气动配料单元和气动配料系统
技术领域
[0001] 本
发明涉及一种气动配料单元，所述气动配料单元具有多件式的壳体，在所述壳体中构成空腔，所述空腔由柔性的膜划分成
泵室和配料室。
背景技术
[0002] 为了精确分配极高
质量的介质，例如在制药领域，破费的且昂贵的配料单元必须通过很高
费用来清洁和消毒。这主要在很大的样本量中是值得的。
[0003] 在这样的配料单元中，在泵室中交替吸入和抽出泵
流体、特别是空气，以至于膜在两个末端
位置之间运动并且因此与泵室相对置的配料室的容积增加和减小。因此产生了一个膜泵，经由所述膜泵，配料流体以极其精确的量从配料单元流出或者吸入。配料室在入口侧上和出口侧上分别通过至少一个膜片
阀与入口或出口流体连接或者与入口或出口分开。对膜片阀的控制例如通过
气动阀来实现，所述气动阀控制在与配料流体相对置的一侧上对所述膜的压
力加载。
[0004] 从DE 10 2008 028 772 A1中已知一种气动配料单元，其中配料流体的量通过膜片阀的开启时间来控制。在所述膜片阀的下游设置第二膜片阀，当然所述第二膜片阀能够被已定义的大的旁路通道绕过。在第二膜片阀关闭时进行配料，其方式在于，流体流经精确确定尺寸的旁路通道。第二膜片阀用于，在关闭第一个膜片阀不久后将阀之间的管道吸空。为了精确地分配流体，必要的是识别流体的流动速度。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于，提供一个简单构造的配料单元，所述配料单元以经济的方式也保证了即使在小的，较低质量的介质中，也就是说配料流体中的经济的使用。此外，配料单元应是可极其简单地控制的，并且应精确地进行流体的分配。
[0006] 所述目的通过气动配料单元来实现，所述气动配料单元具有多件式的壳体，所述壳体具有第一壳体部分和第二壳体部分，在所述第一壳体部分中构成有容纳泵流体的多个泵通道，在所述第二壳体部分中构成有容纳配料流体的通道；所述气动配料单元具有柔性的膜，所述柔性的膜夹在第一壳体部分和第二壳体部分之间，并且将在壳体部分之间形成的空腔划分为泵室和配料室，所述泵室和配料室彼此流体分开，其中在第二壳体部分中存在引导至配料室或从配料室离开的输入通道和输出通道以及在输入通道和输出通道中存在膜片阀，所述膜片阀通过在第一壳体部分中的控制通道是可控制的，并且其中所述膜和所述膜片阀这样地构成，使得配料流体不与第一壳体部分
接触。所述膜片阀与泵室和配料室隔开，也就是说不是相同的部分。
[0007] 在根据本发明的配料单元中，生产所述第一壳体部分通常是成本过高的，所述第一壳体部分不与配料流体接触并且由此对于其它的测量不污染其它的配料流体。这意味着，仅需要清洁第二壳体部分，或者这使得根据本发明的配料单元甚至更经济，即仅需将第二壳体部分设计为一次性用品。与DE 10 2008 028 772 A1相比，在根据本发明的配料单元中，待进行分配的流体被吸入到自身的配料室中，所述配料室能够由两个单独的膜片阀朝向外部封闭。
[0008] 根据本发明的配料单元由此允许，不强制必须经由设置在上游的膜片阀的开启时间来确定配料量。相反，能够经由
频率控制更频繁或不太频繁地并且更快地或更慢地仅仅填充配料室，以便对于待进行分配的流体产生最小的单元。
[0009] 在本文中其它的优点是，仅在第一壳体部分中构成泵通道和/或控制通道，和/或仅在第二壳体部分中构成容纳配料流体的通道，以至于泵流体和配料流体分别在自己的壳体部分中流动并且分别不能与其它的壳体部分进行接触。
[0010] 优选的实施方式在于，在第二壳体部分已拆卸的情况下，所有通到与第二壳体部分相对置的贴靠面上的通道或空间被密封，特别是通过一个或多个膜被密封，以至于在更换第二壳体部分时通过第一壳体部分中开启的通道或室排除意外的污染。
[0011] 为了进一步降低配料单元的成本，使泵室和配料室彼此分开的膜和在输入通道和输出通道中的膜片阀的膜是共同的部分。这意味着，使泵室和配料室彼此分开的膜也延伸直至在输入通道和输出通道中的膜片阀中，并且因此具有伸入所述膜片阀的部段。
[0012] 如果第二壳体部分是能够以不需要横向
滑板的方式制成的注塑件，特别是由塑料构成的注塑件，那么所述注塑件是能够以极其低的成本制造的，这使得所述注塑件作为一次性用品是特别有吸引力的。这意味着，注塑件在注塑时所使用的两个注塑半模的脱模方向上不具有底切(Hinterschnitte)。
[0013] 除此之外，根据所述优选的实施方式，在注塑时在注塑件上制造所有的通道和室，也就是说，不需要机械的精加工或其它的精加工地来制造。
[0014] 在第二壳体部分中的通道或室如何制造的优选可能性在于，所述第二壳体部分具有两个相反的端侧。所述端侧的一个与第一壳体部分相对置，并且在某种程度上可以说形成在这两个壳体部分之间的分隔面。存在从一端侧引导至相反的端侧的纵向通道以及存在连接纵向通道的横向通道。横向通道在至少一个端侧上仅仅构成为敞开的
沟道。所述敞开的沟道能够由注塑半模上的凸起构成，并且所述纵向通道由销状的隆起部构成。所述销状的隆起部能够必要时由相对简单地实现的纵向方向上的滑板形成。尽管如此在这个实施方式中不需要横向滑板。不要横向滑板意味着，不存在其运动方向横向于注塑半模的脱模方向的滑板。
[0015] 如果将横向通道设计在与第一壳体部分相对置的端侧上，那么所述横向通道通过所述膜或所述膜的一个关闭。
[0016] 如果横向通道在第二壳体部分中在与第一壳体部分相反的端侧上构成，那么提出使用第三壳体部分。所述第三壳体部分与所述相反的端侧邻接，并且通过一个弹性的放置在中间的
密封件将用于配料流体的通道或第二壳体部分中的横向通道与第三壳体部分分开，以便将其朝向外部关闭。如果配料单元被供应有另一种配料流体，所述第三壳体部分因此也不与配料流体接触并且不必更换。
[0017] 泵室能够具有与膜相对置的后壁，所述后壁限定了泵室的一部分。膜能够在泵室已变空的情况下，其中也可以在泵室几乎完全变空的情况下，贴靠在所述后壁上。后壁具有至少一个朝向泵室敞开的凹部，所述凹部与引导泵流体的泵通道流体连接。但是在泵室已变空的情况下，其中，如已经说到的，也可以是在泵室几乎变空的情况下，膜与形成凹部的面隔开，虽然膜在其它情况下贴靠在后壁上。这个实施方式防止了当膜贴靠在后壁上时，所述膜保持粘接在所述后壁上。将膜粘接在后壁上导致，必须首先在引导泵流体的泵通道中构建大的过压，以便再次使膜从后壁上拆下。但是经由所述凹部，所述压力立即分布到后壁的区域中，以至于泵流体的压力均匀地分布在所述后壁的部段上，并且所述膜快速且无滞延地再次从后壁上拆下。
[0018] 在本文中优选在后壁中存在多个相互聚合的敞开的凹部，所述凹部形成一种分叉的沟道系统。
[0019] 本发明的一个特别优选的实施方式在于，在配料室的配料流体入口和配料流体出口之间存在至少一个溢出通道。所述溢出通道与膜的位置无关地使配料流体入口和配料流体出口流体连接。在以前的配料单元中，在高压流体排出时在输出通道中压力突然降低，所述输出通道从配料室离开。由此膜突然地被
挤压到输出通道的从配料室离开的开口上，以至于虽然在配料室中仍存在配料流体，但是所述输出通道却被无意地关闭。这会导致配料量的小幅
波动。为了进一步提高配料的精确性，溢出通道负责使配料流体入口和配料流体出口与膜的位置无关地一直彼此连接，以至于即使在输出通道中的压力突然下降时，位于输入通道中的膜片阀下游的配料流体能够流出。这也意味着，所述溢出通道以与膜的位置无关的方式使配料腔始终与用于配料流体的输出通道流体连接。
[0020] 优选的实施方式在于，溢出通道在第二壳体部分中成形为配料室的后壁中的敞开的沟道。
[0021] 配料流体入口和配料流体出口能够通过在最
短路径上连接所述配料流体入口和配料流体出口的溢出通道和/或通过至少一个在配料室的边缘上伸展的溢出通道彼此连接。优选不仅在配料室的边缘上也横向穿过配料室分别存在溢出通道。
[0022] 为了调节泵室的容积并且因此调节泵的容积，与膜相对置的后壁能够是可调节的，以至于后壁到膜的间距能够被改变。
[0023] 泵室和/或配料室分别具有与膜相对置的后壁，其中所述后壁的至少一个凸状或凹状地弯曲。通过所述凹状的弯曲提高各个室的容积，通过所述凸状的构造在各个室中出现
负压时降低膜和后壁之间的贴靠面积，以至于在贴靠的膜和后壁之间的
附着力小于在后壁为凹状时的附着力。通过设置具有以不同方式成形的后壁的第二壳体部分，在第一壳体部分相同的情况下在配料量方面能够改变配料单元。
[0024] 一个特别简单的实施方式在于，空腔仅在第一壳体部分中构成。在膜的平坦的位置中，由此不产生用于配料室的容积，所述配料室仅在膜进入第一壳体部分中的空腔时才形成。由此第二壳体部分能够由平坦的板构成，这在生产技术上带来成本的降低。
[0025] 本发明除此之外还涉及气动配料系统，所述气动配料系统具有根据本发明的配料单元和至少一个附加的第二壳体部分，所述附加的第二壳体部分与耦联在第一壳体部分上的第二壳体部分是结构相同的，其中所述耦联的第二壳体部分可无损坏地从第一壳体部分上拆下。根据本发明的配料系统因此设有更换件，以至于存在多个作为一次性部件的第二壳体部分。所述配料系统允许第二壳体部分由新的、未确定的壳体部分来更换，而不需要损坏第一壳体部分或固定件。
[0026] 在本文中这是有利的，即膜预装配在空腔中和/或膜片阀的膜预装配在第二壳体部分上并且在其上固定，以至于如果第二壳体部分被更换并且没有介质流出，一个或多个膜使得第二壳体部分中的空腔和通道进一步保持关闭。
附图说明
[0027] 本发明的其它的特征和优点由接下来的描述并且通过参考接下来的附图得出。在图中示出：
[0028] 图1示出穿过根据本发明的配料单元的第一实施方式的纵向剖视图，所述配料单元是根据本发明的配料系统的一部分，
[0029] 图2示出第二壳体部分的贴靠面的俯视图，所述第二壳体部分借助所述贴靠面与膜贴靠，
[0030] 图3示出第一壳体部分的贴靠面的俯视图，所述第一壳体部分借助所述贴靠面与膜贴靠，
[0031] 图4示出穿过根据本发明的配料单元的第二实施方式的纵向剖视图，所述配料单元是根据本发明的配料系统的一部分，以及
[0032] 图5示出穿过根据本发明的配料单元的第三实施方式的纵向剖视图，所述配料单元同样是根据本发明的配料系统的一部分。
具体实施方式
[0033] 在图1中描述了气动配料单元，所述气动配料单元此外用于配料高质量的流体，例如在制药领域中。在这里通过配料单元使流体流运动并且通过配料单元准确地确定所述流体的所排出的流体量。
[0034] 配料单元具有多件式的壳体，所述壳体具有第一壳体部分10，所述第一壳体部分例如设计为是方形的并且在所述第一壳体部分上固定有多个气动阀12、14。
[0035] 与所述第一壳体部分邻接的是第二壳体部分16，所述第二壳体部分例如构成为是板状的并且具有朝向第一壳体部分10的端侧18以及相反的端侧20。在第一和第二壳体部分10或16之间夹有膜22，所述膜优选在整个端侧18之上延伸并且相对于在第一壳体部分10上的相对置的端侧
覆盖所述端侧18。
[0036] 第三壳体部分24设置在端侧20上，其中在这里逐段地在第二和第三壳体部分16或24之间夹有一个平面的、弹性的密封件26。
[0037] 各个壳体部分10、16、24具有不同的功能。
[0038] 第一壳体部分10设置用于使所谓的泵流体流动，在这里泵流体总是优选为空气，所述空气经由阀12、14控制。
[0039] 为此在第一壳体部分10中构成泵通道和控制通道，所述泵通道和控制通道在下文中将进一步详细描述。
[0040] 在第一和第二壳体部分10或16之间构成空腔28，所述空腔在图1中所描述的实施方式中由在第一壳体部分10的朝向第二壳体部分16的端侧18上的拱状的凹部构成。
[0041] 膜22位于所述空腔28中。第一壳体部分10中的一个或多个泵通道30导向并通入空腔28。所述泵通道能够从阀12、14中的一个离开或者通入所述阀，以便使泵流体受控地流入或流出空腔28。
[0042] 在侧面上与空腔28间隔地在第一壳体部分10中构成其它的空腔31、32，所述其他的空腔分别是膜片阀的一部分。至少一个控制通道34、36分别通入空腔31、32中，其中在这里也能够设有导入泵流体和导出泵流体的通道，也就是说每个空腔31、32设有两个通道。一个或两个控制通道34、36引导至一个或多个阀12、14或来自于一个或多个阀12、14。
[0043] 在第二壳体部分16中设置用于配料流体的流入通道和流出通道。限制配料流体的腔和通道仅在第二壳体部分16中构成，以至于所述配料流体不能够与第一壳体部分10接触。
[0044] 在第二壳体部分16中的用于配料流体的输入通道40与入口
套管42连接，所述入口套管从端侧20通过在第三壳体部分24中的开口朝下伸出。输入通道40具有多个部段。尽可能接近套管42的第一部段从端侧20优选垂直地导向至端侧18，并且与膜22相邻。输入通道40的第二部段44在相反的方向上伸展，也就是说平行于第一部段仅略微与其间隔。这两个部段在端侧18上通入与空腔31相对置的区域。
[0045] 如果膜22不朝上凸出，而是平坦的或者仅轻微地朝下凸出，也就是说在朝向第二壳体部分16的方向上凸出，那么所述膜封闭输入通道40的这两个部段，以至于由此而形成的膜片阀被关闭。如果与之相反在空腔31中因为流出的泵流体而产生了负压，那么膜22在空腔31的区域中凸出到空腔31中，以至于输入通道40的这两个部段彼此流体连接。部分开启的阀在图1中通过虚线来表示。
[0046] 输入通道40在第二部段44的下游具有在端侧20上的横向通道46，所述横向通道由朝向端侧20敞开的沟道构成。所述沟道由密封件26封闭。所述密封件26导致，配料流体不与第三壳体部分24接触。在横向通道46之后还设置一个优选重新垂直于端侧18、20伸展的、再次在端壁18处终止的部段。在这里，通道40的部段48在空腔28的区域中终止。
[0047] 在侧面上与部段48间隔地开始所谓的输出通道50，所述输出通道具有垂直于端侧18、20伸展的部段和至少一个连接所述部段的横向通道52。在输出通道50中也安置一个膜片阀，所述膜片阀在空腔32的区域中构成。放弃了其它的细节，因为所述阀的构造是相应于空腔31中的阀的构造来设计的。
[0048] 输出通道50在输出套管61中终止，所述输出套管例如作为管道穿过第三壳体部分24中的凹槽向下延伸。
[0049] 空腔28形成一种泵，其中膜22将空腔28划分为两个室，也就是说泵室60和配料室62，所述泵室关于膜22位于膜的朝向第一壳体部分的一侧上，所述配料室在膜22的相反的一侧上构成。
[0050] 如果膜22在整个平面上贴靠端侧18，那么配料室62的容积为零或者近似为零，因此在附图中是不可识别的。但是如果在相对置的泵室60中产生了负压，那么膜22在所述区域中或多或少地向上弯曲(见图1中的虚线)，以至于配料室62的容积不断地增加并且所述泵室60的容积相应地缩小。膜22的
变形能够是这样大的，使得膜在整个平面上与第一壳体部分10中的与膜22相对置的所谓的后壁64贴靠。因此泵室60的容积为零或者近似为零，并且配料室62的容积达到最大。
[0051] 膜22在空腔28的区域中脉动地变形并且再次松弛，这通过泵室60中的压力的建立和/或负压的建立来实现。在相应于所述泵频率而调整的频率中，操纵在输入通道40和在输出通道50中的膜片阀，以至于在输入通道40敞开和在输出通道50关闭和在膜22向上弯曲的情况下，配料流体经由套管42被抽吸，所述配料流体紧接着在输入通道40被关闭和输出通道50被开启并且在膜22向下运动之后，再次经由输出套管61从配料系统中排出。
[0052] 如根据图1所看到的，在第一壳体部分中更确切地说仅在所述第一壳体部分中构成泵通道和控制通道30、34、36并且仅在第二壳体部分中构成引导配料流体的通道40、50。
[0053] 第三壳体部分24优选实施为不具有引导流体的通道，并且仅形成一种
盖子。
[0054] 虽然能够可选择地在第一和第二壳体部分10或16之间设置多个膜，以便关闭空腔28以及空腔31、32，但是在所描述的实施方式中存在一个共同的膜22。
[0055] 第二壳体部分16在制造技术方面被优化。仅存在这样的通道，所述通道或者垂直于端侧18、20伸展，并且在一个端侧上开始和在相反的端侧上终止。所述通道被称为纵向通道。所述通道的其它形式是所谓的横向通道。横向于纵向通道伸展的横向通道始终在端侧18和/或20上伸展并且构成为朝外敞开的沟道，所述沟道仅由膜22或密封件26封闭。
[0056] 通道的这种构造实现了，将第二壳体部分16设计为注塑件，优选由塑料构成。所述注塑件能够以不需要横向滑板(Querschieber)的方式被制造，因为在横向通道在外部敞开地终止在端侧18、20上之后，所述注塑件在脱模方向上(在这里朝向纵向通道)无底切地实施。
[0057] 配料单元的特点是一个或多个溢出通道70、72，所述溢出通道使在朝向配料室62的输入通道40的端部上的所谓的配料流体入口74与配料室62的所谓的配料流体出口76彼此流体连接。配料流体出口76在某种程度上可以说是出口通道50的开端。在图2中能够看到，所述溢出通道70仅是相对较窄的通道，所述溢出通道使配料流体入口74在最短的路径上与配料流体出口76连接。构成为横向通道的溢出通道70也构成为敞开的沟道，所述沟道在这里是端侧18中的凹部。
[0058] 对此附加地或可替代地，在第二壳体部分16中在配料室62的边缘上设置弓状伸展的其它的溢出通道72(见图2)。所述溢出通道也使配料流体入口74与配料流体出口76连接。
[0059] 对于所有的溢出通道70、72，适用的是，当膜22最大程度地被压靠第二壳体部分16时，随后所述溢出通道也开启。因此保证了，在出口侧上压力突然下降时，第二壳体部分16中位于输入通道40中的膜片阀下游的配料流体能够流出。配料室62因此总是完全地被放空，因此配料的精确度是很高的。
[0060] 此外端侧18在溢出通道70和分别两个邻接的溢出通道72之间的区域中是平坦的，但是并不限于此。
[0061] 在所描述的实施中所示范的后壁64构成为是拱状的，但不应受限于此，所述后壁附加地具有仍朝向泵室60敞开的凹部80(见图3)。所述凹部优选是槽形式的并且相互聚合，以至于例如产生了一种网或十字形状。所有的凹部80与泵通道30流体连接。
[0062] 即使膜22贴靠后壁64，那么凹部80还是不被所述膜22填充。因此当膜22应再次运动回到根据图1的初始位置中时，泵流体随后相对均匀且在一个更大的面分布地处于膜22上。因此膜也能够主动快速地从后壁64上拆下。
[0063] 如从图2和3得知，在同一壳体中设计多个并排构成的，相同实施的配料单元，以至于通过唯一的膜22能够为多个配料单元工作。在所示出的实施方式中，并排地设置四个配料单元，但是不受限于根据图1的实施方式的特点。
[0064] 在下文中被阐述的实施方式相应于之前所提到的实施方式，以至于对于同样功能的部分，能够接受已经引入的附图标记，并且在下文中仅探讨区别。
[0065] 在根据图3的实施方式中，特点在于，后壁64的至少一个部段在第一壳体部分10中设计为是可移动的。在这里，旋入螺钉81，所述螺钉的端壁82形成后壁64的一部分。螺钉81能够被或多或少地旋入到空腔28中，以至于连续地调节空腔的容积和膜22的升程。
[0066] 在所示出的
实施例中，端壁82是平坦的，但是所述端壁也能够设计为是凸的或凹的。相应的通入泵室60中的泵通道设置为相对于在第一壳体部分10中的螺钉81在侧向上(未示出)。
[0067] 在根据图5的实施方式中，第二壳体部分16在配料室62的区域中具有凸状的凸起，所述凸起形成凸状的后壁90。
[0068] 在根据图5的部位中，膜22在整个平面上贴靠在第二壳体部分16的后壁90上，仅在溢出通道70的区域中设置间隔。
[0069] 在所有的实施方式中适用的是，第二壳体部分16优选设计为注塑件，具有之前所提到的在端侧上敞开地伸展的横向通道和在端侧之间的相应的纵向通道。所有的第二壳体部分16也能够不需要横向滑板以注塑方法制造。
[0070] 优选仅在第一壳体部分10中设计空腔28，但是不受限于此。
[0071] 对于优化的膜使用寿命适宜的是，泵容积在第一和第二壳体部分10、16之间被划分，以至于分别在这两个壳体部分10、16中构成凹部的一部分。由此膜较少程度地被拉伸。
[0072] 如果对于借助配料流体的配料过程已经使用所述第二壳体部分并且另一种配料流体流过所述配料单元，那么所描述的配料元件允许将第二壳体部分16快速、简单的更换为相同构造的壳体部分替换件。因此例如简单地释放拧紧-夹紧连接(见图2和3中的开口92或
螺纹94)，这是无损坏地进行的。因此简单地将第二壳体部分16更换为新的第二壳体部分16，其中膜22、26固定在所述第二壳体部分16上并且一起被更换。
[0073] 配料单元优选不单独被提供，而是至少与附加的第二壳体部分一起被提供，所述附加的第二壳体部分设计为结构相同的更换件。优选存在明显多于两个的更换壳体部分。因此产生了气动配料系统。如果第二壳体部分的后壁具有不同的几何形状，那么通过更换第二壳体部分16能够调节不同的配料量，这使得配料系统是可变的。
[0074] 膜22优选预装配在第二壳体部分16上，例如通过在边缘侧卷边、预热或者粘接，以至于膜22不能脱落和不能意外翻转地再次被安装。可选择地，也能够预装配密封件26，例如预装配在第二壳体部分16上。
