DE102016100500A1

DE102016100500A1 - Schnell montierbare / lösbare, mikro-fluidische Ventileinheit

Info

Publication number: DE102016100500A1
Application number: DE102016100500.2A
Authority: DE
Inventors: Christopher R. Tower
Original assignee: Idex Health and Science LLC
Current assignee: Idex Health and Science LLC
Priority date: 2015-01-13
Filing date: 2016-01-13
Publication date: 2016-07-14
Also published as: GB201600617D0; JP2016180508A; US20160201827A1; GB2535628A

Abstract

Ein schnell montierbares/lösbares, mikro-fluidisches Mehrstellungsventilsystem mit einer Aktoreinheit und einer austauschbaren/auswechselbaren Ventileinheit. Die Aktoreinheit beinhaltet ein Aktorgehäuse, welches einen distalen Aufnahmehohlraum vorsieht, und eine Aktorwelle darin drehbar lagert. Die Ventileinheit beinhaltet ein POD-Gehäuse, welches eine Ventilwelle drehbar lagert, und einen proximalen Einführabschnitt, welcher zum axialgleitenden Aufnehmen in dem Aufnahmehohlraum der Aktoreinheit zwischen einem nicht-montierten Zustand und einem montierten Zustand ausgebildet und bemessen ist. Ein schnell montierbarer/lösbarer Mechanismus wirkt zwischen dem proximalen Einführabschnitt der Drehventileinheit und dem distalen Abschnitt des Aktorgehäuses zusammen, um einen lösbaren, schnell betriebsbereiten Montagezusammenschluss der Drehventileinheit und der Aktoreinheit, in dem montierten Zustand ohne jegliche gewindebehafteten Befestigungsstrukturen, zu ermöglichen.

Description

VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht Priorität unter 35 U.S.C. § 119(e) der anhängigen vorläufigen U.S. Patentanmeldung Nr. 62/102,722, eingereicht am 13. Januar 2015 mit dem Titel „SCHNELL MONTIERBARE/LÖSBARE, MIKRO-FLUIDISCHE VENTILEINHEIT”, welche durch Referenz in ihrer Gänze eingebunden ist.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf mikro-fluidische Mehrstellungsventileinheiten in dem Gebiet der Invitro-Diagnostik (IVD) und analytischer Instrumente, und insbesondere auf schnell montierbare, mikro-fluidische Ventileinheiten.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Drehbare/rotierbare Abreißventileinheiten werden häufig in dem Markt für Hochleistungsflüssigkeitschromatografie-Analysegeräte (HPLC-Analysegeräte) verwendet. Diese Ventileinheiten zeichnen sich durch eine relativ lange Lebensdauer und eine hochpräzise Fluidabgabe aus. Viele Drehventileinheiten sind normalerweise an Aktoreinheiten montiert/befestigt, welche die Drehposition des Mehrstellungsventils selbst steuern und antreiben.
Zum Beispiel hat IDEX Health and Science diese mikro-fluidischen Mehrstellungsventile und Ventileinheiten vor mindestens einem Jahrzehnt unter der Marke Rheodyne^® hergestellt. Dies begann mit der Ventilreihe Titan HP^TM und wurde dann verbessert durch die Ventilreihe Titan HT^TM. In diesen früheren/älteren Designs/Konstruktionen beinhaltet die vielstellige, drehbare Abreißventilvorrichtung 20 die Ventileinheit 21 selbst, wie in den 1 und 2 gezeigt, welche aus einer Aktoreinheit 22 zur Auswechslung/zum Ersetzen und zur Wartung der Ventileinheit entfernt/ausgebaut werden kann.
Beispielweise wurde in dem Titan HP^TM- und dem Titan HT^TM-Design eine Gewindemutter 23 verwendet, um die Ventileinheit 21 innerhalb des Gehäuses 25 der Aktoreinheit 11 zu halten. Dieser Zusammenbau war sehr simpel und theoretisch konnte die Ventileinheit 21 ohne die Verwendung von Werkzeugen händisch eingebaut und entfernt werden. Praktisch hingegen konnte die Gewindemutter 23 zu stark angezogen sein, was eine werkzeuglose Entfernung des Ventils schwierig macht, wenn dieses in bestimmten Geräten/Instrumenten oder Laboranordnungen eingebaut ist. Andererseits konnte die händisch aufgezogene/angezogene/aufgeschraubte Gewindemutter genauso einfach nicht stark genug angezogen werden und sich möglicherweise lösen und/oder dem Ventil ermöglichen, während des Gebrauchs aus der Aktoreinheit 22 herauszufallen. Darüber hinaus hat sich über die Jahre herausgestellt, dass wenn diese Art von Ventilen (Titan HP^TM und Titan HT^TM) Vibrationstests ausgesetzt sind, es möglich ist, dass sich die Muttern 23 während des Testes lockern/lösen. Das erfordert, dass die Mutter mit einem gewissen/bestimmten Drehmoment angezogen wird, was ein Lösen/Entfernen der Mutter per Hand schwierig macht.
Folglich ist es wünschenswert, eine mikro-fluidische Ventileinheit bereitzustellen, welche händisch einfach und fest/stabil an einer Aktoreinheit montiert/befestigt werden kann, und zugleich eine verlässliche/sichere werkzeuglose Loslösung davon vorsieht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein schnell montierbares/lösbares, mikro-fluidisches Mehrstellungsventilsystem bereit, welches betriebsbereit an einer Antriebseinheit montiert ist. Das Ventilsystem beinhaltet eine Aktoreinheit, welches ein Aktorgehäuse mit einem proximalen Abschnitt und einem distalen Abschnitt aufweist. Das Aktorgehäuse definiert ferner eine Durchgangskammer, welche sich darin/dadurch erstreckt. Der distale Abschnitt davon hat eine umlaufende Innenwand, welche distal an einem distalen Kantenabschnitt endet, welcher eine Öffnung zu einem Aufnahmehohlraum/einer Aufnahmeöffnung/einer Aufnahmekavität an einem distalen Abschnitt der Durchgangskammer definiert. Die Aktoreinheit beinhaltet ferner eine Aktorwelle, welche zum Rotieren um eine Wellen-Rotationsachse drehbar in der Durchgangskammer angeordnet ist. Die Aktorwelle beinhaltet ein proximales Ende, welches dazu ausgelegt ist, an die Antriebseinheit gekoppelt zu sein, und ein distales Ende, welches in dem Aufnahmehohlraum endet. Die Ventileinheit beinhaltet ferner eine Drehventileinheit mit einem POD-Gehäuse, welches eine Ventilwelle drehbar lagert. Die Ventilwelle beinhaltet einen proximalen Endabschnitt, welcher sich von dem POD-Gehäuse proximal erstreckt. Ein proximaler Einführabschnitt des POD-Gehäuses ist zum axialgleitenden Aufnehmen in den Aufnahmehohlraum der Aktoreinheit zwischen einem nicht-montierten Zustand, getrennt/separat von dem Aktorgehäuse, und einem montierten Zustand, ausgebildet und dimensioniert/bemessen. In dem montierten Zustand ist der Einführabschnitt mit der umlaufenden Innenwand des Aktorgehäuses fest in Eingriff und der proximale Endabschnitt der Ventilwelle ist getaktet und betriebsbereit mit dem distalen Ende der Aktorwelle in Eingriff. Schließlich beinhaltet das Ventilsystem einen schnell montierbaren/lösbaren Mechanismus, welcher zwischen dem proximalen Einführabschnitt der Drehventileinheit und dem distalen Abschnitt des Aktorgehäuses zusammenarbeitet/zusammenwirkt, um einen lösbaren, schnell betriebsbereiten Montagezusammenschluss der Drehventileinheit und der Aktoreinheit in dem montierten Zustand ohne jegliche gewindebehaftete Befestigungsstrukturen zu ermöglichen.
Folglich sind die Funktion und der Betrieb die Ventileinheit, solange die Art und Weise, auf welche es im Allgemeinen in dem Aktorgehäuse montiert/eingebaut und zur Aktoreinheit getaktet ist, immer noch ähnlich, jedoch wurde die Gewindemuttervorrichtung entfernt und durch einen neuen, schnell montierbaren/lösbaren Mechanismus ersetzt. Dieser neue Mechanismus ermöglicht, dass die Ventileinheit einfach und fest händisch an der Aktoreinheit montiert/befestigt werden kann, während zugleich ein werkzeugloses Loslösen davon vorgesehen/bereitgestellt ist, und ohne die Verwendung einer Gewindemutter.
In einer speziellen Ausführungsform beinhaltet der schnell montierbare/lösbare Mechanismus ein erstes Gehäusefenster, welches entlang des distalen Abschnitts des Aktorgehäuses angeordnet ist, sich von einer Außenwand des Aktorgehäuses zu der umlaufenden Innenwand hin erstreckt, um mit dem Aufnahmehohlraum zu interagieren/kommunizieren; und eine erste Klammereinheit, welche einen ersten Knopf-/Tasten-/Schaltflächenabschnitt aufweist, der zur Radialbewegung zwischen einer eingefahrenen Position und einem ausgefahrenen Zustand an den bzw. mit dem Einführabschnitt des POD-Gehäuses gekoppelt ist. Der schnell montierbare/lösbare Mechanismus beinhaltet ferner eine erste Vorspannungsvorrichtung, welche den ersten Schaltflächenabschnitt radial nach außen in Richtung des ausgefahrenen Zustands vorspannt. Wenn der erste Schaltflächenabschnitt in der eingefahrenen Position ist, kann der Einführabschnitt des POD-Gehäuses manuell in die Innenwand der Aktoreinheit eingeführt/eingesetzt werden, sodass die Ventileinheit von dem nicht-montierten Zustand in den montierten Zustand bewegbar ist. Wenn der Schaltflächenabschnitt in dem ausgefahrenen Zustand ist und die Ventileinheit in dem montierten Zustand ist, ist der Schaltflächenabschnitt so bemessen und ausgelegt/dimensioniert, dass er sich radial durch das erste Gehäusefenster erstreckt, um eine axiale Trennung davon während des Betriebs zu verhindern.
In einer anderen spezifischen Ausführungsform beinhaltet der schnell montierbare/lösbare Mechanismus ferner ein zweites Gehäusefenster, welches entlang dem distalen Abschnitt des Aktorgehäuses in einer Orientierung angeordnet ist, welche im Allgemeinen entgegengesetzt/gegenüberliegend zum ersten Gehäusefenster ist. Das zweite Fenster erstreckt sich von der Außenwand des Aktorgehäuses zu der umlaufenden Innenwand, um mit dem Aufnahmehohlraum zu interagieren. Zur Radialbewegung zwischen einer entsprechenden eingefahrenen Position und einem entsprechend ausgefahrenen Zustand ist eine zweite Klammereinheit mit einem zweiten Schaltflächenabschnitt vorgesehen, welcher mit dem Einführabschnitt des POD-Gehäuses in einer Orientierung dessen gekoppelt ist, welche im Allgemeinen entgegengesetzt/gegenüberliegend zur ersten Klammereinheit ist. Gleichermaßen beinhaltet der schnell montierbare/lösbare Mechanismus ferner eine zweite Vorspannungsvorrichtung, welche den zweiten Schaltflächenabschnitt radial nach außen in Richtung des ausgefahrenen Zustands vorspannt. Wenn der zweite Schaltflächenabschnitt in der entsprechenden eingefahrenen Position ist, kann der Einführabschnitt des POD-Gehäuses manuell in die Innenwand der Aktoreinheit eingesetzt/eingebaut/eingeführt werden, sodass die Ventileinheit von dem nicht-montierten Zustand in den montierten Zustand bewegbar ist. Wenn der zweite Schaltflächenabschnitt in dem ausgefahrenen Zustand ist und die Ventileinheit in dem montierten Zustand ist, ist der zweite Schaltflächenabschnitt ferner so bemessen und ausgelegt/dimensioniert, dass er sich radial durch das zweite Gehäusefenster in einer Weise erstreckt, um eine axiale Trennung während des Betriebs davon zu verhindern.
In wieder einer anderen Konfiguration beinhaltet das schnell montierbare/lösbare mikro-fluidische Mehrstellungsventilsystem ferner eine Ausrichtungsvorrichtung, welche zwischen der Ventileinheit und dem Aktorgehäuse zusammenarbeitet/zusammenwirkt, um ein ausgerichtetes Montieren hierzwischen in dem montierten Zustand zu gewährleisten. Die Ausrichtungsvorrichtung, in einer spezifischen Ausführungsform, beinhaltet das erste Fenster und den entsprechenden ersten Schaltflächenabschnitt mit einem transversalen Querschnittsprofil, welche von der des zweiten Fensters und dem entsprechenden zweiten Schaltflächenabschnitt verschieden ist. In noch einer anderen Ausrichtungskonfiguration beinhaltet die Ausrichtungsvorrichtung das erste Fenster und die entsprechende erste Schaltfläche, welche entlang der Rotationsachse von der des zweiten Fensters und dem entsprechenden zweiten Schaltflächenabschnitt axial beabstandet sind.
Die erste und zweite Vorspannungsvorrichtung, in einer anderen spezifischen Ausführungsform, spannen den entsprechenden ersten Schaltflächenabschnitt und den zweiten Schaltflächenabschnitt radial nach außen mit einer entsprechenden Radialfederrate in dem Bereich von etwa 875,63 N/m bis etwa 3.502,54 N/m.
In einer anderen spezifischen Ausführungsform haben der erste Schaltflächenabschnitt und der zweite Schaltflächenabschnitt jeweils eine entsprechende im Wesentlichen planare, obere Wand, welche im Allgemeinen senkrecht zu der Rotationsachse orientiert ist. In dem entsprechenden ausgefahrenen Zustand verhindert die entsprechende obere Wand Bewegung der Ventileinheit von dem montierten Zustand in Richtung hin zum nicht-montierten Zustand, außer der erste Schaltflächenabschnitt bzw. der zweite Schaltflächenabschnitt wird von dem ausgefahrenen Zustand in Richtung dem eingefahrenen Zustand bewegt.
In einer anderen spezifischen Konfiguration weisen der erste Schaltflächenabschnitt und der zweite Schaltflächenabschnitt jeweils eine steile, nach außen schräge/kegelige/konische Wand auf, welche die entsprechende obere Wand schneidet.
Eine andere Konfiguration sieht einen im Allgemeinen semi-zylindrischen ersten Schaltflächenabschnitt und zweiten Schaltflächenabschnitt vor, welche jeweils eine halbrunde transversale Querschnittsdimensionierung haben. Jedes, das erste Fensters und das zweite Fenster, ist zum Teil durch entsprechende obere Innenkanten definiert, welche nach oben und nach innen konisch/spitz zulaufen. Wenn die Ventileinheit manuell aus dem montierten Zustand in Richtung des nicht-montierten Zustands gedrängt wird, vereinfacht der Kontakt der entsprechenden gekrümmten/kurvenförmigen oberen Wände von jeweils dem ersten Schaltflächenabschnitt und dem zweiten Schaltflächenabschnitt mit den entsprechenden oberen Innenkanten des ersten Fensters und des zweiten Fensters eine entsprechende nach innen gerichtete Radialbewegung in deren Richtung von dem ausgefahrenen Zustand in Richtung dem eingefahrenen Zustand.
Die aufwärts und nach innen gerichtete Verjüngung/Schräge von jeder Innenkante des entsprechenden ersten Fensters und des zweiten Fensters befindet sich im Bereich von etwa 35° bis etwa 55°.
In einer anderen spezifischen Ausführungsform beinhaltet der schnell montierbare/lösbare Mechanismus eine Magneteinheit mit einem Magneten, welche dazu ausgelegt ist, die Ventileinheit und die Aktoreinheit in dem montierten Zustand magnetisch zu montieren/befestigen.
In einer magnetischen Konfiguration besteht der distale Kantenabschnitt des POD-Gehäuses aus einem eisenhaltigen Material, und der Magnet beinhaltet einen ringförmigen Ringmagneten, welcher in dem ringförmigen Kragen integriert ist, sodass, wenn die Ventileinheit in dem montierten Zustand orientiert/ausgerichtet ist, der Ringmagnet und der eisenmaterialhaltige, distale Kantenabschnitt ausreichend magnetisch zusammenwirken, um den lösbaren, schnell betriebsbereiten Montagezusammenschluss der Drehventileinheit und der Aktoreinheit ohne jegliche gewindebehaftete Befestigungsstrukturen zu ermöglichen.
Die Magneteinheit beinhaltet eine Einstecktülle/Einsteckhülse/Hülseneinsatz, welche ein eisenhaltiges Material umfasst und den eisenmaterialhaltigen, distalen Kantenabschnitt, an einem distalen Einführabschnitt davon vorsieht. Der distale Einführabschnitt ist zum lösbaren axialgleitenden Aufnehmen der Ventileinheit in dem montierten Zustand ausgebildet und bemessen, und der Hülseneinsatz mit einem proximalen Einsteckabschnitt/Einführabschnitt ist für eine Presssitzaufnahme in dem Aufnahmehohlraum ausgebildet und bemessen.
In noch einer anderen spezifischen Magneteinheit/einem anderen spezifischen Magnetzusammenbau ist der Magnet durch einen oder mehrere Elektromagnete vorgesehen, welche durch die Ventileinheit angetrieben/betrieben werden.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht einen bajonettartigen schnell montierbaren/lösbaren Mechanismus vor, der ein Paar gegenüberliegender/entgegengesetzt ausgerichteter Fixierstifte/Passstifte beinhaltet, welche an dem proximalen Einführabschnitt des POD-Gehäuses montiert/befestigt sind. Ein Paar entsprechender/zugehöriger J-förmiger Slots/Nuten/Steckplätze, welche durch den distalen Abschnitt des Aktorgehäuses definiert sind, sind beinhaltet. Jeder J-förmige Steckplatz beinhaltet einen entsprechenden Noppenabschnitt, welcher dazu ausgebildet und dimensioniert ist, einen entsprechenden Fixierstift des Fixierstiftpaares darin aufzunehmen/zu halten, wenn sich die Ventileinheit in dem montierten Zustand befindet.
In einer spezifischen Ausführungsform ist eine Federvorrichtung zwischen der Ventileinheit und der Aktoreinheit gekoppelt und dazu ausgelegt, einen entsprechenden Fixierstift in einen entsprechenden Noppenabschnitt des zugehörigen J-förmigen Steckplatzes vorzuspannen, wenn die Ventileinheit in dem montierten Zustand ist.
In wieder einer anderen Konfiguration weist ein Fixierstift des Paars sich gegenüberliegender Fixierstifte einen von dem des anderen Fixierstifts verschiedenen Durchmesser auf. Ferner ist jeder J-förmige Steckplatz dazu ausgelegt, einen entsprechenden Fixierstift aufzunehmen, um die Ventileinheit ausgerichtet an die Aktoreinheit in dem montierten Zustand zu montieren/befestigen.
In noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet der schnell lösbare/montierbare Mechanismus eine so genannte ”canted coil”-Federverschlusseinheit mit einer ”canted coil”-Feder, die an dem Einführabschnitt des POD-Gehäuses montiert/befestigt ist.
In einer Konfiguration definiert der Einführabschnitt des POD-Gehäuses eine ringförmige Rille, welche dazu ausgebildet und dimensioniert ist, zumindest einen inneren Abschnitt der ”canted coil”-Feder darin aufzunehmen. Die umlaufende Innenwand definiert einen ringförmigen Kanal, der strategisch darauf positioniert ist, sodass, wenn die Ventileinheit in dem montierten Zustand positioniert ist, relativ zur Aktoreinheit, ein äußerer Abschnitt der ”canted coil”-Feder gleichzeitig in dem ringförmigen Kanal aufgenommen ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Montage/der Zusammenbau der vorliegenden Erfindung hat andere Gegenstände und Merkmale, die von Vorteil sind, welche durch die nachfolgende Beschreibung des besten Ausführungsmodus der Erfindung und den anhängigen Ansprüchen leichter/einfacher ersichtlich werden, wenn sie zusammen mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet werden, in denen:
1 eine perspektivische Ansicht von oben eines mikro-fluidischen Ventilsystems mit einer konventionellen Gewindemutter aus dem Stand der Technik zeigt.
2 eine perspektivische Explosionsansicht von oben des mikro-fluidischen Ventilsystems aus dem Stand der Technik aus 1 zeigt.
3 eine perspektivische Ansicht von oben eines mikro-fluidischen Ventilsystems mit einem schnell lösbaren/montierbaren Mechanismus zeigt, welcher im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung konstruiert wurde und insbesondere ein federvorgespanntes/federvorgespanntes Verschlussdesign aufweist.
4 eine perspektivische Ansicht von oben in der Explosionsdarstellung des mikro-fluidischen Ventilsystems aus 3 zeigt.
5 eine vergrößerte Seitenansicht einer Ventileinheit des mikro-fluidischen Ventilsystems aus 3 zeigt, die das federvorgespannte Verschlussdesign in einem ausgefahrenen Zustand abbildet.
6 eine Seitenansicht einer Ventileinheit aus 5 zeigt, welche das federvorgespannte Verschlussdesign in einem eingefahrenen Zustand abbildet.
7 eine perspektivische Explosionsansicht von oben des mikro-fluidischen Ventilsystems aus 3 zeigt.
8 eine perspektivische Rückansicht in Explosionsdarstellung des mikro-fluidischen Ventilsystems aus 3 zeigt.
9 eine andere perspektivische Explosionsansicht von oben des mikro-fluidischen Ventilsystems aus 3 zeigt.
10 eine Seitenansicht in Querschnittdarstellung des Ventilsystems aus 3 zeigt.
11 ausschnittsweise eine vergrößerte Seitenansicht im Querschnitt der Ventileinheit aus 10 zeigt, welche die federvorgespannte Verschlussform in dem ausgefahrenen Zustand abbildet.
12 ausschnittsweise eine vergrößerte Seitenansicht im Querschnitt der federvorgespannten Verschlussform der Ventileinheit aus 11 zeigt.
13 ein Diagramm zeigt, welches den Fasenwinkel einer oberen Innenkante für ein Gehäusefenster 46 einer Aktoreinheit der Ventileinheit aus 11 abbildet.
14 eine vergrößerte perspektivische Ansicht von oben eines POD-Gehäuses der Ventileinheit aus 5 zeigt.
15 eine perspektivische Rückansicht eines POD-Gehäuses aus 14 zeigt.
16 eine perspektivische Ansicht von unten eines POD-Gehäuses aus 14 zeigt.
17 eine perspektivische Ansicht von oben des mikro-fluidischen Ventilsystems aus 3 mit einer alternativen Ausführungsform der federvorgespannten Verschlussform zeigt.
18 eine perspektivische Explosionsansicht von oben des mikro-fluidischen Ventilsystems aus 17 zeigt.
19 eine vergrößerte Seitenansicht im Querschnitt der Ventileinheit des mikro-fluidischen Ventilsystems aus 17 zeigt, welche die alternative Ausführungsform der federvorgespannten Verschlussform in einem ausgefahrenen Zustand abbildet.
20 eine perspektivische Ansicht von oben des mikro-fluidischen Ventilsystems aus 3 zeigt, mit einer alternativen Ausführungsform des magnetisch schließbaren schnell lösbaren/montierbaren Mechanismus.
21 eine perspektivische Explosionsansicht von oben der alternativen Ausführungsform des mikro-fluidischen Ventilsystems aus 20 zeigt.
22 eine weitere perspektivische Explosionsansicht von oben der alternativen Ausführungsform des mikro-fluidischen Ventilsystems aus 20 zeigt.
23 eine perspektivische Explosionsansicht von oben einer alternativen Ausführungsform des magnetisch schließbaren schnell lösbaren/montierbaren Mechanismus des mikro-fluidischen Ventilsystems aus 20 zeigt.
24 eine perspektivische Explosionsansicht von oben einer weiteren alternativen Ausführungsform des magnetisch schließbaren schnell lösbaren/montierbaren Mechanismus des mikro-fluidischen Ventilsystems aus 20 zeigt.
25 eine perspektivische Explosionsansicht von oben des mikro-fluidischen Ventilsystems aus 3 mit einer alternativen Ausführungsform des bajonettartigen schnell lösbaren/montierbaren Mechanismus zeigt.
26 eine perspektivische Ansicht von oben der alternativen Ausführungsform der mikro-fluidischen Ventileinheit aus 25 zeigt.
27 ausschnittsweise eine Seitenansicht im Querschnitt der Ventileinheit aus 25 zeigt.
28 eine weitere perspektivische Explosionsansicht von oben der alternativen Ausführungsform der mikro-fluidischen Ventileinheit aus 25 zeigt.
29 eine perspektivische Explosionsansicht von oben des mikro-fluidischen Ventilsystems aus 3 zeigt, mit einer alternativen Ausführungsform des ”canted coil”-federverschlussartigen, schnell lösbaren/montierbaren Mechanismus.
30 eine andere perspektivische Explosionsansicht von oben der alternativen Ausführungsform der mikro-fluidischen Ventileinheit aus 29 zeigt.
31 ausschnittsweise eine Seitenansicht im Querschnitt der Ventileinheit aus 28 zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Während die vorliegende Erfindung mit Bezug zu ein paar spezifischen Ausführungsformen beschrieben wird, ist die Beschreibung illustrativ/erläuternd für die Erfindung und nicht beschränkend für die Erfindung auszulegen/zu interpretieren. Verschiedene Modifikationen der vorliegenden Erfindung können an den bevorzugten Ausführungsformen von einem Fachmann vorgenommen werden, ohne von dem wirklichen Geist und Rahmen der Erfindung, wie durch die anhängigen Ansprüche definiert, abzuweichen. Es ist zu beachten, dass hierfür ein besseres Verständnis gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen über die verschiedenen Figuren hinweg versehen sind.
Mit Bezug zu den 3–10 (welche eine erste beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen), ist ein neues mikro-fluidisches Mehrstellungsventilsystem, im Allgemeinen mit 30 bezeichnet, vorgesehen, welches eine schnell montierbare/lösbare Abreißventileinheit 31 beinhaltet, die dazu fähig ist, schnell direkt in eine Aktoreinheit 32 und getaktet mit dieser, über einen schnell montierbaren/lösbaren Mechanismus/Schnellverriegelungs-/Schnellentriegelungsmechanismus 35 montiert zu werden, ohne die Verwendung einer Gewindemutter. Folglich, wie nachfolgend detaillierter beschrieben, kann die Ventileinheit 31 von der Aktoreinheit 32 leicht, ohne die Verwendung von Werkzeugen, schnell montiert/gelöst werden, einfach durch manuelles axiales Schieben (Montieren) oder axiales Ziehen (Lösen) der Ventileinheit in oder aus der Aktoreinheit.
Die Aktoreinheit 32 beinhaltet im Allgemeinen für alle Ausführungsformen ein Aktorgehäuse 33 mit einem proximalen Abschnitt und einem distalen Abschnitt und definiert eine Durchgangskammer, welche sich hierdurch/darin/dadurch erstreckt. Der distale Abschnitt des Gehäuses 33 beinhaltet eine umlaufende Innenwand 36, welche distal an einem distalen Kantenabschnitt 62 endet, welcher eine Öffnung zu einem Aufnahmehohlraum/einer Aufnahmekavität 43 an einem distalen Abschnitt der Durchgangskammer definiert.
Das mikro-fluidische Ventilsystem 30 beinhaltet ferner eine Aktorwelle 39, welche zur Rotation um eine Wellen-Rotationsachse drehbar in der Durchgangskammer angeordnet ist (10). Die Aktorwelle 39 weist ein proximales Ende, welches dazu ausgelegt ist, an eine Antriebseinheit gekoppelt zu sein, und ein distales Ende auf, welches in dem Aufnahmehohlraum 43 endet.
Die Drehventileinheit 31 beinhaltet ein POD-Gehäuse 41, welches eine Ventilwelle 29 mit einem proximalen Endabschnitt drehbar lagert, welcher sich von dem POD-Gehäuse proximal erstreckt. Das POD-Gehäuse 41 beinhaltet einen proximalen Einführabschnitt 42, welcher zum axialgleitenden Aufnehmen in dem Aufnahmehohlraum 43 der Aktoreinheit zwischen einem nicht-montierten Zustand (4), separat/getrennt von dem Aktorgehäuse 33, und einem montierten Zustand (3 und 10) ausgebildet und dimensioniert/bemessen ist. In dem montierten Zustand ist der Einführabschnitt 42 mit der umlaufenden Innenwand 36 des Aktorgehäuses 33 fest in Eingriff, und der proximale Endabschnitt der Ventilwelle 29 ist getaktet und betriebsbereit mit dem distalen Ende der Aktorwelle 39 in Eingriff.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist ein schnell montierbarer/lösbarer Mechanismus 35 vorgesehen, welcher zwischen dem proximalen Einführabschnitt 42 der Drehventileinheit 31 und dem distalen Abschnitt des Aktorgehäuses 33 zusammenarbeitet/kooperiert/zusammenwirkt, um einen lösbaren, schnell betriebsbereiten Montagezusammenschluss der Drehventileinheit und der Aktoreinheit in dem montierten Zustand (3 und 10) ohne jegliche gewindebehaftete Befestigungsstrukturen zu ermöglichen.
Folglich ist eine mikro-fluidische Ventileinheit 31 vorgesehen, welche einen schnell montierbaren/lösbaren Mechanismus 35 beinhaltet, der ermöglicht, dass die Ventileinheit 31 händisch einfach/leicht und fest an die Aktoreinheit 32 montiert/befestigt werden kann, während zugleich ein verlässliches werkzeugloses Lösen davon vorgesehen/bereitgestellt ist, und ohne die Verwendung einer Gewindemutter.
Kurz gefasst existieren vier grundlegende Ausführungsformen für den schnell montierbaren/lösbaren Mechanismus 35, welche aus einer federvorgespannten Verschlussform (3–19), einer magnetischen Verschlussform (20–24), einer bajonettartigen Verschlussform (25–28), und einer ”canted-coil”-Federverschlussform (29–31) bestehen. Jede Ausführungsform ermöglicht der Ventilwelle 29 (nicht in jeder Ausführungsform gezeigt) mit der Aktorwelle 39 (nicht in jeder Ausführungsform gezeigt) gefluchtet/abgestimmt/ausgerichtet zu sein, und erlaubt der Ventileinheit 31 in das Aktorgehäuse 33 eingepresst zu sein, wo es letztlich innerhalb der Aktoreinheit 32 (in dem montierten Zustand) durch einen unteren Taktstift 34 der Ventilwelle 29, und eine der schnell montierbaren/lösbaren Mechanismus-Formen/-Ausführungen 35, wie bspw. die federvorgespannte Verschlussform (3–19), die magnetische Verschlussform (20–24), die bajonettartige Verschlussform (25–28), und die ”canted-coil”-Federverschlussform (29–31) platziert/positioniert ist. In all diesen Ausführungsformen, wie nachfolgend beschrieben, können die verschiedenen schnell montierbaren/lösbaren Mechanismen 35 in Größe und/oder Dimension variiert werden, und sind an in Axialrichtung unterschiedlichen Plätzen/Orten vorgesehen, um einen inkorrekten Einbau innerhalb des Ventilaktors zu verhindern (insbesondere einem, der 180° außerhalb der Ausrichtung/Fluchtung eingebaut ist).
Während des normalen Betriebs dieser Ventileinheiten 31, wenn sie betriebsbereit an der Aktoreinheit 32 montiert sind, wurde beobachtet, dass eine Kraft von etwa 22,24 N benötigt wurde, um das Ventil-POD/POD-Ventil daran zu hindern, innerhalb des Aktorgehäuses anzusteigen oder sich zu bewegen. Ein Kraftbereich bis 44,48 N ist hierfür angemessen, um den exzentrischen Kräften standzuhalten, aber gering genug, dass das Ventil-POD mit minimalem Aufwand händisch entfernt werden kann. Es ist zu betrachten, dass diese Figuren abhängig von den gewählten verwendeten/angewandten Komponenten variieren können.
Mit Bezug zu der Ventileinheit 31 im Allgemeinen, welche in allen schnell montierbaren/lösbaren Ausführungsformen verwendet ist, sind eine Statorvorrichtung 40 und eine Rotorvorrichtung 44 beinhaltet, welche an dem Ventil-POD-Gehäuse 41 montiert sind (10 und 14). Die Statorvorrichtung 40 sieht eine Statorfläche (nicht gezeigt) vor, welche gegen eine Rotorfläche (nicht gezeigt) einer Rotorvorrichtung 44 gedrückt/kompressiert wird, die drehbar an einer Ventilwelle 29 montiert ist, deren Taktstift 34 sich distal davon erstreckt. Das Ventil-POD-Gehäuse 41 ist vorzugsweise gegossen oder spanend hergestellt, und beinhaltet einen äußeren zylindrisch geformten Einführabschnitt 42, welcher für eine feste, zur axialgleitenden Aufnahme in einem zylindrischen Aufnahmehohlraum 43 des Aktorgehäuses 33 der Aktoreinheit 32 ausgelegt und dimensioniert ist.
Mit Bezug zu der federvorgespannten Verschlussform der 3–19 beinhaltet der schnell montierbare/lösbare Mechanismus 35 im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ein Paar sich gegenüberliegender/entgegengesetzter, beweglicher ”Klammer”-Bauteile/„Klemmen”-Bauteile 45, 45', welche nach außen in Richtung einem ausgefahrenen Zustand (5, 11 und 12) vorgespannt sind. Kurz gesagt, wenn die Ventileinheit 31 ausgerichtet ist und in den Aufnahmehohlraum 43 gleitet, greifen diese Klammerteile 45, 45' in ein Paar strategisch platzierte Aktorgehäusefenster 46, 46' ein, welche zur Aufnahme der Klammerteile 45, 45' darin ausgebildet und dimensioniert sind. Wenn die vorgespannten Klammerteile 45, 45' ausreichend in Richtung dem ausgefahrenen Zustand bewegt wurden, wird die Ventileinheit 31 mit der Aktoreinheit für den Betrieb hiervon ohne die Verwendung von Werkzeugen oder Gewindemuttern ausreichend gesichert, während der Taktstift 34 zu dem Antriebsmechanismus ausgerichtet und mit diesem sowie mit Verschlusskomponenten der Aktoreinheit 32 in Eingriff ist.
Wie am Besten in den 12 und 14–16 zu sehen ist, definiert das Ventil-POD-Gehäuse 41 ein Paar sich gegenüberliegender äußerer einander zugewandter Buchsen 47, 47', welche zur presssitzenden axialen Aufnahme der entsprechenden Klammerhalterungen/Klemmenhalterungen 48, 48' darin ausgebildet und dimensioniert sind. Diese Klammerhalterungen definieren Halterungsfenster 50, 50', die eine radiale Wechselwirkung der entsprechenden Klammerteile hierdurch/dadurch/durch diese ermöglichen.
Jedes Klammerteil 45, 45' ist vorzugsweise spritzgegossen oder (druck-)gegossen und beinhaltet einen entsprechenden Knopf-/Tasten-/Schaltflächenabschnitt 51, 51' und einen entsprechenden Flügelabschnitt 52, 52', welcher sich von zumindest zwei gegenüberliegenden Seiten des Schaltflächenabschnitts aus lateral nach außen erstreckt (7–9). Während der Schaltflächenabschnitt 51, 51' dazu ausgelegt ist, eine radiale Hinundherbewegung durch die entsprechenden Halterungsfenster 50, 50' zu ermöglichen, erstrecken sich die Flügelabschnitte 52, 52' über die entsprechenden Halterungsfenster 50, 50' hinaus, und begrenzen somit den Radialweg der Klammerteile 45, 45' in einem ausgefahrenen Zustand.
Jede Buchse 47, 47' des POD-Gehäuses 41 definiert ferner ein entsprechendes Bohrloch 55, 55', welches radial ausreichend tief ist, um jedem entsprechenden Klammerteil 45, 45' zu ermöglichen, sich in einer Radialrichtung hinsichtlich einer Längsachse hiervon zwischen einem eingefahrenen Zustand (6) und einem ausgefahrenen Zustand (z. B. 3–5) hin und her zu bewegen. Jedes Bohrloch 55, 55' ist teilweise durch eine Rückwand 56, 56' definiert, welche zur hinteren Verstärkung einer entsprechenden Druckfeder 57, 57' ausgebildet ist, die zwischen der Rückwand und dem entsprechenden Klammerteil 45, 45' angeordnet ist.
Jedes Klammerteil 45, 45' ist ferner im Wesentlichen hohl, was es einem Ende jeder Druckfeder 57, 57' ermöglicht, sich darin zu setzen und dagegen zu drücken, um das jeweilige/entsprechende Klammerteil 45, 45' radial nach außen vorzuspannen.
Im Zusammenhand mit der vorliegenden Erfindung, und wie in den 4 und 19 am besten gezeigt, ist das Ventil-POD-Gehäuse, zur Vorbereitung der Ventileinheit 31 zum Einsetzen in die Aktoreinheit 32, im Allgemeinen hiermit ausgerichtet wie nachfolgend besser beschrieben. Wenn der äußere zylinderförmige Einführabschnitt 42 axial (manuell) in den zylindrischen Aufnahmehohlraum 43 des Aktorgehäuses 33 eingeführt/eingesetzt ist, veranlasst ein Kontakt der gerundeten Bodenwände 60, 60' (5 und 11) des Klammer-Schaltflächenabschnitts 51, 51' (oder die ansteigenden Abschnitte 73, 73' der Ausführungsform der 17–19) mit einem distalen Kantenabschnitt 62 des Aktorgehäuses 33, dass die Klammer-Schaltflächenabschnitte radial nach innen in Richtung des eingefahrenen Zustands (6) gedrängt werden.
Wenn die Apizes/Scheitelpunkte der Schaltflächenabschnitte 51, 51' ausreichend eingefahren sind (d. h., im Wesentlichen radial nach innen gedrückt, um im Allgemeinen mit dem äußeren zylinderförmigen Einzelabschnitt 42 bündig zu sein), kann der äußere zylinderförmige Einführabschnitt der Ventileinheit 31 ferner in den Aufnahmehohlraum 43 eingeführt werden. Wenn die Ventileinheit 31 komplett in die Aktoreinheit 32 gepresst/gedrückt ist, sind die Klammerteile 45, 45' in Bohrlöchern 55, 55', welche gegossen oder spanend in dem Ventilgehäuse hergestellt sind, versenkt. Ein ringförmiger Kragen 63 des POD-Gehäuses grenzt/stößt an den distalen Kantenabschnitt 62 des Aktorgehäuses an, um ein zu weites Einführen der Ventileinheit in den Aktor-Aufnahmehohlraum zu verhindern. Nach radialer und axialer Ausrichtung der Halterungsfenster 50, 50' mit den entsprechenden Aktorgehäusefenstern 46, 46' ist es den Schaltflächenabschnitten 51, 51' ermöglicht, dort durch den ausgefahrenen Zustand herauszutreten, und die Ventileinheit 31 einsatzfähig/betriebsbereit an und gegen die Aktoreinheit 32 zu halten (3 und 5).
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung sind mehrere Ausrichtungsstrukturen vorhanden, um zu gewährleisten, dass die Ventileinheit 31 richtig ausgerichtet und korrekt in die Aktoreinheit 32 eingebaut ist. Darüber hinaus fungieren eine oder mehrere dieser Ausrichtungsstrukturen ferner dazu, eine unbeabsichtigte Drehung der gesamten Ventileinheit innerhalb des Aufnahmehohlraums 43 des Aktorgehäuses 33 zu verhindern.
In einem Beispiel, am besten gezeigt in den 4–9, ist zumindest eine Schlüsselvorrichtung 65, welche von dem Kragen 63 proximal oder nach unten vorsteht, vorgesehen. Vorzugsweise sind zwei entgegengesetzte/gegenüberliegende Schlüsselvorrichtungen 65, 66 vorgesehen, welche jeweils unterschiedlich geformt und unterschiedlich groß sind. In dieser Ausführungsform ist beispielhalber eine Schlüsselvorrichtung 66 rechteckig, während die entgegengesetzte Schlüsselvorrichtung 65 halbkreisförmig und größer ist.
Um diese Schlüsselvorrichtungen 65, 66 aufzunehmen, definiert der distale Kantenabschnitt 62 des Aktorgehäuses 33 strategisch positionierte und ausgerichtete Schlüsselaufnahmen 67, 68, welche zur axialen Aufnahme der entsprechenden Schlüsselvorrichtungen darin ausgebildet und dimensioniert sind. Während diese Schlüsselvorrichtungen 65, 66 dazu dienen, eine Drehung bezogen auf Drehungen zwischen der Ventileinheit 31 und der Aktoreinheit zu verhindern, fungieren diese Schlüssel primär dazu, die gegenüberliegenden/entgegengesetzten Halterungsfenster 50, 50' zu/mit den entsprechenden Aktorgehäusefenstern 46, 46' auszurichten. Somit gewährleisten die Schlüsselvorrichtungen in dem POD-Gehäuse, dass das POD-Gehäuse korrekt innerhalb des Aktorgehäuses eingebaut ist.
Alternativ können die zwei Schlüsselvorrichtungen 65, 66 und entsprechend ausgerichtete Schlüsselaufnahmen 67, 68 radial geringfügig versetzt sein, um nicht exakt 180° voneinander entfernt/getrennt zu sein. Solch ein Radialversatz würde ferner nur eine relative Ausrichtung und Orientierungen zwischen der Ventileinheit 31 und der Aktoreinheit 32 gewährleisten.
Auf ähnliche Weise können die Klammerteile 45, 45' und entsprechende Halterungsfenster 50, 50' und Aktorgehäusefenster 46, 46' unterschiedlich groß sein, radial versetzt und längslaufend/der Länge nach oder axial versetzt sein, um eine ausgerichtete Paarung zwischen der Ventileinheit 31 und der Aktoreinheit 32 zu gewährleisten (9, 11 und 12). Beispielhalber sind der Schaltflächenabschnitt 51 und seine entsprechende Halterungs- und Aktorgehäusefenster 50, 46 größer als die des Schaltflächenabschnitts 51' und seine entsprechenden Fenster 50', 46', wodurch nur eine (einzige) Möglichkeit einer ausgerichteten Aufnahme erlaubt ist. Als ein anderes Beispiel sind das größere Klammerteil 45 und das entsprechende Halterungs- und Aktorgehäusefenster 50, 46 relativ zu dem kleineren Klammerteil 45 und den entsprechenden Halterungs- und Aktorgehäusefenstern 50', 46' entlang der Längsachse und/oder Drehachse der Ventileinheit 31 und der Aktoreinheit 32 axial variiert (z. B., Offset/Versatz von 12,7 cm). Durch das Platzieren des größeren Klammerteils 45 und der entsprechenden Halterungs- und Aktorgehäusefenster 50, 46 weiter proximal oder axial näher zur Aktoreinheit als das des kleineren Klammerteils 45', gewährleistet dieses axiale Offset/dieser axiale Versatz, dass in keinem Fall das kleine Klammerteil versehentlich in das größere Aktorgehäusefenster 46 eingebaut wird.
Um die Ventileinheit 31 von der Aktoreinheit 32 zu lösen, kann in einer Ausführungsform eine Werkzeugvorrichtung (nicht gezeigt) verwendet werden, um das Absenken/Herunterdrücken der Schaltflächenabschnitte 51, 51' zu vereinfachen, um die Druckfedern 57, 57' zu komprimieren, um zugleich dem Anwender zu ermöglichen, die Ventileinheit einfach aus dem Aktorgehäuse-Aufnahmehohlraum zu ziehen. In einer anderen spezifischen Ausführungsform ist es wünschenswert, nicht nur einen werkzeuglosen Zusammenbau/Montage vorzusehen, sondern auch einen werkzeuglosen Ausbau/Demontage. Das bedeutet, die Möglichkeit vorzusehen, die Ventileinheit 31 von der Aktoreinheit 32 durch manuelles/händisches (Heraus-)Ziehen der Ventileinheit in einer Richtung axial weg von der Aktoreinheit zu lösen/entfernen.
Mehrere Faktoren arbeiten zusammen, um die Rückhaltefähigkeit der Klammerteile 45, 45' innerhalb der jeweiligen Halterungs- und Aktor-Fenster zu bestimmen, wobei sich der primäre Faktor auf die Federkraft bezieht, welche radial nach außen auf ihre jeweiligen Klammerteile 45, 45' ausgeübt wird. Abhängig von der Rückhaltekraft, welche erwünscht ist, um die Ventileinheit 31 betriebsbereit montiert an/in der Aktoreinheit 32 zu halten, können die Raten der Druckfedern 57, 57' gewählt werden. Andere Faktoren beinhalten die Form und Neigung der oberen Wände 70, 70' der Schaltflächenabschnitte 51, 51', sowie die Neigung und Schräge der jeweiligen oberen Innenkanten 71, 71' (im Wesentlichen Fasen) der entsprechenden Gehäusefenster 46, 46'. Dies ist insofern vorteilhaft, dass die Schräge der jeweiligen Innenkanten 71, 71' es dem Benutzer ermöglichen, das Ventil ohne die Verwendung eines Werkzeugs ”herauszuziehen” oder die Schaltflächen/Klammern händisch zuerst nach innen zu drücken (11 und 12).
Da beispielsweise die auf die Ventileinheit 31 aufgebrachten Kräfte im Allgemeinen axial und im Allgemeinen senkrecht zu der Richtung der Kompression für jede Druckfeder 57, 57' sind, je horizontaler die oberen Wände 70, 70' der Schaltflächenabschnitte 51, 51' und die oberen Innenkanten 71, 71' des Aktorgehäuses 46, 46' sind, desto größer ist die Kraft, welche notwendig ist, eine solche Kompression zu vereinfachen. Somit ist zumindest eine gewisse Schräge von zumindest einer dieser Oberflächen notwendig, um eine nach innen gerichtete Radialbewegung der Klammerteile 45, 45' zu beginnen/starten.
In einer bevorzugten Ausführungsform, in der Druckfedern mit einer Rate von etwa 875,63 N/m bis etwa 3.502,54 N/m, und weiter vorzugsweise etwa 1.751,27 N/m bis etwa 2.626,9 N/m, liegt/befindet/ist die Schräge der oberen Wände 70, 70' des Schaltflächenabschnitts 51, 51' in dem Bereich von etwa 75° bis etwa 90°, während die Schräge der oberen Innenkanten (oder inneren Fasen) 71, 71' der Gehäusefenster 46, 46' in dem Bereich von etwa 35° bis etwa 55° liegt (z. B. 13).
In einer anderen spezifischen Ausführungsform, wie in der Ausführungsform der 17–19 gezeigt, ist die Form der Schaltflächenabschnitte 51, 51' alteriert/geändert/verändert, mit im Allgemeinen horizontalen oberen Wänden 72, 72', ebenso wie mit steilen nach außen geneigten Bodenwänden 73, 73', welche die entsprechende obere Wand schneidet. Folglich wird das Herunterdrücken der Schaltflächenabschnitte 51, 51' in dieser Konfiguration bedeutsam/signifikant unterstützt, weil/da die Ventileinheit 31 in dem Aufnahmehohlraum 43 des Aktorgehäuses 33 eingesetzt ist.
Während des Einsetzens berühren die steil geneigten/konischen Bodenwände 73, 73' den distalen Kantenabschnitt 62 des Aktorgehäuses 33, wodurch die Klammerteile 45, 45' gleitend radial nach innen gezwungen werden. Demgegenüber verhindern die relativ horizontalen oberen Wände 72, 72' im Wesentlichen ein Eindrücken aufgrund des Kontakts mit den oberen Kanten 71, 71' des Aktorgehäusefensters, und würde somit ein Werkzeug zum Herunterdrücken erfordern, um die Ventileinheit 31 zu entfernen.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu den 20–25, weist der schnell montierbare/lösbare Mechanismus 35 die Form einer magnetischen Verschlussform auf, welche ebenfalls einen werkzeuglosen Zusammenbau/Montage an/in und Demontage/Ausbau der Ventileinheit 31 von der Aktoreinheit 32 ermöglicht. Folglich bietet die magnetische Verschlussform die gleichen werkzeuglosen Zusammenbauvorteile, welche die federvorgespannte Verschlussausführungsform bereitstellt/vorsieht.
In einer bestimmten Ausführungsform beinhaltet das POD-Gehäuse 41 der Ventileinheit 31, am besten dargestellt in den 20–22, einen Ringmagneten 81, welcher mit dem Ventil-POD-Gehäuse 41 zusammenwirkt, um einen ringförmigen Kragenabschnitt 82 auszubilden, ähnlich zu dem der vorhergehenden Ausführungsform. Dieser Ringmagnet 81 ist dazu ausgelegt und dimensioniert, auf einem ringförmigen Schulterabschnitt 83 des äußeren zylinderförmigen Einführabschnitts 42 des POD-Gehäuses 41 zu sitzen. Dieser Ringmagnet 81 ist vorzugsweise entweder in das POD-Gehäuse 41 eingepresst oder eingegossen (wie in 22 gezeigt), obwohl/wenngleich andere übliche Mittel zum Befestigen Anwendung finden.
Auf der Seite der Aktoreinheit in dieser Ausführungsform des Magnetverschlusses, beinhaltet der schnell lösbare/montierbare Mechanismus 35 einen eisenhaltigen ringförmigen Hülseneinsatz 85, welcher an das Aktorgehäuse montierbar ist, welcher wiederum eine magnetische Verbindung zu dem Ringmagneten 81 bereitstellt. Der Hülseneinsatz 85 ist vorzugsweise aus einem eisenhaltigen Material aufgebaut, welches selbstverständlich magnetisch auf den Ringmagneten reagiert. Dieser Hülseneinsatz 85 kann gleichermaßen mit dem Aktorgehäuse 33 gegossen sein oder für eine feste axialgleitende Aufnahme in dem zylindrischen Aufnahmehohlraum 43 des Aktorgehäuses der Aktoreinheit 32 ausgelegt und dimensioniert sein.
21 und 22 zeigen am besten, dass der Hülseneinsatz 85 einen proximalen Einsteckringabschnitt 86 und einen distalen Sitzringabschnitt 87 beinhaltet. Der Einsteckringabschnitt 86 ist für die Aufnahme in den zylindrischen Aufnahmehohlraum 43 in solch einer Weise ausgebildet und dimensioniert, dass der Sitzringabschnitt 87 auf dem distalen Kantenabschnitt 62 des Aktorgehäuses 33 (ab-)gesichert und gelagert ist.
Die zylindrische Innenwand 88 des Hülseneinsatzes ist zur gleitenden Aufnahme des Einführabschnitts 42 des POD-Gehäuses 41 ausgebildet und dimensioniert. Folglich, mit Bezug zu den 21 und 22, ist der POD-Gehäuse-Einführabschnitt gleitend in den Hülseneinsatz 85 eingesetzt/eingeführt, bis sich der ringförmige Kragenabschnitt 82 des Ringmagnets 81 magnetisch gegen eine distale ringförmige Kante 90 des Hülseneinsatzes 85 setzt, um die Ventileinheit 31 mit der Aktoreinheit 32 für deren Betrieb magnetisch zu koppeln.
Abhängig von der Stärke des gewählten Ringmagneten 81, kann das Magnetfeld ausreichend sein, um die Ventileinheit betriebsbereit zu halten, während es nicht so stark ist, dass es zu schwierig ist, sie händisch zu entfernen. In dieser bevorzugten Form, um einen Betriebseinsatz/eine Brauchbarkeit/Zweckmäßigkeit zu gewährleisten, ist ein Ringmagnet ausgewählt, welcher eine Magnetkraft in dem Bereich von etwa 22,24 N bis etwa 66,72 N erzeugt.
Ähnlich zu der vorhergehenden Ausführungsform, steht, um eine korrekte Ausrichtung zu gewährleisten, zumindest eine Schlüsselvorrichtung, wie bspw. die halbrunde Schlüsselvorrichtung 91, von dem ringförmigen Schulterabschnitt 83 des äußeren zylinderförmigen Einführabschnitts 42 des POD-Gehäuses 41 nach unten vor. Diese Schlüsselvorrichtung 91 ist strategisch für die axiale Aufnahme in der ausgerichteten Schlüsselaufnahme 92 positioniert und ausgebildet, wodurch sichergestellt wird, dass das POD-Gehäuse korrekt zu dem Aktorgehäuse ausgerichtet ist.
In einem anderen Magnetverschlusskonzept, ist das Augenmerk nun auf die Ausführungsform der 23, wo ein eisenhaltiges Band 93 oder ähnliches an der Innenwand 36 des Aufnahmehohlraums 43 montiert ist, gerichtet. Diese Ausführungsform eliminiert die Verwendung des Hülseneinsatzes 85, welcher in der Ausführungsform der 20–22 erforderlich ist.
Mit Bezug zu 24 ist eine andere alternative Ausführungsform des Magnetschlusses bzw. des schnell montierbaren/lösbaren Mechanismus 35 gezeigt, bei der die Magneten auf dem Einführabschnitt 42 der Ventileinheit an den Ventileinsätzen 95 dort platziert sind, wo die federvorgespannten Klammerteile der Ausführungsformen der 3–19 platziert waren, und die entsprechenden Fenster in dem Aktorgehäuse 33 durch Aktoreinsätze 96 ersetzt werden, welche aus einem eisenhaltigen Material bestehen. Die Ventileinheit 31 kann in einer Weise ähnlich zu der, der federvorgespannten Form eingebaut werden, jedoch benötigt dieses Konzept kein spezielles Werkzeug, um das Ventil von/aus dem Aktor zu lösen/zu entfernen. Abhängig von der Stärke des gewählten Magneten, kann das Magnetfeld ausreichend sein, um die Ventileinheit betriebsbereit zu halten, während es nicht so stark ist, damit es zu schwierig ist diese manuell zu entfernen/zu lösen.
Dieses Magneteinsatzkonzept kann weiterentwickelt werden, indem Elektromagnete dazu verwendet werden, die Magneteinheit 31 in der Aktoreinheit 32 magnetisch zu halten. In einer Konfiguration sind die Elektromagnete innerhalb des Aktorgehäuses 33 platziert, wo Energie erhältlich ist, wie bspw. an der Position/Stelle der Aktoreinsätze 96 in 24. Wenn die Ventileinheit eingeschaltet ist, würden die Elektromagneten energetisiert werden, was es sehr schwierig macht, die betriebsbereite/funktionsfähige Ventileinheit zu entfernen. Wenn die Ventileinheit ausgeschaltet ist, würden die Elektromagneten zu einem geringen bis keinem magnetischen Feld führen, sodass die Ventileinheit entfernt und gewartet werden kann. Dies könnte automatisch durch die Verwendung von RFID in dem Ventil oder durch einen Hall-Effektsensor, welcher die Anwesenheit des Ventils wahrnimmt, ausgelöst werden.
In noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der schnell montierbare/lösbare Mechanismus 35 als eine bajonettartige Verschlussvorrichtung vorgesehen, wie in den 25–28 am besten zu sehen. In dieser Ausführungsform beinhaltet der Mechanismus ein gegenüberliegendes Paar Fixierstiftteile 100, 101, welche von dem Einführabschnitt 42 der Ventileinheit 31 radial nach außen vorstehen. Diese gegenüberliegenden/entgegengesetzten Fixierstifte 100, 101 sind in den Einführabschnitt des Ventilgehäuses eingepresst oder daran montiert. Sie sind dazu ausgelegt, quer/schräg in entsprechenden J-förmigen Slots/Nuten/Steckplätzen 102, 103 aufgenommen zu sein, deren Steckplätze sich zunächst von dem distalen Kantenabschnitt 62 des Aktorgehäuses 33 der Länge nach nach unten erstrecken. Die jeweiligen Steckplätze 102, 103 erstrecken sich durch die äußere Wand des distalen Abschnitts des Aktorgehäuses 33 und in den Aufnahmehohlraum 43. Jeder J-förmige Steckplatz 102, 103 beinhaltet einen entsprechenden Endnoppenabschnitt 105, 106, welcher dazu ausgelegt und dimensioniert ist die jeweiligen Fixierstifte 100, 101 darin aufzunehmen, wenn die Ventileinheit relativ zur Aktoreinheit im Uhrzeigersinn rotiert wird, um die Ventileinheit zu halten und zu positionieren.
Die längsverlaufende Länge der jeweiligen Stifte 100, 101 (d. h., die Radiallänge relativ zur Rotationsachse der Ventileinheit) muss ausreichend lang sein, um die Wandstärke des Aktorgehäuses zu durchdringen. Die zwei Fixierstifte 100, 101 haben vorzugsweise unterschiedliche Durchmesser, sodass das Ventil innerhalb des Aktorgehäuses korrekt platziert werden kann (kann nicht um 180° verdreht eingebaut werden). Ebenso sind die entsprechenden J-förmigen Steckplätze 102, 103 innerhalb des Aktorgehäuses 33 unterschiedlich groß ausgeformt, um die Fixierstifte der korrekten Größe aufzunehmen und zu akzeptieren.
Ähnlich zu den anderen Konzepten sind die unteren Taktstifte 34 der Ventilwelle 29, in dem montierten Zustand, mit der Aktorwelle/Geberspule 69 in Eingriff, bevor die Bajonettfixierstifte 100, 101 vollständig in den entsprechenden Noppenabschnitten 105, 106 gesetzt sind. Dieser zweistufige Eingriff/Zusammenbau ermöglicht dem Ventil-POD in Position gedreht zu werden, ohne die Ventil-POD-Welle und Geberwellen vorab des Einbaus des POD innerhalb des Aktors ausgerichtet zu haben. Dies ist vorteilhaft für den Endnutzer, da die Ventileinheit 31 blind in die Aktoreinheit 32 eingebaut werden kann.
Damit dieses Design/diese Form korrekt funktioniert, muss die Ventileinheit 31 in Position in die Bajonettnuten einrasten. Das Ventil ist am Ende seines Eingriffs in die Nut gepresst und über eine elastische oder ”federnde” Vorrichtung 99 gehalten, welche innerhalb der Aktorwelle/Geberspule platziert ist. Diese elastische Vorrichtung oder Federvorrichtung spannt die Ventileinheit 31 axial weg von der Aktoreinheit 32 vor. Folglich, da ein unterer Taktstift 34 der Ventilwelle 29 diese Federvorrichtung berührt, muss der Bediener die Federkraft überwinden, um den Fixierstift 100, 101 weiter nach unten in Eingriff mit den entsprechenden Bajonettnuten oder J-förmigen Steckplätzen 102, 103 des Aktorgehäuses zu drücken. Wenn die Stifte in den entsprechenden Steckplätzen den Boden erreichen, kann die Ventileinheit 31 im Uhrzeigersinn „schnell gedreht” werden, um die Stifte in die ”verriegelte” Position zu bewegen, und die Ventileinheit in dem montierten Zustand zu platzieren.
Die Federkraft, die durch den Elastomer oder die Feder bereitgestellt wird, wird die Ventileinheit von der Aktoreinheit axial weg schieben oder vorspannen, und es in die finale Position ”stecken/schieben”. Dies positioniert die jeweiligen Fixierstifte 100, 101 in den entsprechenden Noppenabschnitten 105, 106 der J-förmigen Steckplätze 102, 103, um sie darin festzuhalten. Die notwendige Kraft, um das Ventil in dieser Position zu ”verriegeln”, beträgt etwa 35,58 N bis 44,48 N. Für die gezeigten Ausführungsformen ist dieser Kraftbereich notwendig, um exzentrischen Kräften standzuhalten, welche durch Fehlausrichtung und ”nicht konzentrische” Zustände verursacht werden, die zwischen der Ventilwelle und Geberspule/Aktorwelle beobachtet wurden. Eine Kraft von 22,24 N wurde als notwendig erachtet, um zu verhindern, dass sich das Ventil-POD innerhalb des Aktorgehäuses bewegt oder anhebt. Ein Kraftbereich von 35,58 N bis 44,48 N ist angemessen, um den exzentrischen Kräften standzuhalten, aber gering genug, dass das Ventil-POD händisch mit minimalem Aufwand entfernt werden kann.
Nun mit Bezug zu den 29–31 ist die letzte Ausführungsform des schnell montierbaren/lösbaren Mechanismus 35 durch eine ”canted coil”-Federverschlussform zum Verrasten/Verriegeln und Halteanwendungen, wie bspw. die BAL SPRING^TM von BAL SEAL^® vorgesehen. In dieser ”canted coil”-Federverschlussform ist eine kreisförmige ”canted coil”-Feder 110 innerhalb einer ringförmigen Rille 111 vorgesehen, welche sich radial um den Einführabschnitt 42 der Ventileinheit 31 erstreckt. Bezogen auf den Durchmesser der ”canted coil”-Feder 110 ist die Tiefe der ringförmigen Rille 111 so gewählt, dass die inneren Abschnitte der ringförmigen ”canted coil”-Feder 110 in der ringförmigen Rille aufgenommen sind, während sich äußere Abschnitte davon radial nach außen von und über die zylindrische Außenwand des Einführabschnitts 42 des Ventil-POD-Gehäuses 41 hinaus erstrecken.
Im Zusammenhang mit diesen ”canted coil”-Federverschließformen, kann die ”canted coil”-Feder 110 weiter kompressiert und in die ringförmige Rille 111 gezwungen werden, um mit der zylindrischen Außenwand des Einführabschnitts 42 bündig zu sein. Dies ermöglicht der Ventileinheit 31 von dem nicht-montierten Zustand (29 und 30) bis zu dem montierten Zustand (31) betriebsbereit an der Aktoreinheit 32 montiert zu sein. Die Verwendung der Schlüssel- und Ausrichtungsmechanismen, wie vorstehend diskutiert, kann das Ventil-POD-Gehäuse 41 zu dem Aktorgehäuse 33 ausgerichtet sein, und die Ventilwelle 29 kann getaktet und betriebsbereit mit der Aktorwelle 39 in Eingriff sein.
Um das (Fest-)Halten der Ventileinheit 31 an/in der Aktoreinheit 32 in dem montierten Zustand zu vereinfachen, beinhaltet die Innenwand 36 des Aktorgehäuses 33 für diese ”canted coil”-Federverschlussform des schnell montierbaren/lösbaren Mechanismus 35, einen ringförmigen Kanal 112. Dieser Kanal ist so ausgelegt und dimensioniert und strategisch axial entlang der Innenwand positioniert, dass der ringförmige Kanal 112 mit der ringförmigen Rille 111 des Ventileinheit-Einführabschnitts 42 zusammenwirkt, um zugleich die ”canted coil”-Feder aufzunehmen. Das bedeutet, in dem montierten Zustand, dass der innere Abschnitt der ”canted coil”-Feder 110 in der Ventil-Ringrille 111 aufgenommen ist, während der äußere Abschnitt der Feder 110 zugleich in dem ringförmigen Aktorgehäuse-Kanal 112 aufgenommen ist, wodurch die Ventileinheit in der Aktoreinheit gehalten wird.
Die Interaktion zwischen dem ringförmigen Aktor-Kanal 112 und der ”canted coil”-Feder 110 verursacht, dass das POD-Gehäuse 41 innerhalb des Aktorgehäuses 33 gehalten wird. Die Form des Kollektivs ringförmige Rille 111/ringförmiger Kanal 112 (in dem montierten Zustand) und der ”canted coil”-Feder 110 ermöglicht dem Designer die Fähigkeit, die Passform basierend auf der Kraft anzupassen, die benötigt wird, um das Ventil-POD einzubauen und zu entfernen. Ähnlich zu den anderen Formen, ist eine Loslöskraft von 35,58 N bis 44,48 N spezifiziert, um exzentrische Kräfte zu berücksichtigen, welche das Ventil-POD innerhalb des Aktors aufgrund von Fehlausrichtungen zwischen der Ventilwelle und der Aktorwelle bewegt. Mit dieser Form/Design kann die Einbaukraft von der Loslöskraft verschieden sein, und ist vorzugsweise geringer, um den Einbau zu erleichtern.
Zusätzlich kann die vorliegende Erfindung auf jedes und alle lösbaren/entfernbaren Drehabreißventile angewendet werden, welche in irgendeiner Industrie verwendet werden, um eine gewindelose Ventilverbindung zu einer Aktoreinheit bereitzustellen. Dies beinhaltet jede Anwendung (z. B., AI, IVD, etc.), in denen ein Abreißventil verwendet wird. Die vorliegende Erfindung kann ebenfalls auf jegliche und alle HPLC-/IVD-Instrumentenblattformen/Designs angewendet werden, wie bspw. solche, die von IDEX Health and Science bereitgestellt sind.
Alle vorstehenden schnell montierbaren/lösbaren Mechanismen 35 können entweder auf der Ventil-POD-Seite oder der Aktorgehäuseseite platziert sein. Mit Bezug zu dem Magnetdesign, können Elektromagneten verwendet werden, um die Ventileinheit an/in der Aktoreinheit zu montieren. Solche Elektromagneten können energetisiert/angeregt werden, wenn das Ventil eingeschaltet ist, sodass das Ventil nicht während des Betriebs entfernt werden kann, jedoch einfach entfernt werden kann, wenn es abgeschaltet ist.
Während die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen und deren Modifikationen beschrieben wurde, wird darüber hinaus unter üblichen Fähigkeiten/Kenntnissen dieser Art verstanden, dass viele andere Modifikationen hieran vorgenommen innerhalb des Rahmens der Ansprüche werden können, welche folgen. Folglich ist es nicht beabsichtigt, dass der Rahmen der Erfindung in irgendeiner Weise durch die vorstehende Beschreibung begrenzt ist, sondern stattdessen gänzlich mit Bezug zu den nachfolgenden Ansprüchen definiert ist.

Claims

Schnell montierbares/lösbares, mikro-fluidisches Mehrstellungsventilsystem, welches betriebsbereit an einer Antriebseinheit montiert ist, wobei das Ventilsystem umfasst: eine Aktoreinheit, mit: einem Aktorgehäuse, welches einen proximalen Abschnitt und einen distalen Abschnitt aufweist, und eine sich hierdurch erstreckende Durchgangskammer definiert, wobei der distale Abschnitt eine umlaufende Innenwand aufweist, welche distal an einem distalen Kantenabschnitt des Aktorgehäuses endet, und eine Öffnung zu einem Aufnahmehohlraum an einem distalen Abschnitt der Durchgangskammer definiert; und einer Aktorwelle, welche zum Rotieren um eine Wellen-Rotationsachse drehbar in der Durchgangskammer angeordnet ist, wobei die Aktorwelle ein proximales Ende aufweist, welches dazu ausgelegt ist, an die Antriebseinheit gekoppelt zu sein, und ein distales Ende aufweist, welches in dem Aufnahmehohlraum endet; und eine Drehventileinheit, welche ein POD-Gehäuse aufweist, das eine Ventilwelle drehbar lagert, wobei die Ventilwelle einen proximalen Endabschnitt aufweist, der sich von dem POD-Gehäuse aus proximal erstreckt, wobei das POD-Gehäuse einen proximalen Einführabschnitt aufweist, welcher zum axialgleitenden Aufnehmen in den Aufnahmehohlraum der Aktoreinheit zwischen einem nicht-montierten Zustand, separat von dem Aktorgehäuse, und einem montierten Zustand, in dem der Einführabschnitt fest mit der umlaufenden Innenwand des Aktorgehäuses im Eingriff ist, ausgebildet und bemessen ist und der proximale Endabschnitt der Ventilwelle getaktet und betriebsbereit in Eingriff mit dem distalen Ende der Aktorwelle ist; und einen schnell montierbaren/lösbaren Mechanismus, welcher zwischen dem proximalen Einführabschnitt der Drehventileinheit und dem distalen Abschnitt des Aktorgehäuses zusammenwirkt, um einen lösbaren, schnell betriebsbereiten Montagezusammenschluss von der Drehventileinheit und der Aktoreinheit in dem montierten Zustand, ohne jegliche gewindebehaftete Befestigungsstrukturen, zu ermöglichen.
Schnell montierbares/lösbares, mikro-fluidisches Mehrstellungsventilsystem gemäß Anspruch 1, wobei der schnell montierbare/lösbare Mechanismus beinhaltet: ein erstes Gehäusefenster, welches entlang des distalen Abschnitts des Aktorgehäuses angeordnet ist, sich von einer Außenwand des Aktorgehäuses zu der umlaufenden Innenwand hin erstreckt, um mit dem Aufnahmehohlraum zu interagieren; und eine erste Klammereinheit, mit einem ersten Schaltflächenabschnitt, welcher zur Radialbewegung zwischen einer eingefahrenen Position und einem ausgefahrenen Zustand an den Einführabschnitt des POD-Gehäuses gekoppelt ist, und einer ersten Vorspannungsvorrichtung, welche den ersten Schaltflächenabschnitt radial nach außen in Richtung zu dem ausgefahrenem Zustand hin vorspannt; wobei, wenn der erste Schaltflächenabschnitt in der eingefahrenen Position ist, der Einführabschnitt des POD-Gehäuses manuell in die Innenwand der Aktoreinheit eingesetzt werden kann, so dass die Ventileinheit von dem nicht-montierten Zustand in den montierten Zustand bewegbar ist, und wobei, wenn der Schaltflächenabschnitt in dem ausgefahrenen Zustand ist und die Ventileinheit in dem montierten Zustand ist, der Schaltflächenabschnitt so bemessen und ausgelegt ist, um sich radial durch das erste Gehäusefenster in einer Weise zu erstrecken, dass eine axiale Trennung davon während des Betriebs verhindert wird, und/oder die Ventileinheit ferner einen ringförmigen Kragenabschnitt beinhaltet, welcher an einem distalen Abschnitt des Einführabschnitts des POD-Gehäuses gekoppelt ist, wobei eine Außenoberfläche des Einführabschnitts im Wesentlichen zylindrisch ist, wobei, in dem montiertem Zustand, der Kragenabschnitt lagernd auf dem distalen Kantenabschnitt des Aktorgehäuses sitzt, und/oder der schnell montierbare/lösbare Mechanismus eine „canted coil”-Federverschlusseinheit beinhaltet, welche eine „canted coil”-Feder aufweist, die an dem Einführabschnitt des POD-Gehäuses montiert ist, und/oder der schnell montierbare/lösbare Mechanismus dazu ausgelegt ist, exzentrischen Kräften im Bereich von etwa 35,5 N bis etwa 44,4 N standzuhalten, welche zwischen der Ventileinheit und der Aktoreinheit erzeugt werden, um die Ventileinheit in dem montierten Zustand zu halten.
Schnell montierbares/lösbares, mikro-fluidisches Mehrstellungsventilsystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der schnell montierbare/lösbare Mechanismus ferner beinhaltet: ein zweites Gehäusefenster, welches entlang dem distalen Abschnitt des Aktorgehäuses in einer Orientierung angeordnet ist, welche im Allgemeinen gegenüberliegend zum ersten Gehäusefenster ist, wobei sich das zweite Fenster von der Außenwand des Aktorgehäuses zur umlaufenden Innenwand hin erstreckt, um mit dem Aufnahmehohlraum zu interagieren; und eine zweite Klammereinheit mit einem zweiten Schaltflächenabschnitt, welcher mit dem Einführabschnitt des POD-Gehäuses zur radialen Bewegung zwischen einer entsprechenden eingefahrenen Position und einem entsprechenden ausgefahrenen Zustand in einer Orientierung dessen gekoppelt ist, welche im Allgemeinen gegenüberliegend zur ersten Klammeranordnung ist, und einer zweiten Vorspannungsvorrichtung, welche den zweiten Schaltflächenabschnitt radial nach außen in Richtung des ausgefahrenen Zustands vorspannt; wobei, wenn der zweite Schaltflächenabschnitt in der entsprechenden eingefahrenen Position ist, der Einführabschnitt des POD-Gehäuses manuell in die Innenwand des Aktoreinheit eingesetzt werden kann, so dass die Ventileinheit von dem nicht-montierten Zustand in den montierten Zustand bewegbar ist, und wobei, wenn der zweite Schaltflächenabschnitt in dem ausgefahrenen Zustand ist und die Ventileinheit im montierten Zustand ist, der zweite Schaltflächenabschnitt so bemessen und ausgelegt ist, sich radial durch das zweite Gehäusefenster in einer Weise zu erstrecken, um eine axiale Trennung davon während des Betriebs zu verhindern, und/oder die erste und zweite Vorspannungsvorrichtung den entsprechenden ersten Schaltflächenabschnitt und den entsprechenden zweiten Schaltflächenabschnitt radial nach außen mit einer entsprechenden Radialfederrate in dem Bereich von etwa 875,63 N/m bis 3502,54 N/m vorspannt, und/oder der erste Schaltflächenabschnitt und der zweite Schaltflächenabschnitt jeweils eine entsprechende im Wesentlichen planare, obere Wand aufweist, welche im Allgemeinen senkrecht zur Rotationsachse orientiert ist, so dass in dem entsprechenden ausgefahrenen Zustand, jede entsprechende obere Wand eine Bewegung der Ventileinheit von dem montierten Zustand in Richtung hin zu dem nicht-montierten Zustand verhindert, außer wenn der erste Schaltflächenabschnitt bzw. der zweite Schaltflächenabschnitt von dem ausgefahrenen Zustand in Richtung hin zu dem eingefahrenen Zustand bewegt wird, und/oder der erste Schaltflächenabschnitt und der zweite Schaltflächenabschnitt im Allgemeinen halbzylindrisch ausgebildet sind, wobei jeder eine halbkreisförmige transversale Querschnittsdimension hat, und jeweils das erste Fenster und das zweite Fenster teilweise durch entsprechende obere Innenkanten definiert sind, welche sich nach oben und nach innen zuspitzen, sodass, wenn die Ventileinheit manuell von dem montierten Zustand in Richtung des nicht-montierten Zustands gedrängt wird, der Kontakt entsprechender kurvenförmiger oberer Wände des ersten Schaltflächenabschnitts und des zweiten Schaltflächenabschnitts mit den entsprechenden oberen Innenkanten des ersten Fensters und des zweiten Fensters eine entsprechende nach innen gerichtete radiale Bewegung in deren Richtung von dem ausgefahrenen Zustand in Richtung hin zum eingefahrenen Zustand erleichtert.
Schnell montierbares/lösbares, mikro-fluidisches Mehrstellungsventilsystem gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, ferner mit: einer Ausrichtungsvorrichtung, welche zwischen der Ventileinheit und dem Aktorgehäuse zusammenarbeitet, um ein ausgerichtetes Montieren dazwischen in dem montierten Zustand zu sichern/gewährleisten, und/oder die Ausrichtungsvorrichtung das erste Fenster und den entsprechenden ersten Schaltflächenabschnitt beinhaltet, welcher ein transversales Querschnittsprofil aufweist, das von dem des zweiten Fensters und des entsprechenden zweiten Schaltflächenabschnitts verschieden ist, und/oder die Ausrichtungsvorrichtung das erste Fenster und den entsprechenden ersten Schaltflächenabschnitt beinhaltet, welcher axial entlang der Rotationsachse von dem des zweiten Fensters und des entsprechenden zweiten Schaltflächenabschnitts beabstandet ist.
Schnell montierbares/lösbares, mikro-fluidisches Mehrstellungsventilsystem gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Schaltflächenabschnitt und der zweite Schaltflächenabschnitt jeweils eine steile, nach außen schräge Bodenwand aufweist, welche die entsprechende obere Wand schneidet.
Schnell montierbares/lösbares, mikro-fluidisches Mehrstellungsventilsystem gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die aufwärts und nach innen gerichtete Schräge von jeder Innenkante des entsprechenden ersten Fensters und des zweiten Fensters im Bereich von etwa 35° bis etwa 55° liegt.
Schnell montierbares/lösbares, mikro-fluidisches Mehrstellungsventilsystem gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der schnell montierbare/lösbare Mechanismus eine Magneteinheit beinhaltet, welche einen Magneten aufweist, der dazu ausgelegt ist, die Ventileinheit und die Aktoreinheit magnetisch in dem montierten Zustand zu montieren, und/oder die Magneteinheit beinhaltet, dass der distale Kantenabschnitt des POD-Gehäuses aus einem eisenhaltigen Material besteht, und der ringförmige Kragen den Magneten als einen ringförmigen Ringmagnet integriert, sodass, wenn die Ventileinheit in dem montierten Zustand orientiert ist, der Ringmagnet und das eisenhaltige Material des distalen Kantenabschnitts ausreichend magnetisch zusammenwirken, um den lösbaren, schnell betriebsbereiten Montagezusammenschluss der Drehventileinheit und der Aktoreinheit ohne jegliche Gewindebefestigungsstrukturen zu ermöglichen, und optional die Magneteinheit einen Hülseneinsatz beinhaltet, welcher aus einem eisenhaltigen Material besteht, und den eisenmaterialhaltigen, distalen Kantenabschnitt an einem distalen Einführabschnitt davon vorsieht, wobei der distale Einführabschnitt für eine entfernbare Gleitaufnahme der Ventileinheit in dem montierten Zustand ausgebildet und bemessen ist, und der Hülseneinsatz einen proximalen Einführabschnitt aufweist, der zur Presssitz-Aufnahme in dem Aufnahmehohlraum ausgebildet und bemessen ist, und/oder der Magnet als ein oder mehrere Elektromagneten vorgesehen ist, welche durch die Ventileinheit angetrieben werden.
Schnell montierbares/lösbares, mikro-fluidisches Mehrstellungsventilsystem gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der schnell montierbare/lösbare Mechanismus eine Bajonetteinheit beinhaltet, welche ein Paar gegenüberliegender Fixierstifte aufweist, die an dem proximalen Einführabschnitt des POD-Gehäuses montiert sind, und ein Paar entsprechende J-förmige Steckplätze, welche durch den distalen Abschnitt des Aktorgehäuses definiert sind, und optional jeder J-förmige Steckplatz einen entsprechenden Noppenabschnitt beinhaltet, welcher dazu ausgebildet und bemessen ist, einen entsprechenden Fixierstift des Fixierstiftpaares darin festzuhalten, wenn die Ventileinheit im montierten Zustand ist, und optional einen Fixierstift des Paars gegenüberliegender Fixierstifte einen anderen Durchmesser aufweist als der andere Fixierstift, und jeder J-förmige Steckplatz zur Aufnahme eines entsprechenden Fixierstifts dimensioniert ist, um das Montieren der Ventileinheit an die Antriebseinheit im montierten Zustand auszurichten.
Schnell montierbares/lösbares, mikro-fluidisches Mehrstellungsventilsystem gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit: einer Federvorrichtung, die zwischen der Ventileinheit und der Aktoreinheit gekoppelt ist, und dazu ausgelegt ist, einen entsprechenden Fixierstift in einem entsprechenden Noppenabschnitt des entsprechenden J-förmigen Steckplatzes vorzuspannen, wenn die Ventileinheit im montierten Zustand ist.
Schnell montierbares/lösbares, mikro-fluidisches Mehrstellungsventilsystem gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Einführabschnitt des POD-Gehäuses eine ringförmige Rille definiert, welche zur Aufnahme von zumindest einem inneren Abschnitt der „canted coil”-Feder ausgebildet und bemessen ist, und optional die umlaufende Innenwand einen ringförmigen Kanal definiert, welcher strategisch darauf positioniert ist, so dass, wenn die Ventileinheit im montierten Zustand positioniert ist, relativ zur Aktoreinheit, ein äußerer Abschnitt der „canted coil” Feder gleichzeitig in dem ringförmigen Kanal aufgenommen ist.