[发明专利]阀单元、阀组件和用于检查阀单元的关闭状态的方法

说明书

本发明涉及一种用于计量流体的阀单元(10)，其具有：流体壳体(12)，所述流体壳体具有阀座(14)；流体通道(16)，所述流体通道从流体入口(18)延伸至阀座(14)并且从阀座延伸至流体出口(20)；可运动地支承的阀关闭体(24)，所述阀关闭体用于控制或调节穿过流体通道(16)的流量；第一电极(26)和第二电极(28)，其中第一电极(26)在流体通道(16)中设置在所述阀座(14)的上游，而第二电极(26)在流体通道(16)中设置在所述阀座(14)的下游，其中这两个电极(26，28)彼此间的间距最大为3mm和/或各个电极(26，28)距阀座的最大间距最大为1.5mm。此外，提出一种阀组件(50)以及一种用于检查阀单元(10)的关闭状态的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于计量流体的阀单元、一种具有阀单元的阀组件和一种用于检查阀单元的关闭状态的方法。

背景技术

在经常使用昂贵的试剂的敏感区域中，例如在医疗技术中计量流体时，可靠地关闭阀单元是尤为重要的。由于不密封的、滴漏的阀单元会产生显著的损伤，例如当试剂流出或由于不密封的阀单元而被污染时。因此，非常重要的是，能够确定出现泄漏。

在计量具有足够高的离子浓度的流体时，能够根据流体的电导率确定泄漏。

然而，在具有低的粒子浓度的流体中，已知的测量方法由于流体的低的电导率是不起作用的。

发明内容

因此，本发明的目的是，不仅在计量具有高的离子浓度的流体时而且在具有低的离子浓度的流体尤其去离子的流体中确保尤其可靠地确定泄漏。

该目的根据本发明通过一种用于计量流体的阀单元来实现，所述阀单元具有：流体壳体，所述流体壳体具有阀座；流体通道，所述流体通道从流体入口延伸至阀座并且从该阀座延伸至流体出口；可运动地支承的阀关闭体，所述阀关闭体用于控制或调节穿过流体通道的流量；和第一电极以及第二电极，其中第一电极在流体通道中设置在阀座上游而第二电极在流体通道中设置在阀座下游，其中这两个电极彼此间的间距最大为3mm和/或各个电极与阀座的最大间距最大为1.5mm。

如果例如由于阀关闭体的磨损现象或者由于其他缺陷，阀单元不再可靠地关闭并且引起泄漏，那么在阀座处出现电位差。该电位差限制于紧邻阀座的小的区域上。

在压力驱动的、具有轻微的导电能力的流体流经阀座的情况下，尤其当出现的间隙足够小时，出现这种电位差。这是因为电位差的幅度与固体在阀座处的壁电势和壁电势下落的路径长度相关。如果阀单元处于最大打开的状态中，那么流体不受妨碍地流动经过阀座。通过在打开状态中的例如0.8mm至2mm的相对大的横截面，离子在通道中心不经受因通道壁的壁电势引起的静电排斥并且能够不受妨碍地经过阀座。在这种情况下不构成所谓的流动电位。如果阀完全关闭，那么同样不出现电位差。

在阀座上的电位差尤其在双电层受通道壁的壁电势所决定大于阀座处的间隙或与该间隙差不多大时出现。双电层的所谓的德拜长度在此是从通道壁进入流体中的路径长度，在所述流体中通道壁的静电场对存在于流体中的载流子起作用。在去离子水中，离子浓度由于少量存在的离子是尤其低的。这引起，壁电势从而静电排斥进入到流体中数百微米。在具有较高的离子浓度的流体中，该路径长度仅为1nm至2nm。

通常，阀座处的泄漏由于几微米的间隙引起。所述间隙于是小于所描述的德拜长度，并且电位差在流体中的压力驱动的流中在阀座上构成。该电位差能够被测量。

电位差出现，因为即使在去离子的流体中也存在少量的载流子，如氢氧根离子、水合氢离子、碳酸盐(溶解的CO₂)和/或因盐引起的杂质。在泄漏的情况下，如果出现的间隙是尤其小的，那么与通道壁具有相同极性的载流子聚集在阀座处，由此在流体中产生电位差。在流体中在阀座上如此产生的电位差称为流动电位。带电相同的载流子的聚集尤其由于在流体壳体的限界面处的静电相互作用和在流体中的载流子而出现。