包括安全阀布置的泵布置结构的制作方法

包括安全阀布置的泵布置结构的制作方法
【专利摘要】一种包括具有泵入口（22）和泵出口（24）的微流体泵（20）的泵布置结构，被配置为从泵入口向泵出口泵送流体，其中，泵入口（22）和泵布置结构的入口（46）流体方式连接。泵布置结构进一步包括具有第一安全阀（40）的安全阀布置，第一安全阀（40）布置在泵出口（24）和泵布置结构的出口（48）之间，并且包括第一阀座（42）和第一阀盖（44）。流体方式连接的泵布置结构的出口（48）和第一流体区（50）形成在泵布置结构的第一部分（10）中，其中，第一阀盖（44）形成在泵布置结构的第二集成部分（12）中，并且其中，第一阀座（42）、泵出口（24）、和泵入口（22）在泵布置结构的第三集成部分（14）的第二表面中被图案化。第二集成部分（12）布置在泵布置结构的第一集成部分（14）和第三部分（10）之间，其中，第一流体区（50）与第一阀盖（44）相邻，并且其中，第一流体区（50）中的压力对第一安全阀（40）有闭合效果。
【专利说明】包括安全阀布置的泵布置结构

【技术领域】
[0001]本发明实施方式涉及泵布置结构，具体地，涉及包括微流体泵和微流体泵的泵出口处的安全阀布置的泵布置结构。安全阀布置可以包括用于在后向方向(相对于微流体泵的流体泵送方向)的自由流动保护的第一安全阀，还附加地包括用于在微流体泵的前向方向的自由流动保护的附加第二安全阀。

【背景技术】
[0002]已知的微型泵的问题在于，当向微型泵的入口或出口施加过压或正压且不向微型泵施加工作电压时，可能会发生通过微型泵的自由流动。为了避免通过微型泵的不受控制的流动，可以在微型泵的入口和出口分别地布置止回阀。然而，在相对于微型泵的泵送方向的后向方向尤其需要紧凑泵布置结构的具体应用中，例如，在(植入式)药物输送系统或用于轮胎的微型泵中，液体的后向自由流动或泄漏必须非常低，例如，0.1 μ I/小时。然而，这难以利用传统的硅止回阀来实现。
[0003]此外，根据现有技术的微型泵布置结构的缺点还在于，需要单独的部件，这转而导致了空间和成本需求的增加。另外，传统泵布置结构表现出相对大的死区容积，其中，再次需要流体配件。


【发明内容】

[0004]因此，需要一种泵布置结构，其中，可以在微型泵的非有效状态下，可靠地防止后向方向(相对于泵送方向)或两个方向的不期望的自由流动，该结构包括廉价的设计或安装，并提供了小的死区容积。
[0005]该目标是通过根据权利要求1的泵布置结构实现的。在从属权利要求中限定了该泵布置结构的进一步的发明实现方式。
[0006]一种包括微流体泵的泵布置结构，该微流体泵具有泵入口和泵出口，该泵布置结构被配置为从泵入口向泵出口泵送流体，其中，泵入口和泵布置结构的入口流体方式连接。泵布置结构进一步包括具有第一安全阀的安全阀布置，第一安全阀布置在泵出口和泵布置结构的出口之间，并且包括第一阀座和第一阀盖。流体方式连接的泵布置结构的出口和第一流体区形成在泵布置结构的第一部分中，其中，第一阀盖形成在泵布置结构的第二集成部分中，并且其中，第一阀座、泵出口、和泵入口在泵布置结构的第三集成部分的第二表面中被图案化。第二集成部分布置在泵布置结构的第一集成部分和第三部分之间，其中，第一流体区与第一阀盖相邻，并且其中，第一流体区中的压力对第一安全阀有闭合效果。
[0007]此外，安全阀布置可以包括第二安全阀，其中，第二安全阀布置在泵出口的下游，并且包括第二阀座和第二阀盖。第二阀座在泵布置结构的第三集成部分的第二表面中被图案化，其中，第二阀盖形成在泵布置结构的第二集成部分中，并且其中，流体方式连接的泵布置结构的入口和第二流体区进一步形成在泵布置结构的第一部分中，以及其中，第二流体区与第二阀盖相邻，并且其中，第二流体区中的压力对第二安全阀有闭合效果。
[0008]根据本发明泵布置结构的实施方式，安全阀布置直接集成到微流体泵。安全阀布置包括用于后向方向(相对于微流体泵的泵送或流体流动方向)的第一安全阀以及可选地用于微流体泵的前向方向的第二安全阀。
[0009]为了允许廉价泵布置结构呈现出小的死区容积，用于后向方向的第一(后向)安全阀的阀座、泵出口、和泵入口在微流体泵布置结构的集成部分的表面中被图案化。此外，在用于前向方向的第二 (前向)安全阀的实现方式的可选情况中，第二安全阀的阀座也可以在微流体泵布置结构的集成部分的同一表面中被图案化。由于微流体泵的出口和第一安全阀的阀座以及(可选的)第二安全阀的阀座形成在集成部分的同一表面中的事实，第一安全阀的阀座以及可选地布置的第二安全阀的阀座可以直接形成在微流体泵的出口，从而实现所得到的微流体泵布置结构的小的死区容积和廉价设计。
[0010]在本发明的实施方式中，泵入口额外地在同一表面中被图案化。此外，泵出口还可以在同一表面中被图案化并且流体方式连接至支持对第一安全阀的闭合效果的泵布置结构的第一流体区。
[0011]根据本发明实施方式，安全阀布置结构被实现为用于微流体泵的后向方向和前向方向的双安全阀，其中，双安全阀布置在微流体泵的出口的下游位置。
[0012]根据本发明实施方式，第一和第二安全阀的相应阀盖可以例如以(例如，相接的)硅胶膜片的形式由相同的密封件或垫圈形成。更具体地，可以通过除了第一安全阀的“U”形转弯以外还在第三集成部分(例如，图案化硅层/芯片)内部布置另一“U”形转弯，将相同垫圈或密封元件用于两个安全阀。换句话说，第一和第二安全阀的两个U形转弯可以绕同一硅芯片合拢。基于该实现方式，可以在微流体泵的出口的下游实现“双”安全阀布置，而不需要额外的芯片尺寸、额外的处理步骤、和/或不需要额外的夹持部分。
[0013]由于第一和第二安全阀的阀座可以通过硅胶膜片形式的连续垫圈形成，可以使得所谓的软硬密封(即，抵接硬硅芯片的软硅胶膜片)流体方式严密，以实现后向方向的硬泄漏规格。因此，具有特定安全阀布置的本发明的泵布置结构尤其适用于例如用于“植入式”药物输送系统、轮胎的微型泵等的至少在后向方向(或者在两个方向)需要流体方式捆绑泵的所有技术应用。

【专利附图】

【附图说明】
[0014]随后将参照附图详细描述本发明的优选实施方式，在附图中:
[0015]图1示出了根据本发明实施方式的泵布置结构的示意横截面图；
[0016]图2示出根据本发明又一实施方式的泵布置结构的示意横截面图；
[0017]图3a至图3g示出了根据本发明实施方式的可选的密封元件和可选的加固元件(stiffing element);以及
[0018]在使用附图更详细地讨论本发明之前，需要指出，在附图中，相同元件或者具有相同功能或相同效果的元件设置有相同的参考标号，使得在不同实施方式中说明的具有相同参考标号的这些元件以及其功能的描述是可以互换的，并且可以在不同实施方式中应用于彼此。

【具体实施方式】
[0019]如图1所示，将描述具有微流体泵和安全阀布置的微流体泵布置结构，其中，微流体泵由包括被动式止回阀的微隔膜泵实现。
[0020]微流体泵布置结构I可以包括一个布置在另一个上面并且彼此(顺序地)附接的五个图案化层10、12、14、16、18。该图案化层的堆叠被顺序地称为第一层10、第二层12、第三层14、第四层16、和第五层18。相对于图1中的投影面，第一层10具有第一(顶)面和第二(底)面。第二层12具有第一(顶)面和第二(底)面。第三层14具有第一(顶)面和第二(底)面。第四层16具有第一(顶)面和第二 (底)面。第五层18具有第一(顶)面和第二 (底)面。根据实施方式，第一层20的第一面机械地连接至第二层12的第二面。第二层12的第一面机械地连接至第三层14的第二面。第三层14的第一面机械地连接至第四层16的第二面。第四层16的第一面机械地连接至第五层18的第二面。
[0021]图1中示出的微流体泵布置结构包括隔膜泵20，隔膜泵包括泵入口 22和泵出口24。泵入口 22和泵出口 24在第三层14的第二(底)面中被图案化。隔膜泵20在泵入口22处包括被动式止回阀，该被动式止回阀包括阀座26和阀瓣28。阀座26在第三层14的第一(顶)面中被图案化，并且阀瓣28在第四层16中被图案化。另外，微流体泵20在泵出口 24包括被动式止回阀，该被动式止回阀包括阀座30和阀瓣32。阀座30在第四层16中被图案化，阀瓣32在第三层14的第一(顶)面中被图案化。
[0022]此外，隔膜泵20包括在第五部分18中被图案化的泵膜片34。压电陶瓷元件36附至泵膜片34，使得通过致动压电陶瓷元件36，可以改变隔膜泵20的泵室38的容积。为此，设置了适当装置(未示出)，用于向接合到泵膜片34的压电陶瓷元件36提供电压以及将该泵膜片从图1中示出的位置偏转到泵室38的容积减小的位置。
[0023]此外，图1中示出的泵布置结构包括具有泵出口 24处(S卩，泵出口 24的下游)的第一安全阀40的安全阀布置结构。第一安全阀40包括安全阀座42和安全阀瓣44。安全阀座42在第三层14的底面中被图案化。安全阀瓣44由与安全阀座42相对的第二层12的部分形成。第三层14包括凹槽62，其与其底面中的第二层限定了阀室。
[0024]图1中示出的泵布置结构包括泵布置结构入口 46和泵布置结构出口 48。泵布置结构出口 48流体方式连接至第一流体区50。泵布置结构入口 46、泵布置结构出口 48、和第一流体区50在第一层10中被图案化。第一流体区50因此毗邻第二层12的底部，使得流体区30中的压力P5tl对第一安全阀40有闭合效果。泵布置结构入口 46经由第二层12中的第一开口 52流体方式连接至泵入口 22。第一安全阀40流体方式连接至流通通道56，该流体通道56转而经由第二层12中的第二开口 54流体方式连接至出口 48。在所示出的实施方式中，通过第三层14和第四层16中的相应图案形成流体通道56。安全阀的出口在第三层14的顶面中被图案化。
[0025]泵布置结构入口 46和泵布置结构出口 48可以设置有适当的流体连接器，其允许连接其他的流体结构，例如，诸如用于连接管等的所谓的鲁尔(Luer)连接器。
[0026]总之，图1的泵布置结构包括具有泵入口 22和泵出口 24的微流体泵20，其中，微流体泵20被配置为将流体F从泵入口泵送(在前向或泵送方向上)到泵出口 24，其中，泵布置结构的泵入口 22和入口 46流体方式连接。具有第一阀40的安全阀布置安排在泵出口24的下游，即，在泵布置结构的出口 48和泵出口 24之间。第一安全阀40包括第一阀座42和第一阀盖44。第一阀座42、泵出口 48、和泵入口 22在泵布置结构I的第三集成部分14的第二面中被图案化。第一阀盖44形成在泵布置结构I的第二集成部分12中。流体方式连接的泵布置结构的出口 46和第一流体区50形成在泵布置结构I的第一部分10中。此夕卜，第二集成部分12布置在泵布置结构的第三集成部分14和第一部分10之间，使得第一流体区50形成为与第一阀盖44相邻。在基本或初始状态下，即，在第一阀盖的非偏转或关闭状态下，第一阀盖抵接第一阀座。由于第一流体区与第一阀盖相邻，(从外部)向泵布置结构施加例如背压的压力P5tl，支持第一安全阀40的闭合效果。
[0027]图2示出了根据本发明的另一实施方式的泵布置结构的示意横截面图。
[0028]图2的微流体泵布置结构2可以包括一个布置在另一个上面并且彼此(顺序地)附接的五个图案化层10、12、14、16、18 (已经在图1中示出)。
[0029]图2中示出的微流体泵布置结构2也包括具有泵入口 22和泵出口 24的隔膜泵20。泵入口 22和泵出口 24在第三层14的第二(底)面中被图案化。隔膜泵20在泵入口22处包括被动式止回阀，该被动式止回阀包括阀座26和阀瓣28。阀座26在第三层14的第一(顶)面中被图案化，并且阀瓣28在第四层16中被图案化。另外，微流体泵20在泵出口 24处包括被动式止回阀，该被动式止回阀包括阀座30和阀瓣32。阀座30在第四层16中被图案化，并且阀瓣32在第三层14的第一(顶)面中被图案化。
[0030]此外，隔膜泵20包括在第五部分18中被图案化的泵膜片34。压电陶瓷元件36附至泵膜片34，使得通过致动压电陶瓷元件36，可以改变隔膜泵20的泵室38的容积。为此，设置了适当的装置(未示出)，用于向接合到泵膜片34的压电陶瓷元件36提供电压以及将该泵膜片从图1中示出的位置偏转到泵室38的容积减小的位置。
[0031]在下文中，描述了可以可选地添加到图1的微型泵布置结构I的额外结构化元件。
[0032]此外，图1中示意性示出了可选的密封元件11。设置了该可选的密封元件11来获得彼此相邻的微型泵布置结构I的内部区域之间或者微型泵布置结构I的内部区域和环境之间的增大的流体气密性和密封性。为此，例如在泵布置结构I的室形成内壁区域或外壁区域设置了可选的密封元件11。
[0033]为了更详细地说明可选的密封元件11及其功能的实现，以下将参照附图3a至图3f及相关描述。
[0034]图1进一步示出了针对例如实现为硅胶膜44的第二层12的防抖元件43。例如，(结构化的)金属膜或金属层可以插入或嵌入(成型到)硅胶膜12的硅胶材料中，其中，相比于层12或硅胶膜的硅胶材料，金属膜43具有更高的刚性和稳定性，用于为第二层12或第二层12的至少一部分提供硬化效果。
[0035]另外，图1示出了可选的偏置元件45，例如，其被实施用于在阀座42的方向上在第一流体区50的区域中偏置第二层12的一部分。
[0036]设置了额外的可选偏置元件45，以增大第一安全阀40在流体路径中相对高压(例如，0.5至2Bar或以上)以及相对低压(例如，0.1至2mBar)的气密性。通过可选的偏置元件45，可以获得层12的轻微向上偏置，即，在到阀座42的方向。在图1中，层12的示例性向上偏置用虚线示出。例如，额外的偏置元件45可以实现为在第一层10的柱的形状。为此，偏置元件45可以与第一层10整体地实现。可选地，可选的偏置元件45还可以实现为弹簧、硬性托等，以建立与阀盖44的硅胶材料的点状、线状、或平面接触，以及在阀座42的方向偏置阀盖。
[0037]此外，图2中示出的泵布置结构2包括在泵出口 24下游的第一安全阀40和第二安全阀140的安全阀布置。第一安全阀40包括第一安全阀座42和第一安全阀瓣44。安全阀座42在第三层14的底面中被图案化。由与第一安全阀座42相对的第二层12的一部分形成第一安全阀瓣44。第三层14包括与在其底面的第二层12限定了阀室的凹槽62。如图2所示，第二安全阀140也布置在泵出口 24的下游，例如，在泵出口 24和第一安全阀40之间。第二安全阀140包括在第三层14的底面中被图案化的第一阀座142和第二阀盖144。
[0038]图2中示出的泵布置结构进一步包括泵布置结构入口 46和泵布置结构出口 48。泵布置结构出口 48流体方式连接至第一流体区50。泵布置结构入口 46流体方式连接至第二流体区51。泵布置结构入口 46、泵布置结构出口 48、和第一流体区50在第一层10中被图案化。
[0039]以下，将特别详细描述相比于图1的安全阀布置I时图2的安全阀布置的额外元件及其功能。更具体地，第二安全阀140包括在泵布置结构的第三集成部分14的第二表面中被图案化的第二阀座142，其中，第二阀盖144形成在泵布置结构2的第二集成部分12中。流体方式连接的泵布置结构2的入口 46和第二流体区51进一步形成在泵布置结构2的第一部分10中。第二流体区51与第二阀盖144相邻，其中，第二流体区51中的压力P51(例如，前向流体压力)支持对第二安全阀140的闭合效果。泵布置结构2的第二集成部分12是形成第一阀盖44和第二阀盖144的(连续的)柔性层或垫片。柔性层12可以包括用于为相应的第一阀座42和/或第二阀座142提供软密封的硅膜片。此外，应当指出的是，第一流体区50和第二流体区51在泵布置结构2中是空间和流体分离的，例如，在第一和第二流体区/室之间布置了压力密闭分隔件。
[0040]第一流体区50因此在第一安全阀40处毗邻第二层12的底部，使得流体区50中的压力P5tl (例如，背压)对第一安全阀40有闭合效果。第二流体区51在第二安全阀140处毗邻第二层12的底部，使得流体区51中的压力P51 (例如，前向压力)对第二安全阀140有闭合效果。泵布置结构入口 46经由第二层12中的第一开口 52流体方式连接至泵入口22。经由U形转弯形式的流体通道57，第二安全阀140流体方式连接至第一安全阀40。
[0041]在示出的实施方式中，由第三层14和第四层16中的对应图案形成流体通道57。第一安全阀40流体方式连接至流体通道56，该流体通道56又经由第二层12中的第二开口54流体方式连接至出口 48。在示出的实施方式中，由第三层14和第四层16中的对应图案形成流体通道56。安全阀的出口在第三层14的顶面中被图案化。
[0042]如图1和2所示，关于运行中的泵布置结构，致动泵膜片34离开图1和2中示出的状态，使得泵室38的容积减小。这在泵室38中产生了正压力，一方面，这打开了泵出口24的止回阀，另一方面，对安全阀瓣44施加了压力。同时，泵室38中的正压力对泵室入口的止回阀有闭合效果。因此，在称为泵冲程的泵膜片34的致动期间，流体通过安全阀40和泵出口 24处的止回阀被传送到泵布置结构出口 48。
[0043]在随后泵膜片34被带回图1和2中示出的位置的吸气冲程中，在泵室38中形成了负压力，其对泵出口 24的止回阀有闭合效果，并且对泵入口 22的止回阀有打开效果。因此，在该吸气冲程期间，流体通过泵布置结构入口 46被吸入。
[0044]为了进行从泵布置结构入口到泵布置结构出口的体积流，可以示例性地通过脉冲信号来周期性地为压电陶瓷件36提供电压。根据所施加的驱动电压的频率和泵膜片34的冲程容积，可以实现所需的传送率。
[0045]参照图1和2的实施方式，安全阀布置的第一安全阀40的功能如下。当泵22没有运行时，由于(从外部)作用于泵布置结构的出口 48的背压P5tl还经由第一流体区作用于安全阀瓣44的底部同时经由通道56作用于安全阀瓣44的顶部，因此防止了从泵出口 48到泵入口 46 (在后向方向)通过泵布置结构的流动。该背压还对泵出口 24和泵入口 22的两个止回阀有闭合效果。因此，在未致动状态下，可以用泵布置结构出口 48处的背压可靠地防止后向的不期望的自由流动。
[0046]参照图2的可选实施方式，安全阀布置的额外安全阀140的功能如下。当泵22没有运行时，由于泵布置结构入口 46处的正压力P51经由流体区51作用于安全阀瓣44的底部同时经由泵20作用于安全阀瓣44的顶部，由于该正压力对泵入口 22和泵出口 24的两个止回阀有打开效果，因此防止了从泵入口 46到泵出口 48 (在前向方向)经过泵布置结构的流动。通过入口处的正压力P51从下方作用于安全阀瓣44的力大于从上方作用的力，因此，入口 46处的正压力对安全阀瓣44具有闭合效果。由于来自下方的压力比来自上方的压力作用于更大的面积，因此，从下方作用的力较大。更精确地，来自下方的压力作用于整个可移动瓣面积，而来自上方的压力不作用于由阀座42覆盖的区域。因此，在非致动状态下，用泵布置结构入口处的正压力可以可靠地防止前向方向的自由流动。
[0047]以下，描述额外的结构化元件，其可以可选地添加到图2的微型泵布置结构2。
[0048]此外，图2中示意性示出了可选的密封元件11。设置了该可选的密封元件11，以获得彼此相邻的微型泵布置结构2的内部区域之间或者微型泵布置结构2的内部区域和环境之间的增大的流体气密性和密封性。为此，例如，在泵布置结构I的室形成内壁区或外壁区设置了可选的密封元件11。
[0049]为了更详细地说明可选的密封元件11及其功能的实现，以下将参照附图3a至3f及其描述。
[0050]图2进一步示出了用于实现为例如硅胶膜144的第二层12的防抖元件43。因此，(结构化的)金属膜或金属层可以插入或嵌入(成型到)层12的硅胶材料中，其中，相比于层12或硅胶膜的硅胶材料，金属膜43具有更高的刚性和稳定性，用于为第二层12或第二层12的至少一部分提供硬化效果。
[0051]另外，图2示出了可选的偏置元件45’，例如，其被实施用于在阀座142的方向上在第一流体区51的区域中偏置第二层12的一部分。
[0052]设置了额外的可选偏置元件45’，以增大(图2的)第二安全阀140在流体路径中相对高压(例如，0.5至2Bar或以上)以及相对低压(例如，0.1至2mBar)的气密性。通过可选的偏置元件45’，可以获得层12的轻微向上偏置，即，在到阀座42的方向。在图1中，层12的示例性向上偏置用虚线示出。例如，额外的偏置元件45’可以实现为在第一层10的柱的形状。为此，偏置元件45’可以与第一层10整体地实现。可选地，可选的偏置元件45’还可以实现为弹簧、硬性托等，以建立与阀盖144的硅胶材料的点状、线状、或平面接触，以及在阀座142的方向上偏置阀盖。
[0053]此外，图2的泵布置结构2可以包括用于第一安全阀40的额外的偏置元件(图2中未示出)，以增大第一安全阀40的气密性。额外的偏置元件可以布置在第一流体区50中，并且可以与图1的用于第一安全阀40的偏置元件45有相同的结构和功能。
[0054]图1或2中示出的泵布置结构可以包括蠕动微型泵。本发明的泵布置结构适用于多个应用。以下，仅仅是示例性的，将提到以下应用，在该应用中用泵入口的正压力来防止自由流动是重要的。本发明的泵布置结构的这种应用实施方式适用于，示例性地包括燃料电池系统的甲醇进料泵、输液泵、埋植式给药系统、便携式给药系统、用于润燥呼吸空气的系统、用于麻醉剂给药的系统、以及用于轮胎的微型泵等。
[0055]包括常开阀的蠕动微型泵允许实现具有高压缩比的泵，这又具有泡沫容错操作的优势。可选地，本发明的泵布置结构还可以包括蠕动微型泵，其在泵入口和/或泵出口包括常关主动阀。
[0056]本发明的泵布置结构的部件或层10、12、14、16、18(诸如，例如第二层12和第三层14)可以使用任何已知的连结或粘接技术彼此连接，例如，通过不具有连结层的涂胶、夹紧、或连接方法。
[0057]在本发明的实施方式中，泵布置结构的第二集成部分是布置在第一集成部分和第三部分之间并将二者隔开的基本上均匀厚度的层。该第二集成部分可以包括至少一个开口，经由该开口，泵入口流体方式连接至代表泵布置结构的入口流体区的流体区。在其中泵布置结构的出口流体区也形成在第三部分中的实施方式中，第二集成部分还可包括另一开口，通过该开口，安全阀的出口流体方式连接至泵布置结构的出口。已经描述的具有基本均匀厚度的第二集成部分可以设置有开口，其允许容易地制造包括数量减少的元件的本发明的泵布置结构。在可选实施方式中，第二集成部分可以仅形成在安全阀区域中。
[0058]还可以使用诸如包括在泵入口和泵出口具有被动式止回阀的隔膜泵、或蠕动微型泵的不同泵来实现本发明的泵布置结构的实施方式。本发明的实施方式特别适用于实现如下的微型泵，其中，在一个泵循环期间泵送的泵容积可以在微升以下的范围内。此外，这种微型泵的相关尺寸，诸如，例如隔膜泵的泵冲程或泵膜片的厚度可以在微米范围内。
[0059]本发明提供了一种泵布置结构，其中，泵和安全阀集成在可以使用少数部件来实现的一个元件中。本发明实施方式可以实现由五个或六个单独部分或层形成的泵布置结构元件，因此将包括相应压电陶瓷和相应配件或连接的隔膜泵看作一个部分。
[0060]本发明实施方式提供了一种泵布置结构芯片，其由一层布置在另一层上面的若干图案化层形成，其形成在泵出口处集成的泵和安全阀。因此，本发明实施方式没有必要有泵和阀之间分开流体连接。在本发明实施方式中，可以使死区容积和空间需求最小化。除了容易实现，本发明实施方式还允许节省尺寸、重量、和成本。
[0061]根据本发明泵布置结构的实施方式，泵布置结构出口的背压对于安全阀有闭合效果，使得在非致动状态下，可以有效地避免从出口到入口方向的流动。
[0062]根据本发明泵布置结构的实施方式，此外，泵布置结构入口的正压力对安全阀有闭合效果，使得在非致动状态下，可以有效地避免从入口到出口方向的流动。
[0063]在下文中，基于图3a至图3f的截面图示出了可选的密封元件11的示例性实现。
[0064]根据本发明实施方式，形成第一和第二安全阀中的至少一个的相应阀盖的层或部分12，可以包括用于提供所谓的软硬密封的硅膜片，即，抵接第一层10和/或第二层14的硬硅芯片的软硅膜片。
[0065]如图3a所示，例如实现为硅膜的层12可以在有必要完善壁区域的密封的位置包括一个或多个(细长的)高地或加厚物12-1、12-2 (即，例如突起、环状脊、或环的形式的环或线密封件)，当在层10和14之间连结层12时，其对层12产生增大的接触压力，因此增强了密封。
[0066]如图3a所示，额外的密封元件11包括至少一个(细长的)高地12_1以及可选的一个或多个进一步的高地12-2。例如，该可选的密封元件11现在设置在可能发生高压差的位置，即，在微型泵布置结构I的相邻内部容积(室)之间或者微型泵布置结构I的内部区域和环境之间的位置。
[0067]如图3b所示，层12中的额外的高地12-1 (以及进一步的可选的高地12_2)可以在相邻层14的方向上实现。类似地，用于形成压缩密封的额外的高地或加厚物还可以在第一层10的方向(参照图3b)或者可选地在相邻层10和14的方向(参照图3c)实现。
[0068]可选地，如图3d至图3f所示，额外的高地或加厚物还可以在相邻层10或14形成。如图3d所示，至少一个高地10-1形成在第一层10的表面部分，其与硅胶膜12相邻并与之接触。可选地，至少一个额外的高地14-1还可以在第三层14的表面部分实现(参照图3e)，其与硅胶膜12相邻并与之接触。可替换地，可选的密封元件11还可以在第一层10中包括至少一个额外高地10-1以及第三层14中的另外至少一个高地14-1。这里，高地10-1和14-1可以布置为彼此错开，或者还可以彼此相对。
[0069]至少一个(细长的或环面的)高地10-1、12-1、12_2、或14-1纵向地在层10、12、或
14上延伸，以环绕或包围将针对环境被密封的空间或腔体。
[0070]在图3a至图3f中，(相对于其横截面)以圆形或半圆形的方式示出了高地10_1、12-1、12-2、14-1。为了获得所需的密封功能，可以选择横截面的可替换实现方式，诸如三角形、矩形等。因此，高地中的每个都以突起、环状脊、或环的形式形成，并且例如在(额外地)密封容积的壁面积中在圆周方向延伸。
[0071]层12在其两个相对主面区域之间可以具有厚度d12，其在50至300 μ m或者100至200 μ m的范围内。
[0072]如图3a至图3c所示，高地12-1、12-2可以具有50至300 μ m或者100至200 μ m的高度Cl1 (垂直于层12的主面区域)以及50至300 μ m或者100至200 μ m的宽度d2 (平行于层12的主面区域)。
[0073]如图3d和3f所示，部分10在其表面区域具有高地10-1、10-2，其与硅胶膜12相邻并与之接触。高地10-1、10-2可以具有50至300 μ m或者100至200 μ m的高度d1(l (垂直于部分10的表面区域)以及50至300 μ m或者100至200 μ m的宽度dn (平行于部分10的表面区域)。
[0074]如图3e和3f所示，部分14在其表面区域具有高地14_1、14_2，其与硅胶膜12相邻并与之接触。高地14-1、14-2可以具有50至300 μ m或者100至200 μ m的高度d14 (垂直于部分14的表面区域)以及50至300 μ m或者100至200 μ m的宽度d15 (平行于部分14的表面区域)。
[0075]在图3g示出的布置中，例如，实施为硅胶膜的第二层12包括布置于其中的金属膜或金属层43。金属层43例如完全地嵌入在层12中，即，被层12包围，其中，金属层43使得由硅胶膜3形成的通道打开。额外的金属层43例如固定在第一层10和第三层14之间的第二层12的夹持点。嵌入的金属层43被设置为防止例如在向第二层12施加高压力时硅胶膜12的不期望的横向变形或横向偏移。这样，获得了(图1或2)额外的安全阀40或140的增大的气密性和可靠性。
[0076]如上所述，具有嵌入金属层43的层12在两个相对主面区域12a、12b之间的总体厚度d12可以在50至300 μ m或者100至200 μ m范围内。此外，金属膜或金属层43可以具有10至ΙΟΟμπι或者30至60μπι范围内的厚度d43 (其中，d12 ^ 3*d43)。金属层43可以包括不锈钢(例如，弹簧钢)。
[0077]如上面所概述的，微流体泵布置结构1、2可以包括一个布置在另一个上面并且彼此(顺序地)附接的五个图案化层或部分10、12、14、16、18。不同的层或部分10、12、14、16、18还可以细分成子层或子部分(在附图中未示出)。因此，层或部分10、12、14、16、18中的至少一个可以包括多个子层或子部分，其中，层或部分10、12、14、16、18中的至少一个例如可以在相对于其主面区域纵向和/或垂直的方向上细分成子层或子部分。
[0078]具有安全阀结构的本发明的泵布置结构特别适用基于微型泵来监控和调节(气动)轮胎的内部压力。更具体地，具有具体的安全阀结构的上述泵布置结构可以集成到胎压监控和调节布置中。因此，本发明的微型泵布置结构可以提供可靠的胎压监控和调节操作，其中，可以防止或者至少极大地减小特别是在从气动充气结构到氛围或环境的方向上的不希望或不可避免的泄漏。
[0079]总之，具有用于后向方向(相对于通过微流体泵的流体泵送方向)的自由流动保护的安全阀结构和用于微流体泵的前向方向的自由流动保护的可选的额外第二安全阀的泵布置结构因此特别适合使用微流体(蠕动)泵的流体或气体压力监控和调节应用，并适用于气动增压器、气动减震器、或诸如汽车、卡车、自行车等的充气轮胎的任何气动充气结构。
[0080]虽然已经就若干实施方式描述了本发明，将有落入本发明范围的变更、置换、和等同物。还应当指出的是，存在许多实现本发明的方法和组成的可选方式。因此，下面的权利要求旨在被解释为包括落入本发明的真正精神和范围的所有这种变更、置换、和等同物。
【权利要求】
1.一种泵布置结构(I ;2)，包括: 包括泵入口( 22 )和泵出口( 24 )的微流体泵(20 )，其中，所述微流体泵(20 )被配置为从所述泵入口向所述泵出口泵送流体，其中，所述泵入口(22)和所述泵布置结构的入口(46)流体方式连接； 具有第一安全阀(40)的安全阀布置,所述第一安全阀(40)布置在所述泵出口(24)和所述泵布置结构的出口(48)之间并且包括第一阀座(42)和第一阀盖(44)； 其中，所述泵布置结构的所述出口(48)和第一流体区(50)流体方式连接并且形成在所述泵布置结构的第一部分(10)中， 其中，所述第一阀盖(44)形成在所述泵布置结构的第二集成部分(12)中， 其中，所述第一阀座(42)、所述泵出口(24)和所述泵入口(22)在所述泵布置结构的第三集成部分(14)的第二表面中被图案化，以及 其中，所述第二集成部分(12)布置在所述泵布置结构的第一集成部分(14)和所述第三部分(10)之间，其中，所述第一流体区(50)与所述第一阀盖(44)相邻，并且其中，所述第一流体区(50)中的压力对所述第一安全阀(40)有闭合效果。
2.根据权利要求1所述的布置结构，其中，所述安全阀布置包括第二安全阀(140)，所述第二安全阀(140)布置在所述泵出口(24)的下游并且包括第二阀座(142)和第二阀盖(142)； 其中，所述第二阀座(142)在所述泵布置结构的所述第三集成部分(14)的所述第二表面中被图案化，其中，所述第二阀盖形成在所述泵布置结构的第二集成部分(12)中，并且其中，所述泵布置结构的所述入口( 46 )和第二流体区(51)流体方式连接并且进一步形成在所述泵布置结构的所述第一部分(10)中，以及 其中，所述第二流体区(51)与所述第二阀盖(144)相邻，并且其中，所述第二流体区(51)中的压力对所述第二安全阀(140 )有闭合效果。
3.根据权利要求2所述的布置，其中，所述第二安全阀(140)布置在所述泵出口(24)和所述第一安全阀(40)之间。
4.根据权利要求2或3所述的布置，其中，所述泵布置结构的所述第二集成部分(12)是柔性层，其中，所述柔性层形成所述第一阀盖(44)和所述第二阀盖(144)。
5.根据权利要求4所述的布置，其中，所述柔性层(12)包括硅胶膜片。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的布置，所述第一流体区(50)和所述第二流体区(51)在空间上且流体方式地隔开。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的布置，其中，所述泵入口(22)和所述泵布置结构(46)的入口经由所述第二集成部分(12)中的开口(52)流体方式连接。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的泵布置结构，其中，所述第二集成部分(12)包括布置在所述第三集成部分(14)和所述第一部分(10)之间的均匀厚度的层，其中，在所述均匀厚度的层中形成一个或多个开口(52)。
9.根据权利要求8所述的泵布置结构，其中，所述第二集成部分(12)将所述第三集成部分(14)和所述第一集成部分(10)完全地分开。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的泵布置结构，其中，所述泵布置结构出口(48)形成在所述第一部分(10)中。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的泵布置结构，其中，所述第二集成部分(12)包括环密封(10-1 ;12-1，12-2 ；14-1)形式的密封元件(11)。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的泵布置结构，其中，所述第二集成部分(12)包括嵌入在所述第二层(12 )的硅胶材料中的防抖元件(43 )。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的泵布置结构，进一步包括用于朝着所述阀座(42 ;142)偏置所述阀盖(44 ；144)的偏置元件(45 ;45，)。
【文档编号】F04B53/10GK104169583SQ201280021022
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2012年12月21日 优先权日:2012年12月21日
【发明者】马丁·里希特, 马丁·瓦克尔勒 申请人:弗兰霍菲尔运输应用研究公司