隔膜泵
阅读：381发布：2020-05-12
专利汇可以提供隔膜泵专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 泵 ，其包括：限定循环空间的泵体，所述循环空间用于 流体 根据循环方向从所述循环空间的进入孔口循环到循环空间的输出孔口；隔膜，所述隔膜大致平行于循环方向保持在所述循环空间中；以及致动装置，所述致动装置适于在大致垂直于循环方向的方向上振动所述隔膜，其中所述隔膜包括具有 杨氏模量 在100MPa到10GPa之间的范围内的 聚合物 有机基质的材料或保护涂层。，下面是隔膜泵专利的具体信息内容。
1.一种泵，其包括：
限定循环空间的泵体，所述循环空间用于流体根据循环方向从所述循环空间的进入孔口循环到所述循环空间的输出孔口；
隔膜，所述隔膜大致平行于循环方向保持在所述循环空间中；以及
致动装置，所述致动装置适于在大致垂直于循环方向的方向上振动所述隔膜，其中所述隔膜包括具有杨氏模量在100MPa到10GPa之间的范围内的聚合物有机基质的材料或保护涂层。
2.根据权利要求1所述的泵，其中所述隔膜的或所述隔膜的保护涂层的聚合物有机基质包括含氟聚合物。
3.根据前述权利要求中任一项所述的泵，其中所述泵还包括至少一个密封件，并且其中所述至少一个密封件包括含氟聚合物。
4.根据前述权利要求中任一项所述的泵，其中所述泵还包括：
连接到所述隔膜的端部的支撑件，
其中所述支撑件的突出部分以密封方式朝着所述泵体的外部穿过，并且其中所述致动装置适于作用于所述支撑件的突出部分上以在所述隔膜的端部处生成激励力。
5.根据权利要求4所述的泵，其中所述支撑件包括聚合物材料，并且其中所述支撑件的聚合物材料与所述隔膜的保护涂层的聚合物材料相同。
6.根据权利要求4所述的泵，其中所述隔膜和所述支撑件中的至少一个包括至少一个周边孔口和至少一个中心孔口。
7.根据前述权利要求中任一项所述的泵，其中所述泵包括纤维加强的聚合物。
8.根据前述权利要求中任一项所述的泵，其中所述泵体包括彼此相对的第一刚性壁和第二刚性壁，并且所述第一刚性壁和所述第二刚性壁之间限定所述循环空间，其中所述隔膜包括盘，并且其中所述隔膜大致平行于所述第一刚性壁和所述第二刚性壁保持在所述循环空间中。
9.根据权利要求8所述的泵，其中所述进入孔口在所述隔膜的周边附近通向所述循环空间，并且其中所述输出孔口在所述隔膜的中心区域附近通向所述循环空间。
10.根据前述权利要求中任一项所述的泵，其中所述泵体还包括限定第一壁的第一凸缘和限定第二壁的第二凸缘，其中所述第一壁和所述第二壁之间限定所述循环空间，并且其中所述第一凸缘限定所述进入孔口和所述输出孔口。
11.根据前述权利要求中任一项所述的泵，其中所述致动装置包括由交流电流供电的至少一个电磁线性致动器。
12.根据前述权利要求中任一项所述的泵，其还包括联接到所述致动装置的至少一个铁磁元件。
13.根据前述权利要求中任一项所述的泵，其还包括与所述致动装置连接的至少一个流体流量传感器。
14.一种流体移位装置，其包括高流速分配泵和根据前述权利要求中任一项所述的隔膜泵，其中所述隔膜泵连接到所述分配泵的出口。
15.一种容器混合器，包括：
适于接纳流体的容器，所述容器包括挠性材料；以及
布置在所述容器中的根据前述权利要求中任一项所述的泵。
隔膜泵
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于移动流体的泵，并且更具体地，本发明涉及一种用于这样的应用的泵，其中待移动的流体是不被污染或损害的流体，例如生物流体或高纯度流体，或其中待移动的流体是侵蚀性流体，例如用于制造半导体部件的流体。
背景技术
[0002] 为了移动溶液或流体悬浮液，已知的是使用包括泵体中的叶轮的离心泵。叶轮典型地借助于轴操作，所述轴从泵体向外穿过并由外部马达旋转。这样的离心泵的缺点是在叶轮的驱动轴穿过的轴承处有污染或泄漏的风险。此外，在操作中叶轮的旋转在流体中生成剪切应力，这在脆性流体、特别是生物流体的情况下是不利的。
[0003] 这样的离心泵的另一缺点是其不适于移动倾向于破坏机械轴承的侵蚀性流体。侵蚀性流体的例子包括在设计为使半导体部件的表面平面化的CMP(化学机械平面化)抛光工艺中使用的悬浮液。这些悬浮液可以具有倾向于机械侵蚀轴承的很细的颗粒。
[0004] 工业继续需要改进的泵。
发明内容
[0005] 本发明更具体地旨在通过公开一种针对小体积和大体积的流体两者提供有效流体移位的泵来消除这些缺点，该泵使得能够获得随着时间的稳定流体流速，同时提供在流速的宽范围内调节流体流速的能力，泵的结构还适于限制对待移动的流体造成污染或损害的风险，并且能够与侵蚀性流体一起使用。
[0006] 根据本文中所述的一个或多个实施例的泵大体上可以包括限定循环空间的泵体，所述循环空间用于流体根据循环方向从所述循环空间的进入孔口循环到所述循环空间的输出孔口。泵还可以包括隔膜，所述隔膜大致平行于循环方向保持在所述循环空间中；以及致动装置，所述致动装置适于在大致垂直于循环方向的方向上振动所述隔膜。在实施例中，所述隔膜可以包括由具有杨氏模量在100MPa到10GPa之间的范围内、例如在200MPa到2GPa之间的范围内的聚合物有机基质的材料制成的保护涂层。在本发明的含义内，“保护涂层”是旨在在泵的操作期间与流体接触的隔膜的外部分，应当理解除了保护涂层之外的隔膜的其余部分配置成不与流体接触。根据本发明，流体是可以移动的可变形介质，例如液体，气体，凝胶，糊剂，粉末，悬浮液，分散体，乳液，或这些的混合物。在实施例中，隔膜由具有杨氏模量在100MPa到10GPa之间、例如在200MPa到2GPa之间的范围内的聚合物有机基质的材料制成。在本申请中，给出了在23℃下测量的杨氏模量的数值。
[0007] 在实施例中，隔膜或隔膜的保护涂层可以由杨氏模量在100MPa到10GPa之间的范围内，例如在200MPa到2Gpa之间的范围内的聚合物有机材料一体地制成。在另一实施例中，隔膜或隔膜的保护性涂层可以由包括杨氏模量在100MPa到10GPa之间的范围内、例如在200MPa到2Gpa之间的范围内的聚合物有机基质和加强件、特别是例如基于玻璃纤维的纺织或无纺纤维加强件的复合材料制成。
[0008] 根据本发明的某些实施例，泵可以布置在设计成接纳至少一种流体的容器内，其中容器由挠性材料制成。
[0009] 如上所述的具有振动隔膜的泵可以避免在泵体中使用机械轴承，由此减小污染和泄漏的风险。另外，这样的隔膜泵可以在移位的流体中生成小剪切应力，由此保持流体组分的完整性，同时保证高水平的流体移位。这样的泵可以在宽范围内调节流体流速，例如从0.1L/min至100L/min。对于给定的流体流量值，也能够获得随着时间的流体流量的良好稳定性。根据本文中所述的实施例的具有振动隔膜的泵的另一优点是泵可以是自启动的。也就是说，泵不需要初始填充有流体以便操作。相反，在实践中，泵可以移动一定量的空气，因此在上游回路中产生真空，这允许流体流入到循环空间中。
[0010] 在具体实施例中，隔膜或隔膜的保护涂层可以包括具有在100MPa到10GPa之间、例如在200MPa到2GPa之间的范围内的相对高的杨氏模量的聚合物有机材料。相反地，诸如硅酮或聚氨酯弹性体的弹性体具有在1MPa到10MPa之间的范围内的杨氏模量。本发明人的贡献是发现由具有杨氏模量在100MPa到10GPa之间的范围内的聚合物有机基质的材料制成的隔膜或由具有杨氏模量在100MPa到10GPa之间的范围内的聚合物有机基质的材料制成的保护涂层不仅能够在整合到具有振动隔膜的泵中时提供流体推进的功能，而且能够承受退化，特别是当泵用于移动机械侵蚀性流体(例如在CMP抛光工艺中使用的悬浮液)时。
[0011] 另外，具有在100MPa到10GPa之间的范围内的杨氏模量的聚合物有机材料也可以比硅酮或聚氨酯弹性体在化学上更稳定，并且不太可能通过与在泵中流动的流体接触而化学改性。
[0012] 根据本发明的一个方面，致动装置可以配置成在位于循环空间的进入孔口附近的隔膜的端部处交替地生成大致垂直于循环方向的激励力。
[0013] 根据本发明的另外的实施例，隔膜可以布置成使得响应于在大致垂直于隔膜的方向上将激励力交替地施加到隔膜的一个端部，当隔膜平行于循环方向延伸时，隔膜的至少一个波动出现并且沿着隔膜从其受到激励力的端部朝着隔膜的另一端部传播。
[0014] 这样，隔膜可以构成用于波从其受到激励力的端部移位到其另一端部的支撑件。这些波的位移可以伴随着流体循环空间中的强制阻尼。因此可以在隔膜和流体之间以压力梯度和流体流的形式建立机械能的传递。
[0015] 根据特定实施例，隔膜的激励可以在隔膜的固有频率之一、特别是隔膜的第一固有频率下进行。在实施例中，为了避免流体中的局部压力效应，隔膜的激励频率可以具有在20Hz到300Hz之间的范围内、例如在40Hz到150Hz之间的范围内的值。
[0016] 在静止时，隔膜可以仅仅在其周边处被保持。在致动时，隔膜的表面积随着波的形成而增加，由于在隔膜的周边处的保持，导致操作中的隔膜张紧。隔膜的周边可以与周边刚性支撑件接合。支撑件可以在隔膜的周边处施加力以迫使隔膜在支撑件的延伸平面中返回。在盘状隔膜几何形状的情况下，支撑件可以是环，其在隔膜的周边处施加辐射力。
[0017] 在一个实施例中，隔膜的聚合物有机基质或隔膜的保护涂层的聚合物有机基质可由含氟聚合物制得。在本发明的上下文中，术语“含氟聚合物”指在其链中具有至少一种如下单体的任何聚合物：所述单体选自含有能够打开以聚合或者增长聚合反应的乙烯基基团的化合物，并含有直接附接至所述乙烯基基团的至少一个氟原子、氟烷基基团或氟烷氧基基团。单体的例子包括氟乙烯；偏氟乙烯(VF2)；三氟乙烯(VF3)；氯三氟乙烯(CTFE)；1，2-二氟乙烯；四氟乙烯(TFE)；六氟丙烯(HFP)；全氟(烷基乙烯基)醚，如全氟(甲基乙烯基)醚(PMVE)、全氟(乙基乙烯基)醚(PEVE)和全氟(丙基乙烯基)醚(PPVE)；全氟(1，3-二氧杂环戊烯)；全氟(2，2-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯)(PDD)；式CF2＝CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2X(其中X为SO2F、CO2H、CH2OH、CH2OCN或CH2OPO3H)的产物；式CF2＝CFOCF2CF2SO2F的产物；式F(CF2)nCH2OCF＝CF2(n为1、2、3、4或5)的产物；式R1CH2OCF＝CF2(其中R1为氢或F(CF2)z，且z为1、2、3或4)的产物；式R3OCF＝CH2(其中R3为F(CF2)z-，且z为1、2、3或4)的产物；全氟丁基乙烯(PFBE)；3，3，3-三氟丙烯；2-三氟甲基-3，3，3-三氟-1-丙烯。含氟聚合物可为均聚物或共聚物，其也可包括非氟化单体，如乙烯。在一个更特定的实施例中，含氟聚合物选自：氟化乙烯丙烯(FEP)、乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚四氟乙烯全氟丙烯乙烯基醚(PFA)、聚四氟乙烯全氟甲基乙烯基醚(MFA)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯氯三氟乙烯(ECTFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)，或它们的组合。
[0018] 在一个实施例中，整个泵体可由含氟聚合物制得，所述含氟聚合物可选地被纤维加强，特别是用玻璃纤维来纤维加强。在另一实施例中，泵的每个密封件可由含氟聚合物制得。含氟聚合物可能避免任何污染的可能性，这可有利于高纯度应用。含氟聚合物也可具有对化学品，尤其是对特别用于半导体制造的酸(如硫酸(H2SO4)、氢氟酸(HF)或磷酸(H3PO4))具有抗性的优点。
[0019] 根据本发明的一方面，泵可包括支撑件，所述支撑件可连接至隔膜的端部。所述支撑件可具有足够的强度以承受激励力，且所述支撑件的至少突出部分以密封方式朝着泵体的外部穿过，所述致动装置配置成作用于所述支撑件的所述突出部分上，从而在所述隔膜的端部处以交替方式生成激励力。
[0020] 根据一个实施例，所述支撑件可由与隔膜的材料或与隔膜的保护涂层的材料不同的聚合物材料制得。在一个特定实施例中，所述支撑件可由选自聚碳酸酯、聚苯硫醚(PPS)或聚丙烯的材料制得，所述材料可能被纤维，尤其是玻璃纤维加强。所述隔膜可随后被包覆模制于支撑件上，这可在泵组装中节省时间，并同时改进隔膜与支撑件之间的粘附和联接。
[0021] 根据一个实施例，所述支撑件可由与隔膜的聚合物有机基质或与隔膜的保护涂层的聚合物有机基质相同的聚合物材料制得。所述支撑件可随后与隔膜成一体，特别是通过模制而与隔膜成一体。
[0022] 根据本发明的一方面，整个泵可包括一种或多种聚合物材料或甚至基本上由一种或多种聚合物材料组成，所述聚合物材料可选地被纤维加强以用于泵的具有机械功能的部分(如支撑件)。非限制性地举例而言，泵体可包括如下或甚至基本上由如下组成：聚烯烃、聚碳酸酯或含氟聚合物(如PFA或PTFE)。所述支撑件可由可能用玻璃纤维加强的聚碳酸酯、聚苯硫醚(PPS)或聚丙烯制得。所述隔膜可包括PFA或甚至基本上由PFA组成，所述PFA具有在500MPa到600MPa之间范围内的杨氏模量。包括一种或多种聚合物材料或甚至基本上由一种或多种聚合物材料组成的这种泵有可能限制制造成本和泵的重量。此外，可能不存在用以移动的与一种或多种流体接触的金属部件，这在将趋于攻击金属材料的侵蚀性流体或易受金属污染的流体移位的情况中可为特别有利的。
[0023] 应当领会隔膜的若干已知的几何形状与本发明是相容的。
[0024] 根据一个实施例，隔膜可以以大致平行六面体条带的形式保持在循环空间中，所述循环空间由面对隔膜的主表面布置的两个优选刚性的壁界定。然后可以将大致垂直于隔膜的中平面的激励力施加到位于循环空间的进入孔口一侧的隔膜的边缘，使得变形波可以朝着位于循环空间的输出孔口一侧的隔膜的相对边缘传播。
[0025] 根据另一实施例，隔膜可以具有管状形式，并且可以保持在具有刚性壁的管状循环空间中。然后，对称径向激励力的分布可以施加到位于循环空间的进入孔口一侧的管状隔膜的一个端部，使得变形波可以朝着位于循环空间的输出孔口一侧的隔膜的相对端部传播。
[0026] 根据又一实施例，隔膜可以呈盘或盘的一部分的形式，并且保持在由面对隔膜的主表面布置的两个优选刚性的壁界定的循环空间中。然后，大致垂直于隔膜的中平面的激励力可以施加到位于循环空间的进入孔口一侧的隔膜的第一端部，使得变形波可以朝着位于循环空间的输出孔口一侧的隔膜的第二端部传播。具有盘状几何形状的该实施例的优点是可以简化隔膜在循环空间中的保持，原因是隔膜仅仅在其外周边缘的高度处被保持。
[0027] 根据具有盘状几何形状的实施例的第一变型，施加激励力的位于进入孔口一侧的隔膜的第一端部可以是隔膜的中心边缘，而位于输出孔口一侧的隔膜的第二端部可以是隔膜的外周边缘。该布置形式对应于泵的离心配置，其中流体从隔膜的中心朝着周边循环。
[0028] 根据具有盘状几何形状的实施例的第二变型，施加激励力的位于进入孔口一侧的隔膜的第一端部可以是隔膜的外周边缘，而位于输出孔口一侧的隔膜的第二端部可以是隔膜的中心边缘。该布置形式对应于泵的向心配置，其中流体从隔膜的周边朝着中心循环。该向心配置可以生成从循环空间的周边朝着中心的能量集中的效果，因此使得能够获得与工业应用中所需的相容的压力梯度。该向心配置也可以使得能够在隔膜的外周边缘的高度处以较小的激励幅度工作，并且因此限制对脆性流体的损害。
[0029] 在实施例中，泵体可以包括彼此相对的两个刚性壁，在它们之间限定循环空间。隔膜可以大致为盘的形式并且平行于刚性壁保持在循环空间中。然后，所述或每个进入孔口可以优选地在隔膜的周边附近通向循环空间，而所述或每个输出孔口可以在隔膜的中心区域附近通向循环空间，这对应于向心配置。
[0030] 不考虑隔膜的几何形状，隔膜和/或支撑件可以有利地包括孔口，使得流体可以在循环空间中的隔膜的两侧通过。因此能够利用泵体的整个体积来传递混合能量。具体地，在具有盘状几何形状的实施例中，隔膜和/或支撑件可以包括至少一个周边孔口和至少一个中心孔口。
[0031] 根据一个实施例，泵体可包括第一凸缘和第二凸缘，形成彼此相对的两个优选刚性的壁，在它们之间限定循环空间，第一凸缘包括循环空间的进入和输出孔口。第二凸缘可以包括泵的排出孔口。
[0032] 从循环空间的进入孔口朝着循环空间的输出孔口，垂直于循环方向截取的根据本发明的泵的循环空间的横向横截面可以总体上是恒定的、增大的或减小的。具体地，在具有盘状几何形状的隔膜的情况下，从隔膜的周边朝着隔膜的中心区域，循环空间的厚度可以总体上是恒定的、增大的或减小的。其中循环空间的横向横截面总体上从进入孔口朝着输出孔口增大的配置可以能够保证在输出孔口的高度处的显著流体输送。其中循环空间的横向横截面总体上从进入孔口朝着输出孔口减小的配置可以有助于波从受到激励力的端部朝着隔膜的另一端部传播。
[0034] 在实施例中，泵可以包括至少一个铁磁元件，所述铁磁元件可以容纳在泵体中并且可以形成用于振动隔膜的致动装置的可移动部分。然后可以围绕泵体提供绕组，从而引起铁磁元件在泵体内部的移位。该配置可以允许完全封闭的泵体。
[0036] 在实施例中，根据本发明的实施例的隔膜泵可以使得能够通过调节由致动装置强加的隔膜的振动的幅度和/或频率来控制流体流速。
[0037] 本发明的特定实施例也可以涉及包括高流速分配泵和如上所述的隔膜泵的流体移位装置，其中隔膜泵连接到分配泵的出口。在分配泵的出口处提供根据本发明的某些实施例的隔膜泵可以使得能够获得流体的平稳流，或者获得输送的流体的量的更高精度。也可以使得能够用作比例阀并且减小流体压力。附图说明
[0038] 从仅作为例子并且参考附图提供的根据本发明的泵的以下描述，本发明的特征和优点将变得明显，其中：
[0039] 图1包括根据实施例的泵的局部切除的透视图；
[0040] 图2包括根据图1中的平面II-II的横向横截面；
[0041] 图3包括图1和2中的泵的隔膜的透视图。
具体实施方式
[0042] 与图组合的以下描述被提供以帮助理解本文中公开的教导。以下论述将聚焦于具体实现方式和教导的实施例。该聚焦被提供以帮助描述教导并且不应当被解释为限制教导的范围或可应用性。然而，可以基于如本申请中公开的教导使用其它实施例。对范围的引用[0043] 术语“包括”、“包含”、“具有”或它们的任何其它变型旨在涵盖非排他包括。例如，包括特征的列表的方法、制品或装置不必仅仅被限制到那些特征，而是可以包括未明确列出或这样的方法、制品或装置固有的其它特征。此外，除非相反地明确说明，“或”是指可兼或而不是互斥或。例如，条件A或B由以下的任何一个满足：A为真(或存在)并且B为假(或不存在)，A为假(或不存在)并且B为真(或存在)，以及A和B都为真(或存在)。
[0044] 而且，“一”的使用被用于描述本文中所述的元件和部件。这样做仅仅是为了方便和给出本发明的范围的一般意义。该描述应当被理解为包括一个、至少一个或单个，也包括多个，反之亦然，除非明确它表示另外含义。例如，当在本文中描述单个物品时，一个以上物品可以代替单个物品被使用。类似地，在本文中描述一个以上物品的情况下，单个物品可以替代一个以上物品。
[0045] 除非另外限定，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。材料、方法和例子仅仅是示例性的而不是旨在限制。在本文中未描述的范围内，关于具体材料和处理动作的许多细节是常规的，并且可以在流体泵送领域中的教科书和其它来源中找到。
[0046] 图1和图2大体上包括具有泵体3的泵1，所述泵体在其内部体积中限定用于流体流的循环空间4。可变形隔膜6可以包含在循环空间4内以用于推进流体。泵体3包括在周边处彼此连接的两个凸缘，上凸缘5和下凸缘7。在泵体3的组装配置中，上凸缘5的刚性壁51与下凸缘7的刚性壁71相对地定位，使得壁51和71之间限定循环空间4。如图1中所示，循环空间4具有与隔膜6类似的盘状。
[0047] 上凸缘5的壁51可以包括周边孔口52和中心孔口54，其分别形成循环空间4中的流体进入孔口和从循环空间4的流体出口孔口。流体可以在循环空间4中在径向向心方向A上从周边进入孔口52循环到中心出口孔口54。在实践中，用于流体供应的管(未显示)可以连接到孔口52和54。
[0048] 根据本发明的实施例，隔膜6的至少一部分由具有在100MPa到10Gpa之间的范围内的杨氏模量的聚合物材料制成。例如，在实施例中，隔膜6可以包括PFA或大致由PFA组成。凸缘5和7也可以由诸如聚丙烯的聚合物材料制成。在实施例中，隔膜6和凸缘5和7可以通过模制、例如通过注射模制形成。
[0049] 隔膜6具有中平面P并且可以在循环空间4中平行于方向A保持张紧。隔膜6的外周端部61可以固定到刚性支撑件8。支撑件8可以包括环形部分80和从环形部分80突出的圆周分布的多个周边腿部81。支撑件8可以由诸如聚碳酸酯的聚合物材料制成。支撑件8可以通过模制单件、例如通过注射模制而获得。在实施例中，隔膜6可以通过包覆模制与支撑件8组装。
[0050] 在实施例中，隔膜6可以具有中心孔口64并且支撑件8可以包括多个周边孔口82。因此，流体可以在循环空间4中在隔膜6的两侧循环。也就是说，流体可以在限定于隔膜6和上凸缘5之间的体积中和在限定于隔膜6和下凸缘7之间的体积中循环。
[0051] 如图1和2中所示，支撑件8的周边腿部81可以通过下凸缘7的孔78从泵体3向外突出。在实施例中，支撑件8具有穿过下凸缘7的六个孔78的六个周边腿部81。密封件2可以设在每个孔78中。在实施例中，密封件2可以由诸如PTFE的含氟聚合物制成，并且通过任何合适的布置形式(包括通过包覆成型、焊接或卡扣配合)连接到支撑件8的腿部81。
[0052] 支撑件8的周边腿部81可以被提供以联接到致动装置9，所述致动装置在实施例中包括具有可移动部分91的多个电磁线性致动器，所述可移动部分适于与周边腿部81固定，例如卡扣到周边腿部81的内部中。
[0053] 当由交流电流激励时，每个致动装置产生由在致动装置内出现拉普拉斯力引起的可移动部分91的往复平移位移。然后，致动装置的移动部分91能够将在大致垂直于隔膜6的中平面P的方向B上的平移运动赋予支撑件8。因此，致动装置9能够以交替方式在隔膜6的外周端部61处生成大致垂直于隔膜6的中平面P的激励力F。
[0054] 支撑件8的材料和尺寸可以选择成使得支撑件8具有足够的刚度以保证施加到隔膜6的外周端部61的激励力F在隔膜的整个周边上大致相同，即使致动器离散地作用在腿部81处。
[0055] 在实施例中，为了保证从受到力F的隔膜6的外周端部61朝着限定中心开口64的隔膜的端部的良好的波传播，隔膜6具有从其外周端部61到其中心孔口64减小的厚度e。
[0056] 根据本发明的实施例，上述的泵1可以包括隔膜6。隔膜6可以由PFA制成，PFA是具有在500MPa到600MPa之间的范围内的杨氏模量的含氟聚合物，使得对于小体积和大体积都能够获得流体的有效移位，并且可以用于移动机械和/或化学侵蚀性流体，例如用于制造半导体部件的流体。
[0057] 通过用包括PFA或甚至大致由PFA组成的隔膜代替由硅酮弹性体制成的隔膜，用包括PFA或甚至大致由PFA组成的隔膜获得的流体流量与用由硅酮弹性体制成的隔膜获得的流体流量大致相同。已观察到对于隔膜的相同操作频率，具有包括PFA或甚至大致由PFA组成的隔膜的泵相对于具有由硅酮弹性体制成的隔膜的泵的流体流量的减小在用硅酮弹性体的隔膜获得的流体流速的最大15％的范围内。
[0058] 当隔膜6具有层状结构时也可以获得这些结果，所述层状结构例如包括由具有杨氏模量在100MPa到10GPa之间的范围内、例如在200MPa到2GPa之间的范围内的聚合物有机基质的材料制成的保护涂层，例如PFA；以及至少一个内层，其在泵的组装配置中由保护涂层保护以防止流体在循环空间4中流动，其中内层可由与保护涂层的材料不同的另一种材料组成。
[0059] 隔膜的内层可以由具有远低于100MPa的杨氏模量的聚合物材料制成，例如硅酮或聚氨酯弹性体。
[0060] 有利地，根据本发明的某些实施例的泵可以减小在循环流体中生成的剪切应力，这可以避免对组分的损害。根据本发明的某些实施例的泵因此适用于移动所有类型的流体，包括脆性的或带有颗粒的流体，特别是生物流体或药物流体。根据本发明的某些实施例的泵也很好地适合于混合其剪切将被控制的非牛顿流体，例如用于混合剪切稀化或剪切稠化流体，或用于混合可以在剪切效应下不可逆地凝固的流体。另外，使用根据本发明的某些实施例的泵，由于没有与旋转构件关联的机械轴承，因此泄漏和污染的风险被限制。根据本发明的某些实施例的泵也具有减小的尺寸，特别是由于隔膜相对于涡轮机的较小尺寸，其与离心泵相比被展平。
[0061] 本发明不限于图中描述和示出的例子。
[0062] 特别地，如上所述，根据本发明的某些实施例的泵的隔膜可以由具有除PFA之外的聚合物有机基质的任何材料制成，其杨氏模量在100MPa到10MPa之间的范围内，例如在200MPa到2GPa之间的范围内，特别是FEP或PTFE。根据本发明的某些实施例的隔膜泵也可以具有如上所述的层状结构，所述层状结构包括由具有杨氏模量在100MPa到10GPa之间的范围内、例如在200MPa到2GPa之间的范围内的聚合物有机基质的材料制成的保护涂层，以及由至少一个内层形成的芯层，所述内层可以由与构成保护涂层的材料不同的另一种材料制成，特别是具有远低于100MPa的杨氏模量的聚合物材料，从而增加隔膜的弹性。
[0063] 泵的隔膜也可以具有除了盘状之外的几何形状。具体地，隔膜可以具有叶片或管状几何形状。另外，仅仅隔膜的一侧可以用于移动流体，例如在没有允许流体在隔膜的任一侧通过的中心开口64和/或周边孔82的情况下上述的实施例就是这种情况。此外，在以上实施例中，泵可以包括围绕泵体的周边周向地分布的多个进入孔口52，并且包括中心输出孔口54。泵也可以包括例如在出口54处的止回阀，从而保证计量泵的功能。
[0064] 根据先前实施例的另一变型，支撑件8和隔膜6或隔膜6的保护涂层可以由具有在100MPa到10GPa之间的范围内、例如在200MPa和2GPa之间的范围内的模量杨氏的聚合物有机基质的相同材料制成。支撑件可以与隔膜成一体，并且具体是通过模制与其形成整体。不管在一件或两个独立件中的隔膜和支撑件的相对配置，可以在隔膜上或在支撑件上提供用于使流体在循环空间中的隔膜的两侧通过的孔，该孔在先前实施例中标记为64和82。
[0065] 在实施例中，除了上述的线性电磁致动器之外的致动装置可以在本发明的上下文中使用。具体地，可以修改电磁致动器的结构使得在泵体周围设置线圈从而在泵体内部引起每个致动器的可移动部分的移位。该配置允许完全封闭的泵体而没有朝着泵体的外部穿过的任何部分81，这对于密封是特别有利的。作为另一种选择，如已经提及的，电磁致动器也可以由其它类型的致动器(如机械致动器)代替。
[0066] 单个泵也可以包括若干隔膜，这些隔膜平行布置从而在激励力F的作用下在循环空间中一起波动并且布置成迫使流体从循环空间的进入孔口朝着循环空间的出口孔口流动通过循环空间。
[0067] 许多不同的方面和实施例是可能的。下面描述那些方面和实施例中的一些。在阅读本说明书之后，本领域技术人员将领会，那些方面和实施例仅是示例性的，而不限制本发明的范围。实施例可以根据如下所列的项中的任何一个或多个。
[0068] 项1.一种泵，其包括限定循环空间的泵体，所述循环空间用于流体根据循环方向从所述循环空间的进入孔口循环到所述循环空间的输出孔口，所述泵包括：
[0069] 隔膜，所述隔膜大致平行于循环方向保持在所述循环空间中，
[0070] 致动装置，所述致动装置适于特别在大致垂直于循环方向的方向上振动所述隔膜，
[0071] 其中所述隔膜包括由具有杨氏模量在100MPa到10GPa之间、优选在200MPa到2GPa之间的聚合物有机基质的材料制成的保护涂层，或者所述隔膜由具有杨氏模量在100MPa到10GPa之间、优选在200MPa到2GPa之间的聚合物有机基质的材料制成。
[0072] 项2.根据项1所述的泵，其中所述隔膜的或所述隔膜的保护涂层的聚合物有机基质由含氟聚合物制成。
[0073] 项3.根据项1或2中任一项所述的泵，其中所述泵的每个密封件由含氟聚合物制成。
[0074] 项4.根据前述项中任一项所述的泵，其中所述泵包括支撑件，所述支撑件连接到所述隔膜的端部，并且所述支撑件的至少突出部分以密封方式朝着所述泵体的外部穿过，所述致动装置配置成作用于所述支撑件的所述突出部分上，从而在所述隔膜的端部处以交替方式生成优选大致垂直于循环方向的激励力。
[0075] 项5.根据项4所述的泵，其中所述支撑件由与所述隔膜或所述隔膜的保护涂层相同的聚合物材料制成。
[0076] 项6.根据前述项中任一项所述的泵，其中整个泵由可选地纤维加强的聚合物材料制成。
[0077] 项7.根据前述项中任一项所述的泵，其中所述泵体包括彼此相对的两个刚性壁，所述刚性壁在它们之间限定循环空间，所述隔膜大致为盘的形式，并且大致平行于所述刚性壁保持在所述循环空间中。
[0078] 项8.根据项7所述的泵，其中每个进入孔口在所述隔膜的周边附近通向所述循环空间，而每个输出孔口在所述隔膜的中心区域附近通向所述循环空间。
[0079] 项9.根据项7或8中任一项所述的泵，其中所述隔膜和/或连接到所述隔膜的端部的支撑件包括至少一个周边孔口和至少一个中心孔口。
[0080] 项10.根据前述项中任一项所述的泵，其中所述泵体(3)包括形成彼此面对的两个壁(51、71)的第一凸缘(5)和第二凸缘(7)，所述壁在它们之间限定所述循环空间(4)，所述第一凸缘(5)具有所述进入孔口(52)和所述输出孔口(54)。
[0081] 项11.根据前述项中任一项所述的泵，其中所述致动装置(9)包括由交流电流供电的至少一个电磁线性致动器。
[0082] 项12.根据前述项中任一项所述的泵，其包括至少一个铁磁元件，所述铁磁元件容纳在所述泵体中并且形成所述致动装置的可移动部分。
[0083] 项13.根据前述项中任一项所述的泵，其包括与所述致动装置反馈连接的至少一个流体流量传感器。
[0084] 项14.一种流体移位装置，其包括高流速分配泵和根据前述项中任一项所述的隔膜泵，其中所述隔膜泵连接到所述分配泵的出口。
[0085] 项15.一种容器混合器，其包括：
[0086] 适于接纳流体的容器，其中所述容器由挠性材料制成；以及
[0087] 布置在所述容器中的根据前述项中任一项所述的泵。
[0088] 项16.一种泵，其包括：
[0089] 限定循环空间的泵体，所述循环空间用于流体根据循环方向从所述循环空间的进入孔口循环到所述循环空间的输出孔口；
[0090] 隔膜，所述隔膜大致平行于循环方向保持在所述循环空间中；以及
[0091] 致动装置，所述致动装置适于在大致垂直于循环方向的方向上振动所述隔膜，[0092] 其中所述隔膜包括具有杨氏模量在100MPa到10GPa之间的范围内的聚合物有机基质的材料或保护涂层。
[0093] 项17.根据项16所述的泵，其中所述隔膜的或所述隔膜的保护涂层的聚合物有机基质包括含氟聚合物。
[0094] 项18.根据项16所述的泵，其中所述泵还包括至少一个密封件，并且其中所述至少一个密封件包括含氟聚合物。
[0095] 项19.根据项16所述的泵，其中所述泵还包括：
[0096] 连接到所述隔膜的端部的支撑件，
[0097] 其中所述支撑件的突出部分以密封方式朝着所述泵体的外部穿过，并且其中所述致动装置适于作用于所述支撑件的突出部分上以在所述隔膜的端部处生成激励力。
[0098] 项20.根据项19所述的泵，其中所述支撑件包括聚合物材料，并且其中所述支撑件的聚合物材料与所述隔膜的保护涂层的聚合物材料相同。
[0099] 项21.根据项19所述的泵，其中所述隔膜和所述支撑件中的至少一个包括至少一个周边孔口和至少一个中心孔口。
[0100] 项22.根据项16所述的泵，其中所述泵体包括聚合物。
[0101] 项23.根据项22所述的泵，其中所述聚合物是纤维加强的。
[0102] 项24.根据项16所述的泵，其中所述泵体包括彼此相对并且在其间限定所述循环空间的第一刚性壁和第二刚性壁。
[0103] 项25.根据项24所述的泵，其中所述隔膜包括盘，并且其中所述隔膜大致平行于所述第一刚性壁和所述第二刚性壁保持在所述循环空间中。
[0104] 项26.根据项16所述的泵，其中所述进入孔口在所述隔膜的周边附近通向所述循环空间，并且其中所述输出孔口在所述隔膜的中心区域附近通向所述循环空间。
[0105] 项27.根据项16所述的泵，其中所述泵体还包括限定第一壁的第一凸缘和限定第二壁的第二凸缘，其中所述第一壁和所述第二壁在它们之间限定所述循环空间，并且其中所述第一凸缘限定所述进入孔口和所述输出孔口。
[0106] 项28.根据项16所述的泵，其中所述致动装置包括由交流电流供电的至少一个电磁线性致动器。
[0107] 项29.根据项16所述的泵，其还包括联接到所述致动装置的至少一个铁磁元件。
[0108] 项30.根据项16所述的泵，其还包括与所述致动装置连接的至少一个流体流量传感器。
[0109] 项31.根据项16所述的泵，其中所述材料或保护涂层具有杨氏模量在200MPa到2GPa之间的范围内的聚合物有机基质。
[0110] 项32.根据项16所述的泵，其中所述泵还包括布置在所述输出孔口处的止回阀。
[0111] 项33.根据项16所述的泵，其中所述隔膜具有盘状几何形状。
[0112] 项34.一种流体移位装置，其包括高流速分配泵和根据项16所述的隔膜泵，其中所述隔膜泵连接到所述分配泵的出口。
[0113] 项35.一种容器混合器，其包括：
[0114] 适于接纳流体的容器，所述容器包括挠性材料；以及
[0115] 布置在所述容器中的根据项16所述的泵。
[0116] 项36.一种泵，其包括：
[0117] 限定循环空间的泵体，所述循环空间用于流体根据循环方向从所述循环空间的进入孔口循环到所述循环空间的输出孔口；
[0118] 隔膜，所述隔膜大致平行于循环方向保持在所述循环空间中；以及
[0119] 致动装置，所述致动装置适于在大致垂直于循环方向的方向上振动所述隔膜，[0120] 其中所述隔膜包括具有杨氏模量在100MPa到10GPa之间的范围内的聚合物有机基质的材料或保护涂层。
[0121] 项37.根据项36所述的泵，其中所述隔膜的或所述隔膜的保护涂层的聚合物有机基质包括含氟聚合物。
[0122] 项38.根据前述项中任一项所述的泵，其中所述泵还包括至少一个密封件，并且其中所述至少一个密封件包括含氟聚合物。
[0123] 项39.根据前述项中任一项所述的泵，其中所述泵还包括：
[0124] 连接到所述隔膜的端部的支撑件，
[0125] 其中所述支撑件的突出部分以密封方式朝着所述泵体的外部穿过，并且其中所述致动装置适于作用于所述支撑件的突出部分上以在所述隔膜的端部处生成激励力。
[0126] 项40.根据项39所述的泵，其中所述支撑件包括聚合物材料，并且其中所述支撑件的聚合物材料与所述隔膜的保护涂层的聚合物材料相同。
[0127] 项41.根据项39所述的泵，其中所述隔膜和所述支撑件中的至少一个包括至少一个周边孔口和至少一个中心孔口。
[0128] 项42.根据前述项中任一项所述的泵，其中所述泵包括纤维加强的聚合物。
[0129] 项43.根据前述项中任一项所述的泵，其中所述泵体包括彼此相对并且在其间限定所述循环空间的第一刚性壁和第二刚性壁，其中所述隔膜包括盘，并且其中所述隔膜大致平行于所述第一刚性壁和所述第二刚性壁保持在所述循环空间中。
[0130] 项44.根据项43所述的泵，其中所述进入孔口在所述隔膜的周边附近通向所述循环空间，并且其中所述输出孔口在所述隔膜的中心区域附近通向所述循环空间。
[0131] 项45.根据前述项中任一项所述的泵，其中所述泵体还包括限定第一壁的第一凸缘和限定第二壁的第二凸缘，其中所述第一壁和所述第二壁在它们之间限定所述循环空间，并且其中所述第一凸缘限定所述进入孔口和所述输出孔口。
[0132] 项46.根据前述项中任一项所述的泵，其中所述致动装置包括由交流电流供电的至少一个电磁线性致动器。
[0133] 项47.根据前述项中任一项所述的泵，其还包括联接到所述致动装置的至少一个铁磁元件。
[0134] 项48.根据前述项中任一项所述的泵，其还包括与所述致动装置连接的至少一个流体流量传感器。
[0135] 项49.一种流体移位装置，其包括高流速分配泵和根据前述项中任一项所述的隔膜泵，其中所述隔膜泵连接到所述分配泵的出口。
[0136] 项50.一种容器混合器，其包括：
[0137] 适于接纳流体的容器，所述容器包括挠性材料；以及
[0138] 布置在所述容器中的根据前述项中任一项所述的泵。
[0139] 应当注意并不需要上述的所有特征，可能不需要具体特征的一部分，并且可以提供除了所述的那些以外的一个或多个特征。更进一步地，描述特征的顺序不必是安装特征的顺序。
[0140] 为了清楚在本文中在独立实施例的背景下描述的某些特征也可以在单个实施例中组合地被提供。相反地，为了简洁在单个实施例的背景下描述的各种特征也可以独立地或以任何子组合被提供。
[0141] 上面关于具体实施例描述了益处、其它优点和问题的解决方案。然而，益处、优点、问题的解决方案和可以导致任何益处、优点或解决方案发生或变得更显著的任何(一个或多个)特征不应当被理解为任何或所有权利要求的关键的、需要的或必要的特征。
[0142] 本文中所述的实施例的具体说明和例示旨在提供各种实施例的结构的一般理解。具体说明和例示不旨在用作使用本文中所述的结构或方法的装置和系统的所有元件和特征的详尽和全面描述。独立实施例也可以在单个实施例中组合地被提供，并且相反地，为了简洁在单个实施例的背景下描述的各种特征也可以独立地或以任何子组合被提供。此外，对用范围描述的值的引用包括该范围内的每一个值。熟练技术人员仅仅在阅读该说明书之后将显而易见许多其它实施例。其它实施例可以被使用并且从本公开导出，使得可以进行结构替代、逻辑替代或任何变化而不脱离本公开的范围。因此，本公开被视为是示例性的而不是限制性的。
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