[发明专利]微阀

说明书

适用于极小量的配量(Dosieren)且适合于相应地高的开关频率的 微阀(Mikroventile)很久以来已为人所知。举例来说，多年以来本专利 申请人极其成功地制造和销售了诸如不同产品系列的模块化微阀等 的微阀，其在广泛的技术和科学应用领域中被使用。应用可能性包括 工业喷墨打印机、盲文打印机、化学分析技术(实验室自动控制、生命 科学)、用于高通量筛选的设备、微配量技术和纳诺配量技术。在此， 可利用如水、含水溶液、有机和或无机溶剂等的低粘性介质且特别地 也可利用如油、脂、颜料和粘合剂等的高粘性的介质来工作。通过一 致地将高值的(hochwertig)材料(例如蓝宝石和红宝石)分别地用于阀 座、阀球确保了优化的化学相容性和耐久力。同时，完全避免了阀座 的膨胀(该阀座的膨胀如从带有由塑料制成的阀座的微阀中可知)。使 用硬质材料对(蓝宝石/红宝石)的密封技术使得在配量时极小的仅为不 多的数个百分之一毫米(wenigen 1/100mm)的开启升程 (Oeffnungshuebe)成为可能且基于这些材料的高耐磨性确保了稳定的 阀几何形状并由此确保了可用于几百万次开启和关闭过程(后面也称 之为开关或升程)的相对高的密封性和相对精确的且可重复的配量量。 在这些阀中，阀座包括锥状孔，其带有作为用于阀球的密封座的磨制 的球带(Kugelzone)，其中，球带具有与所使用阀球相同的半径。在此 球带的概念为这样的以几何方式定义的表面——该表面的面积A通 过公式A＝2πrh给出。在此，r理解为球半径且h理解为从球中所截 出的层的高度。阀球被保持在通过螺旋弹簧的驱动而将球压到阀座中 的衔铁(Anker)中。衔铁利用其远离球的端部可动地支承在线圈体中且 可通过将电路接通到线圈处而被拉入到线圈体中以开启阀。阀球在阀 中未被引导且因此可在锥状孔内自由运动。所显示出的缺点是，由于 快速的开关，经过较长时间后阀座和阀球都会呈现出损害密封性能的 磨损痕迹。尤其在粘性介质(例如包含易挥发溶剂和粘粒的介质或者粘 合剂)的情形下，进一步的问题是阀球在阀座中的局部粘结，这将对开 关循环产生负面影响并使得精确的配量变得不可能。

文件DE19741816显示了带有球阀的微阀的另一实例。此处，阀 球完全自由且未被引导。阀球的运动仅由阀座和阀室的侧壁所约束。 入口通道如此地宽，以使得阀球可完全地运动进入到入口通道中。阀 球仅通过压力或流动介质的吸入作用而被按压到阀座上。此外，单个 的或整堆的、依赖于电控而膨胀或者收缩的压电元件在阀室中彼此层 叠。在第一实例中，通过压电元件突然的膨胀将阀球自其阀座而出地 射入到入口通道中并释放压电元件中的阀开口。第二实施形式利用了 压电元件的收缩性能和阀球的惯性。通过快速的收缩，阀球从被阀座 中升起且阀开口被释放。在两种情况中，阀都通过介质的流动或吸入 作用(其将阀球重新拉回到阀座中)而被动地关闭。为了减少阀球和阀 座处的磨损痕迹，建议将高值材料如陶瓷、金属或蓝宝石用于阀座而 将红宝石用于阀球。尽管选用了这些材料，阀座和阀球处的磨损还是 巨大的，因为阀球完全未被引导且在运行时可能不受控地对着通道壁 和压电堆表面(在阀开口周围)而敲击。该解决方案的另一缺点在于， 阀的开启时间不能个别地被控制，而仅可粗略地通过固定的参数，如 介质的粘性和压力、阀球的尺寸和质量、压电元件的偏移能力，以及 阀开口的大小等来预定。

本发明的背景

本发明目的在于，提供一种不具有上述缺点的微阀以供使用。尤 其地，将示出一种相对于现有技术而言带有提高的耐磨性 (Verschleissfestigkeit)的微阀。此外，通过该微阀应可实现非常快速的 开关并可精确地对在粘性和化学成分及腐蚀性方面不相同的多种介 质进行配量。

该目的通过带有权利要求1的特征的微阀来实现。

根据本发明的微阀的其它有利的实施形式可从从属权利要求和 方法权利要求中得出。

根据本发明的装置的一重要特征是，带有阀球、阀座和喷嘴的微 阀包括不同的区域，即，引导装置(Fuehrungsmittel)、密封区域和出口 区域。