenden elektrischen Potentials. Dies ist in der Darstellung in 8 in Form einer Vielzahl gewissermaßen mittlerer Potentiale und eines im Vergleich dazu geringen Potentials gezeigt. Das geringe Potential führt bei dem damit beaufschlagten Segment 40 zu einer Verringerung des wirksamen Querschnitts des Schlauchs 12 und dort entsteht eine Engstelle des Schlauchs 12, wie dies im Bereich der Darstellung des Schlauchs 12 schematisch vereinfacht für das mit dem geringen Potential beaufschlagte Segment 40 gezeigt ist. Die mittleren Potentiale führen bei den damit beaufschlagten Segmenten 40 des Schlauchs 12 zu einem mittleren wirksamen Querschnitt.
-
Im Vergleich dazu zeigt die Darstellung in 9 den Schlauch 12 gemäß 8 mit den davon umfassten Segmenten 40, wobei eines der Segmente 40 mit einem im Vergleich zu dem mittleren Potential höheren Potential beaufschlagt ist. Dies führt an der Stelle des betroffenen Segments 40 zu einer lokalen Erhöhung des wirksamen Querschnitts des Schlauchs 12.
-
Anhand der Darstellungen in 8 und 9 ist leicht nachvollziehbar, dass eine Engstelle (8) oder eine Stelle mit erhöhtem Querschnitt (9) am Ort jedes Segments 40 des Schlauchs 12 erzeugt werden und damit auch „wandern“ kann. Dafür wird - im Falle einer wandernden Engstelle - eines der beiden neben der Engstelle befindlichen Segmente 40 mit dem geringen Potential beaufschlagt und das zuvor mit dem geringen Potential beaufschlagte Segment 40 mit dem mittleren Potential beaufschlagt. Damit verschiebt sich die Engstelle entlang der Längserstreckung des Schlauchs 12 um ein Segment 40. Dies kann mehrfach wiederholt werden und je nachdem, welches der ursprünglichen/bisherigen Engstelle benachbarte Segment 40 mit dem geringen Potential beaufschlagt wird, ergibt sich eine Richtung, in der die Engstelle entlang der Längserstreckung des Schlauchs 12 wandert. Die zum Erhalt einer wandernden Engstelle notwendige Ansteuerung der Segmente 40 entspricht im Wesentlichen einer Ansteuerung einer Mehrzahl von Leuchtelementen, zum Beispiel LEDs, zum Erhalt eines sogenannten Lauflichts und in einer besonders einfachen, aber hier ausdrücklich nur beispielhaft genannten Ausführungsform ist eine Ansteuerung der Segmente 40 nach einer auf diesem Prinzip basierenden Ansteuerung realisiert.
-
Mit dem Wandern einer Engstelle (oder auch mehrerer Engstellen in einem Abstand voneinander; grundsätzlich in ähnlicher Art und Weise, wie dies bei einer Peristaltikpumpe mit einem mehrarmigen Rotor 14 der Fall ist) ergibt sich ein Transport der Mediums im Schlauch 12 und es resultiert die gewünschte Pumpwirkung. Ein Schlauch 12 mit einer Mehrzahl von entlang der Längserstreckung des Schlauchs 12 nebeneinander platzierten, einzeln zur Beeinflussung eines wirksamen lokalen Querschnitts des Schlauchs 12 ansteuerbaren Segmenten 40 ist demnach die hier vorgeschlagene Pumpe 10 (Schlauch- oder Peristaltikpumpe).
-
Weil beim Erzeugen einer Engstelle das dort im Schlauch 12 vorhandene Medium grundsätzlich ausgehend von der Engstelle in beide Richtungen verdrängt wird, lässt sich die Pumpwirkung optional noch verbessern, wenn in der gewünschten Flussrichtung des Mediums vor der Engstelle jeweils eine Stelle mit lokal erhöhtem Querschnitt erzeugt wird, wie dies schematisch vereinfacht in der Darstellung in 10 gezeigt ist. Das durch die Engstelle verdrängte Medium strömt aufgrund des lokal erhöhten Drucks sowie des in der gewünschten Flussrichtung neben der Engstelle aufgrund der Querschnittserhöhung lokal reduzierten Drucks in Richtung auf das Segment 40 mit dem erhöhten Querschnitt und damit in die gewünschte Flussrichtung. Eine Strömung gegen die Flussrichtung findet, sofern überhaupt, nur noch in vernachlässigbar geringem Umfang statt. Sobald die Engstelle wandert und die Moleküle des jeweiligen Mediums in Bewegung sind, spielt eine Strömung gegen die gewünschte Flussrichtung aufgrund der entlang der Längserstreckung des Schlauchs 12 fortschreitenden Erzeugung der Engstelle ohnehin keine Rolle mehr. Dann hat sich im Schlauch 12 eine Druck- und Volumenwelle (Longitudinalwelle) etabliert, die durch die wandernde Engstelle gewissermaßen vorangeschoben wird, indem der Welle durch die lokale Verringerung des wirksamen Querschnitts und die resultierende lokale Druckerhöhung fortwährend Energie zugeführt wird. Die Geschwindigkeit der Welle (das Wandern der Engstelle in axialer Richtung des Schlauchs 12) in Relation zu der Zeitkonstante des Schlauches 12 (Widerstand und Dehnbarkeit) bestimmt die Größe des rückwärtigen Flusses. Ab einer Mindestgeschwindigkeit findet kein effektiver Rückfluss statt.
-
Anhand der 8, 9 und 10 ist die Erzeugung einer Engstelle bisher aufgrund einer Beaufschlagung des betreffenden Segments 40 mit einem im Vergleich zu einem mittleren Potential geringen Potential, insbesondere 0 V, erläutert worden. Je nach Ausgestaltung der Segmente 40 des Schlauchs 12 kann zur Erzeugung einer Engstelle auch die Beaufschlagung eines jeweiligen Segments 40 mit einem im Vergleich zu einem mittleren Potential höheren Potential notwendig sein. Verallgemeinert wird die Beaufschlagung eines Segments 40 mit einem zur Erzeugung einer Engstelle am Ort des Segments 40 notwendigen Potential als Ansteuerung des Segments 40 bezeichnet. Eine Ansteuerung eines Segments 40 kann je nach dem dabei wirksamen elektrischen Potential eine Engstelle oder einen lokal erhöhten wirksamen Querschnitt zum Ergebnis haben. Ob das Ergebnis eine Engstelle oder ein lokal erhöhter wirksamer Querschnitt ist, ergibt sich dabei aus dem Kontext.
-
Das oben beschriebene und anhand der Darstellungen in 8, 9 und 10 erläuterte Wandern einer Engstelle entlang der Längserstreckung des Schlauchs 12 kann durch eine Vorgabe und Anpassung eines jeweils für die Ansteuerung verwendeten Potentials vergleichmäßigt werden. Dazu ist in der Darstellung in 11 schematisch vereinfacht der Schlauch 12 mit einer Vielzahl davon umfasster Segmente 40 und darunter ein Graph 42 des Schlauchvolumens entlang von dessen Längserstreckung I gezeigt. Das Volumen des Schlauchs 12 ändert sich bei der exemplarisch dargestellten Situation entlang von dessen Längserstreckung etwa entsprechend einer Sinusfunktion und der Graph 42 ergibt sich durch Auftragen der aufgrund des jeweils wirksamen Querschnitts resultierenden Teilvolumina der Segmente 40 des Schlauchs 12 (auf eine flächenproportionale Darstellung der Segmente 40 ist hier verzichtet worden). Aufgrund der Darstellung in 11 wird deutlich, dass anstelle der bisher erörterten Erzeugung einer Engstelle oder eines erhöhten wirksamen Querschnitts gewissermaßen auch Zwischenwerte hinsichtlich des wirksamen Schlauchquerschnitts möglich sind, indem zur Ansteuerung eines Segments 40 Zwischenwerte eines Potentials zwischen einem mittleren und einem geringen Potential (lokale Verengung des Schlauchs 12) oder Zwischenwerte eines Potentials zwischen einem mittleren und einem hohen Potential (lokale Querschnittserweiterung des Schlauchs 12) verwendet werden.
-
Auch die in 11 gezeigte oder eine andere Volumenverteilung entlang der Längserstreckung des Schlauchs 12 kann durch eine geeignete Ansteuerung der Segmente 40 in einer vorgegebenen oder vorgebbaren Richtung entlang der Längserstreckung des Schlauchs 12 wandern. Zur Erzeugung einer wandernden Engstelle ist eine Steuerungseinheit 44 vorgesehen, mittels derer die einzelnen Segmente 40 des Schlauchs 12 ansteuerbar sind und beim Betrieb der mit dem Schlauch 12 gebildeten Pumpe 10 angesteuert werden, wie dies schematisch vereinfacht ebenfalls in 11 gezeigt ist. Demnach erfolgt mittels der Steuerungseinheit 44 die Generierung oder Weiterleitung jeweils eines Signals 46 zur Ansteuerung jedes der Segmente 40 des Schlauchs 12. Bei n Segmenten 40 entlang des Schlauchs 12 gibt die Steuerungseinheit 44 eine entsprechende Anzahl von Signalen 46 aus und das jeweilige Potential der Signale 46 bestimmt die lokale Veränderung des Schlauchquerschnitts.
-
Genauso, wie mittels einer Vielzahl solcher Signale 46 genau eine Engstelle und genau eine entlang des Schlauchs 12 wandernde Engstelle erzeugt werden kann, können auch mehrere Engstellen und mehrere entlang des Schlauchs 12 wandernde Engstellen, insbesondere gleichmäßig beabstandete Engstellen, erzeugt werden. Allgemein kann mittels einer Vielzahl solcher Signale 46 eine vorgegebene oder vorgebbare entlang des Schlauchs 12 wandernde Volumenverteilung, insbesondere eine vorgegebene oder vorgebbare regelmäßige oder periodische Volumenverteilung, erzeugt werden. Die Darstellung in 11 ist insoweit bereits eine Darstellung einer Volumenverteilung entlang des Schlauchs 12, welche sich aufgrund einer Ansteuerung der von dem Schlauch 12 umfassten Segmente 40 mit auf einem vorgegebenen Volumenprofil basierenden Signalen 46 ergeben hat.
-
Bei dem Volumenprofil (der Graph 42 der resultierenden Volumenverteilung kann auch als Veranschaulichung des zugrunde liegenden Volumenprofils angesehen werden) handelt es sich zum Beispiel um ein periodisches (hier sinusförmiges) Volumenprofil und aufgrund einer Ansteuerung mit darauf basierenden Signalen 46 ergibt sich eine periodische Volumenverteilung (Graph 42) entlang des Schlauchs 12. Das Volumenprofil kann durch einzelne Stützstellen vorgegeben sein, zwischen denen gegebenenfalls eine Interpolation zum Erhalt einer Basis für jedes Signal 46 stattfindet. Zusätzlich oder alternativ kann das Volumenprofil auch durch eine Mehrzahl jeweils aneinander anschließender Geraden oder Kurvenstücke vorgegeben sein. Des Weiteren kommt in Betracht, dass das Volumenprofil ganz oder stückweise mittels mathematischer Funktionen, insbesondere trigonometrischer Funktionen, definiert wird. Alle genannten Möglichkeiten sind grundsätzlich miteinander kombinierbar.
-
Durch eine Verschiebung eines solchen Volumenprofils und eine anschließende Generierung der Signale 46 auf Basis des verschobenen Volumenprofils ergibt sich eine entsprechend verschobene Volumenverteilung entlang des Schlauchs 12. Insoweit kommt zum Beispiel in Betracht, dass beim Anschalten einer Pumpe 10 der hier vorgeschlagenen Art und bei einer im Zusammenhang damit stattfindenden Auswertung, insbesondere Abtastung, eines Volumenprofils die resultierenden Daten in einen Ringpuffer oder dergleichen geladen werden. Ein solcher Ringpuffer umfasst für jedes Signal 46 ein Register. Beim Auslesen des Ringpuffers wird anhand des Inhalts jedes Registers jeweils ein Signal 46 für eines der Segmente 40 entlang des Schlauchs 12 erzeugt, wobei in dem Ringpuffer nebeneinander liegende Register zu Signalen 46 für entlang des Schlauchs 12 in gleicher Richtung und in gleichem Abstand nebeneinander liegende Segmente 40 führen. Das Auslesen des Ringpuffers erfolgt zum Beispiel mittels eines Lesezeigers, der zunächst auf eines der Register des Ringpuffers zeigt und nach jedem Auslesen eines Registers inkrementiert wird, so dass er danach auf das dem ausgelesenen Register in dem Ringpuffer nachfolgende Register zeigt. Das Auslesen des Ringpuffers ist beendet, wenn alle Register des Ringpuffers ausgelesen sind (und der Lesezeiger damit wieder auf das zuerst ausgelesene Register zeigt). Das Wandern der mittels der Daten in dem Ringpuffer vorgegebenen Volumenverteilung entlang des Schlauchs 12 kann dann leicht dadurch erzeugt werden, indem beim wiederholten Auslesen des Ringpuffers jeweils ein Zeiger (Startzeiger) auf ein zuerst ausgelesenes Register inkrementiert wird. Beim Beginn des Auslesens des Ringpuffers erhält der Lesezeiger den Wert des Startzeigers, dann oder im Anschluss an ein einmaliges vollständiges Auslesen des Ringpuffers wird der Startzeiger inkrementiert und zeigt damit auf das im Ringpuffer nachfolgende Register. Beim nächsten vollständigen Auslesen des Ringpuffers mittels des Lesezeigers ergibt sich ein um ein Register verschobenes Volumenprofil und entsprechend am Schlauch 12 eine um ein Segment 40 verschobene Volumenverteilung. Eine Frequenz, mit der der Ringpuffer - oder eine vergleichbare Datenstruktur oder ähnliches - ausgelesen oder interpretiert wird, bestimmt die Geschwindigkeit, mit der die resultierende Volumenverteilung entlang des Schlauchs 12 wandert und damit auch das resultierende Fördervolumen der Pumpe 10.
-
Die Ansteuerung der Segmente 40 erfolgt zum Beispiel mittels pulsweitenmodulierter Signale 46. Dafür gehört zu jedem Segment 40 ein Stromkreis mit einer Spannungsquelle, zum Beispiel einer Spannungsquelle für alle Segmente 40, und mit einem mittels des pulsweitenmodulierten Signals 46 ansteuerbaren elektronischen Schalter, zum Beispiel in Form eines Transistors. Bei Betätigung des elektronischen Schalters wird das aufgrund der Spannungsquelle verfügbare Potential an die oder jede elektroaktive Membran 20 in dem jeweiligen Segment 40 angelegt. Wenn die Betätigung des elektronischen Schalters endet, verschwindet das elektrische Potential. Im zeitlichen Mittel ergibt sich aufgrund des zur Ansteuerung des Schalters verwendeten pulsweitenmodulierten Signals ein Potential, welches zu der gewünschten Beeinflussung des lokalen Querschnitts des Schlauchs 12 führt. Die Grundfrequenz des pulsweitenmodulierten Signals wird dabei ausreichend hoch gewählt, zum Beispiel nicht unter 1 kHz, so dass sichergestellt ist, dass einzelne Pulse des pulsweitenmodulierten Signals keine Aspektänderung der elektroaktiven Membran 20 bewirken.
-
Bisher wurde vereinfachend angenommen, dass die aufgrund eines vorgegebenen oder vorgebbaren Volumenprofils resultierende Volumenverteilung (Graph 42) entlang des Schlauchs 12 dem zugrundeliegenden Volumenprofil entspricht. Dies ist nicht ohne Weiteres als gegeben anzunehmen und in der Praxis können sich Abweichungen zwischen dem Volumenprofil und der resultierenden Volumenverteilung ergeben. Zur Minimierung von Abweichungen ist optional eine Verwendung einzelner oder mehrerer Segmente 40 als Sensorik vorgesehen. Bekanntlich liefert eine Kapazitätsmessung an einer elektroaktiven Membran 20 ein Maß für deren Dicke und damit ein Maß für deren wirksame Länge. Ein so erhältlicher Kapazitätsmesswert ist damit auch ein Maß für einen lokal eingestellten wirksamen Querschnitts des Schlauchs 12. Damit ist eine Regelung des Schlauchquerschnitts für das jeweilige Segment 40 und bei einer Reglung aller Segmente 40 eine Regelung der sich entlang des Schlauchs 12 einstellenden Volumenverteilung möglich. Bei einer solchen Regelung wird kontinuierlich für einzelne oder alle Segmente 40 ein jeweiliger Sollwert für einen lokal gewünschten Schlauchquerschnitt mit einem mittels einer Kapazitätsmessung erhältlichen Istwert für den tatsächlichen lokalen Schlauchquerschnitt verglichen und in Abhängigkeit von einer eventuellen Abweichung zwischen Soll- und Istwert in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise eine Stellgröße zur Auslöschung der Regelabweichung oder zumindest zur Minimierung der Regelabweichung erzeugt, nämlich eine Stellgröße, mittels derer das an dem jeweiligen Segment 40 anliegende elektrische Potential angepasst wird.
-
Eine solche Regelung kann ergänzend oder alternativ optional zur Realisierung bestimmter Betriebsarten der Pumpe 10 verwendet werden. Grundsätzlich gewährleistet die Regelung eine möglichst genaue Übereinstimmung einer sich entlang des Schlauchs 12 einstellenden Volumenverteilung mit zum Beispiel durch eine Anzahl von Engstellen und deren Abstand zueinander oder anhand eines Volumenprofils vorgegebenen gewünschten lokalen Schlauchquerschnitten. Bei einer möglichen speziellen Betriebsart der Pumpe 10 ist zum Beispiel ein konstantes Volumen zwischen benachbarten Engstellen entlang des Schlauchs 12 eine Regelungs-Zielgröße. Bei einer anderen möglichen Betriebsart ist zum Beispiel eine mittels des geförderten Mediums erzeugte konstante Kraft und damit ein konstanter Druck eine Regelungs-Zielgröße. Bei einer nochmals weiteren möglichen Betriebsart ist eine Fortpflanzungsgeschwindigkeit der durch jeweils zwei Engstellen begrenzten Blasen mit dem geförderten Medium eine Regelungs-Zielgröße. Solche oder weitere denkbare Betriebsarten sind auch kombinierbar.
-
Ziel der Regelung ist es, die Auswirkung der Pumpe 10 auf das umgebende pneumatische System so anzupassen, dass zum Beispiel eine geringe Druckpulsation, eine kontinuierliche Volumenförderung und/oder eine geringe Geräuschentwicklung resultiert. Die Anpassung der Parameter, zum Beispiel die Anpassung der Anzahl der Engstellen, die Auswahl eines letztlich auch die Anzahl der Engstellen bestimmenden Volumenprofils, die Auswahl von Regelungs-Zielgrößen usw. erfolgt in Abhängigkeit von dem jeweils geförderten Medium und den verwendeten Materialien, insbesondere dem Material des Schlauchs 12 und den für die Schlauchsegmente 40 verwendeten Materialien.
-
Einzelne im Vordergrund stehende Aspekte der hier eingereichten Beschreibung lassen sich damit kurz wie folgt zusammenfassen: Angegeben werden eine Schlauch- oder Peristaltikpumpe Pumpe 10 und ein Verfahren zu deren Betrieb. Die Pumpe 10 umfasst einen lokal hinsichtlich seines wirksamen Querschnitts beeinflussbaren Schlauch 12, nämlich einen Schlauch 12, welcher zumindest eine elektroaktive Membran 20 umfasst, wobei entlang der Längserstreckung des Schlauchs 12 beidseitig und mit Abstand zueinander an der zumindest einen elektroaktiven Membran 20 Elektroden 22 angebracht sind. Die Elektroden 22, die einander im selben Abschnitt des Schlauchs 12 an der zumindest einen elektroaktiven Membran 20 gegenüberliegen, definieren durch ihre Ausdehnung ein Segment des Schlauchs 12. Der Schlauch 12 umfasst entlang seiner Längserstreckung eine Mehrzahl solcher Segmente 40 und jedes Segment 40 ist mittels einer Ansteuerung seiner Elektroden 22 zur Beeinflussung eines wirksamen Querschnitt des Schlauchs 12 im Bereich des jeweiligen Segments 40 ansteuerbar, zum Beispiel zum Erhalt einer Engstelle. Mittels einer Ansteuerung eines einem zuvor angesteuerten Segment 40 in einer gewünschten Förderrichtung benachbarten Segments 40 und mittels eines Aufhebens der Ansteuerung des zuvor angesteuerten Segments 40 ist ein Wandern des lokal veränderten wirksamen Querschnitts des Schlauchs 12, zum Beispiel der Engstelle, entlang von dessen Längserstreckung und damit ein Transport eines im Innern des Schlauchs 12 befindlichen Mediums bewirkbar und wird beim Betrieb der Pumpe 10 zum Erhalt der Pumpwirkung bewirkt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Pumpe / Schlauch-, Peristaltikpumpe
- 12
- Schlauch
- 14
- Rotor
- 16
- Rolle
- 18
- (frei)
- 20
- elektroaktive Membran
- 22
- Elektrode
- 23, 24
- Leitung
- 26
- Biegebalken
- 28
- Schicht
- 30
- Schlauchmantelabschnitt
- 32
- elastische Folie
- 34
- Abstandselement
- 40
- Segment (des Schlauchs)
- 42
- Graph (einer Volumenverteilung entlang des Schlauchs)
- 44
- Steuerungseinheit
- 46
- Signal
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
