除气装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种装置(100)，所述装置(100)具有压力室(101)和与所述压力室(101)流体连接的微型泵(102)。所述压力室(101)包括气体运送区域(103)和液体运送区域(104)。所述微型泵(102)被构造成在所述气体运送区域(103)内产生气动压力，其中所述气动压力低于流过所述液体运送区域(104)的液体(105)的流体压力。根据本发明专利技术，透气且不透液体的分离元件(106)至少按段来分离所述气体运送区域(103)和所述液体运送区域(104)。根据本发明专利技术，所述微型泵(102)被设置在所述压力室(101)上。

Degassing device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】除气装置
本专利技术涉及一种具有权利要求1的特征的、用于对液体进行除气的装置。
技术介绍
气泡是微流体系统中的主要问题之一。气泡可能产生不同的不利影响：·由于可压缩气体的弹性特性，压力信号可能被减弱，从而例如压力不再到达微型阀门，并且不再打开该微型阀门。·气泡的自由表面产生毛细作用力，该毛细作用力例如在微型阀门、小的间隙或毛细管中是显著的干扰。这里，毛细作用力越大，几何形状就越小(拉普拉斯方程)。·这些毛细作用力还会造成如下影响：气泡在角落和死空间中累积，并且不能通过冲洗被消除。·当在传感器膜处只有气体而没有液体时，气泡的存在可能使液体传感器的测量结果完全被篡改。因此，在微流体系统中，这种气泡经常导致组件故障或篡改的测量结果。存在以无气泡方式填充微流体系统的方法。但是，在操作期间中长期不变地保持这种无气泡状态是非常困难的：·气泡可能通过运输过程而被引入系统中·气泡可能由通过壁(例如，通过塑料管，特别是硅)扩散到系统中的空气和扩散出系统的水蒸气产生。·在流体系统中，例如当液体与大气接触时，气泡和气体通常以分解方式位于液体中。在压力变化(压力降低)期间或在温度变化(温度升高)期间，溶解在液体介质中的气体可能过饱和，于是被气化成气泡并可能引起相同的问题。因此，将期望的是提供从饱和液体中分离气泡并且抽取溶解气体分子的技术。在标准技术中，无源和有源除气器都是众所周知的。无源除气器的特征在于将气泡与液体分离的非润湿膜(在水的情况下是疏水的)。当在液体中存在高于大气压力的压力时，通过非润湿膜从液流中去除到来的气泡。这种增加的压力可以利用重力来实施，例如将除气器竖直地设置在导管中。因此，无源除气器仅是“气泡分离器”，并且仅从液体中抽取气泡而不是溶解气体。有源除气器也包括非润湿膜，用于沉积与液体接触的气体。作为驱动效应的压力差是利用从外部施加的负压而建立的。这可以以真空端口或真空泵的形式进行。为了以气体特定的方式提高除气速率，可以使用“气提(strip)”气体，例如氮气。如果通过“气提”气体，除气器中的气体成分被改变，则有效地看到较高压力差的其他气体的分压同时降低。例如，在US2005/092182A1中描述了有源除气器。US2007/0012190A1描述了有源除气器与无源除气器的组合。在这两篇参考文献中，其中描述的有源除气器包括具有端口的压力室，其中压力室可以通过该端口连接到外部真空泵。因此，为了使压力室排气，必须始终携带真空泵或必须在相应的位置处存在真空泵，使得有源除气器完全运行。为了解决这个问题，已经建议将使用超声波进行除气的有源除气器作为产生负压的真空泵的备选方案。这里，在待除气的液体中，产生超声波，该超声波局部地引起压力变化，该压力变化同样在负压区域中产生空穴。这样，溶解气体聚集在气泡中并且可以被去除。然而，通过超声波进行除气是非常昂贵的，并且操作是相对复杂的。另外，超声波源比传统真空泵贵得多。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供适合于对液体进行除气而不会表现出上述缺点的装置。根据本专利技术，该目的通过具有权利要求1的特征的装置得到解决。其中，本专利技术装置包括压力室和与压力室流体连接的微型泵。微型泵是用微系统技术生产的泵。微型泵的尺寸通常在几百微米的范围内。微型泵可以被构造为由硅制成的微型泵芯片。芯片大小可以是例如7×7mm2或更小。微型泵可以是微型膜泵，其膜可以通过压电致动器来操作。膜也可以由硅制成。也可以使用金属箔作为泵膜。微型泵可以具有每泵冲程例如冲程容积为50μl或更少的输送速率。因此，微型泵处于微流体的范围内。众所周知，微流体中的流体特性可以与宏观流体的特性显著地不同，因为在这种微流体的数量级中，影响可能是明显的，其中该影响在经典的流体动力学中经常可以忽略。根据本专利技术，压力室分被划分为两个部分，其中压力室包括气体运送区域和液体运送区域。在气体运送区域中，存在气体或气体复合物(例如环境空气)，其大部分可以在气体运送区域内自由移动。在液体运送区域中，存在液体，其中可以通过输送泵将该液体输送通过液体运送区域，即，由于通过输送泵产生的流体压力，液体通常以限定的流速流过液体运送区域。这里，流体压力可能仅与大气压略有不同。一种或若干种气体溶解在液体中(例如，在气体混合物内)，其中该气体可以通过本专利技术装置至少部分地去除。为此，微型泵被构造成在气体运送区域内建立气动压力，其中该气动压力低于流过液体运送区域的液体的流体压力。这意味着在压力室内，微型泵在压力室的气体运送内部中的大气压力与压力室的液体运送区域内的流体压力之间产生压力差。优选地，微型泵相对于液体运送区域在气体运送区域中产生负压，即，气体运送区域内的气动压力低于液体运送区域内的流体压力。在流体压力与压力室周围的环境的外界空气压力大致相对应的情况下，也可以说微型泵在气体运送区域中相对于大气压力而言产生负压。溶解在液体中的气体包括环境中的特定分压。当液体被引导到压力室的液体运送区域中时，液体被压力室的气体运送区域中普遍存在的负压所包围。由于这种普遍存在的负压，溶解在液体中的气相的分压降低。结果，液体的溶解性或气体吸收能力降低，并且气体分子开始从液体中排出或从液体中溶出。此外，根据本专利技术，该装置包括透气且不透液体的分离元件，该分离元件至少按段将气体运送区域与液体运送区域隔离开。从液体中排出的气体可以通过该分离元件扩散到外部，即，在压力室的气体运送段的方向上，而液体本身不能通过该分离元件扩散。因此，分离元件形成液体屏障。因此，通过分离元件扩散的气体部分与液体分离。因此，至少部分地通过本专利技术装置对液体进行了除气。根据本专利技术，微型泵设置在压力室上。如开始所提及的，现有技术仅知道压力室，其中在压力室中提供用于连接外部真空泵的端口。然而，这些真空泵相对较大且不方便，并且因此难以携带。然而，本专利技术提出了将微型泵直接设置在压力室上或集成在压力室中。因此，产生了压力室和微型泵的便携式组合单元。由于微型泵的尺寸与传统的微型泵相比非常小，所以压力室和微型泵的整个单元也可以非常紧凑。这显著增加了本专利技术装置的移动性。另外，本专利技术装置仅包括用于微型泵的一个电连接，该电连接比通向外部真空泵的厚压缩空气管线明显更易于操作。当微型泵由电池供电时，它甚至更简单。于是，甚至可以省略电源连接，并且本专利技术的除气装置的移动性得到进一步提高。因此，本专利技术的除气装置可以以简单的方式在任何地方用作组合单元(压力室加泵)，而已知的除气装置总是依赖于在现场存在用于使压力室排气的外部真空泵。微型泵可以通过螺钉和/或夹具固定件安装在压力室上。因此，微型泵可以例如直接用螺钉拧到压力室上，其中，当然，将在螺孔处设置相应的密封剂。例如，也可以在微型泵上方安装盖，其中该盖被固定到压力室，并且因此以限定方式将微型泵按压在压力室上。可以例如通过螺钉或通过铰链或弹簧锁来将该盖安装在压力室上。铰链或夹具连接的优点在于，例如假如发生故障，可以容易且简单地更换微型泵。备选地或附加地，也可以通过接合装置将微型泵安装在压力室上，特别是通过粘合剂或焊料。因此，可以例如通过粘合、焊接或键合(例如，阳极键合、共晶键合)将微型泵安装在压力室上。粘合的密封效果大于夹具的密封效果。另外，粘合较便宜并且不必提供单独的盖。微型泵可以被构造成在压力室的气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置(100)，包括压力室(101)和与所述压力室(101)流体连接的微型泵(102)，其中，所述压力室(101)包括气体运送区域(103)和液体运送区域(104)，其中，所述微型泵(102)被构造成在所述气体运送区域(103)内产生气动压力，其中所述气动压力低于流过所述液体运送区域(104)的液体(105)的流体压力，并且其中，透气且不透液体的分离元件(106)至少按段来将所述气体运送区域(103)与所述液体运送区域(104)彼此分离，其特征在于所述微型泵(102)被设置在所述压力室(101)上，并且所述液体运送区域(104)是在所述压力室(101)内延伸的管道(301)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.14 DE 102016220107.71.一种装置(100)，包括压力室(101)和与所述压力室(101)流体连接的微型泵(102)，其中，所述压力室(101)包括气体运送区域(103)和液体运送区域(104)，其中，所述微型泵(102)被构造成在所述气体运送区域(103)内产生气动压力，其中所述气动压力低于流过所述液体运送区域(104)的液体(105)的流体压力，并且其中，透气且不透液体的分离元件(106)至少按段来将所述气体运送区域(103)与所述液体运送区域(104)彼此分离，其特征在于所述微型泵(102)被设置在所述压力室(101)上，并且所述液体运送区域(104)是在所述压力室(101)内延伸的管道(301)。2.根据权利要求1所述的装置(100)，其中，所述管道(301)至少按段包括形成所述透气且不透液体的分离元件(106)的材料。3.根据权利要求1或2所述的装置(100)，其中，所述管道(301)以螺旋形状设置在所述压力室(101)中。4.根据前述权利要求之一所述的装置(100)，其中，所述微型泵(102)被构造成在所述压力室(101)的所述气体运送区域(103)中产生相对于大气压力而言-30kPa至-55kPa的负压。5.根据前述权利要求之一所述的装置(100)，其中，所述微型泵(102)包括50μl或更小的每泵冲程冲程容积。6.根据前述权利要求之一所述的装置(100)，其中，所述微型泵(102)通过螺钉和/或夹具固定件安装在所述压力室(101)上。7.根据前述权利要求之一所述的装置(100)，其中，所述微型泵(102)通过接合装置特别是通过粘合剂或焊料安装在所述压力室(101)上。8.根据前述权利要求之一所述的装置(100)，其中，所述分离元件(106)是设置在所述气体运送区域(103)与所述液体运送区域(104)之间的透气且不透液体的膜。9.根据前述权利要求之一所述的装置(100)，其中，所述装置(100)还包括流体耦到所述气体运送区域(103)的压力传感器(302)和连接到所述压力传感器(302)的控制器(303)，其中，所述控制器(303)被构造成根据所述压力传感器(302)的信号来控制所述微型泵(102)，使得当所述压力室(101)的所述气体运送区域(...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·里希特，阿克塞尔·威尔，西蒙·斯托麦尔，克里斯汀·瓦尔德，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：德国,DE