DE102007024520B4

DE102007024520B4 - Electrically actuated valve

Info

Publication number: DE102007024520B4
Application number: DE200710024520
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Schröder Joachim
Original assignee: Otto Von Guericke Universitaet Magdeburg
Current assignee: Otto Von Guericke Universitaet Magdeburg
Priority date: 2007-05-24
Filing date: 2007-05-24
Publication date: 2012-10-11
Anticipated expiration: 2027-05-25
Also published as: DE102007024520A1; DE102007042249A1

Abstract

Piezoelektrisch betätigtes Ventil mit folgenden Merkmalen: – ein Ventilgehäuse (6), das eine Ventilkammer umschließt, – ein am Ventilgehäuse (6) abgestützter, piezoelektrischer Biegewandler (2), der sich in Abhängigkeit von der angelegten Spannung bewegt, – ein am freien Ende des piezoelektrischen Biegewandlers (2) angeordneter Steuerkopf (1) mit einer Stirn- oder Seitenfläche, die einem zur Biegeachse des Biegewandlers (2) senkrechten oder parallelen Wandbereich der Ventilkammer gegenüberliegt, – ein den Steuerkopf (1) durchquerender Strömungskanal (5a), der in den Radial- oder Axialspalt mündet, welcher von der Stirn- oder Seitenfläche des Steuerkopfs (1) und dem gegenüberliegenden Wandbereich der Ventilkammer begrenzt wird, – zwei Strömungskanäle (4a), welche die Wand des Ventilgehäuses (6) durchqueren und im Bereich der Stirn- oder Seitenfläche des Steuerkopfs (1) nebeneinander in den vorgenannten Radial- oder Axialspalt münden, – ein dritter Strömungskanal (4b), der die Wand des Ventilgehäuses (6) außerhalb des Bereichs der Stirn- oder Seitenfläche des Steuerkopfs...Piezoelectrically operated valve with the following features: - a valve housing (6) which encloses a valve chamber, - a piezoelectric bending transducer (2) supported on the valve housing (6) and which moves depending on the applied voltage, - one at the free end of the piezoelectric bending transducer (2) arranged control head (1) with a front or side surface which is opposite to a to the bending axis of the bending transducer (2) perpendicular or parallel wall area of the valve chamber, Radial or axial gap opens, which is limited by the front or side surface of the control head (1) and the opposite wall area of the valve chamber, - two flow channels (4a), which cross the wall of the valve housing (6) and in the area of the front or Side surfaces of the control head (1) open side by side into the aforementioned radial or axial gap, - a third flow channel (4b), which the wall of the V valve housing (6) outside the area of the front or side surface of the control head ...

Description

Die Erfindung betrifft ein piezoelektrisch betätigbares Ventil, insbesondere Vorsteuerventil, mit einem Gehäuse, das Anschlüsse für die Medienzuleitung und – ableitung sowie gegebenenfalls für die Belüftung des Ventilgehäuses und mindestens einen am Gehäuse angeordneten piezoelektrischen Biegewandler aufweist, der in Abhängigkeit von einer an ihm anliegenden Steuerspannung die Position eines Ventilkörpers relativ zu mindestens einem der vorgenannten Anschlüsse verändert, wodurch der pneumatische Widerstand mindestens eines Anschlusses verändert wird. Es versteht sich von selbst, dass das Ventil außer zur Steuerung von Gas- und Dampfströmen bei entsprechender Auslegung auch zur Steuerung von Flüssigkeitsströmen einsetzbar ist.The invention relates to a piezoelectrically operable valve, in particular pilot valve, with a housing which has connections for the media supply and - discharge and optionally for the ventilation of the valve housing and at least one arranged on the housing piezoelectric bending transducer, which in response to a voltage applied to it the control Altered position of a valve body relative to at least one of the aforementioned connections, whereby the pneumatic resistance of at least one terminal is changed. It goes without saying that the valve can also be used to control liquid flows, with the appropriate design, in addition to controlling gas and vapor flows.

Bekannte gattungsgemäße Ventile weisen eine z. B. aus der DE 3 400 645 C2 bekannte Gestaltung gemäss 1 auf, bei der ein piezoelektrischer Biegewandler 1 durch eine entsprechende elektrische Ansteuerung jeweils den Medienanschluss 7 oder 8 des Ventilgehäuses verschließt. Der Biegewandler besteht aus Keramik, die zumeist als Düsen ausgebildeten Medienanschlüsse bestehen vorzugsweise aus Metall oder Kunststoff. Bei dynamischen Schaltvorgängen kommt es zum Prellen des Biegewandlers beim Aufsetzen auf die Düse. Der als Ventilelement genutzte Teil des Biegewandlers bewegt sich auf einer kurvenförmigen Bahn und setzt folglich unter einem bestimmten Winkel auf die Düsen auf. Das nicht parallele Aufsetzen und Prellen führt zur Zerstörung der beteiligten Elemente und erzeugt einen nicht genau definierten und unerwünschten Schließ-/Öffnungsvorgang. Durch Einsatz von Elastomeren an den Kontaktstellen wurde dieser Negativeffekt abgeschwächt.Known generic valves have a z. B. from the DE 3 400 645 C2 known design according to 1 on, in which a piezoelectric bending transducer 1 by a corresponding electrical control in each case the media connection 7 or 8th the valve housing closes. The bending transducer is made of ceramic, which are usually formed as nozzles media connections are preferably made of metal or plastic. During dynamic switching operations, the bending transducer bounces when placed on the nozzle. The used as a valve element part of the bending transducer moves on a curved path and thus sets at a certain angle to the nozzles. The non-parallel placement and bouncing leads to the destruction of the elements involved and creates a not exactly defined and undesirable closing / opening process. By using elastomers at the contact points, this negative effect was weakened.

Aus DE 197 12 855 A1 ist ein elektrisch betätigbares Ventil, insbesondere Vorsteuerventil, mit einem Gehäuse 1, das Medienanschlüsse 4, 25, 26 und mindestens einen piezo-elektrischen Biegewandler 8 mit einem an dessen freiem Ende angeordneten Steuerkopf 12 aufweist, der in Abhängigkeit von einer am Biegewandler 8 anliegenden Steuerspannung auf einem Abschnitt einer annähernd kreisförmigen Bahn bewegbar ist, wobei

– mindestens zwei Medienanschlüsse 24, 25 nahe einer Stirn- oder Seitenfläche des Steuerkopfs 12 gehäusefest angeordnet sind, zwischen Steuerkopf 12 und den ihm benachbarten Medienanschlüssen 24, 25 mindestens ein Radial- oder Axialspalt vorgebbarer, annähernd konstanter Breite ausgebildet ist und die Ausströmrichtung dieser Medienanschlüsse 24, 25 in den Radial- oder Axialspalt im Wesentlichen senkrecht zur Bahntangente des Steuerkopfs 12 orientiert ist,
– der Steuerkopf 12 medienführende Ausnehmungen 27 aufweist, die in Abhängigkeit von seiner Position relativ zu den mindestens zwei Medienanschlüssen 24, 25 eine Fluidverbindung zwischen einem der mindestens zwei Medienanschlüsse 24, 25 und einem dritten Medienanschluss 4 teilweise oder vollständig freigeben und der Steuerkopf 12 durch das Endstück eines Trägers 10 gebildet wird.

Out DE 197 12 855 A1 is an electrically actuated valve, in particular pilot valve, with a housing 1 , the media connections 4 . 25 . 26 and at least one piezoelectric bending transducer 8th with a control head arranged at its free end 12 which, depending on a on the bending transducer 8th adjacent control voltage is movable on a portion of an approximately circular path, wherein

- at least two media connections 24 . 25 near a front or side surface of the steering head 12 are fixed to the housing, between control head 12 and the media connections adjacent to it 24 . 25 at least one radial or axial gap of predeterminable, approximately constant width is formed and the outflow direction of these media connections 24 . 25 in the radial or axial gap substantially perpendicular to Bahntangente the control head 12 is oriented
- the control head 12 Media-leading recesses 27 which, depending on its position relative to the at least two media connections 24 . 25 a fluid connection between one of the at least two media ports 24 . 25 and a third media connection 4 partially or completely release and the control head 12 through the tail of a carrier 10 is formed.

Es ist ein wesentlicher Nachteil bekannter Lösungen, dass der Biegewandler die durch den Fluiddruck entstehenden Reaktionskräfte in seiner aktiven Bewegungsrichtung aufnehmen muss. Daraus resultierend muss die Schließkraft des Biegewandlers grösser als die durch den Fluiddruck verursachte Kraft sein. Da piezoelektrische Biegewandler eine relativ begrenzte aktive Kraft entwickeln, kann diese Kraft nur durch eine entsprechende Flächengröße der als Düsen ausgebildeten Austrittsöffnungen der Medienanschlüsse oder eine Druckbegrenzung beeinflusst werden. Die Düsendurchmesser liegen deshalb im Bereich d ~ 0,5 mm. Diese technische Begrenzung ermöglicht den Einsatz gattungsgemäßer Ventile (oft als Piezo-Pillen bezeichnet) in der klassischen Pneumatik nur zur Vorsteuerung.It is a significant disadvantage of known solutions that the bending transducer must absorb the reaction forces arising from the fluid pressure in its active direction of movement. As a result, the closing force of the bending transducer must be greater than the force caused by the fluid pressure. Since piezoelectric bending transducers develop a relatively limited active force, this force can only be influenced by a corresponding area size of the outlet openings of the media connections designed as nozzles or a pressure limitation. The nozzle diameters are therefore in the range d ~ 0.5 mm. This technical limitation allows the use of generic valves (often referred to as piezo pills) in the classic pneumatics only for pilot control.

Diese Vorsteuerventile werden vorrangig für die Vorsteuerung von Schaltventilen eingesetzt. Für eine Stetigverstellung werden die gleichen Ventile genutzt und die Bewegung des Biegewandlers durch eine entsprechende elektrische Ansteuerung (Verstärker) ladungsproportional stetig verstellt. Das Vorsteuerventil mit zwei Düsen und drei Öffnungen arbeitet vorrangig als 3/2 Wegeventil. Bei einer Nutzung für eine Stetigverstellung entsteht zwangsläufig ein Leckluftstrom, der aus dem fixen Abstand der Düsen resultiert. Die Grösse des Leckluftstromes verändert sich stellungsabhängig. Die auf den Biegewandler wirkenden Kraftkomponenten, aus statischen und dynamischen Anteilen bestehend, ändern sich auch stellungsabhängig und können ihre Wirkrichtung ändern. Daraus ergeben sich Abweichungen vom ladungsproportionalen Stellwegverhalten des Biegewandlers. Korrekturmöglichkeiten ergeben sich durch Einsatz von Regelungen mit entsprechendem Aufwand.These pilot valves are primarily used for the pilot control of switching valves. For a continuous adjustment, the same valves are used and the movement of the bending transducer by a corresponding electrical control (amplifier) continuously variable charge proportional. The pilot valve with two nozzles and three openings works primarily as a 3/2-way valve. When used for a continuous adjustment inevitably creates a leakage air flow, resulting from the fixed distance of the nozzles. The size of the leakage air flow changes depending on the position. The force components acting on the bending transducer, consisting of static and dynamic components, also change position-dependent and can change their effective direction. This results in deviations from the charge-proportional travel behavior of the bending transducer. Correction options result from the use of regulations with the corresponding expense.

Bauartbedingt besitzen Ventile, wie sie aus 1a aus dem Stand der Technik bekannt sind, den Nachteil, dass sich die Grösse des Leckluftstroms stellungsabhängig verändert. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Vorsteuerventile besteht darin, dass auf einseitig angeströmte Biegewandler einseitig wirkende Kräfte entstehen, die schon bei relativ inkompressiblen Medien (Flüssigkeiten) zu Schwingungen führen. Dieser unerwünschte Effekt verstärkt sich bei stark kompressiblen Medien (Gasen). Dieser Vorgang kann zusätzlich durch Luftsäulen verstärkt werden, wie sie z. B. in den Gehäusen von Vorsteuerventilen und den an sie angeschlossenen Leitungen vorhanden sind. Bei stetig verstellbaren Systemen, die auf Kräftegleichgewichten basieren und aus schwingfähigen Elementen (Biegewandler als schwingfähige Zunge) bestehen, ist die Stabilität von funktioneller Bedeutung.Due to the design own valves, as they are made 1a are known from the prior art, the disadvantage that changes the size of the leakage air flow position-dependent. Another disadvantage of these known pilot valves is that unilaterally acting forces arise on one side flowed bending transducer, which already lead to relatively incompressible media (liquids) to vibrations. This undesirable effect increases with highly compressible media (gases). This process can be further enhanced by air columns, as they are for. B. in the housings of pilot valves and the cables connected to them are present. At steady Adjustable systems based on balance of forces and consisting of vibratory elements (bending transducer as swinging tongue), the stability of functional importance.

Einer Erfindung, welche die vorstehend angegebenen Nachteile mindern oder aufheben soll, liegt daher die Aufgabe zugrunde, die der Stellbewegung des Biegewandlers entgegengerichteten Fluidkräfte zu reduzieren.An invention, which is intended to reduce or eliminate the above-mentioned disadvantages, is therefore based on the object to reduce the adjusting movement of the bending transducer opposing fluid forces.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.According to the invention this object is solved by the features of claims 1 and 2. In the dependent claims expedient embodiments of the invention are given.

Für die erfindungsgemässe Lösung ist es charakteristisch, dass die Medienanschlüsse, d. h. Verbraucheranschlüsse sowie Be- bzw. Entlüftungsanschlüsse, relativ zu einem am freien Ende eines piezoelektrischen Biegewandlers angeordneten Steuerkopfs so positioniert sind, dass die Ausströmrichtung dieser Medienanschlüsse im Wesentlichen senkrecht zur Bahntangente des Steuerkopfs orientiert ist. Dadurch wirken die statischen und dynamischen fluidischen Kraftkomponenten vorrangig senkrecht zur Bahntangente des Steuerkopfs und des ihn tragenden Biegewandlers. Die Reaktionskraftkomponenten werden deshalb nicht in der Stellrichtung auf den Biegewandler übertragen, sodass die zulässige Grösse dieser Kräfte wesentlich durch seine mechanische Festigkeit in der Längs- und der Querachse bestimmt wird. Die Grösse der möglichen Ventilkräfte hängt damit nicht nur von der durch die elektrische Ladung festgelegten Stellkraft, sondern von der mechanischen Festigkeit der aktiven Keramik und der passiven Trägersubstanz des Biegewandlers ab. Die durch den Steuerkopf auf den Aktor übertragenen Kraftkomponenten liegen bei äquivalenten Durchmessergrößen der Austrittsöffnung der Medienanschlüsse und einem Druck von max. 10 bar unter der mechanischen Belastbarkeit des Biegewandlers sowohl in Längs- als auch Querrichtung.It is characteristic of the solution according to the invention that the media connections, i. H. Consumer connections and ventilation connections are positioned relative to a control head arranged at the free end of a piezoelectric bending transducer such that the outflow direction of these media connections is oriented essentially perpendicular to the path tangent of the control head. As a result, the static and dynamic fluidic force components predominantly act perpendicular to the web tangent of the control head and the bending transducer carrying it. The reaction force components are therefore not transferred in the direction of adjustment on the bending transducer, so that the permissible size of these forces is essentially determined by its mechanical strength in the longitudinal and the transverse axis. The size of the possible valve forces depends not only on the set by the electric charge force, but on the mechanical strength of the active ceramic and the passive carrier of the bending transducer. The transmitted by the control head to the actuator force components are at equivalent diameter sizes of the outlet opening of the media connections and a pressure of max. 10 bar under the mechanical load capacity of the bending transducer in both the longitudinal and transverse directions.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die schematischen Darstellungen in den beigefügten Zeichnungen näher erläutert.In the following the invention with reference to preferred embodiments with reference to the schematic representations in the accompanying drawings is explained in more detail.

Dabei zeigenShow

1 ein aus dem Stand der Technik ( DE 3400645 C2 ) bekanntes Ventil 1 one of the prior art ( DE 3400645 C2 ) known valve

2 eine Ausführungsform des Ventils mit einem Radialspalt zwischen Steuerkopf und Medienanschlüssen und medienführenden Ausnehmungen in Form einer Umlenkmulde, 2 an embodiment of the valve with a radial gap between the control head and media connections and media-carrying recesses in the form of a Umlenkmulde,

3 eine Ausführungsform des Ventils mit einem Radialspalt zwischen Steuerkopf und Medienanschlüssen und medienführenden Ausnehmungen in Form eines im Steuerkopf in Radialrichtung verlaufenden Fluidkanals, 3 an embodiment of the valve with a radial gap between the control head and media connections and media-carrying recesses in the form of a radial direction in the control head fluid channel,

4 eine Ausführungsform des Ventils nach 3 mit einer zusätzlichen Schlauchverbindung zwischen dem Steuerkopf und einem dritten Medienanschluss, 4 an embodiment of the valve according to 3 with an additional hose connection between the control head and a third media connection,

5 drei Ansichten einer Ausführungsform des Ventils mit Axialspalten zwischen Steuerkopf und Medienanschlüssen und medienführenden Ausnehmungen in Form eines im Steuerkopf in Axialrichtung verlaufenden Fluidkanals, 5 three views of an embodiment of the valve with axial gaps between the control head and media connections and media-carrying recesses in the form of an axially extending in the control head fluid channel,

6 drei auf 5 basierende Varianten von Steuerkopf und Medienanschlüssen, dargestellt als Draufsicht auf die Stirnseite des Steuerkopfs, 6 three on 5 based variants of control head and media connections, shown as a plan view of the front side of the control head,

7 drei auf 2, 3 und 4 basierende Varianten von Steuerkopf und Medienanschlüssen, dargestellt als Draufsicht auf die Stirnseite des Steuerkopfs. 7 three on 2 . 3 and 4 based variants of the control head and media connections, shown as a plan view of the end face of the control head.

Die in 2 dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils zeigt einen piezoelektrischen Biegewandler 2, der unter Verwendung eines Isolators 3 im Gehäuse 6 eingespannt ist. Am freien Ende des Biegewandlers 2 ist ein Steuerkopf 1 angeordnet, der in Abhängigkeit von einer am Biegewandler 2 anliegenden Steuerspannung auf einem Abschnitt einer annähernd kreisförmigen Bahn in der Papierebene bewegbar ist.In the 2 illustrated embodiment of the valve according to the invention shows a piezoelectric bending transducer 2 using an insulator 3 in the case 6 is clamped. At the free end of the bending transducer 2 is a control head 1 arranged, depending on a bending transducer 2 applied control voltage on a portion of an approximately circular path in the plane of the paper is movable.

Gegenüber dem stirnseitigen Bereich des Steuerkopfs 1 sind, durch einen Radialspalt beabstandet, drei Medienanschlüsse 4 gehäusefest angeordnet. Der mittlere Medienanschluss dient als Verbraucheranschluss, die beiden äußeren Medienanschlüsse dienen als Be- bzw. Entlüftungsanschluss. Die Ausströmrichtung der Medienanschlüsse 4 steht im Wesentlichen senkrecht zur Bahntangente des Steuerkopfs 1. Dieser weist an seiner Stirnseite eine medienführende Ausnehmung 5 in Form einer Umlenkmulde auf, wodurch in Abhängigkeit von der Position des Steuerkopfs 1 eine Fluidverbindung zwischen jeweils zwei Medienanschlüssen 4 freigegeben wird. Die fluidischen Kraftkomponenten beeinflussen daher nur sehr geringfügig den Bewegungsablauf und die Stellkraft des Biegewandlers 2.Opposite the frontal area of the control head 1 are spaced by a radial gap, three media ports 4 fixed to the housing. The middle media connection serves as a consumer connection, the two outer media connections serve as ventilation or venting connection. The outflow direction of the media connections 4 is substantially perpendicular to Bahntangente the control head 1 , This has on its front side a media-leading recess 5 in the form of a Umlenkmulde, whereby, depending on the position of the control head 1 a fluid connection between two media ports 4 is released. The fluidic force components therefore only very slightly influence the movement sequence and the actuating force of the bending transducer 2 ,

Diese Ausführungsform des erfindungsgemässen Ventils besitzt den Vorteil, dass sich auftretende Kräfte gegenseitig kompensieren und die Krafteinleitung in den Biegewandler radial erfolgt. Die Gestaltung der Umlenkmulde und die Anordnung der Medienanschlüsse verhindern ein einseitiges asymmetrisches Anströmen einer Fläche und reduzieren die Schwingungsneigung. Weiterhin wird durch den Radialspalt vorgebbarer, annähernd konstanter Breite ein annähernd stellungsunabhängiger Leckluftstrom QL realisiert. Ein zylinderförmig gekrümmter Radialspalt zwischen Steuerkopf und Medienanschlüssen führt zu einer weiteren Reduktion des Leckluftanteils.This embodiment of the valve according to the invention has the advantage that occurring forces compensate each other and the force is applied radially into the bending transducer. The design of the deflection well and the arrangement of the media connections prevent a one-sided asymmetric flow around a surface and reduce the tendency to vibration. Furthermore, an approximately position-independent leakage air flow QL is realized by the radial gap specifiable, approximately constant width. A cylindrically curved radial gap between the control head and the media connections leads to a further reduction of the leakage air fraction.

Bei der in 3 dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemässen Ventils ist – im Gegensatz zu 2 – der als Verbraucheranschluss dienende Medienanschluss 4b ausserhalb des Wirkungsbereichs des Steuerkopfs 1 angeordnet. Gegenüber dem stirnseitigen Bereich des Steuerkopfs 1 sind deshalb nur zwei als Be- bzw. Entlüftungsanschluss dienende Medienanschlüsse 4a vorgesehen. Die Fluidverbindung zwischen den Medienanschlüssen 4a und 4b wird deshalb mittels eines Fluidkanals 5 hergestellt. Bei dieser Ausführungsform wird das Ventilgehäuse für die Ventilfunktion, die Fluidverbindung und die Strömungsführung genutzt.At the in 3 illustrated embodiment of the inventive valve is - in contrast to 2 - The serving as a consumer connection media connection 4b outside the effective range of the control head 1 arranged. Opposite the frontal area of the control head 1 are therefore only two serving as a ventilation or bleeding media connections 4a intended. The fluid connection between the media connections 4a and 4b is therefore by means of a fluid channel 5 produced. In this embodiment, the valve housing is used for the valve function, the fluid connection and the flow guide.

Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemässen Ventils besteht – im Gegensatz zu 3 – zwischen dem als Verbraucheranschluss dienenden Medienanschluss 4b und dem Fluidkanal 5a eine Schlauchverbindung 5b, wodurch die Speicherwirkung des Gehäuses wesentlich reduziert wird, ohne die Beweglichkeit des Biegewandlers 2 nennenswert zu reduzieren.At the in 4 illustrated embodiment of the inventive valve is - in contrast to 3 - between the media connection serving as a consumer connection 4b and the fluid channel 5a a hose connection 5b , whereby the storage effect of the housing is substantially reduced without the flexibility of the bending transducer 2 significantly reduce.

Bei der in 5 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemässen Ventils befinden sich die Medienanschlüsse 4a und 4b auf gegenüberliegenden Seiten der Gehäusewandung 6 und sind mit ihren Auslässen senkrecht auf zwei parallele Seitenflächen des Steuerkopfs 1 gerichtet. Das Gehäuse 6 und diese Seitenflächen des Steuerkopfs 1 sind durch axiale Dichtspalte annähernd konstanter Breite beabstandet. Der Steuerkopf 1, der mittels des Biegewandlers 2 parallel zur Ebene der axialen Dichtspalte bewegt wird, weist einen Fluidkanal 5 auf, mit dem die Fluidverbindung zwischen den Medienanschlüssen 4a und 4b hergestellt wird. Die als Be- bzw. Entlüftungsanschluss dienenden Medienanschlüsse 4a können als zwei oder mehrere nebeneinanderliegende Düsen ausgebildet sein. Der auf der gegenüberliegenden Gehäuseseite befindliche Medienanschluss 4b, der als Verbraucheranschluss dient, kann aus einer oder mehreren zentrisch angeordneten Düsen bestehen. Der im Steuerkopf 1 gelegene Fluidkanal 5 und/oder die Medienanschlüsse 4a, 4b im Gehäuse 6 können zur Beeinflussung des Durchströmverhaltens und der Überdeckung profiliert oder mit unterschiedlichen Ein- und Ausgangsdurchmessern versehen sein. Als weitere vorteilhafte Merkmale der in 5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind anzuführen:

• Die Achsen der medienführenden Ausnehmungen des Steuerkopfs 1 und der Ein- und Ausgänge der Medienanschlüsse 4a, 4b im Gehäuse 6 können zur Beeinflussung der statischen und dynamischen Kraftkomponenten geneigt zueinander ausgeführt werden.
• Durch entsprechende Anordnung und Kombination der Ein- und Ausgänge der Medienanschlüsse 4a und 4b sind unterschiedliche Ventilformen realisierbar, z. B. 4/3 VW, 4/2 VW, 3/3 VW, 3/2 VW, 2/2 VW.
• Im optimierten Zustand befinden sich die auf den Biegewandler 2 wirkenden Kraftkomponenten annähernd über den gesamten Stellbereich im Gleichgewicht und ermöglichen eine kraft- und reibungsfreie fluidgetragene Verschiebung des Steuerkopfs 1.
• Durch ein geschlossenes Gehäuse 6 werden die durch die Radial- oder Axialspalte zwangsläufig erzeugten Leckagen reduziert.

At the in 5 illustrated embodiment of the inventive valve are the

media connections

4a and 4b on opposite sides of the housing wall 6 and are with their outlets perpendicular to two parallel side surfaces of the control head 1 directed. The housing 6 and these side surfaces of the control head 1 are spaced by axial sealing gaps of approximately constant width. The steering head 1 by means of the bending transducer 2 is moved parallel to the plane of the axial sealing gaps, has a fluid channel 5 on, with which the fluid connection between the

media connections

4a and 4b will be produced. The media connections serving as ventilation or venting connection 4a may be formed as two or more adjacent nozzles. The media port located on the opposite side of the housing 4b , which serves as a consumer connection, can consist of one or more centrally arranged nozzles. The in the steering head 1 located fluid channel 5 and / or the media connections 4a . 4b in the case 6 can be profiled to influence the Durchströmverhaltens and the overlap or be provided with different input and output diameters. As further advantageous features of in 5 illustrated embodiment of the invention are listed:

• The axes of the media-carrying recesses of the control head 1 and the inputs and outputs of the media connections 4a . 4b in the case 6 can be designed to influence the static and dynamic force components inclined to each other.
• By appropriate arrangement and combination of the inputs and outputs of the media connections 4a and 4b are different valve forms feasible, z. B. 4/3 VW, 4/2 VW, 3/3 VW, 3/2 VW, 2/2 VW.
• In the optimized state, they are on the bending transducer 2 acting force components approximately over the entire control range in equilibrium and allow a force and friction-free fluid-borne displacement of the control head 1 ,
• Through a closed housing 6 the leaks inevitably generated by the radial or axial gaps are reduced.

Für die in 5 dargestellte Ausführungsform zeigt 6 drei spezielle Varianten für die Gestaltung der Medienanschlüsse 4a und 4b sowie des im Steuerkopf gelegenen Fluidkanals. In 6 bezeichnen ”a” und ”c” die als Be- bzw. Entlüftungsanschluss dienenden Medienanschlüsse, ”b” bezeichnet den als Verbraucheranschluss dienenden Medienanschluss. Mit ”x” ist der projizierte Steuerkopfweg gekennzeichnet, mit ”s” die Axialspalte beiderseits des Steuerkopfs. Variante 1 in 6 entspricht unmittelbar der in 5 gezeigten Gestaltung. Hier entstehen jedoch bei unterschiedlichen Drücken und durch die unterschiedlich großen wirksamen projizierten Flächen Kraftdifferenzen. Die Vorzugslösung ist in Variante 3 der 6 dargestellt. Die für die Bewegung und Leckage verantwortlichen Dichtspalte sind ausgewiesen. Bei entsprechender Auslegung reduziert sich die in den Biegewandler in Querrichtung eingeleitete Summenkraft auf ein Minimum.For the in 5 illustrated embodiment shows 6 three special variants for the design of the media connections 4a and 4b and the fluid channel located in the control head. In 6 "a" and "c" designate the media connections serving as the ventilation connection, "b" denotes the media connection serving as the consumer connection. The projected control head path is marked with "x", with "s" the axial column on both sides of the control head. variant 1 in 6 corresponds directly to the in 5 shown design. Here, however, force differences occur at different pressures and due to the different sized effective projected areas. The preferred solution is in variant 3 of the 6 shown. The sealing gaps responsible for the movement and leakage are indicated. With appropriate design, the summation force introduced into the bending transducer in the transverse direction is reduced to a minimum.

Die in 5 und 6 gezeigten Ausführungsformen des erfindungsgemässen Ventils lassen sich unter Einsparung eines Dichtspaltes in ein einseitig wirksames System umwandeln, für das 7 drei spezielle Varianten für die Gestaltung der Medienanschlüsse sowie des Fluidkanals zeigt. Gegenüber den in 6 gezeigten Varianten besteht der Vorteil in der Reduktion der Leckage, Nachteil ist die einseitig wirkende Reaktionskraft auf den Biegewandler. Die Anwendbarkeit hängt damit auch direkt von der Struktur des Biegewandlers ab.In the 5 and 6 shown embodiments of the inventive valve can be converted while saving a sealing gap in a one-sided system, for the 7 shows three special variants for the design of the media connections and the fluid channel. Opposite the in 6 shown variants, the advantage in the reduction of leakage, the disadvantage is the unilateral reaction force on the bending transducer. The applicability also depends directly on the structure of the bending transducer.

Claims

Piezoelectrically actuated valve having the following features: a valve housing ( 6 ) enclosing a valve chamber, - one on the valve housing ( 6 ) supported, piezoelectric bending transducer ( 2 ), which moves in dependence on the applied voltage, - at the free end of the piezoelectric bending transducer ( 2 ) arranged control head ( 1 ) having a face or side surface facing one to the bending axis of the bending transducer ( 2 ) perpendicular or parallel wall region of the valve chamber opposite, - a the control head ( 1 ) passing through the flow channel ( 5a ), which opens into the radial or axial gap, which from the front or side surface of the control head ( 1 ) and the opposite wall region of the valve chamber is limited, - two flow channels ( 4a ), which the wall of the valve housing ( 6 ) and in the region of the front or side surface of the control head ( 1 ) open side by side in the aforementioned radial or axial gap, - a third flow channel ( 4b ), the wall of the valve housing ( 6 ) outside the area of the front or side surface of the control head ( 1 ) and by means of a valve housing ( 6 ) running hose connection ( 5b ) with which the control head ( 1 ) passing through the flow channel ( 5a ) connected is.

Piezoelectrically actuated valve having the following features: a valve housing ( 6 ), which encloses a valve chamber, - one on the valve housing ( 6 ) supported, piezoelectric BeigeWandler ( 2 ), which moves in dependence on the applied voltage, - at the free end of the piezoelectric bending transducer ( 2 ) arranged control head ( 1 ) with two parallel side surfaces, the two to the bending axis of the bending transducer ( 2 ) are opposite wall portions of the valve chamber, - a control head ( 1 ) passing through the flow channel ( 5 ), which opens into the two axial gaps, which from the two side surfaces of the control head ( 1 ) and the opposite wall regions of the valve chamber are limited, - two flow channels ( 4a ), which the wall of the valve housing ( 6 ) and in the region of the first side surface of the control head ( 1 ) open side by side in the first of the aforementioned axial gaps, - a third flow channel ( 4b ), the wall of the valve housing ( 6 ) and in the region of the second side surface of the control head ( 1 ) opens into the second of the aforementioned axial gaps.

Valve according to claim 1, characterized in that the radial gap between the control head ( 1 ) and media ports is cylindrically curved and has an approximately constant width.

Valve according to claim 1 or 3, characterized in that the at least two media connections ( 4a ), which are close to the circular path of the control head ( 1 ) are arranged to form a radial or axial gap, the same front or side surface of the control head ( 1 ) are opposite.

Valve according to claim 4, characterized in that the media-carrying recesses of the control head as Umlenkmulde or fluid channel ( 5 ) are formed.

Valve according to one of the preceding claims, characterized in that a hose connection running in the housing ( 5b ) between the control head ( 1 ) and a third media connection ( 4b ).