WO2004020022A2 - Valve pump - Google Patents

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WO2004020022A2
WO2004020022A2 PCT/EP2003/008560 EP0308560W WO2004020022A2 WO 2004020022 A2 WO2004020022 A2 WO 2004020022A2 EP 0308560 W EP0308560 W EP 0308560W WO 2004020022 A2 WO2004020022 A2 WO 2004020022A2
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Definitions

  • the invention relates to a valve pump with a pump chamber and a pump lifting element which divides the pump chamber into two pump chambers, check valves for the inlet and outlet of a medium to be pumped and drive means for generating a reciprocating stroke movement of the pump lifting element.
  • the invention has for its object to simplify the drive of such a valve pump. Furthermore, the invention is based on the object of better utilizing the stroke of the pump lifting member for suctioning and expelling the medium to be conveyed or media to be conveyed in such a valve pump. Finally, the invention includes some advantageous applications for such pumps.
  • the pump lifting member is movable along a lifting axis.
  • the pump lifting element is at least partially magnetizable or permanently magnetic.
  • the drive means are formed by means for generating an umpolbaren magnetic field effective in the direction of the stroke axis, preferably a pair of electromagnets, which are arranged opposite and coaxial with the stroke axis of the pump lifting element to the pump chamber and can be controlled alternately.
  • Very simple pumps can be designed according to this principle.
  • each of the pump chambers has two
  • Pump chambers the same pressure medium are sucked in and expelled.
  • the two pump chambers can also deliver different pressure media. This makes the pump extremely versatile.
  • Embodiments of the valve pump are the subject of claims 3 to 10.
  • valve pumps An advantageous application of such valve pumps is a cooling system, in particular for cooling electronic components.
  • the cooling system has a hollow body which is in a heat-conducting connection with a part to be cooled.
  • the hollow body is part of a closed circuit that contains a cooler.
  • the closed circuit also contains a circulation pump.
  • the hollow body and the closed circuit are filled with a low-boiling liquid which evaporates by the supply of heat from the part to be cooled and condenses in the cooler.
  • This cooling system acts in the manner of a so-called "heat pipe".
  • a heat pipe is a closed system with a liquid. The system is brought into heat-conducting contact with a part to be cooled at a lower end. The liquid evaporates there and thereby takes off from it The steam rises and is condensed in a cooler at the upper end, thereby releasing the absorbed heat from the steam.
  • Attempts have been made to use such heat pipes for cooling processors or other electronic components.
  • the heat pipe must be arranged essentially vertically. This precludes their use in mobile devices such as laptops.
  • Another disadvantage is that the rising steam enters into heat exchange with the condensed liquid flowing towards it.
  • the circulation pump causes the cooling medium to circulate.
  • the condensed cooling medium in the return does not come into contact with the evaporated cooling medium in the flow.
  • the circulation pump does not require high power it only has the function of specifying the direction in which the condensed cooling medium flows back from the cooler to the component to be cooled.
  • a so-called "super conductor” can also be used.
  • a pipe works with a sublimating solid which changes directly from the solid state to the gaseous state and vice versa.
  • the hollow body is a flat, hollow one
  • the plate that has a good heat-conducting surface to the part to be cooled and is otherwise provided with thermal insulation.
  • the plate is connected on the one hand via a throttle to a return coming from the cooler and on the other hand via a flow cross-section which is large compared to the throttle to a flow leading to the cooler.
  • the return with the throttle is connected on one side of the plate and the flow on the opposite side of the plate with its interior.
  • the circulation pump is a valve pump with a pump chamber and a pump lifting element which divides the pump chamber into two pump chambers, non-return valves for the inlet and outlet of a cooling medium to be pumped and drive means for generating a reciprocating lifting movement of the pump
  • Each of the pump chambers is connected to two check valves, one of which is opened by overpressure in the pump chamber and a second by negative pressure in the pump chamber.
  • the first valves are in parallel with connected to the flow and the second valves are both connected to the interior of the hollow body.
  • the circulation pump allows the pumping frequency to be varied depending on the one
  • valve pump Another advantageous application of the valve pump according to the invention is the use as an artificial heart.
  • a heart also has four "check valves", two for each
  • a non-return valve allows oxygen-poor blood to be drawn from the body into a heart chamber and a second non-return valve allows this blood to be conveyed from this heart chamber to the lungs.
  • a non-return valve draws oxygen-rich blood from the lungs into the other ventricle and delivers it to the body via a second non-return valve.
  • a control device e.g. a processor
  • valve pump can also simply be used as a blood pump to support the heart function.
  • the valve pump is designed as a diaphragm pump with a pump housing which forms the pump chamber and is divided into two pump chambers by the diaphragm forming the pump lifting member, with the diaphragm an at least partially magnetizable or permanently magnetic armature body is attached.
  • the anchor body has a cavity so that the average specific weight of the anchor body corresponds to the specific weight of the blood. In this way, the armature body floats in the blood, so that the valve pump can work regardless of the orientation.
  • the anchor body tapers in opposite directions along the stroke axis. This reduces the flow resistance when the armature body moves back and forth in the valve space. This can advantageously be done in such a way that the anchor body forms a central hollow body of a double-conical basic shape.
  • valve pump Another advantageous embodiment of the valve pump is that two alternately controllable electromagnets, each with a core, are arranged on the stroke axis of the diaphragm on the housing on opposite sides and the cores of the two electromagnets have central recesses which are aligned with the conical parts of the double-conical hollow body ,
  • 1 shows a plan view of a valve pump designed as a diaphragm pump.
  • 2 is an isometric representation of the membrane pump
  • Fig.3 shows a section of the valve pump along the line III - III of Fig.1.
  • Fig. 4 shows a half section of the valve pump.
  • Figure 5 is a partially sectioned, isometric view of the as
  • Diaphragm pump trained valve pump seen obliquely from above.
  • Figure 6 is a partially sectioned, isometric view of the as
  • Diaphragm pump trained valve pump seen obliquely from the bottom left.
  • Figure 7 is a partially sectioned, isometric view of the as
  • Diaphragm pump trained valve pump seen obliquely from the bottom right.
  • Figure 8 is a top view of a check valve that can be used with the valve pump of Figures 1-7.
  • Fig. 9 is a front view of the check valve.
  • Fig. 10 shows a longitudinal section of the check valve of Fig. 8.
  • Fig. 11 is a sectional, isometric view of the check valve of FIG.
  • FIG. 12 is a top view of a cooling system as an application of a cooling pump according to the invention, wherein a different design of a valve pump operating according to the principle according to the invention is used.
  • Figure 13 is a side view of the cooling system of Figure 12 seen from below in Figure 12.
  • Fig. 14 is a side view of the cooling system of Fig. 12 seen from the right in Fig. 12.
  • Figure 15 is an isometric view of the cooling system.
  • Fig. 16 is an isometric view similar to Fig. 6 and illustrates the construction and use of a valve pump according to the invention as an artificial heart.
  • Figure 17 is an isometric view similar to Figure 5 of the valve pump of Figure 16
  • Fig. 18 shows a cross section of the valve pump of Figs. 16 and 17.
  • the diaphragm pump 10 generally designates a diaphragm pump.
  • the diaphragm pump 10 has a pump housing 12 which consists of two flat-shell-shaped housing parts 14 and 16. Between the housing parts 14 and 16, an annular membrane 18 with a central, plate-shaped armature body 20 is clamped as a pump lifting member. The outer edge of the annular membrane 18 is connected to the pump housing 12. The inner edge of the annular membrane is connected to the central anchor body 20.
  • the armature body 20 is flat-cylindrical and permanently magnetic or magnetizable.
  • the housing parts 14 and 16 are frustoconical. Sit on opposite sides of the housing 12
  • Electromagnets 22 and 24 On the conical surface parts of the frustoconical housing parts 14 and 16 there is a pair of check valves 26, 28 and 30, 32, respectively.
  • the check valves 26, 28, 30 and 32 are only shown schematically in FIGS.
  • the diaphragm 18 with the armature body 20 divides the pump chamber formed in the housing 12 into two pump chambers 34 and 36.
  • the check valves 26 and 32 open in the adjacent pump chambers 34 and 36 when there is a relatively high pressure.
  • the check valves 28 and 30 open in at a relatively low pressure the adjacent pump chambers 34 and 36, respectively.
  • the two electromagnets 22 and 24 are of one Control device 38 can be actuated alternately or in push-pull mode.
  • the frequency of the reversal is determined by the signal from one or more sensors, which is connected to the control unit. Such a sensor is shown in FIG. 4 and labeled 40.
  • valve pump described works as follows:
  • the control device 38 controls the electromagnets 22 and 24 alternately or in push-pull at a reversing frequency which depends on the signal from the sensor 40. Due to the magnetic field of the electromagnets 22 and 24, the armature body 20 and thus the
  • Membrane 18 moves up and down. With the upward movement of the membrane 18 and the armature body 20, the volume of the pump chamber 34 is reduced. An overpressure occurs in the pump chamber 34. As a result, the check valve 26 opens, while the check valve 28 remains closed. During this upward movement, the volume of the pump chamber 36 increases
  • Pump chamber 34 is sucked in pressure medium.
  • the check valve 26 remains closed.
  • the two pump chambers 34 and 36 therefore both work simultaneously as pumps that suck in pressure medium via the check valves 28 and 30 and discharge them via the check valves 26 and 32.
  • One pump chamber in each case sucks in pressure medium, while the other pump chamber ejects pressure medium.
  • the two pump chambers 34 and 36 can deliver the same pressure medium in parallel. This results in an even flow.
  • the two pump chambers 34 and 36 can also deliver different pressure media.
  • Figures 8 to 11 show schematically the structure of a check valve, which is preferably used in a valve pump of the present type.
  • the wall of the housing 12 is designated by 42.
  • this wall is designated by 42.
  • the check valve is a flap valve with a rectangular valve flap 60.
  • the valve flap 60 is pivotally mounted along the end face of the opening 56 by means of a hinge 62. In the closed position of the check valve, the valve flap 60 rests on the edge 58 and closes the opening 56. This is shown in Fig.8.
  • valve flap 60 can be swung open to an angle that is less than 90 °. Then the valve flap comes to rest against a stop 64.
  • the stop 64 can be formed by an inclined step of the side wall 46, as shown in Fig.l 1. In the stop position of the valve flap 60 shown in FIGS. 10 and 11, the valve flap 60 is parallel to the obliquely running end face 52.
  • the through channel formed in this way then has the same length over its entire length
  • the check valve described is opened at excess pressure below the surface 54 of the wall 42 of the housing 12.
  • the surface 54 forms the inner surface of the
  • valve pump 70 is here not a diaphragm pump but a piston pump.
  • the cooling system here contains a cooling plate 72.
  • This is a plate-shaped hollow body.
  • the cooling plate 72 is placed on a component to be cooled.
  • Wall 1 of the cooling plate 72 which is in contact with the component to be cooled, consists of a material of good conductivity, such as copper or silver.
  • the rest of the wall of the cooling plate consists of a heat-insulating material. It can also be double-walled in the manner of a Dewar vessel with a vacuum and an internal mirror coating.
  • the valve pump 70 is seated on the cooling plate 72.
  • the valve pump 70 contains a cylinder 7- ⁇
  • a piston 76 is guided in the cylinder 7 -.
  • the piston 76 is permanently magnetic or consists of a magnetizable material.
  • the piston 76 can also consist of a non-magnetic material and have a magnetic insert.
  • Electromagnets 78 and 80 are located in front of the end faces of the cylinder 74.
  • the pump chamber of the cylinder 74 is divided into two cylinders or by the piston 76
  • Pump chambers 82 and 84 divided.
  • the pump chambers 82 and 84 are each connected to the cavity of the cooling plate 74 via a check valve 86 and 88, respectively.
  • the check valves 86 and 88 are designed such that they open when the pressure in the associated pump chamber 82 or 84 is increased.
  • the pump chambers 82 and 84 are connected via check valves 90 and 92 to a distributor piece 94, via which the pump chambers 82 and 84 can be connected to a flow 96.
  • the flow leads to a finned cooler 98.
  • a return 100 goes from the finned cooler 98 back to the interior of the cooling plate 72.
  • the return 100 is connected to the interior of the cooling plate 72 via a throttle 102.
  • the flow cross section of the throttle 102 is significantly smaller than that
  • the arrangement described forms a closed system.
  • This closed system contains a cooling medium which can be evaporated in the cooling plate 72 by the waste heat of the component to be cooled and which can be condensed again in the cooler 98 at approximately ambient temperature.
  • the cooling system described works in the manner of a so-called "heat pipe".
  • Such a heat pipe is a closed system with a cooling medium.
  • the cooling medium is evaporated at a lower point by heat to be removed from a part to be cooled.
  • the cooling medium withdraws from this
  • the evaporating heat rises, condenses and releases the heat of condensation in a cooler
  • the condensed coolant flows down again in the closed system to the part to be cooled, where it evaporates again.
  • cooling medium evaporates in the cooling plate 72 by absorbing heat from the component to be cooled.
  • the evaporated cooling medium is conveyed from the valve pump 70 to the cooler 98 via the flow 96.
  • the cooling medium condenses in the cooler 98.
  • the condensed cooling medium then flows back to the
  • Cooling plate 72 A circuit of the valve pump 70 is forced here
  • Cooling system regardless of the orientation in the room, so that it is also movable
  • valve pump 70 does not need a large one
  • both valve chambers 82 and 84 work simultaneously.
  • the check valve 86 opens so that evaporated cooling medium is sucked out of the cooling plate 72.
  • the check valve 88 connected to the valve chamber 84 remains closed.
  • the check valve 90 is closed.
  • the check valve 92 opens. In this stroke direction, evaporated cooling medium is thus sucked into the left pump chamber 82 and evaporated cooling medium is conveyed out of the right pump chamber 84 into the right arm of the distributor 94.
  • the switching frequency of the electromagnets 78 and 80 can be controlled in the manner shown in FIG. 4 by a temperature sensor (not shown) via a control device.
  • the cooling capacity can be adapted to the waste heat generated by the component.
  • a suitable other pump can also be provided in order to ensure the correct circulation of the cooling medium.
  • a sublimating substance can also be provided in the system (“super conductor”)
  • the throttle 102 is combined with a check valve 103 to prevent backflow. If a super conductor is used, a choke construction is not necessary.
  • Fig. 16 shows a further application of the valve pump according to the invention, namely as an artificial heart.
  • 110 denotes a valve pump which essentially corresponds to the valve pump of FIG. 6.
  • FIGS. 1 to 7. Corresponding parts have the same reference numerals as there.
  • the two pump chambers 34 and 36 work here independently of one another and convey different liquids in different circles. Via the check valve 28, oxygen-rich blood is drawn from the lungs into the pump chamber 34 Pump chamber 36 sucked in and conveyed out of the pump chamber 36 to the lungs via the check valve 32.
  • pulse frequency namely the switching frequency of the electromagnets 22 and 24, can be controlled by a processor as a function of signals from one or more sensors.
  • valve pump can also be used to relieve a patient's weakened heart.
  • the valve pump 10 is switched into the bloodstream with suction check valves 26 and 30 connected in parallel and discharge check valves 26 and 32 also connected in parallel.
  • suction check valves 26 and 30 connected in parallel
  • discharge check valves 26 and 32 also connected in parallel.
  • Valve pump 110 still has some special features.
  • Ariker body 112 seated on membrane 18 has an annular disk-shaped edge 114 and an integrally formed, central hollow body 116.
  • the hollow body 116 essentially forms a double cone with two cones pointing in opposite directions along the stroke axis 118 (FIG. 17).
  • the hollow body 116 forms a cavity 120.
  • the cavity 120 and the mass of the anchor body 112 are dimensioned such that the average specific weight of the ariker body 112 corresponds to the specific weight of the blood.
  • the electromagnets 22 and 24 have a cup-shaped iron body 122 with a central core 124.
  • the iron body 122 and the core 124 form an annular channel in which a magnet winding 126 is arranged.
  • the core 124 has a central, conical recess 128.
  • the conical recess 128 is essentially complementary to the cone of the hollow body 116.
  • the anchor body 112 floats in the blood, so that no position-dependent gravitational forces act on the anchor body 112.
  • the cones of the hollow body 116 reduce the flow resistance of the blood (or other liquid to be pumped) against the reciprocating movement of the Anchor body 112 work the diaphragm pump.
  • the effective air gap between the core 124 of the electromagnet 22 and the armature body 112 is reduced with the same flow resistance for the liquid flowing to the check valve 26.

Abstract

The invention relates to a valve pump comprising a pumping area and a pumping lifting member (18, 20; 76) which divides the pumping area into two pumping areas (34, 36; 82, 84), also comprising return valves for receiving and discharging a liquid which is to be pumped and driving means for producing a back and forth lifting movement of the pump lifting member (18, 20; 76). The pumping lifting member (18, 20; 76) can be displaced in a longitudinal manner on a lifting axis, the pumping lifting member (18, 20; 76) can be at least partially continuously magnetic or magnetisable and driving means are formed on a pair of electromagnets (22, 24; 78, 80) which are arranged on the same axis in relation to the pumping lifting member (18, 20; 76) on both sides of the pumping area and can be alternatingly controlled. According to another aspect of the invention, each of the pumping chambers (34, 36; 82, 84) are connected to two return valves (26, 28 or 30, 32; 90, 92 or 86, 88) whereby one (26 or 32; 90 or 92) thereof is opened by excess pressure in the pumping chamber (34 or 36; 82 or 84) and the other (28,30; 86,84) is opened by low pressure in the pumping chamber (34 or 36;82 or 84). The invention also relates to various uses and embodiments of said pump.

Description

Ventilpumpe valve pump
Die Erfindung betrifft eine Nentilpumpe mit einem Pumpenraum und einem Pumpen- Hubglied, das den Pumpenraum in zwei Pumpenkammern unterteilt, Rückschlagventilen zum Einlaß und Auslaß eines zu pumpenden Mediums und Antriebsmittel zur Erzeugung einer hin- und hergehenden Hubbewegung des Pumpen-Hubgliedes.The invention relates to a valve pump with a pump chamber and a pump lifting element which divides the pump chamber into two pump chambers, check valves for the inlet and outlet of a medium to be pumped and drive means for generating a reciprocating stroke movement of the pump lifting element.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Antrieb einer solchen Nentilpumpe zu vereinfachen. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer solchen Nentilpumpe den Hub des Pumpen-Hubgliedes besser zum Ansaugen und Ausstoßen des zu fördernden Mediums oder zu fördernder Medien auszunutzen. Schließlich beinhaltet die Erfindung einige vorteilhafte Anwendungen solcher Pumpen.The invention has for its object to simplify the drive of such a valve pump. Furthermore, the invention is based on the object of better utilizing the stroke of the pump lifting member for suctioning and expelling the medium to be conveyed or media to be conveyed in such a valve pump. Finally, the invention includes some advantageous applications for such pumps.
Nach einem Aspekt der Erfindung ist das Pumpen-Hubglied längs einer Hubachse beweglich. Das Pumpen-Hubglied ist wenigstens teilweise magnetisierbar oder dauermagnetisch. Die Antriebsmittel sind von Mitteln zur Erzeugung eines in Richtung der Hubachse wirksamen, umpolbaren magnetischen Feldes gebildet, vorzugsweise einem Paar von Elektromagneten, die gegenüberliegend und gleichachsig zu der Hubachse des Pumpen-Hubgliedes zu dem Pumpenraumes angeordnet und alternierend ansteuerbar sind. Nach diesem Prinzip lassen sich sehr einfache Pumpen konstruieren.According to one aspect of the invention, the pump lifting member is movable along a lifting axis. The pump lifting element is at least partially magnetizable or permanently magnetic. The drive means are formed by means for generating an umpolbaren magnetic field effective in the direction of the stroke axis, preferably a pair of electromagnets, which are arranged opposite and coaxial with the stroke axis of the pump lifting element to the pump chamber and can be controlled alternately. Very simple pumps can be designed according to this principle.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist jede der Pumpenkammern mit zweiAccording to a further aspect of the invention, each of the pump chambers has two
Rückschlagventilen verbunden, von denen das eine durch relativen Überdruck in der Pumpenkammer und das andere durch relativen Unterdruck in der Pumpenkammer geöffnet wird. Der Ausdruck „relativ" soll zum Ausdruck bringen, daß der Über- oder Unterdruck sich auf den außerhalb der Pumpenkammer herrschenden Druck bezieht, der ggf. v om Atmosphärendruck abweichen kann.Check valves connected, one of which is opened by relative positive pressure in the pump chamber and the other by relative negative pressure in the pump chamber. The expression “relative” is intended to express that the overpressure or underpressure relates to the pressure prevailing outside the pump chamber, which can possibly deviate from the atmospheric pressure.
Dann wird, bei Hub des Pumpen-Hubgliedes in Richtung auf eine der beiden Pumpenkammern das auf Überdruck ansprechende Rückschlagventil geöffnet. Das auf Unterdruck ansprechende Rückschlagventil wird zugedrückt und bleibt geschlossen. Medium oder Druckmittel in dieser Pumpenkammer wird ausgestoßen. In der anderen Pumpenkammer entsteht bei diesem Hub ein Unterdruck. Das auf Unterdruck ansprechende Rückschlagventil öffnet und läßt Medium oder Druckmittel in diese Pumpenkammer einströmen. Das bei Überdruck öffnende Rückschlagventil dieserThen, when the pump lifting member is moved in the direction of one of the two pump chambers, the check valve which responds to excess pressure is opened. That on Check valve which responds to negative pressure is closed and remains closed. Medium or pressure medium in this pump chamber is expelled. This stroke creates a negative pressure in the other pump chamber. The check valve, which responds to negative pressure, opens and allows medium or pressure medium to flow into this pump chamber. The check valve that opens when there is overpressure
Pumpenkammer bleibt geschlossen. Bei einer Umkehr der Hubrichtung des Pumpen- Hubgliedes vertauschen die beiden Pumpenkammern ihre Funktion. In die erstere Pumpenkammer wird Örackmittel angesaugt. Aus der letzteren Pumpenkammer wird das Druckmittel ausgestoßen. Es sind somit bei jedem Hub des Pumpen-Hubgliedes beide Pumpenkammern ansaugend oder ausstoßend aktiv. Dabei kann mit beidenPump chamber remains closed. If the stroke direction of the pump lifting element is reversed, the two pump chambers interchange their function. Oil additive is sucked into the first pump chamber. The pressure medium is expelled from the latter pump chamber. Thus, with each stroke of the pump lifting element, both pump chambers are active in suction or discharge. You can do both
Pumpenkammern das gleiche Druckmittel angesaugt und ausgestoßen werden. Die beiden Pumpenkammern können aber auch unterschiedliche Druckmittel fördern. Das macht die Pumpe vielseitig verwendbar.Pump chambers the same pressure medium are sucked in and expelled. The two pump chambers can also deliver different pressure media. This makes the pump extremely versatile.
Ausgestaltungen der Nentilpumpe sind Gegenstand der Ansprüche 3 bis 10.Embodiments of the valve pump are the subject of claims 3 to 10.
Eine vorteilhafte Anwendung solcher Nentilpumpen ist ein Kühlsystem, insbesondere zum Kühlen von elektronischen Bauteilen.An advantageous application of such valve pumps is a cooling system, in particular for cooling electronic components.
Das Kühlsystem weist einen Hohlkörper auf, der mit einem zu kühlenden Teil in gut wärmeleitender Verbindung ist. Der Hohlkörper ist Teil eines geschlossenen Kreises, der einen Kühler enthält. Der geschlossene Kreis enthält weiterhin eine Umlaufpumpe. Der Hohlkörper und der geschlossene Kreis sind mit einer niedrigsiedenden Flüssigkeit gefüllt, die durch Wärmezufuhr von dem zu kühlenden Teil verdampft und in dem Kühler kondensiert.The cooling system has a hollow body which is in a heat-conducting connection with a part to be cooled. The hollow body is part of a closed circuit that contains a cooler. The closed circuit also contains a circulation pump. The hollow body and the closed circuit are filled with a low-boiling liquid which evaporates by the supply of heat from the part to be cooled and condenses in the cooler.
Dieses Kühlsystem wirkt nach Art einer sog. „Heat Pipe". Eine Heat Pipe ist ein geschlossenes System mit einer Flüssigkeit. Das System wird an einem unteren Ende mit einem zu kühlenden Teil in wärmeleitenden Kontakt gebracht. Die Flüssigkeit verdampft dort und nimmt dadurch von dem zu kühlenden Teil Wärme auf. Der Dampf steigt auf und wird in einem Kühler am oberen Ende wieder kondensiert. Dabei wird die aufgenommene Nerdampfungswärme wieder abgegeben. Es ist schon versucht worden, solche Heat Pipes zum Kühlen von Prozessoren oder anderen elektronischen Bauteilen zu verwenden. Nachteilig ist dabei aber, daß die Heat Pipe im wesentlichen senkrecht angeordnet werden muß. Das schließt ihre Anwendung bei mobilen Geräten wie Laptops aus. Nachteilig ist weiterhin, daß der aufsteigende Dampf mit der ihm entgegenfließenden, kondensierten Flüssigkeit in Wärmeaustausch tritt. Dadurch wird ein Teil der von dem zu kühlenden Bauteil abgeführten Wärme wieder auf die diesem Bauteil zufließende, kondensierte Flüssigkeit übertragen. Bei der Erfindung tritt auch ein solcher „Heat Pipe"-Effekt auf. Es wird jedoch durch die Umlaufpumpe ein Zwangsumlauf des Kühlmediums bewirkt. Das kondensierte Kühlmedium im Rücklauf kommt nicht in Kontakt mit dem verdampften Kühlmedium im Vorlauf. Die Umlaufpumpe benötigt dabei keine hohe Leistung sondern hat nur die Funktion, die Richtung vorzugeben, in welcher das kondensierte Kühlmedium vom Kühler wieder zu dem zu kühlenden Bauteil zurückströmt.This cooling system acts in the manner of a so-called "heat pipe". A heat pipe is a closed system with a liquid. The system is brought into heat-conducting contact with a part to be cooled at a lower end. The liquid evaporates there and thereby takes off from it The steam rises and is condensed in a cooler at the upper end, thereby releasing the absorbed heat from the steam. Attempts have been made to use such heat pipes for cooling processors or other electronic components. However, it is disadvantageous that the heat pipe must be arranged essentially vertically. This precludes their use in mobile devices such as laptops. Another disadvantage is that the rising steam enters into heat exchange with the condensed liquid flowing towards it. As a result, part of the heat dissipated by the component to be cooled is transferred back to the condensed liquid flowing to this component. Such a “heat pipe” effect also occurs in the invention. However, the circulation pump causes the cooling medium to circulate. The condensed cooling medium in the return does not come into contact with the evaporated cooling medium in the flow. The circulation pump does not require high power it only has the function of specifying the direction in which the condensed cooling medium flows back from the cooler to the component to be cooled.
Statt einer mit einer verdampfenden und wieder kondensierenden Flüssigkeit arbeitendenInstead of one that works with an evaporating and again condensing liquid
Heat Pipe kann auch ein sog. „Super Leiter" verwendet werden. Ein solcher arbeitet mit einem sublimierenden Festkörper, der vom festen Zustand direkt in den gasförmigen Zustand übergeht und umgekehrt.A so-called "super conductor" can also be used. A pipe works with a sublimating solid which changes directly from the solid state to the gaseous state and vice versa.
Bei einer bevorzugten Ausführung des Kühlsystems ist der Hohlkörper eine flache, hohleIn a preferred embodiment of the cooling system, the hollow body is a flat, hollow one
Platte, die zu dem zu kühlenden Teil hin eine gut wärmeleitende Fläche aufweist und im übrigen mit einer Wärmeisolierung versehen ist. Die Platte ist einerseits über eine Drossel mit einem von dem Kühler kommenden Rücklauf und andererseits Seite über eine über einen gegenüber der Drossel großen Strömungsquerschnitt mit einem zu dem Kühler führenden Vorlauf verbunden. Der Rücklauf mit der Drossel ist auf einer Seite der Platte und der Vorlauf auf der gegenüberliegenden Seite der Platte mit deren Innenraum verbunden. Die Umlaufpumpe ist eine Ventilpumpe mit einem Pumpenraum und einem Pumpen-Hubglied, das den Pumpenraum in zwei Pumpenkammern unterteilt, Rückschlagventilen zum Einlaß und Auslaß eines zu pumpenden Kühlmediums und Antriebsmittel zur Erzeugung einer hin- und hergehenden Hubbewegung des Pumpen-Plate that has a good heat-conducting surface to the part to be cooled and is otherwise provided with thermal insulation. The plate is connected on the one hand via a throttle to a return coming from the cooler and on the other hand via a flow cross-section which is large compared to the throttle to a flow leading to the cooler. The return with the throttle is connected on one side of the plate and the flow on the opposite side of the plate with its interior. The circulation pump is a valve pump with a pump chamber and a pump lifting element which divides the pump chamber into two pump chambers, non-return valves for the inlet and outlet of a cooling medium to be pumped and drive means for generating a reciprocating lifting movement of the pump
Hubgliedes. Jede der Pumpenkammern ist mit zwei Rückschlagventilen verbunden, von denen jeweils einerstes durch Überdruck in der Pumpenkammer und ein zweites durch Unterdruck in der Pumpenkammer geöffnet wird. Die ersten Ventile sind parallel mit dem Vorlauf verbunden und die zweiten Ventile sind beide mit dem Inneren des Hohlkörpers verbunden. Eine vorteilhafte und kompakte Konstruktion ergibt sich dabei, wenn der Pumpenraum ein Zylinder ist, in welchem als Pumpen-Hubglied ein magnetisierbarer oder dauermagnetischer Kolben geführt ist, die Umlaufpumpe längs einer Kante auf der dem zu kühlenden Teil abgewandten Seite der Platte angeordnet ist, wobei die zweiten Rückschlagventile mit dem Inneren der Platte verbunden sind, und die ersten Rückschlagventile über ein Verteilerstück parallel mit dem Vorlauf verbunden sind.Stroke member. Each of the pump chambers is connected to two check valves, one of which is opened by overpressure in the pump chamber and a second by negative pressure in the pump chamber. The first valves are in parallel with connected to the flow and the second valves are both connected to the interior of the hollow body. An advantageous and compact construction results when the pump chamber is a cylinder, in which a magnetizable or permanent magnet piston is guided as the pump lifting member, the circulation pump is arranged along an edge on the side of the plate facing away from the part to be cooled, the second check valves are connected to the inside of the plate, and the first check valves are connected in parallel to the flow via a distributor piece.
Die Umlaufpumpe gestattet es, die Pumpfrequenz in Abhängigkeit von der durch einenThe circulation pump allows the pumping frequency to be varied depending on the one
Fühler bestimmten Temperatur des zu kühlenden Teils über ein Steuergerät zu variieren.Sensor specific temperature of the part to be cooled to vary via a control unit.
Durch die Drosselung des Rücklaufs vom Kühler und einen großen Querschnitt im Vorlauf zum Kühler kann in dem Hohlraum der Platte ein relativer Unterdruck erzeugt werden, der die Verdampfung fördert. Dementsprechend tritt in dem Kühler ein relativerBy throttling the return from the cooler and a large cross section in the flow to the cooler, a relative negative pressure can be generated in the cavity of the plate, which promotes evaporation. Accordingly, a relative one occurs in the cooler
Überdruck auf, der die Kondensation fördert. Es ist dann möglich, das zu kühlende Teil ggf. auch unter die Umgebungstemperatur abzukühlen.Overpressure, which promotes condensation. It is then possible, if necessary, to cool the part to be cooled below the ambient temperature.
Eine weitere vorteilhafte Anwendung der erfindungsgemäßen Ventilpumpe ist der Einsatz als künstliches Herz. Ein Herz hat auch vier „Rückschlagventile", zwei für jedeAnother advantageous application of the valve pump according to the invention is the use as an artificial heart. A heart also has four "check valves", two for each
Herzkammer. Ein Rückschlagventil gestattet das Ansaugen von sauerstoffarmem Blut vom Körper in eine Herzkammer und ein zweites Rückschlagventil gestattet das Fördern dieses Blutes aus dieser Herzkammer zur Lunge. Bei der anderen Herzkammer wird über ein Rückschlagventil sauerstoffreiches Blut aus der Lunge in die andere Herzkammer angesaugt und über ein zweites Rückschlagventil in den Körper gefördert.Ventricle. A non-return valve allows oxygen-poor blood to be drawn from the body into a heart chamber and a second non-return valve allows this blood to be conveyed from this heart chamber to the lungs. In the other ventricle, a non-return valve draws oxygen-rich blood from the lungs into the other ventricle and delivers it to the body via a second non-return valve.
Auch hier ist es möglich, die „Herzfrequenz" des künstlichen Herzens durch ein Steuergerät, z.B. einen Prozessor, nach Maßgabe verschiedener Meßgrößen zu verändern.Here, too, it is possible to change the "heart rate" of the artificial heart using a control device, e.g. a processor, in accordance with various measured variables.
In einer vereinfachten Version kann eine solche Ventilpumpe auch einfach als Blutpumpe zur Unterstützung der Herzfunktion verwendet werden. Bei einer bevorzugten Ventilpumpe zur Verwendung als künstliches Herz oder als Blutpumpe zur Entlastung eines geschwächten Herzens ist die Ventilpumpe als Membranpumpe mit einem Pumpengehäuse ausgebildet, das den Pumpenraum bildet und durch die das Pumpen-Hubglied bildende Membran in zwei Pumpenkammern unterteilt ist, wobei an der Membran ein wenigstens teilweise magnetisierbarer oder dauermagnetischer Ankerkörper angebracht ist. Der Ankerkörper weist einen Hohlraum auf, so daß das mittlere spezifische Gewicht des Ankerkörpers dem spezifischen Gewicht des Blutes entspricht. Auf diese Weise schwebt der Ankerkörper im Blut, so daß die Ventilpumpe unabhängig von der Orientierung arbeiten kann.In a simplified version, such a valve pump can also simply be used as a blood pump to support the heart function. In a preferred valve pump for use as an artificial heart or as a blood pump to relieve a weakened heart, the valve pump is designed as a diaphragm pump with a pump housing which forms the pump chamber and is divided into two pump chambers by the diaphragm forming the pump lifting member, with the diaphragm an at least partially magnetizable or permanently magnetic armature body is attached. The anchor body has a cavity so that the average specific weight of the anchor body corresponds to the specific weight of the blood. In this way, the armature body floats in the blood, so that the valve pump can work regardless of the orientation.
Vorteilhaft ist es dabei, wenn der Ankerkörper sich längs der Hubachse in entgegengesetzten Richtungen verjüngt. Dadurch wird der Stömungswiderstand verringert, wenn sich der Ankerkörper in dem Ventilraum hin- und her bewegt. Das kann vorteilhaft in der Form geschehen, daß der Ankerkörper einen zentralen Höhlkörper von doppelkonischer Grundform bildet.It is advantageous if the anchor body tapers in opposite directions along the stroke axis. This reduces the flow resistance when the armature body moves back and forth in the valve space. This can advantageously be done in such a way that the anchor body forms a central hollow body of a double-conical basic shape.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Ventilpumpe besteht darin, daß auf der Hubachse der Membran an dem Gehäuse auf gegenüberliegenden Seiten zwei alternierend ansteuerbare Elektromagnete mit je einem Kern angeordnet sind und die Kerne der beiden Elektromagneten zentrale Ausnehmungen aufweisen, die mit den konischen Teilen des doppelkonischen Hohlkörpers fluchten.Another advantageous embodiment of the valve pump is that two alternately controllable electromagnets, each with a core, are arranged on the stroke axis of the diaphragm on the housing on opposite sides and the cores of the two electromagnets have central recesses which are aligned with the conical parts of the double-conical hollow body ,
Es ergeben sich dann zwei Vorteile: Einmal wird beim Ausschubhub durch die konischen Teile die Strömung zum Auslaß hin weniger behindert als z.B. durch eine an den Elektromagneten angezogene Ankerplatte. Zum anderen wird der Luftspalt zwischen dem jeweils erregten Elektromagneten und dem Ankerkörper verringert.There are then two advantages: Firstly, during the extension stroke, the flow to the outlet is less impeded by the conical parts than e.g. by means of an anchor plate which is tightened to the electromagnet. On the other hand, the air gap between the energized electromagnet and the armature body is reduced.
Ausführungs- und Anwendungsbeispiele der erfindungsgemäßen Ventilpumpe sind nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.Design and application examples of the valve pump according to the invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings.
Fig.1 zeigt eine Draufsicht einer als Membranpumpe ausgebildeten Ventilpumpe. Fig.2 ist eine isometrische Darstellung der als Membranpumpe ausgebildeten1 shows a plan view of a valve pump designed as a diaphragm pump. 2 is an isometric representation of the membrane pump
Ventilpumpe.Valve pump.
Fig.3 zeigt einen Schnitt der Ventilpumpe längs der Linie III - III von Fig.1.Fig.3 shows a section of the valve pump along the line III - III of Fig.1.
Fig.4 zeigt einen Halbschnitt der Ventilpumpe.Fig. 4 shows a half section of the valve pump.
Fig.5 ist eine teilweise geschnittene, isometrische Darstellung der alsFigure 5 is a partially sectioned, isometric view of the as
Membranpumpe ausgebildeten Ventilpumpe schräg von oben gesehen.Diaphragm pump trained valve pump seen obliquely from above.
Fig.6 ist eine teilweise geschnittene, isometrische Darstellung der alsFigure 6 is a partially sectioned, isometric view of the as
Membranpumpe ausgebildeten Ventilpumpe schräg von unten links gesehen.Diaphragm pump trained valve pump seen obliquely from the bottom left.
Fig.7 ist eine teilweise geschnittene, isometrische Darstellung der alsFigure 7 is a partially sectioned, isometric view of the as
Membranpumpe ausgebildeten Ventilpumpe schräg von unten rechts gesehen.Diaphragm pump trained valve pump seen obliquely from the bottom right.
Fig.8 ist eine Draufsicht auf ein Rückschlagventil, das bei der Ventilpumpe von Fig.1 bis 7 verwendet werden kann.Figure 8 is a top view of a check valve that can be used with the valve pump of Figures 1-7.
Fig.9 ist eine Vorderansicht des Rückschlagventils.Fig. 9 is a front view of the check valve.
Fig.10 zeigt einen Längsschnitt des Rückschlagventils von Fig.8.Fig. 10 shows a longitudinal section of the check valve of Fig. 8.
Fig.11 ist eine geschnittene, isometrische Darstellung des Rückschlagventils vonFig. 11 is a sectional, isometric view of the check valve of FIG
Fig.8 bis 10.Fig. 8 to 10.
Fig.12 ist eine Draufsicht auf ein Kühlsystem als Anwendung einer erfindungsgemäßen Kühlpumpe, wobei eine andere Bauform einer nach dem erfindungsgemäßen Prinzip arbeitenden Ventilpumpe verwendet wird. Fig.13 ist eine Seitenansicht des Kühlsystems von Fig.12 von unten in Fig.12 gesehen.FIG. 12 is a top view of a cooling system as an application of a cooling pump according to the invention, wherein a different design of a valve pump operating according to the principle according to the invention is used. Figure 13 is a side view of the cooling system of Figure 12 seen from below in Figure 12.
Fig.14 ist eine Seitenansicht des Kühlsystems von Fig.12 von rechts in Fig.12 gesehen.Fig. 14 is a side view of the cooling system of Fig. 12 seen from the right in Fig. 12.
Fig.15 ist eine isometrische Darstellung des Kühlsystems.Figure 15 is an isometric view of the cooling system.
Fig.16 ist eine isometrische Darstellung ähnlich Fig.6 und veranschaulicht die den Aufbau und die Anwendung einer erfindungsgemäßen Ventilpumpe als künstliches Herz.Fig. 16 is an isometric view similar to Fig. 6 and illustrates the construction and use of a valve pump according to the invention as an artificial heart.
Fig.17 ist eine isometrische Darstellung ähnlich Fig.5 der Ventilpumpe von Fig.16Figure 17 is an isometric view similar to Figure 5 of the valve pump of Figure 16
Fig.18 zeigt einen Querschnitt der Ventilpumpe von Fig.16 und 17.Fig. 18 shows a cross section of the valve pump of Figs. 16 and 17.
In Fig.l bis 7 ist mit 10 generell eine Membranpumpe bezeichnet. Die Membranpumpe 10 weist ein Pumpengehäuse 12 auf, das aus zwei flach-schalenförmigen Gehäuseteilen 14 und 16 besteht. Zwischen den Gehäuseteilen 14 und 16 ist als Pumpen-Hubglied eine ringförmige Membran 18 mit einem zentralen, tellerförmigen Ankerkörper 20 eingespannt. Der äußere Rand der ringförmigen Membran 18 ist mit dem Pumpengehäuse 12 verbunden. Der innere Rand der ringförmigen Membran ist mit dem zentralen Ankerkörper 20 verbunden. Der Ankerkörper 20 ist flach-zylindrisch und dauermagnetisch oder magnetisierbar. Die Gehäuseteile 14 und 16 sind kegelstumpfförmig. Auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 12 sitzenIn Fig.l to 7, 10 generally designates a diaphragm pump. The diaphragm pump 10 has a pump housing 12 which consists of two flat-shell-shaped housing parts 14 and 16. Between the housing parts 14 and 16, an annular membrane 18 with a central, plate-shaped armature body 20 is clamped as a pump lifting member. The outer edge of the annular membrane 18 is connected to the pump housing 12. The inner edge of the annular membrane is connected to the central anchor body 20. The armature body 20 is flat-cylindrical and permanently magnetic or magnetizable. The housing parts 14 and 16 are frustoconical. Sit on opposite sides of the housing 12
Elektromagnete 22 und 24. Auf den konischen Flächenteilen der kegelstumpfförmigen Gehäuseteile 14 und 16 sitzt je ein Paar von Rückschlagventilen 26, 28 bzw. 30, 32. Die Rückschlagventile 26, 28, 30 und 32 sind in Fig.l bis 7 nur schematisch dargestellt. Die Membran 18 mit dem Ankerkörper 20 unterteilen den in dem Gehäuse 12 gebildeten Pumpenraum in zwei Pumpenkammern 34 und 36. Die Rückschlagventile 26 und 32 öffnen bei relativem Überdruck in den angrenzenden Pumpenkammern 34 bzw. 36. Die Rückschlagventile 28 und 30 öffnen bei relativem Unterdruck in den angrenzenden Pumpenkammern 34 bzw. 36. Die beiden Elektromagnete 22 und 24 sind von einem Steuergerät 38 alternierend oder im Gegentakt ansteuerbar. Die Frequenz der Umsteuerung wird von dem Signal eines oder mehrerer Fühler bestimmt, das auf das Steuergerät aufgeschaltet ist. In Fig.4 ist ein solcher Fühler dargestellt und mit 40 bezeichnet.Electromagnets 22 and 24. On the conical surface parts of the frustoconical housing parts 14 and 16 there is a pair of check valves 26, 28 and 30, 32, respectively. The check valves 26, 28, 30 and 32 are only shown schematically in FIGS. The diaphragm 18 with the armature body 20 divides the pump chamber formed in the housing 12 into two pump chambers 34 and 36. The check valves 26 and 32 open in the adjacent pump chambers 34 and 36 when there is a relatively high pressure. The check valves 28 and 30 open in at a relatively low pressure the adjacent pump chambers 34 and 36, respectively. The two electromagnets 22 and 24 are of one Control device 38 can be actuated alternately or in push-pull mode. The frequency of the reversal is determined by the signal from one or more sensors, which is connected to the control unit. Such a sensor is shown in FIG. 4 and labeled 40.
Die beschriebene Ventilpumpe arbeitet wie folgt:The valve pump described works as follows:
Das Steuergerät 38 steuert die Elektromagnete 22 und 24 alternierend oder im Gegentakt an mit einer Umsteuerfrequenz, die von dem Signal des Fühlers 40 abhängt. Durch das Magnetfeld der Elektromagnete 22 und 24 wird der Ankerkörper 20 und damit dieThe control device 38 controls the electromagnets 22 and 24 alternately or in push-pull at a reversing frequency which depends on the signal from the sensor 40. Due to the magnetic field of the electromagnets 22 and 24, the armature body 20 and thus the
Membran 18 auf und ab bewegt. Bei der Aufwärtsbewegung der Membran 18 und des Ankerkörpers 20 wird das Volumen der Pumpenkammer 34 verringert. In der Pumpenkammer 34 tritt ein Überdruck auf. Dadurch öffnet das Rückschlagventil 26, während das Rückschlagventil 28 geschlossen bleibt. Bei dieser Aufwärtsbewegung vergrößert sich das Volumen der Pumpenkammer 36. Dadurch tritt in derMembrane 18 moves up and down. With the upward movement of the membrane 18 and the armature body 20, the volume of the pump chamber 34 is reduced. An overpressure occurs in the pump chamber 34. As a result, the check valve 26 opens, while the check valve 28 remains closed. During this upward movement, the volume of the pump chamber 36 increases
Pumpenkammer 36 ein Unterdruck auf. Unter dem Einfluß dieses Unterdrucks öffnet das Rückschlagventil 30. Das Rückschlagventil 32 bleibt geschlossen. Damit wird aus der in den Figuren oberen Pumpenkammer 34 Druckmittel ausgestoßen. Der Ausdruck „Druckmittel" soll hier sowohl Flüssigkeiten als auch Gase umfassen. Gleichzeitig wird durch den gleichen Hub der Membran in die untere Pumpenkammer 36 Druckmittel angesaugt. Beim Rückhub der Membran 18 und des Ankerkörpers wird das Volumen der unteren Kammer 36 wieder verkleinert. In der Kammer 36 entsteht ein Überdruck. Dadurch öffnet das Rückschlagventil 32. Das Rückschlagventil 30 bleibt geschlossen. Umgekehrt wird das Volumen der oberen Pumpenkammer 34 wieder vergrößert. Es tritt in der oberen Pumpenkammer ein Unterdruck auf. Das Rückschlagventil 28 öffnet. In diePump chamber 36 a negative pressure. The check valve 30 opens under the influence of this negative pressure. The check valve 32 remains closed. Pressure medium is thus expelled from the upper pump chamber 34 in the figures. The term “pressure medium” is intended to include both liquids and gases. At the same time, pressure pressure is drawn in through the same stroke of the membrane into the lower pump chamber 36. When the membrane 18 and the anchor body are lifted back, the volume of the lower chamber 36 is reduced again An overpressure is created in chamber 36. As a result, check valve 32 opens. Check valve 30 remains closed. Conversely, the volume of upper pump chamber 34 is increased again. A negative pressure occurs in the upper pump chamber. Check valve 28 opens
Pumpenkammer 34 wird Druckmittel angesaugt. Das Rückschlagventil 26 bleibt geschlossen. Die beiden Pumpenkammern 34 und 36 arbeiten daher beide gleichzeitig als Pumpen, die Druckmittel über die Rückschlagventile 28 bzw. 30 ansaugen und über die Rückschlagventile 26 und 32 ausstoßen. Dabei saugt jeweils die eine Pumpenkammer Druckmittel an, während die andere Pumpenkammer Druckmittel ausstößt. Dabei können die beiden Pumpenkammern 34 und 36 parallel ein und dasselbe Druckmittel fördern. Das ergibt einen gleichmäßigen Förderstrom. Die beiden Pumpenkammem 34 und 36 können aber auch unterschiedliche Druckmittel fördern. Die Figuren 8 bis 11 zeigen schematisch den Aufbau eines Rückschlagventils, das vorzugsweise bei einer Ventilpumpe der vorliegenden Art verwendet wird.Pump chamber 34 is sucked in pressure medium. The check valve 26 remains closed. The two pump chambers 34 and 36 therefore both work simultaneously as pumps that suck in pressure medium via the check valves 28 and 30 and discharge them via the check valves 26 and 32. One pump chamber in each case sucks in pressure medium, while the other pump chamber ejects pressure medium. The two pump chambers 34 and 36 can deliver the same pressure medium in parallel. This results in an even flow. The two pump chambers 34 and 36 can also deliver different pressure media. Figures 8 to 11 show schematically the structure of a check valve, which is preferably used in a valve pump of the present type.
In Fig.8 bis 11 ist mit 42 die Wandung des Gehäuses 12 bezeichnet. In dieser Wandung8 to 11, the wall of the housing 12 is designated by 42. In this wall
42 ist ein rechteckiger Durchbruch 44 gebildet. Der Durchbruch 44 hat parallele Seitenwände 46 und 48 und nach außen geneigte Stirnwände 50 und 52. Der Durchbrach 44 bildet anschließend an die in Fig.10 und 11 untere Oberfläche 54 der Wandung 42 eine rechteckige Öffnung 56, die von einem Rand 58 umgeben ist. Das Rückschlagventil ist ein Klappenventil mit einer rechteckigen Ventilklappe 60. Die Ventilklappe 60 ist längs der Stirnseite der Öffnung 56 mittels eines Scharniers 62 schwenkbar gelagert. In der Schließstellung des Rückschlagventils liegt die Ventilklappe 60 auf dem Rand 58 auf und schließt die Öffnung 56 ab. Das ist in Fig.8 dargestellt.42 a rectangular opening 44 is formed. The opening 44 has parallel side walls 46 and 48 and outwardly inclined end walls 50 and 52. The opening 44 then forms a rectangular opening 56 on the lower surface 54 of the wall 42 in FIGS. 10 and 11, which is surrounded by an edge 58. The check valve is a flap valve with a rectangular valve flap 60. The valve flap 60 is pivotally mounted along the end face of the opening 56 by means of a hinge 62. In the closed position of the check valve, the valve flap 60 rests on the edge 58 and closes the opening 56. This is shown in Fig.8.
Die Ventilklappe 60 kann bis zu einem Winkel, der kleiner als 90° ist, aufgeschwenkt werden. Dann kommt die Ventilklappe an einem Anschlag 64 zur Anlage. Der Anschlag 64 kann von einer schräg verlaufenden Stufe der Seitenwand 46 gebildet sein, wie in Fig.l 1 dargestellt ist. In der in Fig.10 und 11 dargestellten Anschlagstellung der Ventilklappe 60 ist die Ventilklappe 60 parallel zu der schräg verlaufenden Stirnfläche 52. Der so gebildete Durchgangskanal hat dann über seine gesamte Länge gleichenThe valve flap 60 can be swung open to an angle that is less than 90 °. Then the valve flap comes to rest against a stop 64. The stop 64 can be formed by an inclined step of the side wall 46, as shown in Fig.l 1. In the stop position of the valve flap 60 shown in FIGS. 10 and 11, the valve flap 60 is parallel to the obliquely running end face 52. The through channel formed in this way then has the same length over its entire length
Querschnitt. Bei einem Unterdruck unterhalb (in den Figuren 10 und 11) des Rückschlagventils, wird die Ventilklappe 60 in ihre Schließstellung gedrückt.Cross-section. At a negative pressure below (in FIGS. 10 and 11) the check valve, the valve flap 60 is pressed into its closed position.
Das beschriebene Rückschlagventil wird bei Überdruck unterhalb der Oberfläche 54 der Wandung 42 des Gehäuses 12 geöffnet. Die Oberfläche 54 bildet die Innenfläche derThe check valve described is opened at excess pressure below the surface 54 of the wall 42 of the housing 12. The surface 54 forms the inner surface of the
Wandung. Das gilt für die Ventile 26 und 32. Bei den Ventilen 28 und 30, die bei Unterdruck öffnen, müßte die dargestellte Anordnung auf den Kopf gestellt werden. Dann wäre die Oberfläche 54 die Außenfläche der Wandung.Wall. This applies to valves 26 and 32. In the case of valves 28 and 30, which open under negative pressure, the arrangement shown would have to be turned upside down. Then the surface 54 would be the outer surface of the wall.
In den Figuren 12 bis 15 ist eine Anwendung einer nach dem erfindungsgemäßen Prinzip arbeitenden Ventilpumpe beschrieben, wobei außerdem ein anderer Typ von Ventilpumpe benutzt wird. Die Anwendung ist ein Kühlsystem zum Kühlen von elektronischen Bauteilen wie Prozessoren. Die Ventilpumpe, die generell mit 70 bezeichnet ist, ist hier keine Membranpumpe sondern eine Kolbenpumpe.An application of a valve pump operating according to the principle of the invention is described in FIGS. 12 to 15, a different type of valve pump also being used. The application is a cooling system for cooling electronic components such as processors. The valve pump, which is generally designated 70, is here not a diaphragm pump but a piston pump.
Das Kühlsystem enthält hier eine Kühlplatte 72. Das ist ein plattenförmiger Hohlkörper. Die Kühlplatte 72 wird auf ein zu kühlendes Bauteil aufgesetzt. Die in Fig.13 untereThe cooling system here contains a cooling plate 72. This is a plate-shaped hollow body. The cooling plate 72 is placed on a component to be cooled. The lower one in Fig. 13
Wandung l der Kühlplatte 72, die mit dem zu kühlenden Bauteil in Kontakt ist, besteht aus einem Material guter Leitfähigkeit wie Kupfer oder Silber. Die übrige Wandung der Kühlplatte besteht aus einem wärmeisolierenden Material. Sie kann auch nach Art eines Dewar-Gefäßes doppelwandig mit einem Vakuum und einer inneren Verspiegelung ausgebildet sein. Auf der Kühlplatte 72 sitzt die Ventilpumpe 70. Die Ventilpumpe 70 enthält einen Zylinder 7-^ In dem Zylinder 7 - ist ein Kolben 76 geführt. Der Kolben 76 ist dauermagnetisch oder besteht aus einem magnetisierbaren Material. Der Kolben 76 kann auch aus einem nichtmagnetischen Material bestehen und einen magnetischen Einsatz aufweisen. Vor den Stirnflächen des Zylinders 74 sitzen Elektromagnete 78 und 80. Der Pumpenraum des Zylinders 74 ist durch den Kolben 76 in zwei Zylinder- oderWall 1 of the cooling plate 72, which is in contact with the component to be cooled, consists of a material of good conductivity, such as copper or silver. The rest of the wall of the cooling plate consists of a heat-insulating material. It can also be double-walled in the manner of a Dewar vessel with a vacuum and an internal mirror coating. The valve pump 70 is seated on the cooling plate 72. The valve pump 70 contains a cylinder 7- ^ A piston 76 is guided in the cylinder 7 -. The piston 76 is permanently magnetic or consists of a magnetizable material. The piston 76 can also consist of a non-magnetic material and have a magnetic insert. Electromagnets 78 and 80 are located in front of the end faces of the cylinder 74. The pump chamber of the cylinder 74 is divided into two cylinders or by the piston 76
Pumpenkammem 82 und 84 unterteilt. Die Pumpenkammern 82 und 84 sind über je ein Rückschlagventil 86 bzw. 88 mit dem Hohlraum der Kühlplatte 74 verbunden. Die Rückschlagventile 86 und 88 sind so ausgebildet, daß sie bei einem i/riiwlruck in der zugehörigen Pumpenkammer 82 bzw. 84 öffnen. Weiterhin sind die Pumpenkammern 82 und 84 über Rückschlagventile 90 bzw. 92 mit einem Verteilerstück 94 verbunden, über welches die Pumpenkammern 82 und 84 mit einem Vorlauf 96 verbindbar sind. Der Vorlauf führt zu einem Lamellenkühler 98. Von dem Lamellenkühler 98 geht ein Rücklauf 100 zurück zu dem Innenraum der Kühlplatte 72. Der Rücklauf 100 ist über eine Drossel 102 mit dem Innemaum der Kühlplatte 72 verbunden. Der Strömungsquerschnitt der Drossel 102 ist wesentlich kleiner als derPump chambers 82 and 84 divided. The pump chambers 82 and 84 are each connected to the cavity of the cooling plate 74 via a check valve 86 and 88, respectively. The check valves 86 and 88 are designed such that they open when the pressure in the associated pump chamber 82 or 84 is increased. Furthermore, the pump chambers 82 and 84 are connected via check valves 90 and 92 to a distributor piece 94, via which the pump chambers 82 and 84 can be connected to a flow 96. The flow leads to a finned cooler 98. A return 100 goes from the finned cooler 98 back to the interior of the cooling plate 72. The return 100 is connected to the interior of the cooling plate 72 via a throttle 102. The flow cross section of the throttle 102 is significantly smaller than that
Strömungsquerschnitt der Rückschlagventile 86 und 88, 90 und 92 und der Verbindungskanäle zwischen dem Innemaum der Kühlplatte 72 und dem Vorlauf 96.Flow cross section of the check valves 86 and 88, 90 and 92 and the connecting channels between the interior of the cooling plate 72 and the flow 96.
Die beschriebene Anordnung bildet ein geschlossenes System. Dieses geschlossene System enthält ein Kühlmedium, das durch die Abwärme des zu kühlenden Bauteils in der Kühlplatte 72 verdampfbar und in dem Kühler 98 etwa bei Umgebungstemperatur wieder kondensierbar ist. Das beschriebene Kühlsystem arbeitet nach Art einer sog. „Heat Pipe". Eine solche Heat Pipe ist ein geschlossenes System mit einem Kühlmedium. Das Kühlmedium wird an einer unten liegenden Stelle durch von einem zu kühlenden Teil abzuführende Wärme verdampft. Dabei entzieht das Kühlmedium dem zu kühlenden Teil die Verdampfungswärme. Der Dampf steigt auf, kondensiert und gibt dabei in einem Kühler die Kondensationswärme ab. Das kondensierte Kühlmittel fließt in dem geschlossenen System wieder herab zu dem zu kühlenden Teil, wo es erneut verdampft.The arrangement described forms a closed system. This closed system contains a cooling medium which can be evaporated in the cooling plate 72 by the waste heat of the component to be cooled and which can be condensed again in the cooler 98 at approximately ambient temperature. The cooling system described works in the manner of a so-called "heat pipe". Such a heat pipe is a closed system with a cooling medium. The cooling medium is evaporated at a lower point by heat to be removed from a part to be cooled. The cooling medium withdraws from this The evaporating heat rises, condenses and releases the heat of condensation in a cooler The condensed coolant flows down again in the closed system to the part to be cooled, where it evaporates again.
Bei dem beschriebenen Kühlsystem verdampft Kühlmedium in der Kühlplatte 72 durch Wärmeaufnahme von dem zu kühlenden Bauteil. Das verdampfte Kühlmedium wird von der Ventilpumpe 70 über den Vorlauf 96 zu dem Kühler 98 gefördert. In dem Kühler 98 kondensiert das Kühlmedium. Das kondensierte Kühlmedium fließt dann zurück zu derIn the cooling system described, cooling medium evaporates in the cooling plate 72 by absorbing heat from the component to be cooled. The evaporated cooling medium is conveyed from the valve pump 70 to the cooler 98 via the flow 96. The cooling medium condenses in the cooler 98. The condensed cooling medium then flows back to the
Kühlplatte 72. Es findet hier ein durch die Ventilpumpe 70 erzwungener Kreislauf desCooling plate 72. A circuit of the valve pump 70 is forced here
Kühlmediums über den Vorlauf 96 und den davon getrennten Rücklauf 100 statt. Dadurch wird ein Wärmeaustausch zwischen vorlaufendem verdampften Kühlmedium und rücklaufendem, kondensierten Kühlmedium verhindert. Außerdem ist dasCooling medium over the flow 96 and the separate return 100 instead. This prevents heat exchange between the leading evaporated cooling medium and the returning, condensed cooling medium. Besides, that is
Kühlsystem unabhängig von der Orientierung im Raum, so daß es auch bei beweglichenCooling system regardless of the orientation in the room, so that it is also movable
Geräten wie Laptops angewandt werden kann. Die Nentilpumpe 70 braucht keine großeDevices such as laptops can be applied. The valve pump 70 does not need a large one
Leistung aufzubringen, da sie im wesentlichen nur den Umlaufsinn des Kreislaufs festzulegen braucht.To provide performance, since it essentially only needs to determine the sense of circulation of the circuit.
Bei der Nentilpumpe 70 nach der Erfindung arbeiten, wie im Zusammenhang mit Fig.l bis 7 geschildert, beide Nentilkammern 82 und 84 gleichzeitig. Bei einer Bewegung des Kolbens 76 nach rechts in Fig.13 öffnet das Rückschlagventil 86 so daß verdampftes Kühlmedium aus der Kühlplatte 72 angesaugt wird. Das mit der Nentilkammer 84 verbundene Rückschlagventil 88 bleibt geschlossen. Das Rüchschlagventil 90 ist geschlossen. Dafür öffnet das Rückschlagventil 92. Bei dieser Hubrichtung wird somit verdampftes Kühlmedium in die linke Pumpenkammer 82 angesaugt und verdampftes Kühlmedium wird aus der rechten Pumpenkammer 84 in den rechten Arm des Verteilers 94 gefördert. Bei einer Bewegung des Kolbens 76 nach links in Fig.13 öffnet dasIn the valve pump 70 according to the invention, as described in connection with FIGS. 1 to 7, both valve chambers 82 and 84 work simultaneously. When the piston 76 moves to the right in FIG. 13, the check valve 86 opens so that evaporated cooling medium is sucked out of the cooling plate 72. The check valve 88 connected to the valve chamber 84 remains closed. The check valve 90 is closed. For this, the check valve 92 opens. In this stroke direction, evaporated cooling medium is thus sucked into the left pump chamber 82 and evaporated cooling medium is conveyed out of the right pump chamber 84 into the right arm of the distributor 94. When the piston 76 moves to the left in FIG. 13, this opens
Rückschlagventil 90, so daß das vorher in die Ventilkammer 82 angesaugte, verdampfte Kühlmedium über den linken Arm des Verteilers 94 in den Vorlauf 96 gefördert wird. Das Rückschlagventil 86 ist geschlossen. In der rechten Pumpenkammer 84 tritt jetzt ein Unterdrück auf. Dementsprechend öffnet das Rückschlagventil 88 und das Rückschlagventil 92 schließt. Jetzt wird verdampftes Kühlmedium in die rechte Pumpenkammer 84 angesaugt. Mit beiden Pumpenkammern 82 und 84 wird verdampftes Kühlmedium aus der Kühlplatte 72 angesaugt und in den Vorlauf 96 gefördert.Check valve 90, so that the evaporated cooling medium previously sucked into the valve chamber 82 is conveyed via the left arm of the distributor 94 into the flow 96. Check valve 86 is closed. Now enters the right pump chamber 84 Suppress on. Accordingly, the check valve 88 opens and the check valve 92 closes. Evaporated cooling medium is now sucked into the right pump chamber 84. With both pump chambers 82 and 84, evaporated cooling medium is sucked out of the cooling plate 72 and conveyed into the flow 96.
Die Umschaltfrequenz der Elektromagnete 78 und 80 kann in der in Fig.4 dargestellten Weise von einem (nicht dargestellten) Temperaturfühler über eine Steuervorrichtung gesteuert werden. Dadurch kann die Kühlleistung an die von dem Bauteil erzeugte Abwärme angepaßt werden.The switching frequency of the electromagnets 78 and 80 can be controlled in the manner shown in FIG. 4 by a temperature sensor (not shown) via a control device. As a result, the cooling capacity can be adapted to the waste heat generated by the component.
Statt der beschriebenen Ventilpumpe kann auch eine geeignete andere Pumpe vorgesehen werden, um den richtigen Umlauf des Kühlmediums sicherzustellen.Instead of the valve pump described, a suitable other pump can also be provided in order to ensure the correct circulation of the cooling medium.
Statt mit einer verdampfenden und wieder kondensierenden Flüssigkeit (Heat Pipe) kann in dem System auch eine sublimierende Substanz vorgesehen sein („Super Leiter")Instead of an evaporating and re-condensing liquid (heat pipe), a sublimating substance can also be provided in the system (“super conductor”)
Dadurch, daß der Rücklauf 100 mit dem Innenraum der Kühlplatte 72 über eine Drossel 102 verbunden ist, während die Verbindung zum Vorlauf 96 einen wesentlich größeren Strömungsquerschnitt besitzt, wird in der Kühlplatte 72 ein gewisser Unterdruck erzeugt, der die Verdampfung des Kühlmediums begünstigt, und im Kühler 98 ein Überdruck alsCharacterized in that the return 100 is connected to the interior of the cooling plate 72 via a throttle 102, while the connection to the flow 96 has a substantially larger flow cross section, a certain negative pressure is generated in the cooling plate 72, which promotes the evaporation of the cooling medium, and in Radiator 98 an overpressure than
Staudruck vor der Drossel, der die Kondensation begünstigt. Die Drossel 102 ist mit einem Rückschlagventil 103 kombiniert, um Rückfluss zu verhindern. Für den Fall, dass ein Super Leiter verwendet wird, ist eine Drosselkonstruktion nicht erforderlich.Back pressure in front of the throttle, which promotes condensation. The throttle 102 is combined with a check valve 103 to prevent backflow. If a super conductor is used, a choke construction is not necessary.
Fig.16 zeigt eine weitere Anwendung der erfindungsgemäßen Ventilpumpe, nämlich als künstliches Herz. Mit 110 ist eine Ventilpumpe bezeichnet, die im wesentlichen der Ventilpumpe von Fig.6 entspricht. Hinsichtlich Aufbau und Funktion dieser Ventilpumpe wird auf die Beschreibung von Fig.l bis 7 Bezug genommen. Entsprechende Teile tragen die gleichen Bezugszeichen wie dort.Fig. 16 shows a further application of the valve pump according to the invention, namely as an artificial heart. 110 denotes a valve pump which essentially corresponds to the valve pump of FIG. 6. With regard to the structure and function of this valve pump, reference is made to the description of FIGS. 1 to 7. Corresponding parts have the same reference numerals as there.
Die beiden Pumpenkammern 34 und 36 arbeiten hier unabhängig voneinander und fördern unterschiedliche Flüssigkeiten in unterschiedlichen Kreisen. Über das Rückschlagventil 28 wird in die Pumpenkammer 34 sauerstoffreiches Blut von der Lunge Pumperikammer 36 angesaugt und aus der Pumperikammer 36 über das Rückschlagventil 32 zur Lunge gefördert. Auch hier kann „Pulsfrequenz", nämlich die Umschaltfrequenz der Elektromagnete 22 und 24 durch einen Prozessor in Abhängigkeit von Signalen eines oder mehrerer Fühler gesteuert werden.The two pump chambers 34 and 36 work here independently of one another and convey different liquids in different circles. Via the check valve 28, oxygen-rich blood is drawn from the lungs into the pump chamber 34 Pump chamber 36 sucked in and conveyed out of the pump chamber 36 to the lungs via the check valve 32. Here too, “pulse frequency”, namely the switching frequency of the electromagnets 22 and 24, can be controlled by a processor as a function of signals from one or more sensors.
Eine solche Anordnung arbeitet als künstliches Herz. Die Ventilpumpe kann aber auch benutzt werden, um das geschwächte Herz eines Patienten zu entlasten. In diesem Fall wird die Ventilpumpe 10 mit parallelgeschalteten Ansaug-Rückschlagventilen 26 und 30 und ebenso parallelgeschalteten Ausstoß-Rückschlagventilen 26 und 32 in den Blutkreislauf eingeschaltet. Dadurch braucht das geschwächte Herz nicht die gesamteSuch an arrangement works as an artificial heart. The valve pump can also be used to relieve a patient's weakened heart. In this case, the valve pump 10 is switched into the bloodstream with suction check valves 26 and 30 connected in parallel and discharge check valves 26 and 32 also connected in parallel. As a result, the weakened heart does not need the whole
Leistung zum Inganghalten des Blutkreislaufs aufzubringen. Es hat sich gezeigt, daß das Herz, wenn es über eine gewisse Zeit hinweg auf diese Weise entlastet wurde, sich wieder erholen und dann wieder allein arbeiten kann.Applying power to maintain blood circulation. It has been shown that if the heart has been relieved in this way for a certain time, it can recover and then work alone again.
Gegenüber der Ventilpumpe von Fig.6 weist die als künstliches Herz verwendbareCompared to the valve pump of Figure 6, the one that can be used as an artificial heart
Ventilpumpe 110 noch einige Besonderheiten auf.Valve pump 110 still has some special features.
Der an der Membran 18 sitzende Arikerkörper 112 weist einen ringscheibenförmigen Rand 114 und einen angeformten, zentralen Hohlkörper 116 auf. Der Hohlkörper 116 bildet im wesentlichen einen Doppelkegel mit zwei in entgegengesetzte Richtungen längs der Hubachse 118 (Fig.17) zeigenden Kegeln. Der Hohlkörper 116 bildet einen Hohlraum 120. Der Hohlraum 120 und die Masse des Ankerkörpers 112 sind so bemessen, daß das mittlere spezifische Gewicht des Arikerkörpers 112 dem spezifischen Gewicht des Blutes entspricht. Die Elektromagnete 22 und 24 haben, wie üblich, einen topfförmigen Eisenkörper 122 mit einem zentralen Kern 124. Der Eisenkörper 122 und der Kern 124 bilden einen Ringkanal, in welchem eine Magnetwicklung 126 angeordnet ist. Der Kern 124 weist eine zentrale, konische Ausnehmung 128 auf. Die konische Ausnehmung 128 ist im wesentlichen komplementär zu dem Kegel des Hohlkörpers 116.Ariker body 112 seated on membrane 18 has an annular disk-shaped edge 114 and an integrally formed, central hollow body 116. The hollow body 116 essentially forms a double cone with two cones pointing in opposite directions along the stroke axis 118 (FIG. 17). The hollow body 116 forms a cavity 120. The cavity 120 and the mass of the anchor body 112 are dimensioned such that the average specific weight of the ariker body 112 corresponds to the specific weight of the blood. As usual, the electromagnets 22 and 24 have a cup-shaped iron body 122 with a central core 124. The iron body 122 and the core 124 form an annular channel in which a magnet winding 126 is arranged. The core 124 has a central, conical recess 128. The conical recess 128 is essentially complementary to the cone of the hollow body 116.
Diese Anordnung hat verschiedene Vorteile: Der Ankerkörper 112 schwebt in dem Blut, so daß keine lageabhängigen Gravitationskräfte auf den Ankerkörper 112 wirken. Die Kegel des Hohlkörpers 116 verringern den Strömungswiderstand des Blutes (oder einer sonstigen zu pumpenden Flüssigkeit) gegen die hin- und hergehende Bewegung des Ankerkörpers 112 behn Arbeiten der Membranpumpe. Der effektive Luftspalt zwischen dem Kern 124 des Elektromagneten 22 und dem Ankerkörper 112 wird bei gleichem Strömungswiderstand für die zum Rückschlagventil 26 strömende Flüssigkeit verringert. This arrangement has various advantages: the anchor body 112 floats in the blood, so that no position-dependent gravitational forces act on the anchor body 112. The cones of the hollow body 116 reduce the flow resistance of the blood (or other liquid to be pumped) against the reciprocating movement of the Anchor body 112 work the diaphragm pump. The effective air gap between the core 124 of the electromagnet 22 and the armature body 112 is reduced with the same flow resistance for the liquid flowing to the check valve 26.

Claims

Patentansprüche claims
1. Nentilpumpe mit einem Pumpenraum und einem Pumpen-Hubglied (18,20;76), das den Pumpenraum in zwei Pumperikammern (34,36;82,84) unterteilt, Rückschlagventilen zum Einlaß und Auslaß eines zu pumpenden Mediums und Antriebsmittel zur Erzeugung einer hin- und hergehenden Hübbewegung des1.Nentil pump with a pump chamber and a pump lifting member (18.20; 76) which divides the pump chamber into two pumping chambers (34.36; 82.84), check valves for the inlet and outlet of a medium to be pumped and drive means for generating a back and forth pretty movement of the
Pumpen-Hubgliedes (18,20;76), dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpen- Hubglied (18,20;76) längs einer Hubachse beweglich ist, das Pumpen-Hubglied (18,20;76) wenigstens teilweise dauermagnetisch oder magnetisierbar ist, die Antriebsmittel von Mitteln zur Erzeugung eines in Richtung der Hubachse wirksamen, umpolbaren magnetischen Feldes (22,24;78,80) gebildet sind, die alternierend zur Erzeugung eines in der einen oder der anderen Richtung wirkenden Magnetfeldes ansteuerbar sind.Pump lifting member (18, 20; 76), characterized in that the pump lifting member (18, 20; 76) is movable along a lifting axis, the pump lifting member (18, 20; 76) is at least partially permanently magnetic or magnetizable, the drive means are formed by means for generating a reversible magnetic field (22, 24; 78, 80) which is effective in the direction of the stroke axis and which can be actuated alternately to generate a magnetic field acting in one or the other direction.
2. Nentilpumpe mit einem Pumpenraum und einem Pumpen-Hubglied (18,20;76), das den Pumpenraum in zwei Pumpenkammern (34,36;82,84) unterteilt,2.Nentil pump with a pump chamber and a pump lifting member (18.20; 76) which divides the pump chamber into two pump chambers (34.36; 82.84),
Rückschlagventilen zum Einlaß und Auslaß eines zu pumpenden Mediums und Antriebsmittel zur Erzeugung einer hin- und hergehenden Hubbewegung des Pumpen-Hubgliedes insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Pumpenkammern (34,36;82,84) mit zwei Rückschlagventilen (26,28 bzw. 30,32;90,92 bzw. 86,88) verbunden ist, von denen das eine (26 bzw. 32; 90 bzw. 92) durch Überdruck in der Pυmpenkammer (34 bzw. 36;82 bzw. 84) und das andere (28,30; 86,84) durch Unterdruck in der Pumpenkammer (34 bzw. 36; 82 bzw. 84) geöffnet wird.Check valves for the inlet and outlet of a medium to be pumped and drive means for generating a reciprocating stroke movement of the pump lifting element, in particular according to claim 1, characterized in that each of the pump chambers (34,36; 82,84) with two check valves (26, 28 or 30.32; 90.92 or 86.88) is connected, one of which (26 or 32; 90 or 92) by overpressure in the pump chamber (34 or 36; 82 or 84) and the other (28,30; 86,84) is opened by negative pressure in the pump chamber (34 or 36; 82 or 84).
3. Nentilpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur3. Valve pump according to claim 1, characterized in that the means for
Erzeugung eines umpolbaren magnetischen Feldes von zwei Elektromagneten gebildet sind, durch welche entgegengesetzt gerichtete Magnetfelder erzeugbar sind und welche alternierend ansteuerbar sind. Generation of a reversible magnetic field are formed by two electromagnets, by means of which oppositely directed magnetic fields can be generated and which can be controlled alternately.
4. Nentilpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die4. Valve pump according to claim 1, characterized in that the
Wechselfrequenz der magnetfelderzeugenden Mittel (22,24) über eine Steuereinrichtung (38) von einem Fühlersignal nach Maßgabe einer Meßgröße veränderbar ist.Alternating frequency of the magnetic field generating means (22, 24) can be changed by a sensor signal according to a measured variable via a control device (38).
5. Nentilpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenraum ein Zylinder (74) ist, in welchem als Pumpen-Hubglied ein dauermagnetischer oder magnetisierbarer Kolben (76) geführt ist.5. Valve pump according to claim 1, characterized in that the pump chamber is a cylinder (74) in which a permanent magnet or magnetizable piston (76) is guided as a pump lifting member.
6. Nentilpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß6. Valve pump according to claim 3, characterized in that
(a) die Nentilpumpe als Membranpumpe ausgebildet ist, wobei der Pumpenraum von zwei schalenförmigen Gehäusehälften (14,16) gebildet ist, die zwischen sich als Pumpen-Hubglied eine Membran (18) halten,(a) the valve pump is designed as a diaphragm pump, the pump chamber being formed by two shell-shaped housing halves (14, 16) which hold a diaphragm (18) between them as a pump lifting member,
(b) die Membran (18) einen dauermagnetisches oder magnetisierbares Glied (20) aufweist und(b) the membrane (18) has a permanently magnetic or magnetizable member (20) and
(c) je ein Elektromagneten (22,24) zentral auf je einer der Gehäusehälften(c) one electromagnet (22, 24) centrally on each of the housing halves
(14,16) montiert ist.(14,16) is mounted.
7. Nentilpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß7. Valve pump according to claim 2, characterized in that
(a) die Nentilpumpe als Membranpumpe ausgebildet ist, wobei der Pumpenraum von zwei schalenförmigen Gehäusehälften (14,16) gebildet ist, die zwischen sich als Pumpen-Hubglied eine Membran (18) halten, und(a) the valve pump is designed as a diaphragm pump, the pump chamber being formed by two shell-shaped housing halves (14, 16) which hold a diaphragm (18) between them as a pump lifting member, and
(b) die Rückschlagventile (26,28;30,32) paarweise an den Gehäusehälften ( 14, 16) vorgesehen sind. (b) the check valves (26, 28; 30, 32) are provided in pairs on the housing halves (14, 16).
8. Nentilpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (26,28;30,32) jeweils auf diametral gegenüberliegenden Seiten der Gehäusehälften (14,16) angeordnet sind.8. A valve pump according to claim 7, characterized in that the check valves (26, 28; 30, 32) are each arranged on diametrically opposite sides of the housing halves (14, 16).
9. Nentilpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (26,28;30,32) Klappenventile sind.9. valve pump according to one of claims 1 to 8, characterized in that the check valves (26,28; 30,32) are flap valves.
10. Nentilpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß10. Valve pump according to claim 9, characterized in that
(a) das Rückschlagventil (26,28;30,32) eine in einer Ebene liegende rechteckige(a) the check valve (26,28; 30,32) is a rectangular in-plane
Durchtrittsöffriung (56) aufweist, die von einem Auflagerand (58) umgeben ist,Has passage opening (56) which is surrounded by a support edge (58),
(b) das Rückschlagventil (26,28;30,32) eine rechteckige Nentilklappe aufweist, die um eine im wesentlichen in der Ebene liegende, sich längs einer Seite des(b) the check valve (26, 28; 30, 32) has a rectangular valve flap which is arranged around a substantially in-plane, along one side of the
Rechtecks erstreckende Schwenkachse (62) schwenkbar ist und in Schließstellung auf dem Auflagerand (58) aufliegt,Rectangular pivot axis (62) is pivotable and rests on the support edge (58) in the closed position,
(c) der Offiiungswinkel des Rückschlagventils (26,28;30,32) relativ zu der Ebene durch einen Anschlag (64) auf einen Winkel von weniger als 90° beschränkt ist und(c) the opening angle of the check valve (26, 28; 30, 32) relative to the plane is limited by an abutment (64) to an angle of less than 90 ° and
(d) die Durchtrittsöffnung auf der der Schwenkachse (62) gegenüberliegenden Seite eine abgeschrägte, zu der Nentilklappe (60) in deren Offenstellung parallele Wandung (52) aufweist.(d) the passage opening on the side opposite the pivot axis (62) has a beveled wall (52) parallel to the valve flap (60) in its open position.
11. Kühlsystem, insbesondere zum Kühlen von elektronischen Bauteilen, und insbesondere unter Verwendung einer Ventilpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß11. Cooling system, in particular for cooling electronic components, and in particular using a valve pump according to one of claims 1 to 10, characterized in that
(a) das Kühlsystem einen Hohlkörper (72) aufweist, der mit einem zu kühlenden Teil in gut wärmeleitender Verbindung ist, (b) der Hohlkörper (72) Teil eines geschlossenen Kreises ist, der einen Kühler (98) enthält,(a) the cooling system has a hollow body (72) which is in a good heat-conducting connection with a part to be cooled, (b) the hollow body (72) is part of a closed circuit which contains a cooler (98),
(c) der geschlossene Kreis weiterhin eine Umlaufpumpe (70) enthält und(c) the closed circuit further contains a circulation pump (70) and
(d) der Hohlkörper (72) und der geschlossene Kreis mit einer niedrigsiedenden Flüssigkeit gefüllt ist, die durch Wärmezufuhr von dem zu kühlenden Teil verdampft und in dem Kühler (98) kondensiert.(d) the hollow body (72) and the closed circuit are filled with a low-boiling liquid which evaporates by the supply of heat from the part to be cooled and condenses in the cooler (98).
12. Kühlsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper eine flache, hohle Platte ist, die zu dem zu kühlenden Teil hin eine gut wärmeleitende Fläche aufweist und im übrigen mit einer Wärmeisolierung versehen ist.12. Cooling system according to claim 11, characterized in that the hollow body is a flat, hollow plate which has a good heat-conducting surface to the part to be cooled and is otherwise provided with thermal insulation.
13. Kühlsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte einerseits über eine Drossel mit einem von dem Kühler kommenden Rücklaufund andererseits über einen gegenüber der Drossel großen Strömungsquerschnitt mit einem zu dem Kühler führenden Vorlauf verbunden ist.13. Cooling system according to claim 12, characterized in that the plate is connected on the one hand via a throttle with a return coming from the cooler and on the other hand via a flow cross-section large compared to the throttle with a flow leading to the cooler.
14. Kühlsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklauf mit der Drossel auf der einen Seite der Platte und der Vorlauf auf der anderen Seite der Platte mit deren Innenraum verbunden ist.14. Cooling system according to claim 13, characterized in that the return is connected to the throttle on one side of the plate and the flow on the other side of the plate with the interior thereof.
15. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß15. Cooling system according to one of claims 11 to 14, characterized in that
(a) die Umlaufpumpe eine Ventilpumpe ist mit einem Pumpenraum und einem Pumpen-Hubglied, das den Pumpenraum in zwei Pumpenkammern unterteilt, Rückschlagventilen zum Einlaß und Auslaß eines zu pumpenden Kühlmediums und Antriebsmitteln zur Erzeugung einer hin- und hergehenden Hubbewegung des Pumpen-Hubgliedes,(a) the circulation pump is a valve pump with a pump chamber and a pump lifting element which divides the pump chamber into two pump chambers, non-return valves for the inlet and outlet of a cooling medium to be pumped and drive means for producing a reciprocating lifting movement of the pump lifting element,
(b) jede der Pumpenkammern mit zwei Rückschlagventilen verbunden ist, von denen jeweils ein erstes durch relativen Überdruck in der Pumperikammer und ein zweites durch relativen Unterdruck in der Pumpenkammer geöffnet wird, und(b) each of the pump chambers is connected to two check valves, a first of which is due to relative overpressure in the pump chamber and a second is opened by relative vacuum in the pump chamber, and
(c) die ersten Ventile parallel mit dem Vorlauf verbunden sind und die zweiten Ventile beide mit dem Inneren des Hohlkörpers verbunden ist.(c) the first valves are connected in parallel to the flow and the second valves are both connected to the interior of the hollow body.
16. Kühlsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß16. Cooling system according to claim 15, characterized in that
(a) der Pumpenraum ein Zylinder ist, in welchem als Pumpen-Hubglied ein dauermagnetischer oder magnetisierbarer Kolben geführt ist,(a) the pump chamber is a cylinder, in which a permanently magnetic or magnetizable piston is guided as the pump lifting element,
(b) die Umlaufpumpe auf der dem zu kühlenden Teil abgewandten Seite der Platte angeordnet ist, wobei die zweiten Rückschlagventile mit dem Inneren der Platte verbunden sind, und(b) the circulation pump is arranged on the side of the plate facing away from the part to be cooled, the second check valves being connected to the inside of the plate, and
(c) die ersten Rückschlagventile über ein Verteilerstück parallel mit dem Vorlauf verbunden sind.(c) the first check valves are connected in parallel to the flow via a distributor.
17. Verwendung einer Pumpe nach Anspruch 2 als künstliches Herz.17. Use of a pump according to claim 2 as an artificial heart.
18. Verwendung einer Pumpe nach Anspruch 2 als Blutpumpe zur Unterstützung eines geschwächten Herzens.18. Use of a pump according to claim 2 as a blood pump to support a weakened heart.
19. Ventilpumpe nach den Ansprüchen 1 und 2 insbesondere zur Verwendung als künstliches Herz oder als Blutpumpe zur Unterstützung eines geschwächten19. Valve pump according to claims 1 and 2 in particular for use as an artificial heart or as a blood pump to support a weakened
Herzens, dadurch gekennzeichnet, daßHeart, characterized in that
(a) die Ventilpumpe als Membranpumpe mit einem Pumpengehäuse ausgebildet ist, das den Pumpenraum bildet und durch die das Pumpen-Hubglied bildende Membran (18) in zwei Pumpenkammern (34,36) unterteilt ist, wobei an der Membran (18) ein wenigstens teilweise magnetisierbarer oder dauermagnetischer Arikerkörper (112) angebracht ist, und (b) der Ankerkörper (112) einen Hohlraum (120) aufweist, so daß das mittlere spezifische Gewicht des Ankerkörpers (112) dem spezifischen Gewicht der zu pumpenden Flüssigkeit, insbesondere des Blutes, entspricht.(a) the valve pump is designed as a diaphragm pump with a pump housing which forms the pump chamber and is divided into two pump chambers (34, 36) by the diaphragm (18) forming the pump lifting member, an at least partially on the diaphragm (18) magnetizable or permanently magnetic arikers body (112) is attached, and (b) the anchor body (112) has a cavity (120) so that the average specific weight of the anchor body (112) corresponds to the specific weight of the liquid to be pumped, in particular the blood.
20. Ventilpumpe nach Ansprach 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerkörper20. Valve pump according spoke 19, characterized in that the armature body
(112) sich längs der Hubachse (118) in entgegengesetzten Richtungen verjüngt.(112) tapers in opposite directions along the stroke axis (118).
21 Ventilpumpe nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerkörper (112) einen zentralen Höhlkörper (116) von doppelkonischer Grundform bildet.21 Valve pump according to claim 20, characterized in that the armature body (112) forms a central hollow body (116) of a double-conical basic shape.
22. Ventilpumpe nach Ansprach 21, dadurch gekennzeichnet, daß22. Valve pump according spoke 21, characterized in that
(a) auf der Hubachse (118) der Membran (18) an dem Gehäuse auf gegenüberliegenden Seiten zwei alternierend ansteuerbare Elektromagnete (22,24) mit je einem Kern (124) angeordnet sind und(a) on the stroke axis (118) of the membrane (18) on the housing on opposite sides two alternately controllable electromagnets (22, 24) are arranged, each with a core (124) and
(b) die Kerne (124) der beiden Elektromagneten (22,24) zentrale Ausnehmungen aufweisen (126), die mit den konischen Teilen des doppelkonischen Hohlkörpers (116) fluchten. (b) the cores (124) of the two electromagnets (22, 24) have central recesses (126) which are aligned with the conical parts of the double-conical hollow body (116).
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