WO2012122977A1 - Kolben-zylinder-einheit für eine kolbenpumpe, insbesondere für die hochleistungsflüssigkeitschromatographie - Google Patents

Kolben-zylinder-einheit für eine kolbenpumpe, insbesondere für die hochleistungsflüssigkeitschromatographie Download PDF

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WO2012122977A1
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cylinder
sensor
cylinder unit
unit
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Michael HÄCKEL
Richard Schloderer
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Dionex Softron Gmbh
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    • F04B2205/03—Pressure in the compression chamber

Definitions

  • Piston-cylinder unit for a piston pump in particular
  • the invention relates to a piston-cylinder unit for a piston pump, in particular for high performance liquid chromatography (HPLC) with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a multi-piston pump with at least one such piston-cylinder unit according to claim 8.
  • HPLC high performance liquid chromatography
  • double-piston pumps are used in HPLC, wherein the piston-cylinder units can be connected in series or in parallel with regard to the flow path of the liquid medium to be delivered.
  • the piston-cylinder units can be connected in series or in parallel with regard to the flow path of the liquid medium to be delivered.
  • the first piston-cylinder unit is connected with its inlet to the low pressure side of the medium to be pumped.
  • a check valve is usually provided, which is opened or closed under pressure control.
  • this check valve is opened as a result of the lower cylinder pressure in the cylinder volume, so that the medium to be conveyed is sucked.
  • the medium is compressed in the cylinder volume, whereby initially the check valve at the inlet is closed by the higher pressure in the cylinder volume.
  • the medium is initially compressed by the further forward movement of the piston until the pressure in the cylinder volume of this first piston-cylinder unit has reached the working pressure of the pump.
  • a further check valve provided at the outlet of the first piston-cylinder unit, which is closed during the intake phase and the first phase of the compression phase, is opened, so that the fuel to be pumped liquid medium is conveyed from the outlet of the first piston-cylinder unit to the input of the second piston-cylinder unit connected in series therewith.
  • the movements of the two piston-cylinder units are synchronized so that upon reaching the working pressure in the compression phase of the first piston-cylinder unit, the delivery phase of the second piston-cylinder unit is just before its end.
  • the flow at the outlet of the second piston-cylinder unit which also represents the output of the double piston pump, is determined both by the delivery movement of the piston of the first piston-cylinder unit generated by the delivery movement of the piston of the second piston-cylinder unit and would be greater than the constant flow, which is generated by a corresponding control of the piston of the second piston-cylinder unit during that phase, while the flow at the output of the double piston pump is generated exclusively by the second piston-cylinder unit.
  • the drives or the coupled drive for the two piston-cylinder units are controlled so that the (forward) movement of the two pistons is slowed down so that even during this transition phase constant flow rate is given at the output of the double piston pump.
  • the control of the relevant drives or the relevant common drive can be such that at the output of the double piston pump (or multi-piston pump) results in a constant as possible predetermined flow.
  • the individual drives or the common drive for the piston-cylinder unit being in turn driven in dependence on the sensor signal or signals, that results in a constant flow rate at the output of the double piston pump, especially during the transition phases.
  • a parallel connection of more than two piston-cylinder units for realizing a multi-piston pump is possible, wherein the piston movements of the individual pumps each have a corresponding phase shift.
  • a double-piston pump with two piston-cylinder units connected in series, in which the pressure of the medium in the volume of the first piston-cylinder unit is detected by means of a first pressure sensor and the pressure at the outlet of the second piston-cylinder unit by means of a second pressure sensor is described for example in US Pat. No. 7,850,844 B2.
  • the signals of the pressure sensors are used by a control unit to estimate in the manner described above the time of completion of the compression phase in the first piston-cylinder unit.
  • conventional pressure sensors are used with the disadvantages described above.
  • US 2010/0143155 A1 describes a double-piston pump with two serially coupled piston-cylinder units, in which a direct measurement of the pressure at the outlet of the first piston-cylinder unit is dispensed with. Instead, this publication proposes to make an indirect pressure measurement by employing a force or torque sensor which senses values of mechanical forces and / or torques applied to or transmitted from the structure of the piston-cylinder unit or the respective drive means become.
  • US 2010/0143155 A1 proposes to detect those mechanical forces or torques exerted on an element of the drive for the piston of the relevant piston-cylinder unit. To detect these mechanical quantities, it is proposed to use sensors which have strain gauges, piezo elements, acoustic resonators or optical measuring devices.
  • the invention is therefore based on this prior art, the object to provide a piston-cylinder unit for a piston pump, in particular for the high performance liquid chromatography, which has a sensor device which is simple and inexpensive to produce and which generates a signal which corresponds as closely as possible to the pressure in the volume of the piston-cylinder unit. Furthermore, the invention has for its object to provide a piston pump with at least one such piston-cylinder unit.
  • the invention solves this problem with the features of claims 1 and 8, respectively.
  • the invention is based on the recognition that, compared to the aforementioned prior art, an improvement in the accuracy in the correlation between the detected physical quantity and the pressure actually prevailing in the cylinder volume is achieved if corresponding physical variables of a sensor element or a sensor region of the cylinder housing are detected , Wherein the sensor element or the sensor region are selected such that they are acted upon indirectly by the pressure of the liquid medium in the cylinder volume via the sealing element penetrated by the piston. This avoids that mechanical losses, in particular friction losses interfere with the accuracy.
  • the sensor element is designed as a socket part, which extends through the piston of the piston-cylinder unit.
  • the cylinder housing itself may also have a sensor area, which is formed like a bush and which is penetrated by the piston.
  • a support element can be provided between the sensor element formed as a socket part or the sleeve-like sensor region and a sealing element which also protrudes from the piston and seals the cylinder volume against the piston and the cylinder housing, wherein the socket part or the sleeve-like sensor area preferably adjoins an indirectly facing the cylinder volume end face, ie is acted upon by the pressure of the liquid medium via the sealing element and the support element.
  • the sensor device is designed such that it detects a mechanical deformation of the sensor element or of the sensor region as a result of forces exerted thereon by the pressure in the cylinder volume.
  • the sensor device may have as an actual sensor at least one strain gauge, which is arranged on the sensor element or the sensor area.
  • strain gauges for example, connected as a measuring bridge, can be used to detect mechanical deformations.
  • the sensor element or the sensor region may also consist of a piezoelectric material, wherein the sensor device is designed to detect the voltage which is generated by the mechanical deformation of the sensor element or of the sensor region.
  • the sensor element or the sensor region can consist of a magnetostrictive material, wherein the sensor device is designed to detect the magnetization of the sensor element or of the sensor region, which is generated by the mechanical deformation of the sensor element or of the sensor region.
  • the actual sensor can be designed in any desired manner, for example also as an optical sensor, which is designed to detect mechanical stresses and / or deformations of the sensor element or of the sensor region.
  • At least the first piston-cylinder unit is provided with such a sensor. provided sor arthritis.
  • a pump control device can then use the signal of the sensor device of the at least one piston-cylinder unit to control the drive device for the piston-cylinder units depending on the signal of the at least one sensor device so that at the output port of the double piston pump in the transition phase between the Delivery phases during which the medium is conveyed exclusively by one of the two piston-cylinder units, the flow rate of the medium is substantially constant or has a deviation from a predetermined value for the flow rate, which is less than a maximum predetermined deviation.
  • the drive device can in each case have two separate partial drive devices for each one of the piston-cylinder units or be designed as a common drive device, for example in the usual way as a coupled cam gear.
  • a multi-piston pump in which two or more piston-cylinder units are connected in parallel with one sensor device, points in the fluidic path before the output port of each piston-cylinder unit or in the fluidic path between the output port of each piston-cylinder unit and in each case an associated port of a T-joining unit in each case a valve, which may be formed in the usual way as a check valve.
  • the output port of the T-merging unit forms the output port of the multi-piston pump.
  • a pump control also uses in this case the signals of the sensor devices to the drive means for the piston-cylinder units depending on the signals of the sensor devices to control so that at the output port of the multiple piston pump even in the transition phase between the delivery phases, during which the medium exclusively from a the piston-cylinder units is conveyed, the flow rate of the medium is substantially constant or has a deviation from a predetermined value for the flow rate, which is smaller than a predetermined maximum deviation.
  • the two or more piston-cylinder units of such double or multiple piston pumps are formed in a common housing.
  • the pump control device can detect the value of the signal of the at least one sensor device at the end of each compression phase or at the end of predetermined compression phases of the relevant piston-cylinder unit as a reference value and select. During the following compression phase or during several subsequent compression phases, compare with the respective currently detected values of the relevant signal and, when the reference value or a value derived therefrom, control the drive device such that the flow rate of the medium at the output port of the multiple piston pump is substantially constant even in the transition phase is or has a permissible deviation.
  • Figure 1 is a schematic representation of a double piston pump with two series-connected piston-cylinder units.
  • Figure 2 is a schematic representation of a double piston pump with two parallel piston-cylinder units.
  • Fig. 3 is a schematic representation of a piston-cylinder unit according to the invention with a sensor device for detecting the pressure in the cylinder volume.
  • FIG. 1 schematically shows a double-piston pump 1 with a first piston-cylinder unit 3 and a second piston-cylinder unit 5 connected in series therewith.
  • the input port 7 of the double-piston pump 1 simultaneously forms the input port of the first piston-cylinder unit 3. This is connected to a reservoir 9 for a liquid medium to be conveyed.
  • An output port 1 1 of the first piston-cylinder unit 3 is connected to an input port 13 of the second piston-cylinder unit 5.
  • An output port 15 of the second piston-cylinder unit 5 simultaneously forms the output port of the double-piston pump 1.
  • a check valve 17, 19 is provided in each case.
  • the check valve 17 opens automatically when the piston 3a of the piston-cylinder unit 3 is moved back, ie, the cylinder volume is increased.
  • the check valve 19 is designed so that it is in this funding phase, the connection between the output port 1 1 of the first piston-cylinder unit 3 and the input port 13 of the piston-cylinder unit 5 blocks. During this phase, the piston-cylinder unit 5 can initially take over generating the flow of the medium to be delivered at the output port 15 alone.
  • a compression phase can begin.
  • the medium in the cylinder volume of the piston-cylinder unit 3 is initially compressed during this compression phase until the pressure in the cylinder volume corresponds to the pressure on the outlet side or the pressure in the cylinder volume of the piston-cylinder unit 5.
  • the check valve 19 is opened, so that during a transitional phase the flow generated at the output port 15 first due to a forward movement of both the piston 3a and the piston 5a by both piston Cylinder units 3, 5 is generated.
  • a pump control device 21 has to drive devices 23, 25 for the piston-cylinder units 3, 5 with respect to their drive speed so that at the output port 15 still results in the desired constant flow. For this purpose, a reduction of the drive speed is required.
  • the drive means 23, 25 shown as a separate drive means for the piston-cylinder units 3 and 5, respectively.
  • a single drive device can be provided, which has two outputs for each one of the pistons 3a, 5a. The output speeds can then be mechanically coupled, for example. If, as shown in FIG. 1, two separate drive devices 23, 25 are used, they can be individually controlled by the pump control device 21. As a result, a higher flexibility is achieved.
  • the pump controller 21 must drive the actuators 23, 25 so that the drive speed (at least for the drive means 25) is increased again to ensure the desired constant flow at the output port 15.
  • the piston movement of the piston 3a is reversed again and a re-compression phase begins. The above procedure is repeated cyclically.
  • FIG. 2 shows a double-piston pump 40 which has two piston-cylinder units 30, 50 connected in parallel.
  • An input port 60 of the double piston pump 40 is in turn connected to a reservoir 9 for the liquid medium to be delivered.
  • the input port 60 is connected to a branching unit 62, which connects the fluid flow via a respective output 62a, 62b, each with an input port 32, 52 of the piston-cylinder units 30, 50.
  • Output ports 34, 54 of the piston-cylinder units 30, 50 are each connected to an input 64a, 64b of an assembly unit 64, the output of which simultaneously represents the output port 66 of the double-piston pump 40.
  • a pump control device 68 controls drive means 70, 72 for the piston-cylinder units 30, 50 so that at the output port 66 of the desired constant flow of the medium to be conveyed alternately only one the two piston-cylinder units 30, 50 is generated. Accordingly, the drive means 70, 72 are driven so that their cyclic movements have a predetermined phase shift, for example, 180 °. For example, if the flow at the outlet port 66 is generated exclusively by the piston-cylinder unit 30 during a certain delivery phase, then the cylinder volume of the piston-cylinder unit 50 can be initially filled by moving the respective piston back with the liquid medium (intake phase) ).
  • both piston-cylinder units 30, 50 each have two check valves 36, 38 and 56, 58, whose functioning is that of the non-return valves 17, 19 of the piston-cylinder unit 3 of the double piston pump 1 according to FIG. 1 corresponds.
  • check valve 36, 56 of the respective piston-cylinder unit is opened and the corresponding check valve 38, 58 is closed.
  • first both check valves 36, 38 and 56, 58 are closed.
  • the pump control device 68 must also ensure that the forward movement of the pistons of the two piston-cylinder units 30, 50 is reduced so that even during the transition phase a constant flow is generated at the exit port 66. It is thus necessary to reduce the drive speed of the pistons accordingly.
  • This transitional phase is terminated by the pump control device 68 controlling the relevant drive device 70, 72 of that piston-cylinder unit 30, 50, which exclusively generated the flow at the output port 66 before the transitional phase, into a backward movement.
  • the check valve in question closes at the output port 34, 54 of the respective piston-cylinder unit 30, 50 and opens the associated non-return valve 32, 52 at the inlet of the respective piston-cylinder unit 30, 50.
  • a new intake phase for the respective piston-cylinder unit 30, 50 begins.
  • the respective other piston-cylinder unit 30, 50 assumes during this intake phase and the subsequent compression phase of the other piston-cylinder unit, the exclusive generation of the flow at the output port 66. This sequence of operations is in turn cyclically repeated.
  • these times can be determined by detecting values of a physical quantity that represents a measure of the pressure in the relevant cylinder volume.
  • the resulting disadvantages, such as the introduction of an additional dead volume or the use of pressure sensors, which each come into contact with the liquid medium, should be avoided according to the invention.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a piston-cylinder unit 100 which has a sensor device 110 for detecting a physical quantity which has a measure of the pressure of the liquid medium in the cylinder volume 102.
  • the piston-cylinder unit 100 has a cylinder housing 104, in which a recess 106 is provided, in which a piston 108 is guided displaceably.
  • the recess 106 may be cylindrical, for example.
  • the recess 106 of the piston-cylinder unit 100 widens stepwise, wherein in this area an annular sealing element 1 12 is provided, which is penetrated by the piston 108.
  • the sealing element 12 seals a front part of the recess 106 (which in the embodiment in FIG. 3 is essentially formed by the cylindrical part with a smaller cross-section). from a rear part of the recess 106 from. Also with respect to the outer periphery of the piston 108, a sealing effect is achieved.
  • the sealing element may for example consist of a sufficiently flexible and inert plastic material, for example of PE, PTFE or PEEK.
  • a support member 1 14 is disposed on the rear side of the sealing member 1 12. This supports the annular sealing element 1 12 on the entire surface of the rear end face of the sealing element 1 12.
  • the support member 1 14 is also annular and is penetrated by the piston 108.
  • the support member 1 14 is made with sufficiently small tolerances, so that there is virtually no or at most a very small annular gap both with respect to this sweeping piston 108 and against the inner wall of the widening portion of the recess 106.
  • the rear end face of the support element 1 14 is acted upon in the embodiment shown in Fig. 3 by a sensor element 1 16, which is designed as a socket part.
  • the sensor element 1 16 is also penetrated by the piston 108 and fixed by means of a mounting plate 1 18 of the cylinder housing 104 in the recess 106.
  • the sensor element 16 has in its rear region a flange 16a, which rests on the surface of the part of the cylinder housing 104 in which the recess 106 is provided.
  • the sensor element 1 16 is held sufficiently accurate in the recess 106.
  • the sensor 120 may be formed, for example, as a strain gauge, optical sensor or the like.
  • the sensor element 1 16 or a suitable portion may consist of a piezoelectric material or a magnetorestrictive material.
  • the sensor element 1 16 and the support member 1 14 made of a sufficiently solid / hard material which is able to absorb compressive forces or stresses and maintain this level, which of an optionally extremely high pressure in the cylinder volume 102 are exerted on the sealing element 1 12.
  • the sensor device 110 also includes a sensor unit 122 which is designed such that it can be connected by an electrical or mechanical connection or in another suitable manner depending on the design of the sensor 120 the sensor 120 generates a signal which corresponds to the pressure of the medium in the cylinder volume 102 or at least sufficiently correlated with it. In this case, both relative or absolute pressure values can be determined, depending on the requirements of the further processing of the signal in a pump control device 124 connected to the sensor unit 122.
  • the pump control device 124 generates the sensor device 110 or the sensor unit 122 depending on the signal supplied to it Signal, with which a drive device 126 is driven, which is coupled to the piston 108.
  • a separate sensor element 1 16 which can be arranged in the housing 104 of the piston-cylinder unit 100, offers the advantage that results in a simple assembly and the sensor element in the case of a defect of the sensor 120 can be easily replaced.
  • the cylinder housing 104 in such a way that on the sealing element and possibly a support element forces that in consequence of in the cylinder volume 102 existing pressure on an integrally connected to the housing sensor area are exercised. The sensor may then be connected at a suitable position to the sensor area of the cylinder housing.
  • the front region of the sensor element 16 can still protrude into the part of the recess 106, in which the support element 14 is also arranged.
  • this part of the sensor element 1 16 no longer has to be manufactured with such high accuracy as the support element 1 14, since the front end face of the sensor element 1 16 only has to fix the support element 1 14 in its position.
  • the cross section of the sensor element 1 16 can also be significantly smaller than the cross section of the portion of the recess 106, in which the support member 1 14 and the sealing element 1 12 are held.
  • the support member 1 14 protrude with its rear end side of the respective portion of the recess 106 out into a further portion of the recess 106, which again has a much larger cross-section.
  • the front region of the sensor element 16 (and also its front end side) acting on the rear end side of the support element 14 can also have a significantly larger cross-section than the support element 14 (or its rear end side).
  • piston-cylinder units 100 may be combined according to known embodiments for multi-piston pumps. You can also be provided in a common cylinder housing.
  • a check valve which opens automatically when the pressure of the medium in the cylinder volume 102 is greater than or equal to the pressure of the medium on the high pressure side, that is at the output port 130, is.
  • the further check valve 134 which is arranged in front of the input port 136 of the piston-cylinder unit 100, closed. This opens automatically when the pressure of the medium in the cylinder volume 102 is less than the pressure of the medium on the high pressure side, in which case the check valve 132 is of course closed.
  • piston-cylinder units 100 can be connected as shown in FIG. 3, as is the case in Fig. 2 for the realization of a multi-piston pump with parallel piston-cylinder units.
  • the signal or signals of the sensor units of the further piston-cylinder units 100 can then also be fed to the pump control device 124, as indicated in FIG. 3, which then also supplies the signal (s) for controlling the drives for the other piston and cylinder units. Cylinder units 100 generated.
  • the plurality of drives for the plurality of piston-cylinder units 100 may also be designed as a single drive with a plurality of, for example mechanically coupled, drives for the respective pistons.
  • piston-cylinder unit 100 shown in FIG. 3 must be coupled to a further piston-cylinder unit, which however does not have to have check valves.
  • This additional piston-cylinder unit does not have to have a sensor unit.
  • a sensor unit according to the embodiment in Fig. 3, said sensor unit generates a signal which corresponds to the pressure of the medium on the high pressure side.
  • This signal can also be supplied to the pump control device, wherein the pump control device can compare the values of the signal which corresponds to the pressure on the high-pressure side with the values of the signal of the medium in the cylinder volume of the working piston-cylinder unit (this is the piston Cylinder unit, which is connected with its input port to the reservoir of the medium to be delivered). The times for reducing the drive speed for the pistons can then be determined from this comparison of the sensor signals.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Einheit für eine Kolbenpumpe, insbesondere für die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie, mit wenigstens einer Zylinder-Kolben-Einheit (100), um ein flüssiges Medium aus einem Zylindervolumen (102) durch eine Bewegung eines Kolbens (108) an einem Ausgangsport (130) abzufördern, wobei der Kolben (108) durch ein diesen axial umgebendes Dichtelement (112) in das Zylindervolumen (102) ragt, mit einer Antriebseinrichtung (126) zum Antreiben des Kolbens (108) der wenigstens einen Zylinder-Kolben-Einheit (100) und mit einer Sensoreinrichtung (110) zur Erfassung relativer oder absoluter Werte für den Druck des flüssigen Mediums im Zylindervolumen (102). Erfindungsgemäß umfasst die Sensoreinrichtung (110) ein Sensorelement (116) oder einen Sensorbereich des Zylindergehäuses (104), wobei das Sensorelement (116) oder der Sensorbereich mittelbar oder unmittelbar durch den Druck des flüssigen Mediums im Zylindervolumens (102) beaufschlagt ist. Die Sensoreinrichtung (110) detektiert absolute oder relative Werte einer physikalische Größe des Sensorelements (116) oder des Sensorbereichs, welche ein Maß für den Druck des flüssigen Mediums im Zylindervolumen (102) darstellt, und erzeugt abhängig von den erfassten Werten ein Signal, welches ein Maß für den in dem flüssigen Medium im Zylindervolumen (102) wirkenden Druck darstellt. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Mehrfachkolbenpumpe mit wenigstens einer derartigen Kolben-Zylinder-Einheit (100).

Description

Kolben-Zylinder-Einheit für eine Kolbenpumpe, insbesondere
für die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie
Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Einheit für eine Kolbenpumpe, insbesondere für die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Mehrfachkolbenpumpe mit wenigstens einer derartigen Kolben-Zylinder-Einheit gemäß Anspruch 8.
In der HPLC finden insbesondere Doppelkolbenpumpen Verwendung, wobei die Kolben- Zylinder- Einheiten hinsichtlich des Strömungspfades des zu fördernden flüssigen Mediums in Reihe oder parallel geschaltet sein können. Durch die Verwendung von mindestens zwei Zylinder-Kolben-Einheiten kann erreicht werden, dass eine konstante Flussrate des von einer Niederdruckseite zu einer Hochdruckseite am Ausgang der Kolbenpumpe zu fördernden Mediums vorliegt, obwohl die einzelnen Kolben-Zylinder-Einheiten jeweils periodisch während einer Befüllphase für das betreffende Zylindervolumen zurückbewegt werden, um anschließend während einer Förderphase, während das zu fördernde Medium am Ausgang der betreffenden Kolben-Zylinder-Einheit abgegeben wird, wieder nach vorne bewegt zu werden.
Bei einer Doppelkolbenpumpe, bei der die beiden Kolben-Zylinder-Einheiten in Serie geschaltet sind, ist die erste Kolben-Zylinder-Einheit mit ihrem Einlass mit der Niederdruckseite des zu fördernden Mediums verbunden. Am Einlass ist dabei üblicherweise ein Rückschlagventil vorgesehen, welches druckgesteuert geöffnet bzw. geschlossen wird. Bei einer Rückwärtsbewegung des Kolbens der Kolben-Zylinder-Einheit wird dieses Rückschlagventil in Folge des im Zylindervolumen geringeren Drucks geöffnet, so dass das zu fördernde Medium eingesaugt wird. Bei der sich anschließenden Vorwärtsbewegung des Kolbens wird das Medium im Zylindervolumen komprimiert, wodurch zunächst das Rückschlagventil am Einlass durch den im Zylindervolumen höheren Druck geschlossen wird. Anschließend wird das Medium durch die weitere Vorwärtsbewegung des Kolbens zunächst soweit komprimiert, bis der Druck im Zylindervolumen dieser ersten Kolben-Zylinder-Einheit den Arbeitsdruck der Pumpe erreicht hat. Hierdurch wird ein am Auslass der ersten Kolben-Zylinder- Einheit vorgesehenes weiteres Rückschlagventil, welches während der Ansaug- und der ersten Phase der Kompressionsphase geschlossen ist, geöffnet, so dass das zu fördernde flüssige Medium vom Auslass der ersten Kolben-Zylinder-Einheit zum Eingang der damit in Serie verbundenen zweiten Kolben-Zylinder-Einheit gefördert wird. Die Bewegungen der beiden Kolben-Zylinder-Einheiten sind dabei so synchronisiert, dass beim Erreichen des Arbeitsdrucks in der Kompressionsphase der ersten Kolben-Zylinder-Einheit die Förderphase der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit gerade kurz vor ihrem Ende steht. Bis zum Ab- schluss der Förderphase der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit wird der Fluss am Ausgang der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit, welcher auch den Ausgang der Doppelkolbenpumpe darstellt, sowohl von der Förderbewegung des Kolbens der ersten Kolben-Zylinder-Einheit als auch von der Förderbewegung des Kolbens der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit erzeugt und wäre damit größer als der konstante Fluss, der durch eine entsprechende Ansteuerung des Kolbens der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit während derjenigen Phase erzeugt wird, während der der Fluss am Ausgang der Doppelkolbenpumpe ausschließlich von der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit erzeugt wird. Um eine Erhöhung der Flussrate während dieser Übergangsphase zu vermeiden, werden die Antriebe oder der gekoppelte Antrieb für die beiden Kolben-Zylinder-Einheiten so angesteuert, dass die (Vorwärts-) Bewegung der beiden Kolben so verlangsamt wird, dass auch während dieser Übergangsphase eine möglichst konstante Flussrate am Ausgang der Doppelkolbenpumpe gegeben ist. Nach dem Beenden der Förderphase der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit wird der betreffende Kolben zurückbewegt, wobei während dieser Phase die Vorwärtsbewegung des Kolbens der ersten Kolben-Zylinder-Einheit so gesteuert wird, dass sich trotz des Befüllens des Volumens der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit am Ausgang der Doppelkolbenpumpe wiederum die gewünschte konstante Flussrate ergibt.
Am Ende der Förderbewegung der ersten Kolben-Zylinder-Einheit wird kurz zuvor der Kolben der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit wieder in eine Vorwärtsbewegung versetzt, wodurch sich das Rückschlagventil am Ausgang der ersten Kolben-Zylinder-Einheit schließt und sich in Folge einer entsprechend gesteuerten Vorwärtsbewegung des Kolbens der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit wieder die vorbestimmte Flussrate für das zu fördernde Medium einstellt. Nach dem Schließen des Rückschlagventils am Ausgang der ersten Kolben-Zylinder-Einheit wird der betreffende Kolben erneut zurückbewegt, so dass die erste Kolben-Zylinder-Einheit wieder in die Ansaugphase gelangt. Der vorbeschriebene Ablauf wird zyklisch wiederholt, wobei sich am Auslass der Doppelkolbenpumpe ein im Wesentlichen konstanter Fluss ergibt. Die Ansteuerung des gemeinsamen Antriebs oder der jeweils einzelnen Antriebe für die beiden Kolben-Zylinder-Einheiten während der vorbeschriebenen Übergangsphase bei welcher der Fluss am Auslass der Doppelkolbenpumpe von beiden Kolben-Zylinder- Einheiten erzeugt wird, muss jedoch vorzugsweise so erfolgen, dass die Flussrate möglichst auf dem vorbestimmten, konstanten Wert gehalten wird.
Hierzu ist es erforderlich, möglichst exakt die Zeitpunkte zu bestimmen, in denen der Druck während der Kompressionsphase in der ersten Kolben-Zylinder-Einheit gerade den Wert des Drucks auf der Hochdruckseite erreicht, d.h. den Wert des Drucks im Volumen der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit (während der Phase, während der der Fluss ausschließlich von dieser zweiten Kolben-Zylinder-Einheit erzeugt wird). Sofort bei Erreichen dieses Druckwerts muss der Antrieb bzw. müssen die Antriebe für die Kolben-Zylinder-Einheiten so angesteuert werden, dass auch während der sich anschließenden Übergangsphase (in welcher der Fluss von beiden Kolben-Zylinder-Einheiten erzeugt wird) auf dem gewünschten, konstanten Wert gehalten wird.
Hierzu ist es bekannt, am Ausgang der Doppelkolbenpumpe, also am Ausgang der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit einen Drucksensor vorzusehen, so dass bei Detektieren eines Druckanstiegs (welcher bei einer konstanten Last, d.h. einem konstanten fluidischen Widerstand, der mit dem Ausgang der Doppelkolbenpumpe verbunden ist, zu einem Anstieg der Flussrate führen würde), der Antrieb bzw. die Antriebe für die beiden Kolben-Zylinder- Einheiten so angesteuert werden können, dass der Druck und damit der Fluss am Pumpenausgang konstant gehalten wird. Nach dem Ende dieser Übergangsphase, welches durch einen Druckabfall und damit einen Rückgang der Flussrate detektierbar ist, kann die Bewegung des gemeinsamen Antriebs bzw. der beiden Einzelantriebe wieder so gesteuert werden, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der Kolben (synchron) erhöht wird.
Da es möglichst nicht zu einem detektierbaren Druckanstieg kommen soll, wird üblicherweise versucht, den Zeitpunkt des Beginns, bzw. des Endes dieser Übergangsphase möglichst exakt vorherzusagen. Dies kann dadurch erfolgen, dass bei Detektieren eines Druckanstiegs bzw. eines damit verbundenen Anstiegs der Flussrate am Beginn der Übergangsphase bei dem oder den nächsten folgenden Zyklen die Geschwindigkeit des oder der Antriebe um eine vorbestimmte zeitliche Differenz früher reduziert wird. In gleicher Weise kann bei Detektieren eines Druckabfalls am Beginn einer Übergangsphase die Geschwin- digkeit des bzw. der Antriebe bei dem nächsten oder den nächsten Zyklen erst um eine vorbestimmte Zeitspanne später reduziert werden. Es handelt sich hierbei somit um ein iteratives Verfahren zur Ansteuerung des oder der Antriebe der beiden Kolben-Zylinder- Einheiten.
Auch bei einer Doppelkolbenpumpe, bei welcher die beiden Kolben-Zylinder-Einheiten parallel geschaltet sind, kann die Ansteuerung der betreffenden Antriebe oder des betreffenden gemeinsamen Antriebs (mit einer starren Kopplung der Bewegungen der einzelnen Kolben der Kolben-Zylinder-Einheiten) so erfolgen, dass sich am Ausgang der Doppelkolbenpumpe (bzw. Mehrfachkolbenpumpe) ein möglichst konstanter vorbestimmter Fluss ergibt. Hierzu ist es erforderlich, entweder am Ausgang der Kolbenpumpe oder am Auslass jeder einzelnen Kolben-Zylinder-Einheit einen Drucksensor vorzusehen, wobei die einzelnen Antriebe oder der gemeinsame Antrieb für die Kolben-Zylinder-Einheit abhängig von dem oder den Sensorsignalen wiederum so angesteuert werden, dass sich am Ausgang der Doppelkolbenpumpe, insbesondere auch während der Übergangsphasen, eine konstante Flussrate ergibt. Es sei hier angemerkt, dass auch eine Parallelschaltung von mehr als zwei Kolben-Zylinder-Einheiten zur Realisierung einer Mehrfachkolbenpumpe möglich ist, wobei die Kolbenbewegungen der einzelnen Pumpen jeweils eine entsprechend Phasenverschiebung aufweisen.
Zur Realisierung von Doppelkolbenpumpen (oder ganz allgemein Mehrfachkolbenpumpen) werden üblicherweise externe Drucksensoren verwendet, die jedoch einen entsprechenden Montageaufwand und ein zusätzliches Risiko eines Lecks mit sich bringen und häufig relativ teuer sind. Zudem ergibt sich durch das Einsetzen externer Drucksensoren immer ein zusätzliches Totvolumen, welches insbesondere bei der HPLC nachteilig ist.
Eine Doppelkolbenpumpe mit zwei seriell geschalteten Kolben-Zylinder-Einheiten, bei welcher der Druck des Mediums im Volumen der ersten Kolben-Zylinder-Einheit mittels eines ersten Drucksensors und der Druck am Ausgang der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit mittels eines zweiten Drucksensors erfasst wird, ist beispielsweise in der US 7,850,844 B2 beschrieben. Die Signale der Drucksensoren werden von einer Steuereinheit dazu verwendet, um in der vorbeschriebenen Art und Weise den Zeitpunkt des Beendens der Kompressionsphase in der ersten Kolben-Zylinder-Einheit abzuschätzen. Auch hierbei werden jedoch übliche Drucksensoren mit den vorbeschriebenen Nachteilen verwendet. Die US 2010/0143155 A1 beschreibt eine Doppelkolbenpumpe mit zwei seriell gekoppelten Kolben-Zylinder-Einheiten, bei der auf eine direkte Messung des Drucks am Ausgang der ersten Kolben-Zylinder-Einheit verzichtet wird. Stattdessen schlägt diese Veröffentlichung vor, eine indirekte Druckmessung vorzunehmen, indem ein Kraft- oder Drehmomentsensor eingesetzt wird, welcher Werte für mechanische Kräfte und/oder Drehmomente erfasst, die auf die Struktur der Kolben-Zylinder-Einheit oder der betreffenden Antriebseinrichtung ausgeübt oder von dieser übertragen werden.
Insbesondere schlägt die US 2010/0143155 A1 vor, diejenigen mechanischen Kräfte oder Drehmomente zu erfassen, die auf ein Element des Antriebs für den Kolben der betreffenden Kolben-Zylinder-Einheit ausgeübt werden. Zur Erfassung dieser mechanischen Größen wird vorgeschlagen, Sensoren zu verwenden, die Dehnungsmessstreifen, Piezoelemente, akustische Resonatoren oder optische Messvorrichtungen aufweisen.
Die dort vorgeschlagene Erfassung der mechanischen Größen, die insbesondere auf Elemente des Antriebs wirken oder von bzw. auf diese übertragen werden, bringt jedoch den Nachteil mit sich, dass die erfassten Messwerte nur mit einem relativ großen Fehler mit den tatsächlichen Werten des Drucks im Volumen der betreffenden Kolben-Zylinder-Einheit korrelieren. Insbesondere wirken sich mechanische Verluste, insbesondere Reibungsverluste zwischen den einzelnen Komponenten des Antriebs und auch zwischen den Dichtelementen und dem Kolben negativ aus.
Der Erfindung liegt daher ausgehend von diesem Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Kolben-Zylinder-Einheit für eine Kolbenpumpe, insbesondere für die Hochleistungs- flüssigkeitschromatographie, zu schaffen, welche eine Sensoreinrichtung aufweist, die einfach und kostengünstig herstellbar ist und welche ein Signal erzeugt, welches möglichst genau dem Druck im Volumen der Kolben-Zylinder-Einheit entspricht. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenpumpe mit wenigstens einer derartigen Kolben-Zylinder-Einheit zu schaffen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 8. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass gegenüber dem vorgenannten Stand der Technik eine Verbesserung der Genauigkeit bei der Korrelation zwischen der erfassten physikalischen Größe und dem tatsächlich im Zylindervolumen herrschenden Druck erreicht wird, wenn entsprechende physikalische Größen eines Sensorelements oder eines Sensorbereichs des Zylindergehäuses detektiert werden, wobei das Sensorelement oder der Sensorbereich so gewählt sind, dass diese mittelbar über das vom Kolben durchgriffene Dichtungselement vom Druck des flüssigen Mediums im Zylindervolumen beaufschlagt werden. Hierdurch wird vermieden, dass sich mechanische Verluste, insbesondere Reibungsverluste störend auf die Genauigkeit auswirken.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Sensorelement als Buchsenteil ausgebildet, welches der Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit durchragt. Alternativ zu einem separat ausgebildeten Sensorelement kann das Zylindergehäuse selbst auch einen Sensorbereich aufweisen, der buchsenartig ausgebildet ist und welcher vom Kolben durchgriffen wird.
Die Verwendung eines separaten Buchsenteils bringt jedoch den Vorteil mit sich, dass ein kleineres Element, mit dem darauf fest angeordneten Sensor unabhängig von einem größeren Gehäuse oder Gehäuseteil ausgetauscht werden kann.
Zwischen dem als Buchsenteil ausgebildeten Sensorelement oder dem buchsenartig ausgebildeten Sensorbereich und einem ebenfalls vom Kolben durchragten Dichtelement, welches das Zylindervolumen gegen den Kolben und das Zylindergehäuse abdichtet, kann ein Stützelement vorgesehen sein, welches der Kolben durchragt, wobei das Buchsenteil oder der buchsenartige Sensorbereich vorzugsweise an einer dem Zylindervolumen zugewandten Stirnseite mittelbar, d.h. über das Dichtelement und das Stützelement, vom Druck des flüssigen Mediums beaufschlagt wird.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass lediglich das Stützelement hochgenau gefertigt sein muss, um das Dichtelement ausreichend in der Ausnehmung, welche das Zylindervolumen bildet, abzustützen. Denn bei extrem hohen Drücken, wie sie in der HPLC verwendet werden, können bereits geringe Toleranzen in der Au ßenkontur des Stützelements, welche einen Spalt zwischen dem Außenumfang des Stützelements und dem Innenumfang der das Zylindervolumen bildenden Ausnehmung entstehen lassen, dazu führen, dass das weiche Dichtmaterial um das Stützelement herum extrudiert und das Dichtelement dadurch zerstört wird. Dagegen sind bei dieser Ausführungsform größere Toleranzen in der Geometrie des Buchsenteils oder des buchsenartigen Sensorbereichs bei der Verwendung eines derartigen Stützelements unkritisch. Insgesamt wird hierdurch der Aufbau der Kolben-Zylinder- Einheit vereinfacht und die Herstellungskosten werden reduziert.
Nach der bevorzugten Ausführungsform der Kolben-Zylinder-Einheit ist die Sensoreinrichtung so ausgestaltet, dass diese eine mechanische Deformation des Sensorelements oder des Sensorbereichs in Folge hierauf ausgeübter, vom Druck im Zylindervolumen erzeugter Kräfte detektiert.
Die Sensoreinrichtung kann als eigentlichen Sensor wenigstens einen Dehnungsmessstreifen aufweisen, der auf dem Sensorelement oder dem Sensorbereich angeordnet ist.
Selbstverständlich können in üblicher weise auch mehrere Dehnungsmessstreifen, beispielsweise als Messbrücke verschaltet, verwendet werden, um mechanische Deformationen zu detektieren.
Das Sensorelement oder der Sensorbereich können auch aus einem piezoelektrischen Material bestehen, wobei die Sensoreinrichtung zur Erfassung der Spannung ausgebildet ist, welche durch die mechanische Deformation des Sensorelements oder des Sensorbereichs erzeugt wird.
In gleicher Weise kann das Sensorelement oder der Sensorbereich aus einem magne- tostriktivem Material bestehen, wobei die Sensoreinrichtung zur Erfassung der Magnetisierung des Sensorelements oder des Sensorbereichs ausgebildet ist, welche durch die mechanische Deformation des Sensorelements oder des Sensorbereichs erzeugt wird.
Selbstverständlich kann der eigentliche Sensor jedoch in beliebiger weise ausgebildet sein, beispielsweise auch als optischer Sensor, welcher ausgebildet ist, um mechanische Spannungen und/oder Deformationen des Sensorelements oder des Sensorbereichs zu erfassen.
Bei einer Doppelkolbenpumpe mit zwei in Serie geschalteten Kolben-Zylinder-Einheiten ist erfindungsgemäß zumindest die erste Kolben-Zylinder-Einheit mit einer derartigen Sen- soreinrichtung versehen. Eine Pumpensteuereinrichtung kann dann das Signal der Sensoreinrichtung der wenigstens einen Kolben-Zylinder-Einheit dazu verwenden, um die Antriebseinrichtung für die Kolben-Zylinder-Einheiten abhängig vom Signal der wenigstens einen Sensoreinrichtung so anzusteuern, dass am Ausgangsport der Doppelkolbenpumpe auch in der Übergangsphase zwischen den Förderphasen, während der das Medium ausschließlich von einer der beiden Kolben-Zylinder-Einheiten gefördert wird, die Flussrate des Mediums im Wesentlichen konstant ist oder eine Abweichung von einem vorgegebenen Wert für die Flussrate aufweist, die kleiner ist als eine maximale vorgegebene Abweichung.
Die Antriebseinrichtung kann dabei jeweils zwei separate Teilantriebseinrichtungen für jeweils eine der Kolben-Zylinder-Einheiten aufweisen oder als gemeinsame Antriebseinrichtung ausgebildet sein, beispielsweise in üblicher Weise als gekoppeltes Nockengetriebe.
Eine Mehrfachkolbenpumpe nach der Erfindung, bei der zwei oder mehr Kolben-Zylinder- Einheiten mit jeweils einer Sensoreinrichtung parallel geschaltet sind, weist im fluidischen Pfad vor dem Ausgangsport jeder Kolben-Zylinder-Einheit oder im fluidischen Pfad zwischen dem Ausgangsport jeder Kolben-Zylinder-Einheit und jeweils einem zugeordneten Port einer T-Zusammenführeinheit jeweils ein Ventil auf, welches in üblicher Weise als Rückschlagventil ausgebildet sein kann. Der Ausgangsport der T-Zusammenführeinheit bildet den Ausgangsport der Mehrfachkolbenpumpe. Eine Pumpensteuerung verwendet auch in diesem Fall die Signale der Sensoreinrichtungen um die Antriebseinrichtung für die Kolben-Zylinder-Einheiten abhängig von den Signalen der Sensoreinrichtungen so anzusteuern, dass am Ausgangsport der Mehrfachkolbenpumpe auch in der Übergangsphase zwischen den Förderphasen, während der das Medium ausschließlich von einer der Kolben-Zylinder-Einheiten gefördert wird, die Flussrate des Mediums im Wesentlichen konstant ist oder eine Abweichung von einem vorgegebenen Wert für die Flussrate aufweist, die kleiner ist als eine vorgegebene maximale Abweichung.
Vorzugsweise sind die zwei oder mehreren Kolben-Zylinder-Einheiten derartiger Doppeloder Mehrfachkolbenpumpen in einem gemeinsamen Gehäuse ausgebildet.
Die Pumpensteuereinrichtung kann dabei den Wert des Signals der wenigstens einen Sensoreinrichtung am Ende jeder Kompressionsphase oder am Ende vorbestimmter Kompressionsphasen der betreffenden Kolben-Zylinder-Einheit als Referenzwert erfassen und wäh- rend der folgenden Kompressionsphase oder während mehrerer folgender Kompressionsphasen mit den jeweils aktuell erfassten Werten des betreffenden Signals vergleichen und bei Erreichen des Referenzwertes oder eines hiervon abgeleiteten Wertes die Antriebseinrichtung so ansteuern, dass am Ausgangsport der Mehrfachkolbenpumpe auch in der Übergangsphase die Flussrate des Mediums im Wesentlichen konstant ist oder eine zulässige Abweichung aufweist.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Doppelkolbenpumpe mit zwei in Serie geschalteten Kolben-Zylinder-Einheiten;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Doppelkolbenpumpe mit zwei parallel geschalteten Kolben-Zylinder-Einheiten; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Kolben-Zylinder-Einheit nach der Erfindung mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung des Drucks im Zylindervolumen.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Doppelkolbenpumpe 1 mit einer ersten Kolben-Zylinder- Einheit 3 und einer damit in Serie geschalteten zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 5. Der Eingangsport 7 der Doppelkolbenpumpe 1 bildet gleichzeitig den Eingansport der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 3. Dieser ist mit einem Reservoir 9 für ein zu förderndes flüssiges Medium verbunden. Ein Ausgangsport 1 1 der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 3 ist mit einem Eingangsport 13 der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 5 verbunden. Ein Ausgangsport 15 der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 5 bildet gleichzeitig den Ausgangsport der Doppelkolbenpumpe 1 .
Vor dem Eingangsport 7 bzw. dem Ausgangsport 1 1 der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 3 ist jeweils ein Rückschlagventil 17, 19 vorgesehen. Wie eingangs ausgeführt, öffnet sich das Rückschlagventil 17 selbsttätig, wenn der Kolben 3a der Kolben-Zylinder-Einheit 3 zurückbewegt wird, d.h. das Zylindervolumen vergrößert wird. Das Rückschlagventil 19 ist so ausgebildet, dass es in dieser Förderphase die Verbindung zwischen dem Ausgangsport 1 1 der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 3 und dem Eingangsport 13 der Kolben-Zylinder- Einheit 5 sperrt. Während dieser Phase kann die Kolben-Zylinder-Einheit 5 zunächst das Erzeugen des Flusses des zu fördernden Mediums am Ausgangsport 15 alleine übernehmen. Nach der Ansaugphase der Kolben-Zylinder-Einheit 3 wird die Bewegung des Kolbens 3a umgekehrt, so dass sich zunächst das Rückschlagventil 17 schließt (in Folge des im Zylindervolumen höheren Drucks) und eine Kompressionsphase beginnen kann. Das Medium im Zylindervolumen der Kolben-Zylinder-Einheit 3 wird während dieser Kompressionsphase zunächst solange komprimiert, bis der Druck im Zylindervolumen dem Druck auf der Ausgangsseite bzw. dem Druck im Zylindervolumen der Kolben-Zylinder-Einheit 5 entspricht. Hier wird bei Erreichen des ausgangsseitigen Drucks im Zylindervolumen der Kolben-Zylinder-Einheit 3 das Rückschlagventil 19 geöffnet, so dass während einer Übergangsphase der am Ausgangsport 15 erzeugte Fluss zunächst in Folge einer Vorwärtsbewegung sowohl des Kolbens 3a als auch des Kolbens 5a durch beide Kolben-Zylinder- Einheiten 3, 5 erzeugt wird. Während dieser Phase muss eine Pumpensteuereinrichtung 21 Antriebseinrichtungen 23, 25 für die Kolben-Zylinder-Einheiten 3, 5 hinsichtlich Ihrer Antriebsgeschwindigkeit so ansteuern, dass sich am Ausgangsport 15 nach wie vor der gewünschte konstante Fluss ergibt. Hierzu ist eine Verringerung der Antriebsgeschwindigkeit erforderlich.
In Fig. 1 sind die Antriebseinrichtungen 23, 25 als separate Antriebseinrichtungen für die Kolben-Zylinder-Einheiten 3 bzw. 5 dargestellt. Selbstverständlich kann auch eine einzige Antriebseinrichtung vorgesehen sein, welche zwei Abtriebe für jeweils einen der Kolben 3a, 5a aufweist. Die Abtriebsgeschwindigkeiten können dann beispielsweise fest mechanisch gekoppelt sein. Werden, wie in Fig. 1 dargestellt, zwei separate Antriebseinrichtungen 23, 25 verwendet, können diese von der Pumpensteuereinrichtung 21 jeweils individuell angesteuert werden. Hierdurch wird eine höhere Flexibilität erreicht.
Nach dem Ende der Förderphase der Kolben-Zylinder-Einheit 3 wird die Bewegungsrichtung des Kolbens 3a umgekehrt. Das Rückschlagventil 19 wird hierdurch sofort geschlossen, so dass die Kolben-Zylinder-Einheit 5 alleine für die Förderung des Flusses am Ausgangsport 15 verantwortlich ist. Dementsprechend muss die Pumpensteuereinrichtung 21 die Antriebe 23, 25 so ansteuern, dass die Antriebsgeschwindigkeit (zumindest für die Antriebseinrichtung 25) wieder erhöht wird, um den gewünschten konstanten Fluss am Ausgangsport 15 zu gewährleisten. Durch die Rückwärtsbewegung des Kolbens 3a wird das Zylindervolumen wieder mit neuem, zu förderndem Medium gefüllt. Nach dem Ende dieser Ansaugphase wird die Kolbenbewegung des Kolbens 3a wieder umgekehrt und eine erneute Kompressionsphase beginnt. Der vorbeschriebene Ablauf wird zyklisch wiederholt.
Fig. 2 zeigt eine Doppelkolbenpumpe 40, welche zwei parallel geschaltete Kolben-Zylinder- Einheiten 30, 50 aufweist. Ein Eingangsport 60 der Doppelkolbenpumpe 40 ist wiederum mit einem Reservoir 9 für das zu fördernde flüssige Medium verbunden. Der Eingangsport 60 ist mit einer Verzweigungseinheit 62 verbunden, welche den Fluidstrom über jeweils einen Ausgang 62a, 62b mit jeweils einem Eingansport 32, 52 der Kolben-Zylinder- Einheiten 30, 50 verbindet. Ausgangsports 34, 54 der Kolben-Zylinder-Einheiten 30, 50 sind mit jeweils einem Eingang 64a, 64b einer Zusammenführeinheit 64 verbunden, deren Ausgang gleichzeitig den Ausgangsport 66 der Doppelkolbenpumpe 40 darstellt.
Die Funktionsweise dieser bekannten Doppelkolbenpumpe lässt sich wie folgt kurz erläutern: Eine Pumpensteuereinrichtung 68 steuert Antriebseinrichtungen 70, 72 für die Kolben- Zylinder-Einheiten 30, 50 so an, dass am Ausgangsport 66 der gewünschte konstante Fluss des zu fördernden Mediums abwechselnd jeweils ausschließlich von einer der beiden Kolben-Zylinder-Einheiten 30, 50 erzeugt wird. Dementsprechend werden die Antriebseinrichtungen 70, 72 so angesteuert, dass deren zyklische Bewegungen eine vorbestimmte Phasenverschiebung, beispielsweise 180 ° aufweisen. Wi rd beispielsweise der Fluss am Ausgangsport 66 in einer bestimmten Förderphase ausschließlich von der Kolben-Zylinder- Einheit 30 erzeugt, so kann währenddessen zunächst das Zylindervolumen der Kolben- Zylinder-Einheit 50 durch ein Zurückbewegen des betreffenden Kolbens mit dem flüssigen Medium gefüllt werden (Ansaugphase). Nach dem Beenden dieser Ansaugphase wird die Kolbenbewegung umgekehrt, wobei zunächst eine Kompression des im Zylindervolumen befindlichen Mediums erfolgt. Wie bereits vorstehend in Verbindung mit der Doppelkolbenpumpe 1 gemäß Fig. 1 erläutert, weisen bei der Doppelkolbenpumpe gemäß Fig. 2 beide Kolben-Zylinder-Einheiten 30, 50 jeweils zwei Rückschlagventile 36, 38 bzw. 56, 58 auf, deren Funktionsweise der der Rückschlagventile 17, 19 der Kolben-Zylinder-Einheit 3 der Doppelkolbenpumpe 1 gemäß Fig. 1 entspricht. Dabei wird jeweils während einer Ansaugphase das mit dem betreffenden Eingangsport 32, 52 verbundene Rückschlagventil 36, 56 der betreffenden Kolben-Zylinder-Einheit geöffnet und das entsprechende Rückschlagventil 38, 58 geschlossen. Während der jeweiligen Kompressionsphase sind zunächst beide Rückschlagventile 36, 38 und 56, 58 geschlossen. Erst bei Erreichen des Arbeitsdrucks auf der Hochdruckseite der Doppelkolbenpumpe 40 (Druck des Mediums am Ausgangsport 66 und damit fluidisch verbundener Leitungen) öffnet sich das zugehörige Rückschlagventil 34 bzw. 54. Ab diesem Zeitpunkt wird in einer Übergangsphase der Fluss des Mediums am Ausgangsport 66 von beiden Kolben-Zylinder- Einheiten erzeugt (in dieser Übergangsphase steuert die Pumpensteuereinrichtung 68 die Antriebseinrichtungen 70, 72 so an, dass beide Kolben eine Vorwärtsbewegung ausführen, d.h. eine Bewegung, die zu einer Verringerung des effektiven Zylindervolumens führt).
Wie auch bei der Ausführungsform einer Doppelkolbenpumpe 1 mit seriell geschalteten Kolben-Zylinder-Einheiten muss die Pumpensteuereinrichtung 68 auch hier dafür Sorge tragen, dass die Vorwärtsbewegung der Kolben der beiden Kolben-Zylinder-Einheiten 30, 50 so reduziert wird, dass auch während der Übergangsphase ein konstanter Fluss am Ausgangsport 66 erzeugt wird. Es ist somit eine entsprechende Verringerung der Antriebsgeschwindigkeit für die Kolben nötig.
Diese Übergangsphase wird beendet, indem die Pumpensteuereinrichtung 68 die betreffende Antriebseinrichtung 70, 72 derjenigen Kolben-Zylinder-Einheit 30, 50, die vor der Übergangsphase ausschließlich den Fluss am Ausgangsport 66 erzeugt hat, in eine Rückwärtsbewegung steuert. Dies führt dazu, dass sich das betreffende Rückschlagventil am Ausgangsport 34, 54 der betreffenden Kolben-Zylinder-Einheit 30, 50 schließt und das zugehörige Rückschlagventil 32, 52 am Eingang der betreffenden Kolben-Zylinder-Einheit 30, 50 öffnet. Eine neue Ansaugphase für die jeweilige Kolben-Zylinder-Einheit 30, 50 beginnt. Die jeweils andere Kolben-Zylinder-Einheit 30, 50 übernimmt während dieser Ansaugphase und der sich anschließenden Kompressionsphase der anderen Kolben-Zylinder- Einheit die ausschließliche Erzeugung des Flusses am Ausgangsport 66. Dieser Funktionsablauf wird wiederum zyklisch wiederholt.
Es ist somit auch bei dieser Ausführungsform einer Doppelkolbenpumpe 40 mit parallel geschalteten Kolben-Zylinder-Einheiten 30, 50 erforderlich, den Zeitpunkt möglichst genau zu ermitteln, zu dem am Ende der Kompressionsphase einer Kolben-Zylinder-Einheit 30, 50 der Druck im betreffenden Zylindervolumen den Arbeitsdruck auf der Hochdruckseite erreicht, da sich zu diesem Zeitpunkt das betreffende Rückschlagventil 34, 54 öffnet und der Fluss während einer Übergangsphase von beiden Kolben-Zylinder-Einheiten 30, 50 erzeugt wird und dementsprechend eine Reduktion der Geschwindigkeiten der Kolbenbewegungen erforderlich ist.
Wie bereits vorstehend erläutert, lassen sich diese Zeitpunkte dadurch ermitteln, dass Werte einer physikalischen Größe detektiert werden, die ein Maß für den Druck in dem betreffenden Zylindervolumen darstellt. Dabei soll erfindungsgemäß auf das Vorsehen von externen Drucksensoren verzichtet werden, deren Anschluss jeweils mit dem Zylindervolumen oder dem Volumen einer das flüssige Medium führenden Leitung verbunden werden müss- te. Hieraus resultierende Nachteile, wie das Einführen eines zusätzlichen Totvolumens oder das Verwenden von Drucksensoren, die jeweils mit dem flüssigen Medium in Kontakt gelangen, soll erfindungsgemäß vermieden werden.
Die Art und Weise, wie aus einem derartigen Signal, welches mit ausreichend guter Genauigkeit dem Druck im Zylindervolumen entspricht, eine möglichst optimale Ansteuerung der Antriebseinrichtungen für die betreffenden Kolben-Zylinder-Einheit ermittelt wird, ist im Stand der Technik bekannt und bedarf im Rahmen der Beschreibung der vorliegenden Erfindung keine detaillierte Erläuterung.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Kolben-Zylinder-Einheit 100, welche eine Sensoreinrichtung 1 10 zur Erfassung einer physikalischen Größe, die ein Maß für den Druck des flüssigen Mediums im Zylindervolumen 102 aufweist.
Die Kolben-Zylinder-Einheit 100 weist ein Zylindergehäuse 104 auf, in welchem eine Ausnehmung 106 vorgesehen ist, in welcher ein Kolben 108 verschiebbar geführt ist. Die Ausnehmung 106 kann beispielsweise zylindrisch ausgebildet sein.
In einem rückwärtigen Bereich erweitert sich die Ausnehmung 106 der Koben-Zylinder- Einheit 100 gemäß Fig. 3 stufenartig, wobei in diesem Bereich ein ringförmiges Dichtelement 1 12 vorgesehen ist, welches vom Kolben 108 durchragt wird. Das Dichtelement 1 12 dichtet einen vorderen Teil der Ausnehmung 106 (dieser ist bei der Ausführungsform in Fig. 3 im Wesentlichen durch den zylindrischen Teil mit geringerem Querschnitt gebildet) ge- genüber einem rückwärtigen Teil der Ausnehmung 106 ab. Auch gegenüber dem Außenumfang des Kolbens 108 wird eine Dichtwirkung erreicht. Das Dichtelement kann beispielsweise aus einem ausreichend flexiblen und inerten Kunststoffmaterial bestehen, beispielsweise aus PE, PTFE oder PEEK.
Um bei hohen Drücken, wie sie beispielsweise in der HPLC verwendet werden, zu vermeiden, dass sich das Dichtelement 1 12 verformt und dadurch seine Dichtwirkung verliert, ist an der rückwärtigen Seite des Dichtelements 1 12 ein Stützelement 1 14 angeordnet. Dieses unterstützt das ringförmige Dichtelement 1 12 an der gesamten Oberfläche der rückwärtigen Stirnseite des Dichtelements 1 12. Das Stützelement 1 14 ist ebenfalls ringförmig ausgebildet und wird vom Kolben 108 durchgriffen. Das Stützelement 1 14 ist mit ausreichend geringen Toleranzen hergestellt, so dass sich sowohl gegenüber dem dieses durchgreifenden Kolben 108 als auch gegenüber der Innenwandung des sich erweiternden Teils der Ausnehmung 106 praktisch kein oder allenfalls ein sehr geringer ringförmiger Spalt ergibt. Dabei muss selbstverständlich sichergestellt sein, dass zwischen der Innenwandung des Stützelements 1 14 und dem Au ßenumfang des Kolbens 108 keine oder allenfalls eine geringe Reibung entsteht. Die vorgenannten zulässige Ringspalte dürfen allenfalls so groß sein, dass auch bei hohen Drücken keinerlei Gefahr besteht, dass das Dichtelement 1 12 in Folge eines Hineindrückens in den Ringspalt zerstört wird oder die Dichtwirkung des Dichtelements 1 12 verloren geht.
Die rückwärtige Stirnseite des Stützelements 1 14 wird bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform von einem Sensorelement 1 16 beaufschlagt, welches als Buchsenteil ausgebildet ist. Das Sensorelement 1 16 wird ebenfalls vom Kolben 108 durchgriffen und mittels einer Befestigungsplatte 1 18 des Zylindergehäuses 104 in der Ausnehmung 106 fixiert.
Das Sensorelement 1 16 weist dabei in seinem rückwärtigen Bereich einen Flansch 1 16a auf, welcher auf der Oberfläche des Teils des Zylindergehäuses 104, in welchem die Ausnehmung 106 vorgesehen ist, aufliegt. Mittels der Befestigungsplatte 1 18, die an den in Fig. 3 gestrichelt dargestellten Positionen mit dem betreffenden Teil des Zylindergehäuses 104 verschraubt wird, wird das Sensorelement 1 16 ausreichend genau in der Ausnehmung 106 gehalten. Auf der Außenwandung des Teils des Sensorelements, welches einen Ringquerschnitt aufweist, der im Wesentlichen dem Ringquerschnitt des Stützelements 1 14 entspricht, ist ein Sensor 120 vorgesehen, welcher in der Lage ist, mechanische Spannungen, Kräfte oder Deformationen in dem betreffenden Teilbereich des Sensorelements 1 16 zu detektieren. Der Sensor 120 kann beispielsweise als Dehnungsmessstreifen, optischer Sensor oder dergleichen ausgebildet sein.
Nach einer anderen Ausführungsform kann auch das Sensorelement 1 16 oder ein geeigneter Teilbereich aus einem piezoelektrischen Material oder einem magnetorestriktiven Material bestehen.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass das Sensorelement 1 16 und das Stützelement 1 14 aus einem ausreichend festen/harten Material bestehen, welches in der Lage ist, Druckkräfte oder Spannungen aufzunehmen und diesen Stand zu halten, welche von einem gegebenenfalls extrem hohen Druck im Zylindervolumen 102 über das Dichtelement 1 12 ausgeübt werden.
Die Sensoreinrichtung 1 10 umfasst neben dem Sensorelement 1 16 und dem darauf angeordneten Sensor 120 auch eine Sensoreinheit 122, die so ausgebildet ist, dass diese durch eine (elektrische oder mechanische oder abhängig von der Ausbildung des Sensor 120 in anderer geeigneter Weise ausgebildete) Verbindung mit dem Sensor 120 ein Signal erzeugt, welches dem Druck des Mediums im Zylindervolumen 102 entspricht oder zumindest ausreichend genau damit korreliert. Dabei können sowohl relative oder auch absolute Druckwerte ermittelt werden, abhängig von den Erfordernissen der weiteren Verarbeitung des Signals in einer mit der Sensoreinheit 122 verbunden Pumpensteuereinrichtung 124. Die Pumpensteuereinrichtung 124 erzeugt abhängig von dem ihr zugeführten Signal der Sensoreinrichtung 1 10 bzw. der Sensoreinheit 122 ein Signal, mit welchem eine Antriebseinrichtung 126 angesteuert wird, welche mit dem Kolben 108 gekoppelt ist.
Die Verwendung eines separaten Sensorelements 1 16, welches im Gehäuse 104 der Kolben-Zylinder-Einheit 100 angeordnet werden kann, bietet den Vorteil, dass sich eine einfache Montage ergibt und das Sensorelement im Fall eines Defekts des Sensors 120 einfach ausgetauscht werden kann. Es ist jedoch ebenfalls möglich, das Zylindergehäuse 104 so auszubilden, dass über das Dichtelement und ggf. ein Stützelement Kräfte, die in Folge des im Zylindervolumens 102 vorhandenen Drucks auf einen einstückig mit dem Gehäuse verbundenen Sensorbereich ausgeübt werden. Der Sensor kann dann an einer geeigneten Position mit dem Sensorbereich des Zylindergehäuses verbunden sein.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform kann der vordere Bereich des Sensorelements 1 16 noch bis in den Teil der Ausnehmung 106 ragen, in welchem auch das Stützelement 1 14 angeordnet ist. Allerdings muss dieser Teil des Sensorelements 1 16 nicht mehr mit einer so hohen Genauigkeit gefertigt sein, wie das Stützelement 1 14, da die vordere Stirnseite des Sensorelements 1 16 das Stützelement 1 14 lediglich in seiner Position fixieren muss. In diesem Fall kann der Querschnitt des Sensorelements 1 16 auch deutlich kleiner sein als der Querschnitt des Teilbereichs der Ausnehmung 106, in welchem das Stützelement 1 14 und das Dichtelement 1 12 gehalten sind.
Nach einer nicht dargestellten Ausführungsform kann jedoch selbstverständlich auch das Stützelement 1 14 mit seiner rückwärtigen Stirnseite aus dem betreffenden Teilbereich der Ausnehmung 106 heraus bis in einen weiteren Teilbereich der Ausnehmung 106 hineinragen, der nochmals einen deutlich größeren Querschnitt aufweist. In diesem Fall kann der die rückwärtige Stirnseite des Stützelements 1 14 beaufschlagende vordere Bereich des Sensorelements 1 16 (und auch dessen vordere Stirnseite) auch einen deutlich größeren Querschnitt aufweisen als das Stützelement 1 14 (bzw. dessen rückwärtige Stirnseite).
Selbstverständlich können mehrere Kolben-Zylinder-Einheiten 100 entsprechend bekannten Ausführungsformen für Mehrfachkolbenpumpen kombiniert sein. Sie können dabei auch in einem gemeinsamen Zylindergehäuse vorgesehen sein.
Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform einer Kolben-Zylinder-Einheit weist vor ihrem Ausgangsport 130 ein Rückschlagventil auf, welches sich automatisch öffnet, wenn der Druck des Mediums im Zylindervolumen 102 größer oder gleich dem Druck des Mediums auf der Hochdruckseite, das heißt am Ausgangsport 130, ist. In diesem Fall ist das weitere Rückschlagventil 134, welches vor dem Eingangsport 136 der Kolben-Zylinder-Einheit 100 angeordnet ist, geschlossen. Dieses öffnet sich selbsttätig, wenn der Druck des Mediums im Zylindervolumen 102 kleiner ist als der Druck des Mediums auf der Hochdruckseite, wobei in diesem Fall das Rückschlagventil 132 selbstverständlich geschlossen bleibt. Damit können Kolben-Zylinder-Einheiten 100 gemäß Fig. 3 so verschaltet werden, wie dies in Fig. 2 zur Realisierung einer Mehrfachkolbenpumpe mit parallel geschalteten Kolben- Zylinder-Einheiten der Fall ist. Das oder die Signale der Sensoreinheiten der weiteren Kolben-Zylinder-Einheiten 100 können dann, wie in Fig. 3 angedeutet, ebenfalls der Pumpensteuereinrichtung 124 zugeführt sein, die dann auch das oder die weiteren Signale zur An- steuerung der Antriebe für die weiteren Kolben-Zylinder-Einheiten 100 erzeugt.
Wie bereits vorstehend ausgeführt, können die mehreren Antriebe für die mehreren Kolben- Zylinder-Einheiten 100 auch als ein einziger Antrieb mit mehreren, beispielsweise mechanisch gekoppelten, Abtrieben für die betreffenden Kolben ausgebildet sein.
Zur Erzeugung einer Doppelkolbenpumpe mit seriell geschalteten Kolben-Zylinder- Einheiten muss die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform einer Kolben-Zylinder-Einheit 100 mit einer weiteren Kolben-Zylinder-Einheit gekoppelt werden, die jedoch nicht über Rückschlagventile verfügen muss.
Diese weitere Kolben-Zylinder-Einheit muss auch nicht über eine Sensoreinheit verfügen. Es ist jedoch selbstverständlich auch möglich, bei der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit eine Sensoreinheit gemäß der Ausführungsform in Fig. 3 vorzusehen, wobei diese Sensoreinheit ein Signal erzeugt, welches dem Druck des Mediums auf der Hochdruckseite entspricht.
Dieses Signal kann ebenfalls der Pumpensteuereinrichtung zugeführt sein, wobei die Pumpensteuereinrichtung die Werte des Signals, welches dem Druck auf der Hochdruckseite entspricht, mit den Werten des Signals des Mediums im Zylindervolumen der Arbeits- Kolben-Zylinder-Einheit vergleichen kann (dies ist die Kolben-Zylinder-Einheit, welche mit ihrem Eingangsport mit dem Reservoir des zu fördernden Mediums verbunden ist). Die Zeitpunkte für das Reduzieren der Antriebsgeschwindigkeit für die Kolben können dann aus diesem Vergleich der Sensorsignale ermittelt werden.

Claims

Patentansprüche Kolben-Zylinder-Einheit für eine Kolbenpumpe, insbesondere für die Hochleistungs- flüssigkeitschromatographie,
(a) mit wenigstens einer Zylinder-Kolben-Einheit (100) um ein flüssiges Medium aus einem Zylindervolumen (102) durch eine Bewegung eines Kolbens (108) an einem Ausgangsport (130) der Zylinder-Kolben-Einheit (100) abzufordern, wobei der Kolben (108) durch ein diesen axial umgebendes Dichtelement (1 12) in das Zylindervolumen (102) ragt,
(b) mit einer Antriebseinrichtung (126) zum Antreiben des Kolbens (108) der wenigstens einen Zylinder-Kolben-Einheit (100) und
(c) mit einer Sensoreinrichtung (1 10) zur Erfassung relativer oder absoluter Werte für den Druck des flüssigen Mediums im Zylindervolumen (102), dadurch gekennzeichnet,
(d) dass die Sensoreinrichtung (1 10) ein Sensorelement (1 16) oder einen Sensorbereich des Zylindergehäuses (104) umfasst, wobei das Sensorelement (1 16) oder der Sensorbereich mittelbar über das Dichtelement durch den Druck des flüssigen Mediums im Zylindervolumen (102) beaufschlagt ist,
(e) dass die Sensoreinrichtung (1 10) absolute oder relative Werte einer physikalischen Größe des Sensorelements (1 16) oder des Sensorbereichs detektiert, welche ein Maß für den Druck des flüssigen Mediums im Zylindervolumen (102) darstellt, und
(f) dass die Sensoreinrichtung (1 10) abhängig von den erfassten Werten ein Signal erzeugt, welches ein Maß für den in dem flüssigen Medium im Zylindervolumen (102) wirkenden Druck darstellt.
2. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (1 16) ein Buchsenteil ist, welches der Kolben (108) durchragt, oder dass der Sensorbereich des Zylindergehäuses (104) ein buchsenartig ausgebildeter Bereich ist, welchen der Kolben (108) durchragt.
3. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem als Buchsenteil ausgebildeten Sensorelement (1 16) oder dem buchsenartig ausgebildeten Sensorbereich des Zylindergehäuses (104) und einem ebenfalls vom Kolben (108) durchragten Dichtelement ein Stützelement (1 14) vorgesehen ist, welches der Kolben (108) durchragt, wobei das Buchsenteil (108) oder der buchsenartige Sensorbereich des Zylindergehäuses (104) vorzugsweise an einer dem Zylindervolumen (102) zugewandten Stirnseite mittelbar über das Stützelement (1 14) vom Druck des flüssigen Mediums beaufschlagt wird.
4. Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (1 10) eine mechanische Deformation des Sensorelements (1 16) oder des Sensorbereichs des Zylindergehäuses (104) detek- tiert.
5. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (1 10) wenigstens einen Dehnungsmessstreifen oder einen optischen Sensor aufweist, der auf dem Sensorelement (1 16) oder dem Sensorbereich des Zylindergehäuses (104) angeordnet ist.
6. Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (1 16) oder der Sensorbereich aus einem piezoelektrischen Material besteht und dass die Sensoreinrichtung (1 10) zur Erfassung der Spannung ausgebildet ist, welche durch die mechanische Deformation des Sensorelements (1 16) oder des Sensorbereichs des Zylindergehäuses (104) erzeugt wird.
7. Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (1 16) oder der Sensorbereich des Zylindergehäuses (104) aus einem magnetostriktivem Material besteht und dass die Sensoreinrichtung (1 10) zur Erfassung der Magnetisierung des Sensorelements (1 16) oder des Sensor- bereichs des Zylindergehäuses (104) ausgebildet ist, welche durch die mechanische Deformation des Sensorelements (1 16) oder Sensorbereichs des Zylindergehäuses (104) erzeugt wird.
8. Kolbenpumpe mit wenigstens einer Kolben-Zylinder-Einheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
9. Kolbenpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
(a) dass die wenigstens eine Kolben-Zylinder-Einheit (100) zur Bildung einer Mehrfachkolbenpumpe mit einer weiteren Kolben-Zylinder-Einheit in Serie geschaltet ist, deren Kolben ebenfalls von der Antriebseinrichtung angetrieben ist,
(b) dass im fluidischen Pfad vor dem Ausgangsport (130) der wenigstens einen Kolben-Zylinder-Einheit (100) oder im fluidischen Pfad zwischen dem Ausgangsport (130) der wenigstens einen Kolben-Zylinder-Einheit (100) und einem Eingangsport der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit ein Ventil (132) vorgesehen ist und wobei ein Ausgangsport der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit einen Ausgangsport der Doppelkolbenpumpe bildet, und
(c) dass eine Pumpensteuereinrichtung (124) vorgesehen ist, welcher das Signal der Sensoreinrichtung (1 10) der wenigstens einen Kolben-Zylinder-Einheit (100) zugeführt ist, wobei die Pumpensteuereinrichtung (124) die Antriebseinrichtung (126) für die Kolben-Zylinder-Einheiten abhängig vom Signal der wenigstens einen Sensoreinrichtung (100) derart ansteuert, dass am Ausgangsport der Doppelkolbenpumpe auch in der Übergangsphase zwischen den Förderphasen, während der das Medium ausschließlich von einer der beiden Kolben-Zylinder- Einheiten gefördert wird, die Flussrate des Mediums im Wesentlichen konstant ist oder eine Abweichung von einem vorgegebenen Wert für die Flussrate aufweist, die kleiner ist als eine vorgegebene maximale Abweichung.
10. Kolbenpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
(a) dass zwei oder mehr Kolben-Zylinder-Einheiten (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Bildung einer Mehrfachkolbenpumpe parallel geschaltet sind, wobei im fluidischen Pfad vor dem Ausgangsport (130) jeder Kolben-Zylinder- Einheit (100) oder im fluidischen Pfad zwischen dem Ausgangsport jeder Kolben-Zylinder-Einheit (100) und jeweils einem zugeordneten Port einer Zusammenführeinheit jeweils ein Ventil (132) vorgesehen ist und wobei der Ausgangsport der Zusammenführeinheit einen Ausgangsport der Mehrfachkolbenpumpe bildet, und
(b) dass eine Pumpensteuereinrichtung (124) vorgesehen ist, welcher die Signale der Sensoreinrichtungen (1 10) zugeführt ist, wobei die Pumpensteuereinrichtung (124) die Antriebseinrichtungen (124) oder eine gemeinsame Antriebseinrichtung für die Kolben-Zylinder-Einheiten abhängig von den Signalen der Sensoreinrichtungen (1 10) derart ansteuert, dass am Ausgangsport der Mehrfachkolbenpumpe auch in der Übergangsphase zwischen den Förderphasen, während der das Medium ausschließlich von einer der Kolben-Zylinder-Einheiten (100) gefördert wird, die Flussrate des Mediums im Wesentlichen konstant ist oder eine Abweichung von einem vorgegebenen Wert für die Flussrate aufweist, die kleiner ist als eine vorgegebene maximale Abweichung.
1 1 . Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Einheiten (100) oder die Kolben-Zylinder-Einheiten (100) und die weiteren Kolben-Zylinder-Einheiten in einem gemeinsamen Gehäuse ausgebildet sind.
12. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpensteuereinrichtung (124) den Wert des Signals der wenigstens einen Sensoreinrichtung (1 10) am Ende jeder Kompressionsphase oder am Ende vorbestimmter Kompressionsphasen der betreffenden Kolben-Zylinder-Einheit (100) als Referenzwert erfasst und während der folgenden Kompressionsphase oder während mehrerer folgender Kompressionsphasen mit den jeweils aktuell erfassten Werten des betreffenden Signals vergleicht und bei Erreichen des Referenzwertes oder eines hiervon abgeleiteten Wertes die Antriebseinrichtung so ansteuert, dass am Ausgangsport der Mehrfachkolbenpumpe auch in der Übergangsphase zwischen den Förderphasen, während der das Medium ausschließlich von einer der beiden Kolben-Zylinder- Einheiten gefördert wird, die Flussrate des Mediums im Wesentlichen konstant ist o- der eine Abweichung von einem vorgegebenen Wert für die Flussrate aufweist, die kleiner ist als eine vorgegebene maximale Abweichung.
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