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DE19524795A1 - Verteilervorrichtung, insbesondere für eine chemische Analysevorrichtung - Google Patents

Verteilervorrichtung, insbesondere für eine chemische Analysevorrichtung

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DE19524795A1
DE19524795A1 DE19524795A DE19524795A DE19524795A1 DE 19524795 A1 DE19524795 A1 DE 19524795A1 DE 19524795 A DE19524795 A DE 19524795A DE 19524795 A DE19524795 A DE 19524795A DE 19524795 A1 DE19524795 A1 DE 19524795A1
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channel
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housing parts
channels
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Description

Die Erfindung betrifft eine Verteilervorrichtung, ins­ besondere für eine chemische Analysevorrichtung, mit mindestens zwei plattenartigen Gehäuseteilen, die mit je einer Berührungsfläche aneinander anliegen, wobei in der Berührungsfläche mindestens eines Gehäuseteils min­ destens ein Kanal vorgesehen ist, der durch das andere Gehäuseteil abgedeckt ist.
Bei einer bekannten Verteilervorrichtung dieser Art (US 4 607 526) ist das eine Gehäuseteil als Grundplatte mit einer steifen Oberfläche ausgebildet, während das andere Gehäuseteil als flexible Deckplatte ausgebildet ist. Die Deckplatte wird mit Hilfe einer Stahlplatte auf die Grundplatte gespannt. Hierzu ist eine Spannvor­ richtung vorgesehen, die am Umfang der Grundplatte bzw. der Stahlplatte angeordnet ist.
Für viele chemische Analysen ist es notwendig, daß das Volumen des Kanals relativ genau einer vorbestimmten Größe entspricht, weil das Kanalvolumen die Menge eines Fluids beeinflußt, das bei einer Analyse verwendet wird. Die Genauigkeit gewinnt insbesondere dann immer stärker an Bedeutung, je kleiner die Volumina der zu analysierenden Medien sind.
Bei der oben genannten Verteilervorrichtung sind die Querschnitte des Kanals oder der Kanäle schlecht defi­ niert. Diese hängen im wesentlichen von der Kraft ab, mit der die Stahlplatte gegen die Grundplatte gedrückt wird. Diese Kraft ist über die gesamte Fläche der Stahlplatte aber nur schwer zu vergleichmäßigen. Es besteht beispielsweise die Gefahr, daß sie an den Ein­ spannpunkten größer ist als an anderen Punkten. Eine gewisse Anpreßkraft muß jedoch vorhanden sein, weil ansonsten die Dichtigkeit der einzelnen Kanäle nicht mehr gewährleistet wäre.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verteil­ ervorrichtung anzugeben, deren Kanäle ein möglichst genau bestimmbares Volumen aufweisen, die dicht sind, und die preisgünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Verteilervorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß in einer der beiden Berührungsflächen eine Aussparung zur Aufnahme eines Verbindungsmittels vorgesehen ist, die dem Kanal benachbart angeordnet ist und seinem Verlauf folgt.
Die Verbindung zwischen den beiden Gehäuseteilen wird also durch das Verbindungsmittel sichergestellt, das in der Aussparung angeordnet ist. Das Verbindungsmittel dichtet gleichzeitig den Kanal ab. Da die Aussparung dem Verlauf des Kanals folgt, folgt die Verbindung zwi­ schen den beiden Gehäuseteilen immer in unmittelbarer Nähe dem Kanal, so daß die Einhaltung des gewünschten Kanalquerschnitts und damit die Einhaltung des ge­ wünschten Kanalvolumens weitgehend sichergestellt ist. Gleichzeitig ist der Kanal seinem Verlaufe folgend ab­ gedichtet, so daß keine unerwünschten Nebenräume ent­ stehen könnten, in die das Fluid aus dem Kanal auswei­ chen kann. Die Verbindung zweier Teile mit Hilfe eines in einer Aussparung angeordneten Verbindungsmittels an sich ist nichts Neues. So hat beispielsweise das Kern­ forschungszentrum Karlsruhe eine Mikromembranpumpe zur Förderung von Gasen vorgestellt, bei der eine Membran mit den entsprechenden Gehäuseteilen dadurch verbunden ist, daß ein Klebstoff jeweils in einen Hohlraum einge­ spritzt wird, der in einem Gehäuseteil vorgesehen und durch die Membran abgedeckt wird.
Bevorzugterweise ist die Aussparung in dem gleichen Gehäuseteil wie der Kanal gebildet. Dies vereinfacht die Herstellung der Gehäuseteile. Unter Umständen kann ein Gehäuseteil hierbei praktisch unbearbeitet bleiben.
Auch ist von Vorteil, wenn die Aussparung mit einer Zuführöffnung in Verbindung steht, die durch ein Gehäu­ seteil hindurchgeführt ist. In diesem Fall kann das Verbindungsmittel durch die Zuführöffnung in die Aus­ sparung eingebracht werden. Auf der der Berührungsflä­ che gegenüberliegenden Seite des Gehäuseteils läßt sich ein entsprechender Anschluß für die Zufuhr des Verbin­ dungsmittels leichter bewerkstelligen.
Ebenso ist von Vorteil, daß der Kanal mit Anschlußöff­ nungen in Verbindung steht, die durch einen Gehäuseteil hindurchgeführt sind. In diesem Fall kann die Ausspa­ rung den Kanal beispielsweise umgeben. Es ist nicht notwendig, Anschlüsse vorzusehen, die an der Stirnseite der Gehäuseteile münden. Dies vereinfacht die Abdich­ tung des Kanals oder der Kanäle.
Vorzugsweise ist zwischen dem Kanal und der Aussparung ein Trennsteg angeordnet, der im Bereich der Berüh­ rungsfläche annähernd linienförmig ausgebildet ist. Der Trennsteg ist also im Bereich der Berührungsfläche sehr schmal, wobei er in der Praxis immer noch eine gewisse Ausdehnung haben muß, damit eine für die Dichtung aus­ reichende Breite erreicht werden kann. Die Aussparung ist also nur durch den sehr schmalen Trennsteg vom Ka­ nal getrennt. Das Verbindungsmittel, das in der Ausspa­ rung angeordnet ist, kann also die Verbindung zwischen den beiden Gehäuseteilen und auch die Abdichtung des Kanals in der unmittelbaren Nähe des Kanals bewirken. Hierdurch wird die Einhaltung des gewünschten Volumens des Kanals drastisch verbessert.
Auch ist bevorzugt, daß sich der Trennsteg von der Be­ rührungsfläche zu dem ihn tragenden Gehäuseteil ver­ breitert. Der Trennsteg wird dadurch mechanisch stabi­ ler. Man kann die beiden Gehäuseteile bei der Verbin­ dung mit der notwendigen Kraft zusammendrücken, ohne daß die Gefahr besteht, daß der Trennsteg hierbei be­ schädigt wird.
Vorzugsweise ist das Verbindungsmittel ein fließfähiges Material, das aushärtbar ist. In der fließfähigen Form kann das Material in die Aussparung eingebracht werden. Danach kann es aushärten, um sowohl die Verbindung zwi­ schen den beiden Gehäuseteilen als auch die Abdichtung des Kanals sicherzustellen.
Hierbei ist besonders bevorzugt, daß das Material in erwärmtem Zustand fließfähig ist und bei Abkühlung aus­ härtet. Vor dem Verbinden der beiden Gehäuseteile wird das Verbindungsmittel also erwärmt oder erhitzt. Nach Abkühlen, beispielsweise auf Umgebungstemperatur, ist die Verbindung zwischen den beiden Gehäuseteilen fest ausgebildet.
Auch ist von Vorteil, wenn das Material gleichartig oder gleich zu dem Material ist, aus dem die Gehäuse­ teile gebildet sind. Insbesondere dann, wenn das Ver­ bindungsmittel erwärmt oder erhitzt wird, erhält man auf diese Weise praktisch ein Verschweißen der beiden Gehäuseteile miteinander. Wenn das Material, das das Verbindungsmittel bildet, gleich mit dem Material ist, aus dem die Gehäuseteile gebildet sind, ist die Ver­ teilvervorrichtung praktisch einstückig ausgebildet.
Vorzugsweise ist das Material spritzgießfähig. Das Ver­ bindungsmittel wird dann in die Aussparung einge­ spritzt. Nach dem Aushärten ist die gewünschte Verbin­ dung realisiert.
Vorzugsweise ist das Material ein Kunststoff. Ein der­ artiges Material läßt sich gut handhaben.
In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist das Ma­ terial der Gehäuseteile und des Verbindungsmittels Alu­ minium. Dies wird man insbesondere bevorzugterweise dann verwenden, wenn eine höhere Festigkeit und/oder eine bessere Wärmeleitfähigkeit erwünscht ist.
Das Verbindungsmittel kann auch einfach ein Klebstoff sein. Der Klebstoff verbindet dann die beiden Gehäuse­ teile fest und dauerhaft.
In einer bevorzugten Ausgestaltung können die Kanäle und/oder die Aussparungen in beiden Berührungsflächen vorgesehen sein. Dies vereinfacht die Kanalausbildung bzw. die Ausbildung der Aussparung bei größeren oder komplizierteren Verteilervorrichtungen.
Des weiteren können in einer vorteilhaften Ausgestal­ tung mehr als zwei Gehäuseteile vorgesehen sein, die nach Art eines Stapels aufeinandergeschichtet sind, wobei innerhalb des Stapels angeordnete Gehäuseteile zwei Berührungsflächen aufweisen. Auf diese Weise kann man bei mehreren Kanälen Kreuzungen der Kanalführung erreichen, ohne daß das Fluid dabei von einen Kanal in den anderen übertritt.
Der Kanal kann ausgefräst oder eingeprägt sein. Er kann auch dadurch erzeugt worden sein, daß das den Kanal aufweisende Gehäuseteil als Gußteil ausgebildet ist, das mit dem Kanal gegossen ist, also beim Gießen gleich miterzeugt wird. Alle drei Möglichkeiten erlauben eine sehr feine Strukturierung des Kanals oder der Kanäle, ohne die Maßhaltigkeit negativ zu beeinflussen. Der Kanalquerschnitt kann also mit der gewünschten Genau­ igkeit eingehalten werden.
Vorzugsweise sind mehrere Kanäle, die durch mindestens einen Zwischenraum getrennt sind, vorgesehen, wobei der Zwischenraum nahezu vollständig von der Aussparung be­ legt ist. Auf diese Weise erreicht man eine großflächi­ ge Verbindung zwischen den beiden Gehäuseteilen. Na­ türlich können in den Zwischenraum oder den Zwischen­ räumen zwischen den Kanälen andere für den Aufbau oder die Funktion der Verteilervorrichtung wichtige oder notwendige Bestandteile angeordnet sein, beispielsweise Sockel für Anbauteile.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich­ nung beschrieben. Hierin zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Gehäuseteil,
Fig. 2 einen Schnitt II-II nach Fig. 1 und
Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt der Ansicht nach Fig. 2.
Eine Verteilervorrichtung 1 weist eine Grundplatte 2 und eine Deckplatte 3 auf, die allgemein auch als Ge­ häuseteile bezeichnet werden können. Grundplatte 2 und Deckplatte 3 liegen mit aufeinanderzuweisenden Berüh­ rungsflächen 4, 5 aneinander an.
In der Berührungsfläche 4 der Grundplatte 2 sind Kanäle 6 ausgebildet, wobei jeder Kanal Anschlußöffnungen 7, 8 aufweist, die durch die Grundplatte 2 hindurchgeführt sind.
Die Grundplatte 2 weist ferner eine Aussparung 9 auf, die den Kanälen 6 benachbart angeordnet ist und die Kanäle 6 umgibt, also ihrem Verlauf folgt. In der Aus­ sparung 9 ist ein Verbindungsmittel 10 angeordnet, das die Grundplatte 2 und die Deckplatte 3 miteinander ver­ bindet.
Das Verbindungsmittel 10 kann einfach ein Klebstoff sein. Es kann auch das gleiche Material sein, aus dem auch die Grundplatte 2 und die Deckplatte 3 bestehen, insbesondere ein Kunststoff, wie Polypropylen oder Po­ lyethylen.
Zur Herstellung der Verteilervorrichtung 1 werden ein­ fach die Deckplatte 3 und die Grundplatte 2 aneinander zur Anlage gebracht. Danach wird das Verbindungsmittel 10 durch eine Öffnung 11 im Spritzgießverfahren in die Aussparung 9 eingespritzt. Hierzu kann das Verbindungs­ mittel 10 beispielsweise durch Erwärmen fließfähig ge­ macht werden. Nach dem Abkühlen erstarrt es und verbin­ det die beiden Gehäuseteile 2, 3 miteinander mit Zusam­ menziehungskraft.
Alternativ zu Kunststoff kann man auch ein Metall ver­ wenden, insbesondere Aluminium.
Die Kanäle 6 sind von der Ausnehmung 9 durch Trennstege 12 getrennt. Die Trennstege 12 haben im Querschnitt etwa Dreieck-oder Trapezform, d. h. sie verjüngen sich ausgehend von der Grundplatte 2 in Richtung auf die Deckplatte 3, so daß ihr Berührungsbereich 13 sehr schmal wird. Er ist einer Linie angenähert. Natürlich wird er aus herstellungstechnischen Gründen eine endli­ che Ausdehnung aufweisen. Diese Ausbildung der Trenn­ stege 12 erlaubt es, das Verbindungsmittel 10 bis dicht an die Kanäle 6 heranzuführen. Damit sind die Kanäle 6 sehr gut abgedichtet. Die Verbindung zwischen der Grundplatte und der Deckplatte 3 erfolgt in der unmit­ telbaren Umgebung der Kanäle 6. Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind die Trennstege 12 so aus­ gebildet, daß die den Kanal 6 bildenden Wände annähernd senkrecht zur Berührungsfläche 5 verlaufen, während die äußeren Flanken 15 der Trennstege 12 nach außen geneigt sind.
Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind die Kanäle 6 nicht so tief in die Grundplatte 2 eingebracht wie die Aussparung 9. Die größere Tiefe der Aussparung 9 erleichtert das Einbringen des Verbindungsmittels 10 durch Gießen oder Spritzgießen. Falls das Verbindungs­ mittel hingegen als einfacher Klebstoff ausgebildet ist, können die Aussparungen 9 auch flacher als die Kanäle 6 sein.
Für die Herstellung der Kanäle 6 gibt es eine Reihe von Möglichkeiten. Wenn die Grundplatte 2 als Gußteil oder als Spritzgußteil ausgebildet ist, kann man die Kanäle 6 mit den umgebenden Trennstegen 12 beim Gießen miter­ zeugen. Man kann andererseits auch die Aussparungen 9 aus fräsen und in die verbleibenden Erhebungen die Ka­ näle 6 einfräsen. Die verbleibenden Erhebungen bilden dann die Trennstege 12. Schließlich kann man die Kanäle 6 und die Aussparungen 9 auch durch Einprägen erzeugen.
Mit letzterer Methode läßt sich eine sehr fein struktu­ rierte Kanalführung erreichen.
Dargestellt ist, daß die Aussparung 9 den gesamten Zwi­ schenraum zwischen den Kanälen 6 ausfüllt. Dies ist nicht notwendig, vereinfacht jedoch die Herstellung der Grundplatte 2. Dargestellt ist, daß die Aussparung 9 einfach zusammenhängt. Auch dies ist nicht zwingend vorgesehen. Es können auch mehrere Aussparungen 9 vor­ gesehen sein, wobei für jede Aussparung 9 entsprechende Zuführöffnungen 11 vorgesehen sein müssen.
In der Aussparung 9 sind ferner Sockel 14 vorgesehen, die später zur Aufnahme von Anbauelementen, wie Venti­ le, Pumpen oder ähnliches, dienen. Diese Sockel 14 kön­ nen bei der Herstellung der Verteilervorrichtung 1 auch dazu verwendet werden, die Deckplatte 3 auf der Grund­ platte 2 lagerichtig zu positionieren.
Dargestellt ist eine Verteilervorrichtung, bei der die Kanäle nur in der Grundplatte 2 vorgesehen sind. Selbstverständlich kann man die Kanäle aber auch in der Deckplatte 3 vorsehen, wenn diese eine entsprechende Dicke aufweist. Es ist auch möglich, sowohl in der Grundplatte 2 als auch in der Deckplatte 3 Kanäle sowie Anschluß- und Zuführungsöffnungen 7, 8, 11 vorzusehen.
In der dargestellten Ausgestaltung sind lediglich zwei Gehäuseteile 2, 3 vorgesehen. Man kann aber auch mehre­ re Gehäuseteile vorsehen, die dann nach Art eines Sta­ pels aufeinandergeschichtet sind, wobei innerhalb des Stapels befindlichen Gehäuseteile auf beiden Seiten jeweils eine Berührungsfläche mit den benachbarten Ge­ häuseteilen aufweisen. Hierbei können die Gehäuseteile sowohl einseitig als auch zweiseitig mit Kanälen ver­ sehen sein. Auch sind Gehäuseteile denkbar, die ledig­ lich als Deckplatten dienen.

Claims (19)

1. Verteilervorrichtung, insbesondere für eine chemi­ sche Analysevorrichtung, mit mindestens zwei plat­ tenartigen Gehäuseteilen, die mit je einer Berüh­ rungsfläche aneinander anliegen, wobei in der Be­ rührungsfläche mindestens eines Gehäuseteils min­ destens ein Kanal vorgesehen ist, der durch das andere Gehäuseteil abgedeckt ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in einer der beiden Berührungsflächen (4, 5) eine Aussparung (9) zur Aufnahme eines Ver­ bindungsmittels (10) vorgesehen ist, die dem Kanal (6) benachbart angeordnet ist und seinem Verlauf folgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Aussparung (9) in dem gleichen Gehäu­ seteil (4) wie der Kanal (6) gebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Aussparung (9) mit einer Zuführ­ öffnung (11) in Verbindung steht, die durch ein Gehäuseteil hindurchgeführt ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kanal (6) mit An­ schlußöffnungen (7, 8) in Verbindung steht, die durch einen Gehäuseteil (2) hindurchgeführt sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kanal (6) und der Aussparung (9) ein Trennsteg (12) angeord­ net ist, der im Bereich der Berührungsfläche (4, 5) annähernd linienförmig ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß sich der Trennsteg (12) von der Berüh­ rungsfläche (4) zu dem ihn tragenden Gehäuseteil (2) verbreitert.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Verbindungsmittel (10) ein fließfähiges Material ist, das aushärtbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß das Material in erwärmtem Zustand fließfä­ hig ist und bei Abkühlung aushärtet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Material gleichartig oder gleich zu dem Material ist, aus dem die Gehäuseteile ge­ bildet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß das Material spritzgieß­ fähig ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß das Material ein Kunst­ stoff ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß das Material der Gehäuse­ teile und des Verbindungsmittels Aluminium ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß das Verbindungsmittel (10) ein Klebstoff ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kanäle (6) und/oder die Aussparungen (9) in beiden Berührungsflächen (4, 5) vorgesehen sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß mehr als zwei Gehäusetei­ le (2, 3) vorgesehen sind, die nach Art eines Sta­ pels aufeinandergeschichtet sind, wobei innerhalb des Stapels angeordnete Gehäuseteile zwei Berüh­ rungsflächen aufweisen.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kanal (6) ausgefräst ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kanal (6) eingeprägt ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß das den Kanal (6) aufwei­ sende Gehäuseteil (2) als Gußteil ausgebildet ist, das mit dem Kanal (6) gegossen ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß mehrere Kanäle (6), die durch mindestens einen Zwischenraum getrennt sind, vorgesehen sind, wobei der Zwischenraum nahezu vollständig von der Aussparung (9) belegt ist.
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