DE10329979A1

DE10329979A1 - Pump with at least one pumping chamber

Info

Publication number: DE10329979A1
Application number: DE10329979A
Authority: DE
Inventors: Jan Dr. Gimsa; Moritz Holtappels
Original assignee: Universitaet Rostock
Current assignee: Universitaet Rostock
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2005-01-20
Also published as: WO2005001286A1; DE502004002473D1; EP1646789B1; EP1646789A1; ATE349615T1

Abstract

The invention relates to a pump comprising at least one pump chamber used to pump a fluid, also comprising an electrode device which is used to produce an electric alternating field and at least one dielectric element which is used to influence the field profile of the electric alternating field. Pump force required for pumping the fluid is produced by the electric alternating field. The aim of the invention is to produce a pump chamber having a particularly high pumping effect. Said aim is achieved by virtue of the fact that a dielectric element is arranged and embodied in such manner that the electric alternating field consists of a stationary and time-independent field gradient inside the pump chamber in the direction of pumping and a stationary and time-independent polarisation gradient is provided in the liquid in the direction of pumping.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a pump having the features according to the preamble of claim 1.

Bei einer Pumpe der vorbekannten Art ist eine Pumpkammer mit zwei Elektroden vorhanden, von denen an einer Elektrode ein dielektrisches Element angeordnet ist. Das dielektrische Element weist in Längsrichtung der Pumpkammer und in Pumprichtung eine Sägezahnstruktur auf. Aufgrund der Sägezahnstruktur kommt es an der der zu pumpenden Flüssigkeit zugewandten Außenseite des dielektrischen Elements zu einer ortsabhängigen, zeitlichen Verzögerung des elektrischen Wechselfeldes, so dass sich in Kammerlängsrichtung ein elektrisches Wanderfeld ausbildet. Aufgrund des elektrischen Wanderfelds wird die zu pumpende Flüssigkeit polarisiert und wandert entlang der Wanderfeldrichtung mit, so dass in Wanderfeldrichtung eine Pumpkraft erzeugt wird. Zur Pumpkraft trägt bei der vorbekannten Pumpe im Wesentlichen ausschließlich der Flüssigkeitsanteil bei, der den „richtigen" Abstand zu der dielektrischen Sägezahnstruktur aufweist; dies ist der Bereich in der Nähe der Sägezahnstruktur. Der im sonstigen „Volumen" – also außerhalb des Randbereichs der Sägezahnstruktur – im übrigen Pumpkammerbereich befindliche Flüssigkeitsanteil unterliegt quasi keinem Pumpeffekt. Dies liegt konkret daran, dass lediglich bei einem optimalen Abstand zur dielektrischen Sägezahnstruktur das elektrische Wanderfeld elektrisch „gesehen" wird. Ist der Abstand zu der dielektrischen Sägezahnstruktur nämlich zu groß, überlagern sich die Wanderfelder der nebeneinander liegenden Sägezähne derart, dass ein Summenfeld entsteht, das keine ausreichende Wanderfeldkomponente mehr aufweist. Die Pumpkraft der vorbekannten Wanderfeldpumpe basiert also auf einem Oberflächeneffekt bzw. einem oberflächennahen Effekt im Bereich der dielektrischen Sägezahnstruktur.at A pump of the known type is a pumping chamber with two electrodes of which at one electrode a dielectric element is arranged. The dielectric element is longitudinal the pumping chamber and in pumping a sawtooth structure. by virtue of the sawtooth structure it comes to the outside of the liquid to be pumped of the dielectric element to a location-dependent, time delay of the alternating electric field, so that in the chamber longitudinal direction forms an electrical traveling field. Due to the electric traveling field becomes the liquid to be pumped polarized and migrates along the traveling field with, so that in the traveling field direction, a pumping force is generated. To the pumping power contributes the previously known pump essentially exclusively the liquid content at the "right" distance to the dielectric sawtooth having; this is the area near the sawtooth structure. The one in the other "volume" - ie outside the edge of the Sawtooth structure - otherwise pump chamber area liquid content is virtually no pumping effect. This is actually because that only at an optimum distance to the dielectric sawtooth structure is the electrical traveling field electrically "seen." Is the distance to the dielectric sawtooth namely too big, overlay the traveling fields of the adjacent saw teeth are such, that a sum field is created that does not have a sufficient traveling field component has more. The pumping power of the prior art traveling wave pump is based So on a surface effect or a near-surface Effect in the area of the dielectric sawtooth structure.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpkammer anzugeben, die eine besonders große Pumpwirkung entfaltet.Of the Invention is based on the object of specifying a pumping chamber the one very big Pumping unfolded.

Diese Aufgabe wird bei einer Pumpe der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Pumpe sind in den Unteransprüchen angegeben.These Task is in accordance with the invention in a pump of the type specified the characterizing features of claim 1 solved. Advantageous embodiments the pump according to the invention are in the subclaims specified.

Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das dielektrische Element derart angeordnet und ausgestaltet ist, dass das elektrische Wechselfeld einen ortsfesten und zeitunabhängigen Feldgradienten innerhalb der Pumpkammer in Pumprichtung aufweist.After that is inventively provided that the dielectric element is arranged and configured in such a way, that the alternating electric field a stationary and time-independent field gradient within the pumping chamber in the pumping direction.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Pumpe besteht in ihrer besonders großen Pumpwirkung bei einem dennoch sehr einfachen und kostengünstigen Aufbau. Die große Pumpwirkung wird bei der erfindungsgemäßen Pumpe dabei dadurch bewirkt, dass in der Pumpkammer ein ortsfester und zeitunabhängiger Feldgradient erzeugt wird. Aufgrund dessen, dass der Feldgradient ortfest und zeitunabhängig ist, wird neben der im Randbereich des dielektrischen Elements befindlichen Flüssigkeit auch das übrige Flüssigkeitsvolumen mitgepumpt. Bei der erfindungsgemäßen Pumpe wird also sowohl der im Randbereich des dielektrischen Elements befindliche Flüssigkeitsanteil als auch der übrige Volumenanteil der Flüssigkeit gepumpt.One An essential advantage of the pump according to the invention consists in its especially big Pumping action at a still very simple and inexpensive Construction. The size Pumping action is effected in the pump according to the invention thereby that generates a stationary and time-independent field gradient in the pumping chamber becomes. Due to the fact that the field gradient is stationary and time-independent, is located next to that in the edge region of the dielectric element Liquid too the rest liquid volume co-pumped. In the pump according to the invention thus both the Liquid portion located in the edge region of the dielectric element as well as the rest Volume fraction of the liquid pumped.

Die Pumpwirkung wird bei der erfindungsgemäßen Pumpe durch den ortsfesten Feldgradienten in Pumprichtung bewirkt. Durch den Feldgradienten wird in der Flüssigkeit, und zwar sowohl im Randbereich als auch im Volumenbereich bzw. im Mittenbereich der Pumpkammer, eine ortsabhängige Polarisationsverteilung bzw. Raumladung in Pumprichtung hervorgerufen. Dies liegt konkret daran, dass ein Teil der Energie des elektrischen Wechselfeldes in der Flüssigkeit absorbiert wird, wodurch die Temperatur in der Flüssigkeit lokal in Richtung steigender Feldstärke des Wechselfeldes ansteigt. Mit steigender Temperatur steigt – physikalisch bedingt – lokal auch die elektrische Leitfähigkeit der Flüssigkeit an, wobei sich auch die Dielektrizitätszahl der Flüssigkeit und somit die Polarisationsfähigkeit der Flüssigkeit lokal verändern.The Pumping action is fixed by the pump according to the invention Field gradient causes in pumping direction. Through the field gradient is in the liquid, both in the edge area and in the volume area or in the Center area of the pumping chamber, a location-dependent polarization distribution or space charge caused in the pumping direction. This is concrete Remember that part of the energy of the alternating electric field in the liquid is absorbed, reducing the temperature in the liquid locally increases in the direction of increasing field strength of the alternating field. As the temperature rises, it increases - physically - locally also the electrical conductivity the liquid , wherein also the dielectric constant of the liquid and thus the polarizability the liquid change locally.

Aufgrund des Feldgradienten des elektrischen Wechselfeldes in Pumprichtung kommt es also zu einer ortsabhängigen Temperaturverteilung und zu einem ortsabhängigen Polarisationsverlauf. Die Überlagerung des ortsfesten und zeitunabhängigen elektrischen Wechselfeldes mit der ortsabhängigen Polarisationsverteilung in der Flüssigkeit führt dann zu dem gewünschten Pumpeffekt in Pumprichtung.by virtue of of the field gradient of the alternating electric field in the pumping direction So it comes to a location-dependent Temperature distribution and a location-dependent polarization profile. The overlay of stationary and time independent electrical Alternating field with the location-dependent polarization distribution in the liquid then leads to the desired one Pumping effect in pumping direction.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Pumpe besteht in der Frequenzunabhängigkeit der Pumpe. Eine gleichmäßige Pumpwirkung wird bei der erfindungsgemäßen Pumpe nämlich in einem besonders großen Frequenzbereich des elektrischen Wechselfeldes bewirkt. Quasi bis zu einer oberen, von der jeweiligen Flüssigkeit und der Geometrie der Pumpkammer abhängigen Grenzfrequenz ist die Pumpwirkung sehr gleichmäßig; erst bei einem Erreichen und Überschreiten der oberen Grenzfrequenz kommt es zu einem Abfall der Pumpwirkung. Damit unterscheidet sich die erfindungsgemäße Pumpe deutlich von der vorbekannten, eingangs beschriebenen Wanderfeld-Pumpe, bei der ein effizientes Pumpen lediglich in einem sehr schmalen „Resonanzbereich" erreicht wird, also einem nur sehr schmalen Frequenzintervall.Another significant advantage of the pump according to the invention is the frequency independence of the pump. A uniform pumping action is effected in the pump according to the invention namely in a particularly large frequency range of the alternating electric field. Almost up to an upper, depending on the respective liquid and the geometry of the pumping chamber cutoff frequency, the pumping action is very uniform; only when reaching and exceeding the upper limit frequency, there is a drop in the pumping action. This is what distinguishes the inventor Pump according to the invention clearly from the previously known traveling field pump described above, in which an efficient pumping is achieved only in a very narrow "resonance range", so only a very narrow frequency interval.

Ein dritter wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Pumpe besteht darin, dass das elektrische Wechselfeld auf den zeitlich "in Phase" mit dem Wechselfeld befindlichen Anteil („In-Phase-Anteil") der polarisierten Flüssigkeit und/oder der induzierten Raumladungen wirkt. Der beispielsweise bei der eingangs beschriebenen Wanderfeld-Pumpe die Pumpwirkung hervorgerufene „Außer-Phase-Anteil" (= der zeitlich in der Phase bezüglich des Wechselfeldes verschobene Anteil der influenzierten Raumladung) spielt bei der erfindungsgemäßen Pumpe für den Pumpeffekt somit keine Rolle. Aufgrund des „In-Phase"-Pumpeffekts wird u.a. der oben erwähnte besonders große Frequenzbereich der Pumpe erzielt.One third significant advantage of the pump according to the invention is that the alternating electric field on the temporally "in phase" with the alternating field share ("In-phase portion") of the polarized liquid and / or the induced space charges acts. The example in the above-described traveling field pump the pumping action caused "out of phase share" (= the time in phase regarding of the alternating field shifted proportion of the influenzierten space charge) plays in the pump according to the invention for the Pumping effect thus does not matter. Due to the "in-phase" pumping effect, among others, the one mentioned above becomes particular size Frequency range of the pump achieved.

Ein vierter wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Pumpe besteht darin, dass aufgrund des ortsfesten und zeitunabhängigen Feldgradienten auf im Bereich des Feldgradienten befindliche Objekte – wie Teilchen, Bakterien, Viren, sonstige Zellen, Gasbläschen, insbesondere Luftbläschen – Kräfte ausgeübt werden können, die der Pumprichtung entgegenwirken. Dies setzt unter Umständen die Wahl einer hierfür geeigneten Frequenz des Wechselfeldes voraus. Bei geeigneter Frequenz des Wechselfeldes wird dann die Flüssigkeit von den darin enthaltenen o.g. Objekten, vorzugsweise von Gas- oder Luftbläschen, befreit, indem diese Objekte am Durchfließen der Pumpe in Pumprichtung gehindert werden.One The fourth major advantage of the pump according to the invention is that due to the fixed and time independent field gradient on im Area of the field gradient - such as particles, bacteria, Viruses, other cells, gas bubbles, especially air bubbles - forces are exerted can, counteract the pumping direction. This may set the Choosing one for this suitable frequency of the alternating field ahead. At a suitable frequency of the alternating field then becomes the liquid of the contained therein above-mentioned Objects, preferably of gas or air bubbles, freed by these Objects at the flow the pump is prevented in the pumping direction.

Eine besonders gute Pumpwirkung wird gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Pumpe erzielt, wenn das elektrische Element derart angeordnet und ausgestaltet ist, dass die Feldstärke des elektrischen Wechselfeldes in Pumprichtung ansteigt.A Particularly good pumping action is according to an advantageous embodiment the pump achieved when the electrical element arranged such and configured is that the field strength of the alternating electric field increases in pumping direction.

Alternativ kann das dielektrische Element auch derart angeordnet und ausgestaltet sein, dass die Feldstärke des elektrischen Wechselfeldes in Pumprichtung abfällt.alternative For example, the dielectric element may also be arranged and configured in this way be that field strength of the alternating electric field in the pumping direction drops.

Vorteilhaft weist die mindestens eine Pumpkammer zumindest eine Abfluss- und zumindest eine Zuflussöffnung auf.Advantageous the at least one pumping chamber has at least one outflow and at least one inflow opening on.

Eine besonders große Pumpkraft und damit eine besonders große Pumpwirkung wird vorteilhaft dann erreicht, wenn das dielektrische Element und/oder die Elektrodenvorrichtung derart angeordnet und ausgestaltet sind, dass der Feldverlauf des elektrischen Wechselfeldes und/oder der Strömungsverlauf der Flüssigkeit im Bereich zwischen der Zuflussöffnung und der Abflussöffnung keilförmig ist.A especially big Pumping power and thus a particularly large pumping action will be beneficial then achieved when the dielectric element and / or the electrode device are arranged and configured such that the field profile of the electric Alternating field and / or the flow the liquid in the area between the inflow opening and the drainage hole cuneiform is.

Der keilförmige Feldverlauf und/oder der keilförmige Strömungsverlauf der Flüssigkeit kann dabei vorzugsweise geradlinig keilförmig oder gekrümmt keilförmig ausgebildet sein.Of the wedge-shaped Field course and / or the wedge-shaped flow path the liquid can preferably be wedge-shaped or wedge-shaped in a straight line in a straight line be.

Das elektrische Wechselfeld kann beispielsweise einen sinus- oder rechteckförmigen Zeitverlauf aufweisen und/oder kontinuierlich oder gepulst generiert sein.The alternating electric field, for example, have a sinusoidal or rectangular time course and / or be generated continuously or pulsed.

Für eine besonders gute Pumpwirkung wird es darüber hinaus als vorteilhaft angesehen, wenn ein wesentlicher spektraler Energieanteil des elektrischen Wechselfeldes – vorzugsweise zumindest 50 % der Energie des Wechselfeldes – oberhalb der Dispersionsfrequenz der elektrischen Doppelschicht-Phänomene der jeweils zu pumpenden Flüssigkeit liegt. Vorzugsweise liegt die Frequenz des elektrischen Wechselfeldes oberhalb von 200 Hz.For a special it will be good pumping action about it In addition, considered to be advantageous if a substantial spectral Energy content of the alternating electric field - preferably at least 50% the energy of the alternating field - above the dispersion frequency of the electric double-layer phenomena of each to be pumped liquid lies. Preferably, the frequency of the alternating electric field above 200 Hz.

Darüber hinaus wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Pumprichtung durch Wahl der Frequenz des Wechselfeldes eingestellt ist.Furthermore it is considered advantageous if the pumping direction by choice the frequency of the alternating field is set.

Wie bereits oben erläutert wurde, beruht der Pumpeffekt bei der erfindungsgemäßen Pumpe auf einem lokalen Erwärmen der Flüssigkeit aufgrund einer teilweisen Absorption des elektrischen Wechselfeldes in der Flüssigkeit. Um den Pumpeffekt zu verstärken, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn zusätzlich Heizelemente, insbesondere Heizdrähte, Wärmestrahler oder elektronische Bauelemente, vorhanden sind, mit denen eine örtlich ungleichmäßige Erwärmung der zu pumpenden Flüssigkeit bewirkt bzw. noch verstärkt wird.As already explained above was based, the pumping effect in the pump according to the invention on a local heating the liquid due to a partial absorption of the alternating electric field in the liquid. To increase the pumping effect, It is considered advantageous if in addition heating elements, in particular Heating wires, radiant heater or electronic components, with which a locally uneven heating of the to be pumped liquid causes or even amplified becomes.

Um zu erreichen, dass ein besonders hoher Anteil des elektrischen Wechselfeldes von der Flüssigkeit der Pumpe absorbiert wird, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Frequenz des elektrischen Wechselfeldes eine elektrische Resonanzfrequenz der Pumpe ist. Die Resonanzfrequenz der Pumpe ist beispielsweise abhängig von den Eigenschaften der Elektroden, den elektrischen Zuleitungen, den dielektrischen Eigenschaften des Pumpmediums und ggf. von zusätzlichen elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen.Around to achieve that a particularly high proportion of the alternating electric field from the liquid the pump is absorbed, it is considered advantageous if the frequency of the alternating electric field an electrical resonance frequency of Pump is. The resonance frequency of the pump depends, for example, on the properties of the electrodes, the electrical leads, the dielectric properties of the pumping medium and possibly of additional electrical and / or electronic components.

Das dielektrische Element der Pumpe kann vorzugsweise in Form eines oder mehrerer Stege ausgeführt sein, die jeweils mindestens einen Durchbruch aufweisen, der die Abflussöffnung der Pumpe bildet.The Dielectric element of the pump may preferably be in the form of a or more webs executed be, each having at least one breakthrough, the drain opening the pump forms.

An die Abflussöffnung der Pumpkammer kann beispielsweise ein Abflusskanal angeschlossen sein, in dem die von der Pumpe herausgepumpte Flüssigkeit aufgenommen wird.For example, a drainage channel, in which the pumped out from the pump can be connected to the discharge opening of the pumping chamber Liquid is absorbed.

Die Flussrichtung im Abflusskanal kann dabei im Wesentlichen senkrecht zur Pumprichtung in der Pumpkammer ausgerichtet sein, um einen besonders kompakten Aufbau der Pumpe und des daran angeschlossenen Abflusskanals zu gewährleisten.The Flow direction in the drainage channel can be substantially vertical be aligned to the pumping direction in the pumping chamber to a particular compact construction of the pump and the drainage channel connected to it to ensure.

Besonders einfach und damit vorteilhaft kann die Elektrodenvorrichtung durch zwei Elektrodenplatten gebildet sein, die einander gegenüberliegen.Especially simply and thus advantageously, the electrode device by two electrode plates may be formed, which are opposite to each other.

Ein besonders kompakter Aufbau bei gleichzeitig hoher Pumpleistung lässt sich dabei bevorzugt dann erreichen, wenn die Elektrodenplatten gewölbt ausgeführt sind und sich mit ihren konkaven Flächen gegenüberliegen.One particularly compact design with high pumping power can be preferably achieve when the electrode plates are curved and face each other with their concave surfaces.

Die Elektrodenplatten können alternativ auch parallel angeordnet sein.The Electrode plates can alternatively be arranged in parallel.

Eine besonders große Pumpwirkung wird bei der Pumpe vorteilhaft dann erreicht, wenn zumindest eine Elektrode der Elektrodenvorrichtung im Bereich der Abflussöffnung der Pumpkammer angeordnet ist.A especially big Pumping action is advantageously achieved in the pump when at least one Electrode of the electrode device in the region of the drain opening of Pumping chamber is arranged.

Die im Bereich der Abflussöffnung angeordnete Elektrode kann dabei beispielsweise ringförmig ausgestaltet sein und die Abflussöffnung ringförmig umschließen.The in the area of the drain arranged electrode can be configured, for example, annular his and the drain hole enclose annular.

Vorzugsweise ist eine der Elektroden der Elektrodenvorrichtung durch einen Elektrodenstab gebildet, der senkrecht zur Elektrodenfläche einer ihm zugeordneten Gegenelektrode angeordnet ist.Preferably one of the electrodes of the electrode device is formed by an electrode rod, the perpendicular to the electrode surface a counter electrode assigned to it is arranged.

Zur Verstärkung der Pumpleistung der Pumpe kann diese vorteilhaft zumindest zwei Pumpkammern aufweisen, die mit ihrer Abflussöffnung jeweils mit demselben Abflusskanal in Verbindung stehen. Bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung der Pumpe wird aufgrund einer „Parallelschaltung" von Pumpkammern also eine besonders große Pumpleistung erreicht.to reinforcement The pump power of the pump can this advantageous at least two Pumping chambers having, with its outlet opening in each case with the same Outflow channel in connection. In this advantageous embodiment of Pump is due to a "parallel connection" of pumping chambers So a very big one Pump power reached.

Darüber hinaus kann der Pumpdruck der Pumpe erhöht werden, indem die Pumpe mit zumindest zwei Pumpkammern ausgestattet wird, die in Pumprichtung nacheinander angeordnet sind. Aufgrund einer solchen „Reihenschaltung" von Pumpkammern lässt sich die Strömungsgeschwindigkeit der zu pumpenden Flüssigkeit unter Last vergrößern und damit der „Pumpdruck" der Pumpe erhöhen.Furthermore The pump pressure of the pump can be increased by equipping the pump with at least two pumping chambers which are arranged one after the other in the pumping direction. by virtue of such a "series connection" of pumping chambers let yourself the flow velocity of the to be pumped liquid enlarge under load and thus increase the "pumping pressure" of the pump.

Wenn sowohl ein hoher Pumpdruck erreicht als auch eine große Flüssigkeitsmenge gepumpt werden soll, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Pumpe mit mehreren Pumpkammern ausgestattet ist, die matrixförmig angeordnet sind. Unter einer matrixförmigen Anordnung von Pumpkammern bzw. einer „Pumpmatrix" wird dabei verstanden, dass zumindest zwei Pumpkammern „parallel" und zumindest zwei Pumpkammern in „Reihe" angeordnet sind. Die Anordnung der Pumpkammern kann in einer oder mehreren Ebenen oder in einer Raumstruktur erfolgen.If achieved both a high pumping pressure and a large amount of liquid is pumped, it is considered advantageous if the Pump is equipped with several pumping chambers arranged in a matrix are. Under a matrix Arrangement of pumping chambers or a "pump matrix" is understood here, in that at least two pumping chambers are arranged "parallel" and at least two pumping chambers are arranged in "row". The Arrangement of the pumping chambers can be in one or more levels or done in a room structure.

Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Verfahren zum Pumpen einer Flüssigkeit, bei dem ein elektrisches Wechselfeld gebildet und mit zumindest einem dielektrischen Element beeinflusst wird, wobei die zum Pumpen der Flüssigkeit erforderliche Pumpkraft mit Hilfe des elektrischen Wechselfeldes erzeugt wird.The Invention relates to it in addition to a method for pumping a liquid in which an electric Alternating field formed and having at least one dielectric element is influenced, wherein the pumping force required for pumping the liquid is generated with the help of the alternating electric field.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise im Zusammenhang mit der eingangs erläuterten Wanderfeld-Pumpe vorbekannt.One Such method is for example in connection with the initially explained traveling field pump previously known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Pumpen einer Flüssigkeit anzugeben, bei dem eine besonders große Pumpleistung erreichbar ist.Of the Invention is based on the object, a method for pumping a liquid specify at which a particularly large pump power achievable is.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mit dem dielektrischen Element das elektrische Wechselfeld derart beeinflusst wird, dass ein ortsfester und zeitunabhängiger Feldstärkegradient in der Pumpkammer entsteht.These Task is inventively characterized solved, that with the dielectric element, the alternating electric field is influenced such that a stationary and time-independent field strength gradient arises in the pumping chamber.

Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Pumpe verwiesen.Regarding the Advantages of the method according to the invention is based on the above referenced in connection with the pump according to the invention.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben. Bezüglich der Vorteile der verschiedenen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit den vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Pumpe verwiesen.advantageous Embodiments of the method according to the invention are specified in subclaims. In terms of the advantages of the various embodiments of the method according to the invention is based on the above in connection with the advantageous embodiments of the pump according to the invention directed.

Herausgestellt sei lediglich, dass das erfindungsgemäße Pumpverfahren vorteilhaft zum Befreien einer Flüssigkeit von störenden Objekten wie Teilchen, Bakterien, Viren, sonstigen Zellen, Gas- und/oder Luftbläschen eingesetzt werden kann. Hierzu wird die Frequenz des Wechselfeldes derart gewählt, dass die in der Flüssigkeit enthaltenen Objekte (bzw. Objektarten oder Objekttypen) eine der Pumpkraft entgegengesetzte Kraft („negative" dielektrophoretische kraft) erfahren. Somit werden diese Objekte nicht mit der Flüssigkeit mitgepumpt, sondern am Passieren der Pumpe gehindertExposed only be that the pumping method according to the invention advantageous to free a liquid from disturbing Objects such as particles, bacteria, viruses, other cells, gas and / or air bubbles can be used. For this purpose, the frequency of the alternating field chosen so that in the liquid contained objects (or object types or object types) one of the Pumping force opposite force ("negative" dielectrophoretic force) experienced. Thus, these objects are not pumped with the liquid, but on Hanging the pump prevented

Zur Erläuterung der Erfindung zeigen:to explanation of the invention show:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Pumpe, mit der sich das erfindungsgemäße Verfahren durchführen lässt, 1 A first embodiment of a pump according to the invention, with which the method according to the invention can be carried out,

1b die Pumpe gemäß 1a im Querschnitt, 1b the pump according to 1a in cross section,

2a u. 2b ein zweites Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Pumpe, 2a u. 2 B A second embodiment of a pump according to the invention,

3a u. 3b ein drittes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Pumpe, 3a u. 3b A third embodiment of a pump according to the invention,

4a u. 4b ein viertes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Pumpe, 4a u. 4b A fourth embodiment of a pump according to the invention,

5a u. 5b ein fünftes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Pumpe, 5a u. 5b A fifth embodiment of a pump according to the invention,

6a u. 6b ein sechstes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Pumpe, 6a u. 6b a sixth embodiment of a pump according to the invention,

7a u. 7b ein siebentes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Pumpe, 7a u. 7b a seventh embodiment of a pump according to the invention,

8a u. 8b ein achtes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Pumpe und 8a u. 8b an eighth embodiment of a pump according to the invention and

9a u. 9b ein neuntes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Pumpe, 9a u. 9b A ninth embodiment of a pump according to the invention,

10a, 10b, 10c ein zehntes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Pumpe und 10a . 10b . 10c a tenth embodiment of a pump according to the invention and

11 den spektralen Verlauf der Pumpgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Frequenz des elektrischen Wechselfeldes innerhalb der Pumpkammer bei der Pumpe gemäß den 10a bis 10c. 11 the spectral shape of the pumping speed as a function of the frequency of the alternating electric field within the pumping chamber in the pump according to the 10a to 10c ,

In der 1a ist ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Pumpe 1 – beispielsweise eine Mikropumpe – mit Kammerwänden 5 gezeigt. Man erkennt eine Pumpkammer 10, in der eine elektrisch beispielsweise schwach leitende Flüssigkeit 20 mit einer Leitfähigkeit vorzugsweise in einem Bereich zwischen 1 μS/m bis 10 S/m enthalten ist. Alternativ kann es sich bei der Flüssigkeit 20 auch um eine nichtleitende Flüssigkeit wie beispielsweise Alkohol handeln. Die Pumpkammer 10 weist eine Zuflussöffnung 30 und eine Abflussöffnung 40 auf. Durch die Zuflussöffnung 30 wird die schwach leitende Flüssigkeit 20 in die Pumpkammer 10 eingeführt; durch die Abflussöffnung 40 verlässt die Flüssigkeit 20 die Pumpkammer 10. An die Abflussöffnung 40 ist ein Abflusskanal 50 angeschlossen, durch den die aus der Pumpkammer 10 herausgepumpte Flüssigkeit 20 zu einer weiteren Abflussöffnung 60 gelangt.In the 1a is a first embodiment of a pump 1 - For example, a micropump - with chamber walls 5 shown. One recognizes a pumping chamber 10 in which an electrically, for example, weakly conductive liquid 20 is preferably contained in a range between 1 μS / m to 10 S / m with a conductivity. Alternatively, it may be at the liquid 20 also be a non-conductive liquid such as alcohol. The pumping chamber 10 has an inflow opening 30 and a drain hole 40 on. Through the inflow opening 30 becomes the weakly conductive liquid 20 into the pumping chamber 10 introduced; through the drainage hole 40 leaves the liquid 20 the pumping chamber 10 , To the drainage hole 40 is a drainage channel 50 connected by the from the pumping chamber 10 pumped out liquid 20 to another drain opening 60 arrives.

Die Pumpkammer 10 ist mit einer Elektrodenvorrichtung ausgestattet, die durch eine erste Elektrode 70 und eine zweite Elektrode 80 gebildet ist. Die beiden Elektroden 70 und 80 sind jeweils Elektrodenplatten, die parallel zueinander angeordnet sind und jeweils an den Kammerwänden 5 der Pumpkammer 10 anliegen.The pumping chamber 10 is equipped with an electrode device passing through a first electrode 70 and a second electrode 80 is formed. The two electrodes 70 and 80 are each electrode plates which are arranged parallel to each other and respectively to the chamber walls 5 the pumping chamber 10 issue.

In der Pumpkammer 10 ist darüber hinaus ein dielektrisches Element 90 in Form eines Steges angeordnet. Dieser Steg 90 weist einen Durchbruch bzw. eine Stegöffnung 100 auf, die einen gleichbleibenden Durchmesser hat. Der Steg 90 besteht aus einem festen Material mit dielektrischen Eigenschaften, die von den Eigenschaften der zu pumpenden Flüssigkeiten 20 abweichen. Vorzugsweise sind die Werte der Leitfähigkeit und der Permittivität des dielektrischen Steges 90 jeweils geringer als die entsprechenden Werte der schwach leitenden Flüssigkeit 20.In the pumping chamber 10 is also a dielectric element 90 arranged in the form of a bridge. This jetty 90 has a breakthrough or a bridge opening 100 on, which has a constant diameter. The jetty 90 consists of a solid material with dielectric properties that depends on the properties of the liquids to be pumped 20 differ. Preferably, the values of conductivity and permittivity of the dielectric land are 90 each lower than the corresponding values of the weakly conductive liquid 20 ,

Die Pumpe gemäß der 1a wird wie folgt betrieben. An die beiden Elektroden 70 und 80 wird ein elektrisches Wechselfeld mit einer vorgegebenen Frequenz angelegt. Vorzugsweise beträgt die Frequenz mindesten 200 Hz. Die obere Grenzfrequenz, die vorn elektrischen Wechselfeld nicht überschritten werden sollte, ist abhängig von der elektrischen Leitfähigkeit der zu pumpenden Flüssigkeit 20. Die obere Grenzfrequenz lässt sich beispielsweise in dem Diagramm in der 11 ablesen.The pump according to the 1a is operated as follows. To the two electrodes 70 and 80 an alternating electric field is applied at a predetermined frequency. Preferably, the frequency is at least 200 Hz. The upper limit frequency, which should not be exceeded by the alternating electric field, depends on the electrical conductivity of the liquid to be pumped 20 , The upper limit frequency can be, for example, in the diagram in the 11 read off.

In diesem Diagramm ist die resultierende Pumpgeschwindigkeit in μm/s in Abhängigkeit von der Frequenz des elektrischen Wechselfeldes dargestellt. Die Frequenz-Achse weist in dem Diagramm gemäß der 11 dabei eine logarithmische Einteilung auf. Aus dem Diagramm gemäß der 11 lässt sich ablesen, dass die Pumpgeschwindigkeit bei niedrigen Frequenzen quasi konstant ist und erst ab Erreichen einer Grenzfrequenz deutlich abfällt. Die Grenzfrequenz ist dabei von der elektrischen Leitfähigkeit der schwach leitenden Flüssigkeit 20 abhängig. Je höher die Leitfähigkeit der Flüssigkeit 20 ist, umso größere Grenzfrequenzen lassen sich erreichen.In this diagram, the resulting pumping speed is shown in μm / s as a function of the frequency of the alternating electric field. The frequency axis points in the diagram according to the 11 doing a logarithmic division. From the diagram according to the 11 can be read off that the pumping speed is almost constant at low frequencies and drops significantly only after reaching a cutoff frequency. The cutoff frequency is the electrical conductivity of the weakly conductive liquid 20 dependent. The higher the conductivity of the liquid 20 is, the larger marginal frequencies can be achieved.

Der Feldverlauf des an die beiden Elektroden 70 und 80 angelegten elektrischen Wechselfeldes ist durch Äquipotentiallinien 110 in der 1a angedeutet. Die Äquipotentiallinien 110 stellen dabei den Potentialverlauf des elektrischen Wechselfeldes dar.The field profile of the two electrodes 70 and 80 applied alternating electric field is by equipotential lines 110 in the 1a indicated. The equipotential lines 110 represent the potential curve of the alternating electric field.

Man erkennt in der 1a außerdem, dass das elektrische Wechselfeld einen ortsfesten und zeitunabhängigen Feldgradienten innerhalb der Pumpkammer 10 aufweist. Konkret steigt die Feldstärke in Richtung der Stegöffnung 100 und damit in Pumprichtung 120 stark an. Aufgrund dieses Feldgradienten bzw. aufgrund des Ansteigens der Feldstärke in Richtung der Stegöffnung 100 kommt es zu einer ortsabhängigen Verteilung der Temperatur in der Flüssigkeit 20 innerhalb der Pumpkammer 10. Dies liegt konkret daran, dass die Flüssigkeit 20 schwach leitend ist und somit dem elektrischen Wechselfeld Energie entzieht. Durch diese Energieabsorption kommt es zu einer Erwärmung der Flüssigkeit 20, wobei die Erwärmung aufgrund des Feldgradienten innerhalb der Pumpkammer 10 ortsabhängig ist. Die Temperatur der Flüssigkeit 20 steigt dabei in Pumprichtung 120 deutlich an.One recognizes in the 1a In addition, the alternating electric field has a fixed and time-independent field gradient within the pumping chamber 10 having. Specifically, the field strength increases in the direction of the web opening 100 and thus in pumping direction 120 strong. Due to this field gradient or due to the increase of the field strength in the direction of the web opening 100 there is a location-dependent distribution of the temperature in the liquid 20 within the pumping chamber 10 , This is actually because the liquid 20 is weakly conductive and thus deprives the electrical alternating field energy. This energy absorption leads to a heating of the liquid 20 , wherein the heating due to the field gradient within the pumping chamber 10 is location dependent. The temperature of the liquid 20 increases in pumping direction 120 clearly.

Aufgrund der lokalen Temperaturverteilung innerhalb der Flüssigkeit 20 der Pumpkammer 10 kommt es zu einer ortsabhängigen Polarisierung der Flüssigkeit 20 und somit zu einer Ortsabhängigkeit der dielektrischen Eigenschaften der Flüssigkeit 20. Die lokale Polarisationsverteilung innerhalb der Flüssigkeit 20 wechselwirkt sich nun mit dem ortsfesten und zeitunabhängigen Feldgradienten des elektrischen Wechselfeldes, so dass die Flüssigkeit 20 in Pumprichtung 120 und damit in Richtung der Stegöffnung 100 und der Abflussöffnung 40 gepumpt wird. Die durch die Stegöffnung 100 und damit durch die Abflussöffnung 40 gepumpte Flüssigkeitsmenge gelangt in den Abflusskanal 50 und von dort zu der weiteren Abflussöffnung 60, wo sie die Pumpe 1 gemäß der 1a verlässt.Due to the local temperature distribution within the liquid 20 the pumping chamber 10 there is a location-dependent polarization of the liquid 20 and thus to a location dependence of the dielectric properties of the liquid 20 , The local polarization distribution within the liquid 20 Now interacts with the stationary and time-independent field gradient of the alternating electric field, so that the liquid 20 in pumping direction 120 and thus in the direction of the bridge opening 100 and the drainage hole 40 is pumped. The through the bridge opening 100 and thus through the drainage opening 40 Pumped amount of liquid enters the drainage channel 50 and from there to the further drain opening 60 where is the pump 1 according to the 1a leaves.

Wie sich in der 1a darüber hinaus erkennen lässt, ist aufgrund der Anordnung der zweiten Elektrode 20 unterhalb des Abflusskanals 50 ebenfalls ein elektrisches Wechselfeld im Abflusskanal 50 angeordnet. Der Feldverlauf dieses elektrischen Wechselfeldes weist ebenfalls einen Feldgradienten auf, der in Richtung zur Stegöffnung 100 orientiert ist. Aufgrund dieser Feldverteilung des elektrischen Wechselfeldes im Abflusskanal 50 kommt es zu einer gewissen Pumpkraft, die der Pumprichtung 120 entgegensteht; konkret wird sozusagen Flüssigkeit 20 vom Abflusskanal 50 in Richtung Steg 100 zurückgepumpt.As reflected in the 1a moreover, is due to the arrangement of the second electrode 20 below the drainage channel 50 also an alternating electrical field in the drainage channel 50 arranged. The course of the field of this alternating electric field also has a field gradient which is in the direction of the web opening 100 is oriented. Due to this field distribution of the alternating electric field in the drainage channel 50 it comes to a certain pumping force, the pumping direction 120 contrary to; In concrete terms, it becomes liquid 20 from the spillway 50 towards the jetty 100 pumped back.

Da jedoch der Abstand der ersten Elektrode 70 zu dem dielektrischen Steg 90 größer ist als der Abstand zwischen der zweiten Elektrode 80 und dem dielektrischen Steg 90, ist der Feldgradient in der Pumpkammer 10 in Richtung Stegöffnung größer als der Feldgradient des elektrischen Wechselfeldes im Abflusskanal 50 in Richtung zur Stegöffnung 100, so dass die Pumpwirkung entlang der Pumprichtung 120 insgesamt überwiegt und die Flüssigkeit 20 von der Pumpkammer 10 in Richtung zum Abflusskanal 50 gepumpt wird. Wäre – was hier nicht der Fall ist – der Abstand zwischen der einen Elektrode 70 und dem Steg 90 genauso groß wie der Abstand zwischen der zweiten Elektrode 80 und dem Steg 90, so würde bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1a keine resultierende Pumpwirkung entstehen, so dass die Pumpe insgesamt nicht funktionieren würde.However, because the distance of the first electrode 70 to the dielectric land 90 is greater than the distance between the second electrode 80 and the dielectric land 90 , the field gradient is in the pumping chamber 10 in the direction of web opening larger than the field gradient of the alternating electric field in the drainage channel 50 towards the bridge opening 100 , so that the pumping action along the pumping direction 120 overall predominates and the liquid 20 from the pumping chamber 10 towards the spillway 50 is pumped. Would - which is not the case here - the distance between the one electrode 70 and the jetty 90 the same as the distance between the second electrode 80 and the jetty 90 , so would in the embodiment according to the 1a no resulting pumping action will occur so the pump would not work altogether.

In der 1b ist ein Querschnitt der Pumpe gemäß der 1a entlang dem Schnitt AA dargestellt. Man erkennt die beiden Elektroden 70 und 80, zwischen denen die Pumpkammer 10, der dielektrische Steg 90 und der Abflusskanal 50 angeordnet sind.In the 1b is a cross section of the pump according to the 1a shown along the section AA. You can see the two electrodes 70 and 80 between which the pumping chamber 10 , the dielectric bridge 90 and the spillway 50 are arranged.

Die Pumpwirkung bei der Pumpkammer gemäß den 1a und 1b kann darüber hinaus erhöht und/oder in der Pumprichtung verändert werden, wenn sich in der Flüssigkeit 20 zusätzliche Partikel oder Zellen (Objekte) befinden, auf die eine dielektrophoretische Kraft ausgeübt wird und die sich deshalb entlang des Feldgradienten innerhalb der Pumpkammer bewegen und zusätzlich die Flüssigkeit 20 mitreißen.The pumping action in the pumping chamber according to the 1a and 1b can also be increased and / or changed in the pumping direction when in the liquid 20 additional particles or cells (objects) on which a dielectrophoretic force is exerted, and which therefore move along the field gradient within the pumping chamber and, in addition, the liquid 20 carried away.

Darüber hinaus kann die Pumpwirkung innerhalb der Pumpkammer 10 erhöht werden, wenn an bzw. in der Pumpkammer Heiz- oder Kühlelemente angeordnet werden, mit denen die von dem Feldstärkegradienten hervorgerufene lokale Temperaturverteilung innerhalb der Pumpkammer 10 noch verstärkt wird; denn die Pumpwirkung der Pumpkammer 10 gemäß den 1a und 1b basiert – wie oben bereits ausgeführt – darauf, dass es zu einem ortsabhängigen Temperaturverlauf innerhalb der Pumpkammer kommt, der zu inhomogenen dielektrischen Eigenschaften der Flüssigkeit 20 führt und Raumladungen induziert, die in Wechselwirkung mit dem elektrischen Wechselfeld treten und eine Pumpkraft auf die Flüssigkeit 20 ausüben.In addition, the pumping action within the pumping chamber 10 can be increased when heating or cooling elements are arranged on or in the pumping chamber, with which caused by the Feldstärkegradienten local temperature distribution within the pumping chamber 10 is reinforced; because the pumping action of the pumping chamber 10 according to the 1a and 1b is based - as stated above - on the fact that there is a location-dependent temperature profile within the pumping chamber, resulting in inhomogeneous dielectric properties of the liquid 20 leads and induces space charges, which interact with the alternating electric field and a pumping force on the liquid 20 exercise.

In den 2a und 2b ist ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Pumpe gezeigt. Man erkennt in der 2a, dass das dielektrische Element 90 eine Öffnung 100 aufweist, die keilförmig ausgebildet ist. Der keilförmige Verlauf der Öffnung 100 ist dabei geradlinig keilförmig ausgeführt.In the 2a and 2 B a second embodiment of a pump is shown. One recognizes in the 2a in that the dielectric element 90 an opening 100 has, which is wedge-shaped. The wedge-shaped course of the opening 100 is designed in a straight line wedge-shaped.

Aufgrund des keilförmigen Feldverlaufs des dielektrischen Steges 90 kommt es zu einem ebenfalls keilförmigen Feldverlauf des elektrischen Wechselfeldes. Der Feldgradient des elektrischen Wechselfeldes ist ortsfest und zeitunabhängig und steigt in Pumprichtung 120 und damit in Richtung zur Stegöffnung 100 an.Due to the wedge-shaped field profile of the dielectric web 90 There is also a wedge-shaped field profile of the alternating electric field. The field gradient of the alternating electric field is stationary and time-independent and increases in the pumping direction 120 and thus towards the bridge opening 100 at.

Das in der 2a untere Ende der Stegöffnung 100 bildet dabei die Abflussöffnung 40 der Pumpkammer 10. An diese Abflussöffnung 40 schließt sich der Abflusskanal 50 an, der mit der weiteren Abflussöffnung 60 der Pumpe 1 in Verbindung steht.That in the 2a lower end of the bridge opening 100 forms thereby the discharge opening 40 the pumping chamber 10 , At this drainage hole 40 closes the spillway 50 on, with the other drain opening 60 the pump 1 communicates.

Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 2a kommt es in dem Abflusskanal 50 zu einem (unerwünschten) Feldgradienten in Richtung zur Stegöffnung 100 und damit zu einer Pumpwirkung, die der Pumprichtung 120 der Pumpkammer 10 entgegensteht. Aufgrund des keilförmigen Verlaufs der Stegöffnung 100 des dielektrischen Elements 90 gibt es jedoch eine Vorzugsrichtung, so dass die Flüssigkeit 20 im Ergebnis entlang der Pumprichtung 120 gepumpt wird.Also in the embodiment according to of the 2a it comes in the drainage channel 50 to an (undesired) field gradient in the direction of the web opening 100 and thus to a pumping action, the pumping direction 120 the pumping chamber 10 opposes. Due to the wedge-shaped course of the web opening 100 of the dielectric element 90 However, there is a preferred direction, so that the liquid 20 in the result along the pumping direction 120 is pumped.

In der 2b erkennt man die Pumpe gemäß der 2a im Querschnitt entlang dem Schnitt AA. Man erkennt in der 2b die Pumpkammer 10, das dielektrische Element 90 sowie den Abflusskanal 50.In the 2 B you can see the pump according to the 2a in cross section along the section AA. One recognizes in the 2 B the pumping chamber 10 , the dielectric element 90 as well as the drainage channel 50 ,

In den 3a und 3b ist ein drittes Ausführungsbeispiel für eine Pumpe gezeigt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der dielektrische Steg 90 mit einer keilförmigen Stegöffnung 100 versehen, die die Abflussöffnung 40 der Pumpkammer 10 bildet. An die Stegöffnung 40 schließt sich wiederum ein Abflusskanal 50 an, durch den die aus der Pumpkammer 10 durch die Stegöffnung 100 entlang der Pumprichtung 120 herausgepumpte Flüssigkeit zur weiteren Abflussöffnung 60 gelangt.In the 3a and 3b a third embodiment of a pump is shown. Also in this embodiment, the dielectric ridge 90 with a wedge-shaped bridge opening 100 provided that the drain opening 40 the pumping chamber 10 forms. At the bridge opening 40 In turn, a drainage channel closes 50 on, through which the pump chamber 10 through the bridge opening 100 along the pumping direction 120 pumped out liquid to the other drain opening 60 arrives.

Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß der 2a ist die weitere Elektrode 80 jedoch nicht durch eine Elektrodenplatte gebildet, die zu der ersten Elektrodenplatte 70 parallel liegt. Vielmehr handelt es sich bei der zweiten Elektrodenplatte 80 um eine Elektrodenstange oder eine Elektrodenplatte, die zu der ersten Elektrodenplatte 70 vorzugsweise senkrecht steht.In contrast to the embodiment according to the 2a is the other electrode 80 however, not formed by an electrode plate facing the first electrode plate 70 lies parallel. Rather, it is the second electrode plate 80 around an electrode rod or electrode plate facing the first electrode plate 70 preferably perpendicular.

Aufgrund der Ausgestaltung der beiden Elektroden 70 und 80 sowie aufgrund der Ausgestaltung des dielektrischen Elements 90 kommt es zu einem ortsfesten und zeitunabhängigen Feldgradienten innerhalb der Pumpkammer 10 mit einem in Pumprichtung 120 ansteigenden Feldgradienten, wodurch sich ein in Richtung zur Stegöffnung 100 ansteigender Temperaturverlauf bildet. Aufgrund des ansteigenden Temperaturverlaufs kommt es zu einer ansteigenden Polarisation in Richtung Stegöffnung 100, die sich mit dem in Richtung Stegöffnung 100 ansteigenden elektrischen Wechselfeld überlagert und somit zur Pumpkraft führt. Durch diese Pumpkraft wird die Flüssigkeit 20 durch die Stegöffnung 100 in den Abflusskanal 50 und damit zur weiteren Abflussöffnung 60 gepumpt.Due to the design of the two electrodes 70 and 80 as well as due to the configuration of the dielectric element 90 There is a stationary and time-independent field gradient within the pumping chamber 10 with a pumping direction 120 rising field gradient, causing a towards the bridge opening 100 rising temperature course forms. Due to the rising temperature curve, there is an increasing polarization in the direction of web opening 100 that align with the towards the bridge opening 100 superimposed rising alternating electric field and thus leads to pumping power. This pumping force turns the fluid 20 through the bridge opening 100 in the spillway 50 and thus to the further discharge opening 60 pumped.

Aufgrund der Ausgestaltung der zweiten Elektrode 80 kommt es bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 3a innerhalb des Abflusskanals 50 zu keinem Feldgradienten, durch den ein der Pumprichtung 120 entgegenwirkender Pumpeffekt im Abflusskanal 50 gebildet werden könnte. Somit ist die Pumpwirkung bei der Elektrodenanordnung gemäß der 3a größer als beispielsweise bei der Elektrodenanordnung gemäß der 2a.Due to the configuration of the second electrode 80 it comes in the embodiment according to the 3a within the drainage channel 50 to no field gradient, through which one of the pump direction 120 counteracting pumping effect in the drainage channel 50 could be formed. Thus, the pumping action in the electrode assembly according to the 3a larger than for example in the electrode assembly according to the 2a ,

In der 3b ist ein Querschnitt durch die Pumpe gemäß der 3a gezeigt. Man erkennt den Abflusskanal 50 mit der zweiten Elektrode 80, die durch eine Art Wulst auf dem Kammerboden der Pumpe gebildet ist.In the 3b is a cross section through the pump according to the 3a shown. You can see the drainage channel 50 with the second electrode 80 , which is formed by a kind of bead on the chamber bottom of the pump.

In den 4a und 4b ist ein viertes Ausführungsbeispiel für eine Pumpe gezeigt. Man erkennt die Kammerwände 5 der Pumpe 1, eine erste plattenförmige Elektrode 70 sowie eine quasi „punktförmige" zweite Elektrode 80, die der ersten Elektrode 70 gegenüberliegt. Die Pumpe weist eine Zuflussöffnung 30 auf, die der Abflussöffnung 40 gegenüberliegt. Ein Abflusskanal, wie er bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 3 vorhanden war, fehlt bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 4a und 4b.In the 4a and 4b a fourth embodiment of a pump is shown. One recognizes the chamber walls 5 the pump 1 , a first plate-shaped electrode 70 and a quasi "punctiform" second electrode 80 that of the first electrode 70 opposite. The pump has an inflow opening 30 on, the drain opening 40 opposite. A drainage channel, as in the embodiments according to the 1 to 3 was missing in the embodiment according to the 4a and 4b ,

Die Pumpe 1 weist ein dielektrisches Element 90 auf, das durch zwei in der Draufsicht gemäß der 4a dreieckförmige Teile 90' und 90'' gebildet ist. Aufgrund der – in der Draufsicht – dreieckförmigen Formgestaltung der beiden Teile 90' und 90'' des dielektrischen Elements 90 weist die Pumpkammer 10 einen in der Draufsicht trichterförmigen Verlauf auf, der zur Abflussöffnung 40 hin mündet.The pump 1 has a dielectric element 90 indicated by two in plan view according to the 4a triangular parts 90 ' and 90 '' is formed. Due to the - in plan view - triangular shape design of the two parts 90 ' and 90 '' of the dielectric element 90 has the pumping chamber 10 a funnel-shaped in plan view, the outlet to the outlet 40 flows out.

Aufgrund der – in der Draufsicht – dreieckförmigen Ausgestaltung der beiden Teile 90' und 90'' des dielektrischen Elements 90 kommt es außerdem zu einem Feldgradienten des elektrischen Wechselfeldes in Pumprichtung 120. Dieser Feldgradient in Pumprichtung 120 führt zur Pumpwirkung innerhalb der Pumpkammer 10 und zu einem Pumpen der Flüssigkeit 20 von der Zuflussöffnung 30 zur Abflussöffnung 40 der Pumpkammer 10.Due to the - in plan view - triangular configuration of the two parts 90 ' and 90 '' of the dielectric element 90 In addition, there is a field gradient of the alternating electric field in the pumping direction 120 , This field gradient in pump direction 120 leads to the pumping action within the pumping chamber 10 and to pump the liquid 20 from the inflow opening 30 to the drainage opening 40 the pumping chamber 10 ,

In der 4b ist die Pumpkammer gemäß der 4a entlang des Schnittes AA gezeigt. Man erkennt in der 4a, dass die beiden Elektroden 70 und 80 durch wulstförmige Elemente gebildet sind, die an einer der Kammerwände 5 der Pumpe 1 befestigt bzw. angeordnet sind.In the 4b is the pumping chamber according to the 4a shown along the section AA. One recognizes in the 4a that the two electrodes 70 and 80 are formed by bead-shaped elements on one of the chamber walls 5 the pump 1 attached or arranged.

In den 5a und 5b ist ein fünftes Ausführungsbeispiel für eine Pumpe 1 gezeigt. Die Pumpe 1 weist zwei Pumpkammern 10' und 10'' auf, die jeweils mit einer Zuflussöffnung 30' bzw. 30'' ausgestattet sind. Die beiden Pumpkammern 10' und 10'' teilen sich eine gemeinsame Abflussöffnung 40, durch die sie die Flüssigkeit 20 jeweils aus ihrer Kammer herauspumpen.In the 5a and 5b is a fifth embodiment of a pump 1 shown. The pump 1 has two pumping chambers 10 ' and 10 '' on, each with an inflow opening 30 ' respectively. 30 '' are equipped. The two pumping chambers 10 ' and 10 '' share a common drain 40 through which they get the liquid 20 each pump out of their chamber.

Die zum Pumpen entlang der beiden Pumprichtungen 120' bzw. 120'' erforderliche Pumpkraft wird durch ein elektrisches Wechselfeld erzeugt, das durch eine erste Elektrode 70 und eine zweite Elektrode 80 hervorgerufen wird. Die beiden Elektroden 70 und 80 sind durch zwei gewölbte Elektrodenplatten gebildet, die sich mit ihren konkaven Flächen gegenüberliegen.The pumping along the two pumping directions 120 ' respectively. 120 '' required pumping force is generated by an alternating electric field, which passes through a first electrode 70 and a second electrode 80 is caused. The two electrodes 70 and 80 are by two domed electrodes formed plates which face each other with their concave surfaces.

Zur Erzeugung eines ortfesten und zeitunabhängigen Feldgradienten in Pumprichtung ist die Pumpe 1 mit zwei dielektrischen Elementen 90' und 90'' ausgestattet, die in der in der 5a gezeigten Draufsicht jeweils eine halbkreisförmige Form haben. Aufgrund der beiden dielektrischen Elemente 90' und 90'' kommt es in jeder der beiden Pumpkammern 10' und 10'' zu einem Feldgradienten entlang der Pumprichtung 120' bzw. 120'' , durch die die Flüssigkeit 20 in Richtung der Abflussöffnung 40 aus den beiden Pumpkammern herausgepumpt wird.To generate a fixed and time-independent field gradient in the pumping direction is the pump 1 with two dielectric elements 90 ' and 90 '' equipped in the in the 5a shown top view each have a semi-circular shape. Due to the two dielectric elements 90 ' and 90 '' it comes in each of the two pumping chambers 10 ' and 10 '' to a field gradient along the pumping direction 120 ' respectively. 120 '' through which the liquid 20 in the direction of the drainage opening 40 pumped out of the two pumping chambers.

In der 5b ist die Pumpkammer gemäß der 5a in einem Querschnitt entlang der Schnittlinie AA dargestellt. Man erkennt die obere Zuflussöffnung 30a, die Abflussöffnung 40, das dielektrische Element 90'' sowie die beiden Pumpkammern 10' und 10''.In the 5b is the pumping chamber according to the 5a shown in a cross section along the section line AA. One recognizes the upper inflow opening 30a , the drainage hole 40 , the dielectric element 90 '' as well as the two pumping chambers 10 ' and 10 '' ,

In den 6a und 6b ist ein sechstes Ausführungsbeispiel für eine Pumpe 1 dargestellt. Das sechste Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem fünften Ausführungsbeispiel in der Ausgestaltung der Elektrodenvorrichtung und der dielektrischen Elemente. So weist das sechste Ausführungsbeispiel zusätzlich zu den beiden konkav gewölbten, gegenüberliegenden Elektroden 70 und 80 eine dritte Elektrode 200 auf, die in der Mitte eines Abflusskanals 50 angeordnet ist. Beiderseits des Abflusskanals 50 sind dielektrische Elemente 90', 90'', 91' und 91'' angeordnet, die in der Draufsicht viertelkreisförmig sind.In the 6a and 6b is a sixth embodiment of a pump 1 shown. The sixth embodiment differs from the fifth embodiment in the configuration of the electrode device and the dielectric elements. Thus, the sixth embodiment, in addition to the two concave, opposing electrodes 70 and 80 a third electrode 200 on that in the middle of a drainage canal 50 is arranged. On both sides of the drainage channel 50 are dielectric elements 90 ' . 90 '' . 91 ' and 91 '' arranged in a quarter-circle in plan view.

Durch den Abflusskanal 50 werden zwei Pumpkammern 10' und 10'' gebildet, die mit ihrer jeweiligen Abflussöffnung 40' bzw. 40'' jeweils an den Abflusskanal 50 angeschlossen sind.Through the drainage channel 50 become two pumping chambers 10 ' and 10 '' formed with their respective outlet 40 ' respectively. 40 '' each to the drainage channel 50 are connected.

Zum Betreiben der Pumpe 1 werden die beiden Elektroden 70 und 80 parallel geschaltet und somit mit demselben Potential beaufschlagt. Die Gegenelektrode zu den beiden Elektroden 70 und 80 bildet somit die dritte Elektrode 200.To operate the pump 1 become the two electrodes 70 and 80 connected in parallel and thus applied to the same potential. The counterelectrode to the two electrodes 70 and 80 thus forms the third electrode 200 ,

Aufgrund der Ausgestaltung der drei Elektroden 70, 80 und 200 sowie aufgrund der Ausgestaltung der vier viertelkreisförmigen dielektrischen Elemente 90', 90'' , 91' und 91'' kommt es in jeder der beiden Pumpkammern 10' und 10'' zu einem Feldgradienten des elektrischen Wechselfeldes in Richtung zur jeweiligen Abflussöffnung 40' bzw. 40'' und somit zu einem Pumpeffekt, durch den die Flüssigkeit 20 von den beiden Zuflussöffnungen 30' und 30'' zu dem Abflusskanal 50 und damit zur Abflussöffnung 60 der Pumpe 1 gelangt.Due to the design of the three electrodes 70 . 80 and 200 as well as due to the configuration of the four quarter-circle-shaped dielectric elements 90 ' . 90 '' . 91 ' and 91 '' it comes in each of the two pumping chambers 10 ' and 10 '' to a field gradient of the alternating electric field in the direction of the respective outflow opening 40 ' respectively. 40 '' and thus to a pumping effect, through which the liquid 20 from the two tributaries 30 ' and 30 '' to the spillway 50 and thus to the drainage opening 60 the pump 1 arrives.

In der 6b ist die Pumpe gemäß der 6a nochmals in einem Schnitt entlang der Schnittlinie AA gezeigt. Man erkennt die obere Zuflussöffnung 30', die obere Pumpkammer 10', das viertelkreisförmige dielektrische Element 90', den Abflusskanal 50 mit der dritten Elektrode 200, das viertelkreisförmige dielektrische Element 91'' sowie die untere Pumpkammer 10'' der Pumpe 1. Darüber hinaus sind die Kammerwände 5 der Pumpkammer 1 erkennbar.In the 6b is the pump according to the 6a shown again in a section along the section line AA. One recognizes the upper inflow opening 30 ' , the upper pumping chamber 10 ' , the quarter-circle-shaped dielectric element 90 ' , the spillway 50 with the third electrode 200 , the quarter-circle-shaped dielectric element 91 '' as well as the lower pumping chamber 10 '' the pump 1 , In addition, the chamber walls 5 the pumping chamber 1 recognizable.

In den 7a und 7b ist ein siebentes Ausführungsbeispiel für eine Pumpe gezeigt. Man erkennt eine obere Pumpkammer 10' mit dielektrischen Elementen 90' und 90'', die eine keilförmige Abflussöffnung 40' der Pumpkammer 10' bilden. Darüber hinaus erkennt man eine untere Pumpkammer 10'' mit dielektrischen Elementen 91' und 91'', die eine Abflussöffnung 40'' bilden. Die beiden Abflussöffnungen 40' und 40'' stehen mit einem Abflusskanal 50 in Verbindung, der eine weitere Abflussöffnung 60 aufweist.In the 7a and 7b a seventh embodiment of a pump is shown. One recognizes an upper pumping chamber 10 ' with dielectric elements 90 ' and 90 '', which is a wedge-shaped drain 40 ' the pumping chamber 10 ' form. In addition, you can see a lower pumping chamber 10 '' with dielectric elements 91 ' and 91 '' that have a drain opening 40 '' form. The two drainage holes 40 ' and 40 '' stand with a drainage channel 50 in connection, which is another drain 60 having.

Die Pumpe gemäß der 7a ist mit einer planen Elektrodenplatte 70 ausgestattet, der eine zweite plane Elektrodenplatte 80 gegenüberliegt. Zwischen den beiden Elektrodenplatten 70 und 80 ist eine dritte Elektrodenplatte 200 angeordnet, die sich in der Mitte des Abflusskanals 50 befindet.The pump according to the 7a is with a flat electrode plate 70 equipped with a second plane electrode plate 80 opposite. Between the two electrode plates 70 and 80 is a third electrode plate 200 Arranged in the middle of the drainage channel 50 located.

Zur Ansteuerung der Pumpe gemäß der 7a werden die beiden Elektroden 70 und 80 parallel geschaltet und mit demselben Potential beaufschlagt. Die Gegenelektrode wird von der dritten Elektrode 200 gebildet, die mit einem derartigen Potential beaufschlagt wird, dass sich ein elektrisches Wechselfeld zwischen der ersten Elektrode 70 und der dritten Elektrode 200 und ein Wechselfeld zwischen der zweiten Elektrode 80 und der dritten Elektrode 200 ausbildet.To control the pump according to the 7a become the two electrodes 70 and 80 connected in parallel and applied to the same potential. The counter electrode is from the third electrode 200 is formed, which is applied with such a potential that an alternating electric field between the first electrode 70 and the third electrode 200 and an alternating field between the second electrode 80 and the third electrode 200 formed.

Aufgrund der Ausgestaltung der vier dielektrischen Elemente 90', 90'', 91' und 91'' kommt es zu einem Feldgradienten des elektrischen Wechselfeldes, der – bezogen auf die obere Pumpkammer 10' – entlang der Pumprichtung 120 und – bezogen auf die untere Pumpkammer 10'' – entlang der Pumprichtung 120' orientiert ist. Diese Feldgradienten rufen einen Pumpeffekt dergestalt hervor, dass die Flüssigkeit 20 aus den beiden Pumpkammern 10' und 10'' in Richtung zu ihren beiden Abflussöffnungen 40' und 40'' gepumpt wird und somit zu dem Abflusskanal 50 und zu der weiteren Abflussöffnung 60 gelangt.Due to the design of the four dielectric elements 90 ' . 90 '' . 91 ' and 91 '' there is a field gradient of the alternating electric field, which - related to the upper pumping chamber 10 ' - along the pump direction 120 and - based on the lower pumping chamber 10 '' - along the pump direction 120 ' is oriented. These field gradients evoke a pumping effect such that the liquid 20 from the two pumping chambers 10 ' and 10 '' towards their two outlets 40 ' and 40 '' is pumped and thus to the spillway 50 and to the other drain opening 60 arrives.

Zum Einleiten der Flüssigkeit 20 in die beiden Pumpkammern 10' und 10'' weisen die beide Pumpkammern jeweils eine Zuflussöffnung 30' und 30'' auf.For introducing the liquid 20 in the two pumping chambers 10 ' and 10 '' each of the two pumping chambers has an inflow opening 30 ' and 30 '' on.

In der 7b ist die Pumpkammer gemäß 7a nochmals im Schnitt entlang der Linie AA gezeigt. Man erkennt in der 7b die zweite Elektrode 80, die untere Pumpkammer 10" , das dielektrische Element 91', den Abflusskanal 50, die dritte Elektrode 200, das dielektrische Element 90', die obere Pumpkammer 10' sowie die erste Elektrode 70. Darüber hinaus sind in der 7b die Kammerwände 5 der Pumpe 1 dargestellt.In the 7b is the pumping chamber according to 7a again in section along the line AA ge shows. One recognizes in the 7b the second electrode 80 , the lower pumping chamber 10 " , the dielectric element 91 ' , the spillway 50 , the third electrode 200 , the dielectric element 90 ' , the upper pumping chamber 10 ' as well as the first electrode 70 , In addition, in the 7b the chamber walls 5 the pump 1 shown.

In den 8a und 8b ist ein achtes Ausführungsbeispiel für eine Pumpe dargestellt. Man erkennt zwei Pumpkammern 10' und 10'', die „parallel" geschaltet sind. Beide Pumpkammern 10' und 10'' pumpen die an der Zuflussöffnung 30 in die beiden Pumpkammern 10' und 10'' eintretende Flüssigkeit 20 in Richtung zum ihren jeweiligen Abflussöffnungen 40' bzw. 40'' und damit in den an die beiden Abflussöffnungen 40' und 40'' angeschlossenen Abflusskanal 50. Von dem Abflusskanal 50 gelangt die Flüssigkeit 20 dann zu der weiteren Abflussöffnung 60, durch den die Flüssigkeit aus der Pumpe 1 heraustritt.In the 8a and 8b an eighth embodiment of a pump is shown. One recognizes two pumping chambers 10 ' and 10 '' , which are connected in "parallel." Both pumping chambers 10 ' and 10 '' pump those at the inlet 30 in the two pumping chambers 10 ' and 10 '' entering liquid 20 towards their respective drain holes 40 ' respectively. 40 '' and thus in the at the two drainage holes 40 ' and 40 '' connected drainage channel 50 , From the spillway 50 the liquid passes 20 then to the further drain opening 60 through which the fluid from the pump 1 emerges.

Die Pumpe 1 ist mit dielektrischen Elementen 90', 90'' und 90''' ausgestattet, die für die beiden Abflussöffnungen 40' und 40'' jeweils eine keilförmige Abflussöffnung bilden. Aufgrund der Ausgestaltung der drei dielektrischen Elemente 90', 90'' und 90''' bildet sich ein Feldverlauf des elektrischen Wechselfeldes innerhalb der beiden Pumpkammern 10' und 10'', der in Pumprichtung 120' bzw. 120'' ausgerichtet ist.The pump 1 is with dielectric elements 90 ' . 90 '' and 90 ''' equipped for the two outlets 40 ' and 40 '' each form a wedge-shaped drain opening. Due to the design of the three dielectric elements 90 ' . 90 '' and 90 '' 'Forms a field profile of the alternating electric field within the two pumping chambers 10 ' and 10 '' in the pumping direction 120 ' respectively. 120 '' is aligned.

Wie sich in der 8a erkennen lässt, ist ein nicht unerheblicher Teil des elektrischen Wechselfeldes im Abflusskanal 50 ausgebildet, so dass es ebenfalls zu einer „rückwärts gerichteten" Pumpkraft kommt. Aufgrund der Dimensionierung des Abflusskanals 50 ist diese entgegen der Pumprichtung 120' bzw. 120'' gerichtete Pumpkraft jedoch kleiner als die beiden Pumpkräfte der beiden Pumpkammern 10' und 10'', so dass bei der Pumpe gemäß der 8a die Flüssigkeit von der Zuflussöffnung 30 in Richtung der beiden Abflussöffnungen 40' und 40'' und von dort zu der weiteren Abflussöffnung 60 gepumpt wird.As reflected in the 8a is a not inconsiderable part of the alternating electric field in the drainage channel 50 so that there is also a "backward" pumping force due to the sizing of the drainage channel 50 this is contrary to the pumping direction 120 ' respectively. 120 '' directed pumping power, however, smaller than the two pumping forces of the two pumping chambers 10 ' and 10 '' so that at the pump according to the 8a the liquid from the inlet 30 in the direction of the two drainage holes 40 ' and 40 '' and from there to the further drain opening 60 is pumped.

In der 8b ist die Pumpe gemäß der 8a im Querschnitt dargestellt. Man erkennt den Abflusskanal 50 sowie das mittlere dielektrische Element 90'', das an die beiden Pumpkammern 10' und 10'' angrenzt.In the 8b is the pump according to the 8a shown in cross section. You can see the drainage channel 50 and the middle dielectric element 90 '', to the two pumping chambers 10 ' and 10 '' borders.

In den 9a und 9b ist ein neuntes Ausführungsbeispiel für eine Pumpe 1 dargestellt. Man erkennt eine obere Pumpkammer 10', die mit einer unteren Pumpkammer 10'' in „Reihe" geschaltet ist. Die durch die Zuflussöffnung 30 der Pumpe 1 in die obere Pumpkammer 10' gepumpte Flüssigkeit gelangt von der oberen Pumpkammer 10' durch die Abflussöffnung 40' der oberen Pumpkammer 10' zu der unteren Pumpkammer 10''; von dort wird die Flüssigkeit zur Abflussöffnung 40'' der unteren Pumpkammer 10'' gepumpt. Die Abflussöffnung 40'' bildet gleichzeitig die Abströmöffnung der Pumpkammer 1.In the 9a and 9b is a ninth embodiment of a pump 1 shown. One recognizes an upper pumping chamber 10 ' that with a lower pumping chamber 10 '' is connected in "row" .The through the inflow opening 30 the pump 1 in the upper pumping chamber 10 ' pumped liquid passes from the upper pumping chamber 10 ' through the drainage hole 40 ' the upper pumping chamber 10 ' to the lower pumping chamber 10 ''; from there, the liquid becomes the drainage port 40 '' the lower pumping chamber 10 '' pumped. The drainage opening 40 '' at the same time forms the discharge opening of the pumping chamber 1 ,

Die Pumpkammer 10' weist zum Erzeugen des elektrischen Wechselfeldes Elektroden 70 und 80 auf. Die Elektrode 80 gehört gleichzeitig zur zweiten Pumpkammer 10'' und arbeitet zusätzlich mit der dritten Elektrode 200 der unteren Pumpkammer 10'' zusammen.The pumping chamber 10 ' has electrodes for generating the alternating electric field 70 and 80 on. The electrode 80 belongs simultaneously to the second pumping chamber 10 '' and additionally works with the third electrode 200 the lower pumping chamber 10 '' together.

Bezüglich der Funktionsweise der beiden Pumpkammern 10' und 10" wird auf die obigen Ausführungen verwiesen. Erwähnt sei ergänzend, dass sich die Pumpkräfte der beiden Pumpkammern 10' und 10" addieren, so dass eine große, in Pumprichtung 120' bzw. 120" orientierte Pumpwirkung an der durch die Abflussöffnung 40" gebildeten Abströmöffnung der Pumpe 1 erreicht wird. Die Ansteuerung der Elektroden 70, 80 und 200 erfolgt beispielsweise derart, dass die beiden Elektroden 70 und 200 auf demselben Potential – beispielsweise OV – und die Elektrode 80 auf einem davon verschiedenen Potential – z.B. +33V – liegen.Regarding the functioning of the two pumping chambers 10 ' and 10 " Reference is made to the above statements. Mention should be added that the pumping forces of the two pumping chambers 10 ' and 10 " add up, making a big, in pumping direction 120 ' or 120 "oriented pumping action at the through the drain opening 40 " formed discharge opening of the pump 1 is reached. The control of the electrodes 70 . 80 and 200 takes place, for example, such that the two electrodes 70 and 200 at the same potential - for example OV - and the electrode 80 at a different potential - eg + 33V - lie.

In der 9b ist das neunte Ausführungsbeispiel noch einmal im Querschnitt gezeigt. Man erkennt die erste Elektrode 70, die obere Pumpkammer 10', das dielektrische Element 90' der oberen Pumpkammer 10', die Elektrode 80 sowie die untere Pumpkammer 10', vor deren Abflussöffnung 40'' die dritte Elektrode 200 angeordnet ist.In the 9b the ninth embodiment is shown once again in cross section. One recognizes the first electrode 70 , the upper pumping chamber 10 ' , the dielectric element 90 ' the upper pumping chamber 10 ' , the electrode 80 as well as the lower pumping chamber 10 ' , in front of whose drainage opening 40 '' the third electrode 200 is arranged.

In den 10a bis 10c ist ein zehntes Ausführungsbeispiel für eine Pumpe gezeigt. Diese Pumpe weist zwei Pumpkammern 10' und 10'' auf, deren Pumprichtungen durch die Pfeile 120' und 120'' dargestellt sind.In the 10a to 10c A tenth embodiment of a pump is shown. This pump has two pumping chambers 10 ' and 10 '' on whose pumping directions by the arrows 120 ' and 120 '' are shown.

In der 10a (Draufsicht) sind die elektrischen Feldlinien des innerhalb der Pumpe herrschenden, elektrischen Wechselfeldes sowie die Äquipotentiallinien 110 dargestellt. Die Äquipotentiallinien 110 sind für U = 1 V dargestellt. Die elektrische Feldstärke ist in einer Vektordarstellung mit Vektorpfeilen E gekennzeichnet.In the 10a (Top view) are the electric field lines of the prevailing within the pump, alternating electric field and the equipotential lines 110 shown. The equipotential lines 110 are shown for U = 1V. The electric field strength is marked in a vector representation with vector arrows E.

An der in der 10a oberen Elektrode 70 liegt ein Potential von 33 V an. An der unteren Elektrode 80 liegt eine Spannung von 0 V an. Der Feldverlauf wurde mit einem Simulationsprogramm simuliert.At the in the 10a upper electrode 70 there is a potential of 33V. At the bottom electrode 80 is a voltage of 0 V at. The field course was simulated with a simulation program.

Wie sich in der 10a erkennen lässt, wird die Flüssigkeit 20 (vorliegend Wasser) im Kreis gepumpt. Konkret wird die Flüssigkeit 20 entlang der Pfeilrichtung 120' von der rechten Pumpkammer 10' nach unten gepumpt, von wo die Flüssigkeit dann zu der linken Pumpkammer 10'' gelangt. Die linke 10'' pumpt die Flüssigkeit 20 wiederum nach oben entlang der Pfeilrichtung 120'' und damit zur rechten Pumpkammer 10'.As reflected in the 10a reveals, becomes the liquid 20 (in this case water) pumped in a circle. Specifically, the liquid 20 along the arrow direction 120 ' from the right pumping chamber 10 ' pumped down from where the liquid then to the left pumping chamber 10 '' arrives. The left 10 '' pumps the liquid 20 turn up ent long arrow direction 120 '' and thus to the right pumping chamber 10 ' ,

Die 10b zeigt die Pumpe gemäß der 10a in der Draufsicht; die 10b zeigt die Pumpe in der Seitenansicht. Die Längenangaben sind jeweils in Mikrometer.The 10b shows the pump according to the 10a in the plan view; the 10b shows the pump in the side view. The lengths are each in microns.

Insbesondere in der 10c lassen sich zwei Füllstutzen 300 erkennen, mit denen die Flüssigkeit 20 in die beiden Pumpkammern 10' und 10'' eingefüllt werden kann. Darüber hinaus ist in der 10b ein Koaxialleiter 310 gezeigt, mit dem das elektrisches Wechselfeld an die Pumpe angelegt werden kann. Zur Abdeckung der Pumpe ist in der 10b ein Abdeckglas 320 erkennbar, das die Pumpe nach oben hin abschließt. Angeordnet ist die Pumpe 1 beispielsweise auf einer Glasplatte, einem Siliziumwafer oder einem Polymerwafer als Basisplatte, auf dem Glasschichten als Kammerwandmaterial und dielektrische Stegelemente aufgebracht sind.Especially in the 10c can be two filler 300 recognize with which the liquid 20 in the two pumping chambers 10 ' and 10 '' can be filled. In addition, in the 10b a coaxial conductor 310 shown, with which the alternating electric field can be applied to the pump. To cover the pump is in the 10b a cover glass 320 recognizable, which closes the pump upwards. Arranged is the pump 1 for example, on a glass plate, a silicon wafer or a polymer wafer as a base plate, are applied to the glass layers as chamber wall material and dielectric web elements.

Als Elektrodenanschlussmaterial für den Anschluss des Koaxialleiters 310 an die Pumpe 1 kann beispielsweise ein Platindraht mit einem Durchmesser von 0,2 mm eingesetzt werden.As electrode connection material for the connection of the coaxial conductor 310 to the pump 1 For example, a platinum wire with a diameter of 0.2 mm can be used.

Die Pumpe 1 gemäß den 10a bis 10b bildet einen elektrischen Kondensator mit einer Kapazität von ca. 190 nF. Zum Betrieb der Pumpe sind Wechselspannungen mit einer Frequenz zwischen 1 Hz bis 52 MHz besonders geeignet.The pump 1 according to the 10a to 10b forms an electrical capacitor with a capacity of approx. 190 nF. For operation of the pump alternating voltages with a frequency between 1 Hz to 52 MHz are particularly suitable.

Das Pumpverhalten der Pumpe gemäß den 10a bis 10b entspricht dem Diagramm gemäß der 11, das bereits oben im Detail erläutert worden war. In dem Diagramm gemäß der 11 sind die Geschwindigkeiten von Flüssigkeiten (Lösungen) mit verschiedenen Leitfähigkeiten in Abhängigkeit von der Frequenz des angelegten Wechselfeldes bei einer Wechselspannung von 33 V aufgetragen. Gemessen wurde die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit 20 dabei stets im engsten Bereich der trichterförmigen Öffnungen 40' bzw. 40''.The pumping behavior of the pump according to the 10a to 10b corresponds to the diagram according to the 11 , which has already been explained in detail above. In the diagram according to the 11 For example, the velocities of liquids (solutions) with different conductivities are plotted against the frequency of the applied alternating field at an alternating voltage of 33V. The flow velocity of the liquid was measured 20 always in the narrowest area of the funnel-shaped openings 40 ' respectively. 40 '' ,

Als Kammerwandmaterial kann bei den im Zusammenhang mit den 1 bis 10 erläuterten Pumpen beispielsweise Glass eingesetzt werden. Glas ist kann darüber hinaus auch als Material für die dielektrischen Elemente geeignet.As chamber wall material can be used in connection with the 1 to 10 Illustrated pumps are used for example glass. Glass is also suitable as a material for the dielectric elements.

Bei den Pumpen gemäß den 1 bis 10 kann die Pumprichtung u. U. "umgedreht" werden, indem die Frequenz des angelegten Wechselfelds verändert wird. Bei den im Zusammenhang mit den 1 bis 10 beschriebenen Pumpen kann also jeweils auch eine Pumprichtung eingestellt werden, die der bzw. den in den Figuren eingezeichneten Pumprichtungen 120, 120' bzw. 120'' entgegengesetzt ist. Die im Zusammenhang mit den 1 bis 10 erläuterte Pumprichtung ist daher nur beispielhaft zu verstehen. Die Pumprichtung ist abhängig von den Materialparametern der jeweiligen Flüssigkeit und von der Frequenz des angelegten Wechselfelds.For the pumps according to 1 to 10 can the pumping direction u. U. "reversed" by the frequency of the applied alternating field is changed. In the context of the 1 to 10 Thus, in each case a pumping direction can also be set, which corresponds to the pumping direction (s) indicated in the figures 120 . 120 ' respectively. 120 '' is opposite. The in connection with the 1 to 10 explained pumping direction is therefore to be understood only as an example. The pumping direction depends on the material parameters of the respective liquid and on the frequency of the applied alternating field.

11: Pumpepump
55: Kammerwände der PumpeChamber walls of the pump
10, 10', 10''10 10 ', 10' ': Pumpkammerpumping chamber
2020: Flüssigkeitliquid
30, 30', 30''30 30 ', 30' ': Zuflussöffnunginflow opening
40, 40', 40''40 40 ', 40' ': Abflussöffnungdrain opening
5050: Abflusskanalspillway
6060: Weitere AbflussöffnungFurther drain opening
7070: Erste ElektrodeFirst electrode
8080: Zweite ElektrodeSecond electrode
9090: Dielektrisches Elementdielectric element
100100: Durchbruch bzw. Stegöffnungbreakthrough or web opening
110110: Äquipotentiallinien des elektrischenequipotential of the electric
: Wechselfeldesalternating field
120120: Pumprichtungpumping direction
200200: Elektrodeelectrode
300300: Füllstutzenfilling
310310: Koaxialleitercoaxial
320320: Deckglascover glass

Claims

Pump ( 1 ) with at least one pumping chamber ( 10 . 10 ' . 10 '' ) for pumping a liquid ( 20 ), with an electrode device ( 70 . 80 . 200 ) for generating an alternating electric field ( 110 ) and with at least one dielectric element ( 90 . 90 ' . 90 '' . 91 ' . 91 '' ) for influencing the field profile of the alternating electric field, wherein the pumping of the liquid ( 20 ) is generated by the alternating electric field, characterized in that the dielectric element ( 90 . 90 ' . 90 '' . 91 ' . 91 '' ) is arranged and configured such that - the alternating electric field ( 110 ) a stationary and time-independent field gradient within the pumping chamber ( 10 . 10 ' . 10 '' ) in pumping direction ( 120 . 120 ' . 120 '' ) having.

Pump ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the dielectric element ( 90 . 90 ' . 90 '' . 91 ' . 91 '' ) is arranged and configured such that the field strength of the alternating electric field ( 110 ) in pumping direction ( 120 . 120 ' . 120 '' ) increases.

Pump according to claim 1, characterized in that the dielectric element ( 90 . 90 ' . 90 '' . 91 ' . 91 '' ) is arranged and configured such that the field strength of the alternating electric field in the pumping direction ( 120 . 120 ' . 120 '' ) drops.

Pump according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized characterized in that the at least one pumping chamber ( 10 . 10 ' . 10 '' ) at least one outflow ( 40 . 40 ' . 40 '' ) and at least one inflow opening ( 30 . 30 ' . 30 '') having.

Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical element and / or the electrode device are arranged and configured such that the field profile of the alternating electric field ( 110 ) and / or the flow of the liquid ( 20 ) in the area between the inflow opening ( 30 ) and the drainage opening ( 40 ) is wedge-shaped.

Pump according to claim 5, characterized in that the wedge-shaped field profile ( 110 ) and / or the wedge-shaped flow course of the liquid ( 20 ) is straight wedge-shaped or curved wedge-shaped.

Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the alternating electric field ( 110 ) has a sinusoidal or rectangular time profile and / or is generated continuously or pulsed.

Pump according to claim 7, characterized in that a significant spectral energy component of the alternating electric field - preferably at least 50% of the energy of the alternating field - above the dispersion frequency the electric double-layer phenomena the liquid, preferably above 200 Hz.

Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the pumping direction ( 120 . 120 ' . 120 '' ) is set by selecting the frequency of the alternating field.

Pump according to one of the preceding claims, characterized characterized in that in addition heating elements, in particular heating wires, Radiant heaters or electronic components, with which a locally uneven heating of the to be pumped liquid is effected.

Pump according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the frequency of the alternating electric field is an electrical resonance frequency of the pump.

Pump according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the dielectric element in the form of one or executed several webs is, each having at least one breakthrough, the drain opening forms.

Pump according to one of the preceding claims, characterized in that at the outlet opening of the pumping chamber, a drain channel ( 50 ) connected.

Pump according to claim 13, characterized in that the flow direction in the outflow channel ( 50 ) is aligned substantially perpendicular to the pumping direction in the pumping chamber.

Pump according to one of the preceding claims characterized characterized in that the electrode device comprises two electrode plates facing each other.

Pump according to claim 15, characterized in that the electrode plates ( 70 . 80 ) are curved and opposite to each other with their concave surfaces.

Pump according to claim 15, characterized in that the electrode plates ( 70 . 80 ) are substantially parallel.

Pump according to one of the preceding claims, characterized characterized in that at least one electrode of the electrode device in the area of the drain the pumping chamber is arranged.

Pump according to claim 18, characterized in that the one electrode encloses the discharge opening in an annular manner.

Pump according to one of the preceding claims, characterized characterized in that one of the electrodes of the electrode device is formed by an electrode rod which is perpendicular to the electrode surface of a it is arranged associated counter electrode.

Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the pump has at least two pumping chambers ( 10 ' . 10 '' ), whose outlet openings ( 40 ' . 40 '' ) each with the same outflow channel ( 50 ) keep in touch.

Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the pump has at least two pumping chambers ( 10 ' . 10 '' ), which are arranged one after the other in the pumping direction.

Pump according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the pump is equipped with several pumping chambers is, the matrix-shaped are arranged.

A method for pumping a liquid, in which an alternating electric field is formed and influenced by at least one dielectric element, wherein the pumping force required for pumping the fluid is generated by means of the alternating electric field, characterized in that the electrical element Alternating field is influenced such that a stationary and time-independent field strength gradient arises in the pumping chamber.

Method according to Claim 24, characterized that the alternating electric field a sinusoidal or rectangular time course having.

Method according to claim 24 or 25, characterized that the alternating electric field generated continuously or pulsed becomes.

Method according to one of the preceding claims 24 to 26, characterized in that the pumping direction in or against the field strength gradient is set by selecting the frequency of the alternating field.

Method according to one of the preceding claims 24 to 27, characterized in that the frequency of the alternating field considering the conductivity the fluid to be pumped is selected.

Method according to one of the preceding claims 24 to 28, characterized in that with at least one additional Heating element, in particular a heating wire, a heat radiator or an electronic component, a locally uneven heating of to be pumped liquid is effected.

Method according to one of the preceding claims 24 to 29, characterized in that the frequency of the alternating field is selected such that in the liquid ( 20 ) contained objects to the on the liquid ( 20 ) are subjected to opposite pumping force.