DE102021131443A1

DE102021131443A1 - Oscillation between valve bodies

Info

Publication number: DE102021131443A1
Application number: DE102021131443.7A
Authority: DE
Inventors: Armin Steinke
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2021-11-30
Filing date: 2021-11-30
Publication date: 2022-01-20

Abstract

Ventil (90), aufweisend einen ersten Ventilkörper (100), einen an dem ersten Ventilkörper (100) anliegenden zweiten Ventilkörper (102), der zum Schalten des Ventils (90) relativ zu dem ersten Ventilkörper (100) bewegbar ist, und eine Oszillationseinrichtung (104), die zum Beaufschlagen des ersten Ventilkörpers (100) und/oder des zweiten Ventilkörpers (102) mit einer Oszillation zum Dämpfen einer Reibungskraft zwischen dem ersten Ventilkörper (100) und dem zweiten Ventilkörper (102) beim Schalten ausgebildet ist.Valve (90), having a first valve body (100), a second valve body (102) which bears against the first valve body (100) and can be moved relative to the first valve body (100) to switch the valve (90), and an oscillation device (104), which is designed to subject the first valve body (100) and/or the second valve body (102) to oscillation to dampen a frictional force between the first valve body (100) and the second valve body (102) when shifting.

Description

TECHNISCHER HINTERGRUNDTECHNICAL BACKGROUND

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil, einen Injektor, ein Probentrenngerät und ein Verfahren zum Betreiben eines Ventils.The present invention relates to a valve, an injector, a sample separation device and a method for operating a valve.

In einer HPLC wird typischerweise eine Flüssigkeit (mobile Phase) bei einer sehr genau kontrollierten Flussrate (zum Beispiel im Bereich von Mikrolitern bis Millilitern pro Minute) und bei einem hohen Druck (typischerweise 20 bis 1000 bar und darüber hinausgehend, derzeit bis zu 2000 bar), bei dem die Kompressibilität der Flüssigkeit spürbar sein kann, durch eine sogenannte stationäre Phase (zum Beispiel in einer chromatografischen Säule), bewegt, um einzelne Fraktionen einer in die mobile Phase eingebrachten Probenflüssigkeit voneinander zu trennen. Nach Durchlaufen der stationären Phase werden die getrennten Fraktionen der fluidischen Probe in einem Detektor detektiert. Ein solches HPLC-System ist bekannt zum Beispiel aus der EP 0,309,596 B1 derselben Anmelderin, Agilent Technologies, Inc.In an HPLC, a liquid (mobile phase) is typically measured at a very precisely controlled flow rate (e.g. in the range of microliters to milliliters per minute) and at a high pressure (typically 20 to 1000 bar and beyond, currently up to 2000 bar). , in which the compressibility of the liquid can be felt, is moved through a so-called stationary phase (e.g. in a chromatographic column) in order to separate individual fractions of a sample liquid introduced into the mobile phase. After passing through the stationary phase, the separated fractions of the fluidic sample are detected in a detector. Such an HPLC system is known for example from EP 0,309,596 B1 of the same applicant, Agilent Technologies, Inc.

Eine auf Atmosphärendruck befindliche fluidische Probe kann mittels eines Injektors auf einen Hochdruck in einem Trennpfad zwischen einem Fluidantrieb und einer Probentrenneinrichtung eingebracht werden. Dabei kann die fluidische Probe mittels eines oder mehreren Fluidventilen in den Trennpfad injiziert werden.A fluidic sample at atmospheric pressure may be introduced by an injector to high pressure in a separation path between a fluid driver and a sample separator. The fluid sample can be injected into the separation path by means of one or more fluid valves.

Das Schalten solcher Fluidventile ist herkömmlich allerdings mit einem hohen Verschleiß von gegeneinander bewegten Ventilkörpern verbunden.However, the switching of such fluid valves is conventionally associated with high wear of valve bodies that are moved in relation to one another.

US 9,169,934 offenbart ein Dreh-Scherdichtventil, umfassend eine Rotorwelle aufweisend eine Wellenachse, einen elektrischen linearen Aktor, der an der Rotorwelle gesichert und dafür konfiguriert ist, eine parallel zur Wellen-Achse gerichtete Kraft als Reaktion auf ein angelegtes elektrisches Signal auszuüben, wobei die Kraft eine auf das angelegte elektrische Signal ansprechende Größenordnung aufweist, einen Rotor aufweisend eine planare Oberfläche mit einem fluidischen Kanal darin, wobei der Rotor mit dem linearen Aktor gekoppelt und dafür konfiguriert ist, sich um die Wellenachse zu drehen, einen Stator aufweisend eine planare Oberfläche, die parallel zu und in Kontakt mit der planaren Oberfläche des Rotors angeordnet ist, wobei die planare Oberfläche des Stators eine erste Öffnung zur Entgegennahme eines Fluids und eine zweite Öffnung zur Bereitstellung des Fluids aufweist, und einen Ventilmechanismus zur Ausübung einer im Wesentlichen festen Kraft zwischen den planaren Oberflächen des Stators und des Rotors, worin eine Gesamtkraft zwischen den planaren Oberflächen des Rotors und des Stators im Wesentlichen gleich einer Summe der festen Kraft und der vom linearen Aktor ausgeübten Kraft ist, wobei der fluidische Kanal das an der ersten Öffnung entgegengenommene Fluid zur zweiten Öffnung leitet, wenn sich der Rotor in einer ersten Schalterposition befindet, wobei das Fluid am Fließen von der ersten Öffnung zur zweiten Öffnung gehindert wird, wenn sich der Rotor in einer zweiten Schalterposition befindet, und wobei das angelegte elektrische Signal auf einen Drehzustand des Rotors anspricht. U.S. 9,169,934 discloses a rotary shear seal valve comprising a rotor shaft having a shaft axis, an electrical linear actuator secured to the rotor shaft and configured to exert a force directed parallel to the shaft axis in response to an applied electrical signal, the force having a the applied electrical signal is of responsive magnitude, a rotor having a planar surface with a fluidic channel therein, the rotor being coupled to the linear actuator and configured to rotate about the shaft axis, a stator having a planar surface parallel to and disposed in contact with the planar surface of the rotor, the planar surface of the stator having a first port for receiving a fluid and a second port for delivering the fluid, and a valve mechanism for applying a substantially fixed force between the planar surfaces of the stators and nd of the rotor, wherein a total force between the planar surfaces of the rotor and the stator is substantially equal to a sum of the fixed force and the force exerted by the linear actuator, the fluidic channel directing the fluid received at the first port to the second port when the rotor is in a first switch position, wherein fluid is prevented from flowing from the first port to the second port when the rotor is in a second switch position, and wherein the applied electrical signal is responsive to a rotational condition of the rotor.

OFFENBARUNGEPIPHANY

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verschleißarmes Ventil, insbesondere für ein Probentrenngerät, bereitzustellen. Die Aufgabe wird mittels der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen gezeigt.It is an object of the invention to provide a low-wear valve, in particular for a sample separation device. The object is solved by means of the independent claims. Further embodiments are shown in the dependent claims.

Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Ventil geschaffen, aufweisend einen ersten Ventilkörper, einen an dem ersten Ventilkörper (insbesondere mit zumindest zeitweisem Berührkontakt) anliegenden zweiten Ventilkörper, der zum Schalten des Ventils relativ zu dem ersten Ventilkörper bewegbar ist, und eine Oszillationseinrichtung, die zum Beaufschlagen des ersten Ventilkörpers und/oder des zweiten Ventilkörpers mit einer Oszillation zum Dämpfen einer Reibungskraft zwischen dem ersten Ventilkörper und dem zweiten Ventilkörper beim Schalten ausgebildet ist.According to an exemplary embodiment of the present invention, a valve is created, comprising a first valve body, a second valve body which bears against the first valve body (in particular with at least temporary physical contact) and can be moved relative to the first valve body in order to switch the valve, and an oscillation device, which is designed to act on the first valve body and/or the second valve body with an oscillation to dampen a frictional force between the first valve body and the second valve body when switching.

Gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Injektor zum Injizieren einer fluidischen Probe in eine mobile Phase in einem Trennpfad zwischen einem Fluidantrieb und einer Probentrenneinrichtung bereitgestellt, wobei der Injektor ein Probenaufnahmevolumen zum Aufnehmen eines Volumens der fluidischen Probe, eine Dosiereinrichtung zum Dosieren der in dem Probenaufnahmevolumen aufzunehmenden fluidischen Probe, und ein Ventil mit den oben beschriebenen Merkmalen zum Injizieren der in dem Probenaufnahmevolumen aufgenommenen fluidischen Probe in die mobile Phase in dem Trennpfad aufweist.According to another exemplary embodiment, an injector for injecting a fluidic sample into a mobile phase is provided in a separation path between a fluid drive and a sample separation device, the injector having a sample receiving volume for receiving a volume of the fluidic sample, a metering device for metering the sample receiving volume to be received fluidic sample, and a valve having the features described above for injecting the fluidic sample received in the sample receiving volume into the mobile phase in the separation path.

Gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Probentrenngerät zum Trennen einer fluidischen Probe bereitgestellt, wobei das Probentrenngerät einen Fluidantrieb zum Antreiben einer mobilen Phase und der in die mobile Phase zu injizierenden fluidischen Probe, eine Probentrenneinrichtung zum Trennen der in die mobile Phase injizierten fluidischen Probe, und mindestens ein Ventil mit den oben beschriebenen Merkmalen (zum Beispiel zum Injizieren der fluidischen Probe in die mobile Phase in einem Trennpfad zwischen dem Fluidantrieb und der Probentrenneinrichtung, oder als Teil des Fluidantriebs und/oder als Teil einer Proportioniereinrichtung zum Proportionieren der mobilen Phase) aufweist.According to yet another exemplary embodiment, a sample separation device for separating a fluidic sample is provided, the sample separation device having a fluid drive for driving a mobile phase and the fluidic sample to be injected into the mobile phase, a sample separation device for separating the fluidic sample injected into the mobile phase, and at least one valve having the features described above (e.g. for injecting the fluidic sample into the mobile phase in a separation path between the fluid driver and the sample separation device, or as part of the fluid driver and/or as part of a proportioning device for proportioning the mobile phase).

Gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren zum Betreiben eines Ventils (zum Beispiel mit den oben beschriebenen Merkmalen) geschaffen, wobei das Verfahren ein Schalten des Ventils mittels Bewegens eines an einem ersten Ventilkörper anliegenden zweiten Ventilkörpers relativ zu dem ersten Ventilkörper, und ein Beaufschlagen des ersten Ventilkörpers und/oder des zweiten Ventilkörpers mit einer Oszillation zum Dämpfen einer Reibungskraft zwischen dem ersten Ventilkörper und dem zweiten Ventilkörper beim Schalten aufweist.According to a further exemplary embodiment, a method for operating a valve (for example with the features described above) is created, the method involving switching the valve by moving a second valve body resting against a first valve body relative to the first valve body, and applying pressure to the having the first valve body and/or the second valve body with an oscillation for damping a frictional force between the first valve body and the second valve body when switching.

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „Ventil“ insbesondere ein Schaltelement (insbesondere ein fluidisches Schaltelement) verstanden werden, das in unterschiedliche Schaltkonfigurationen (insbesondere Schaltpositionen) gebracht werden kann, beispielsweise um unterschiedliche Funktionspfade (insbesondere fluidische Pfade) zu ermöglichen oder zu verunmöglichen. Zu diesem Zweck kann das Ventil mehrere (insbesondere zwei) relativ zueinander bewegliche Ventilkörper aufweisen, die zum Beispiel rotatorisch und/oder translatorisch relativ zueinander bewegt (insbesondere verdreht und/oder verschoben) werden können und in direktem physischen Kontakt zueinander stehen können (insbesondere zum Ausbilden einer Dichtfläche).In the context of the present application, the term “valve” can be understood in particular as a switching element (in particular a fluidic switching element) which can be brought into different switching configurations (in particular switching positions), for example in order to enable or disable different functional paths (in particular fluidic paths). . For this purpose, the valve can have several (in particular two) valve bodies that can be moved relative to one another, which can be moved (in particular twisted and/or displaced) in a rotational and/or translational manner relative to one another and can be in direct physical contact with one another (in particular for forming a sealing surface).

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Oszillationseinrichtung zum Beaufschlagen eines Ventilkörpers mit einer Oszillation zum Dämpfen einer Reibungskraft zwischen Ventilkörpern“ insbesondere ein Bauteil, ein System oder einen Mechanismus bezeichnen, das oder der einen oder mehrere von zusammenwirkenden Ventilkörpern zu einer mechanischen Schwingung veranlasst, die ein gegenseitiges Reiben von Ventilkörpern - insbesondere im zeitlichen Zusammenhang mit einem Schaltvorgang - vermindert, indem die Ventilkörper - insbesondere während deren Relativbewegung zueinander beim Schalten - zumindest zeitweise und zumindest teilflächig voneinander beabstandet werden. Durch eine Vibration oder Schwingung zumindest eines oszillierenden der beteiligten Ventilkörper kann somit eine ansonsten ununterbrochene vollflächige Reibungskraft zwischen den Ventilkörpern reduziert werden. Die Oszillationseinrichtung kann zum Erzeugen von Oszillationen genau einer Frequenz oder von Oszillationen mit unterschiedlichen Frequenzkomponenten ausgebildet sein. Die mittels der Oszillationseinrichtung generierten Oszillationen können wohldefinierte Schwingungen fester Frequenz und fester Amplitude sein, oder aber auch zufällige, undefinierte oder ungeordnete Vibrationen. Somit kann es sich bei den Oszillationen zum Beispiel um reguläre oder irreguläre Wellenmuster handeln.In the context of the present application, the term "oscillation device for subjecting a valve body to oscillation to dampen a frictional force between valve bodies" can refer in particular to a component, a system or a mechanism which causes one or more of interacting valve bodies to mechanically oscillate, the mutual rubbing of valve bodies - especially in temporal connection with a switching process - reduced by the valve bodies - are spaced apart from each other at least temporarily and at least over part of the area - especially during their relative movement to each other when switching. A vibration or oscillation of at least one of the oscillating valve bodies involved can thus reduce an otherwise uninterrupted full-surface frictional force between the valve bodies. The oscillation device can be designed to generate oscillations of precisely one frequency or oscillations with different frequency components. The oscillations generated by the oscillation device can be well-defined oscillations with a fixed frequency and fixed amplitude, or also random, undefined or disordered vibrations. Thus, the oscillations can be regular or irregular wave patterns, for example.

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „Injektor“ insbesondere eine Apparatur verstanden werden, mit der eine fluidische Probe in ein Probeaufnahmevolumen aufgenommen werden kann und durch entsprechendes Schalten eines Injektionsventils in einen Flusspfad zwischen Fluidantrieb und Probentrenneinrichtung eingebracht werden kann.In the context of the present application, the term “injector” can be understood in particular as an apparatus with which a fluidic sample can be accommodated in a sample receiving volume and can be introduced into a flow path between the fluid drive and the sample separation device by appropriately switching an injection valve.

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Probentrenngerät“ insbesondere ein Gerät bezeichnen, das in der Lage und konfiguriert ist, eine fluidische Probe zu trennen, insbesondere in verschiedene Fraktionen zu trennen. Beispielsweise kann die Probentrennung mittels Chromatographie oder Elektrophorese erfolgen. Zum Beispiel kann das Probentrenngerät ein Flüssigkeitschromatografie-Probentrenngerät sein.In the context of the present application, the term “sample separation device” can refer in particular to a device that is able and configured to separate a fluidic sample, in particular to separate it into different fractions. For example, the samples can be separated by means of chromatography or electrophoresis. For example, the sample separator can be a liquid chromatography sample separator.

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „Fluid“ insbesondere eine Flüssigkeit und/oder ein Gas, optional aufweisend Festkörperpartikel verstanden werden.In the context of the present application, the term “fluid” can be understood in particular to mean a liquid and/or a gas, optionally having solid particles.

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „fluidische Probe“ insbesondere ein Medium verstanden, das die eigentlich zu analysierende Materie enthält (zum Beispiel eine biologische Probe), wie zum Beispiel eine Proteinlösung, eine pharmazeutische Probe, etc.In the context of the present application, the term "fluidic sample" means in particular a medium that contains the material to be analyzed (e.g. a biological sample), such as a protein solution, a pharmaceutical sample, etc.

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „mobile Phase“ insbesondere ein Fluid, weiter insbesondere eine Flüssigkeit verstanden, das als Trägermedium zum Transportieren der fluidischen Probe von einem Fluidantrieb zu einer Probentrenneinrichtung dient. Zum Beispiel kann die mobile Phase ein (zum Beispiel organisches und/oder anorganisches) Lösungsmittel oder eine Lösungsmittelzusammensetzung sein (zum Beispiel Wasser und Ethanol).In the context of the present application, the term “mobile phase” means in particular a fluid, further in particular a liquid, which serves as a carrier medium for transporting the fluid sample from a fluid drive to a sample separation device. For example, the mobile phase can be a solvent (e.g. organic and/or inorganic) or a solvent composition (e.g. water and ethanol).

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „Fluidantrieb“ insbesondere eine Einrichtung zum Fördern von mobiler Phase und fluidischer Probe verstanden werden. Insbesondere kann der Fluidantrieb eine Kolbenpumpe sein. Der Fluidantrieb kann als Fluidpumpe zum Erzeugen eines Hochdrucks (zum Beispiel mindestens 1000 bar) zum Fördern von mobiler Phase und fluidischer Probe während des Trennens ausgebildet sein.In the context of the present application, the term “fluid drive” can be understood in particular as meaning a device for conveying mobile phase and fluidic sample. In particular, the fluid drive can be a piston pump. The fluid drive can be designed as a fluid pump for generating a high pressure (for example at least 1000 bar) for conveying the mobile phase and the fluid sample during the separation.

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „Probentrenneinrichtung“ insbesondere eine Einrichtung zum Trennen einer fluidischen Probe, insbesondere in unterschiedlichen Fraktionen, verstanden werden. Zu diesem Zweck können Bestandteile der fluidischen Probe an der Probentrenneinrichtung zunächst adsorbiert und dann separat (insbesondere fraktionsweise) desorbiert werden. Beispielsweise kann eine solche Probentrenneinrichtung als chromatographische Trennsäule ausgebildet sein.In the context of the present application, the term "sample separation device" can be be understood in particular a device for separating a fluidic sample, in particular in different fractions. For this purpose, components of the fluidic sample can first be adsorbed on the sample separation device and then desorbed separately (in particular in fractions). For example, such a sample separation device can be designed as a chromatographic separation column.

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „Dosiereinrichtung“ insbesondere eine Einrichtung zum dosierten Fördern einer bestimmten Menge von fluidischer Probe in ein Probenaufnahmevolumen verstanden werden. Insbesondere kann eine Dosiereinrichtung eine gewünschte Menge von fluidischer Probe in das Probenaufnahmevolumen einziehen. Beispielsweise kann die Dosiereinrichtung als Spritzenpumpe mit beweglichem Kolben ausgebildet sein.In the context of the present application, the term “metering device” can be understood in particular as a device for metered delivery of a specific quantity of fluidic sample into a sample receiving volume. In particular, a dosing device can draw a desired amount of fluidic sample into the sample receiving volume. For example, the dosing device can be designed as a syringe pump with a movable piston.

Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Ventil geschaffen, das durch Relativbewegung von zwei (oder mehr) Ventilkörpern unterschiedliche Schaltzustände in besonders verschleißarmer Weise realisieren kann. Hierfür wird vorteilhaft zumindest einer der Ventilkörper mit einer Oszillationseinrichtung wirkverbunden, die mechanische Vibrationen oder Schwingungen an zumindest einem der relativ zueinander beweglichen Ventilkörper anregen kann. Wenn während, unmittelbar vor bzw. unmittelbar nach einem Schaltvorgang - oder auch durchgehend - zumindest einer der beteiligten Ventilkörper zum mechanischen Oszillieren angeregt wird, kann eine verschleißkritische Reibungskraft an aneinander anliegenden Verbindungsflächen der Ventilkörper durch die Oszillationen signifikant verringert werden. Anschaulich kann durch das Oszillieren ein durchgehendes vollflächiges Anliegen der Verbindungsflächen der relativ zueinander bewegten Ventilkörper zumindest zeitweise und zumindest abschnittsweise unterbrochen werden. Durch ein ausreichend schnelles Oszillieren kann vorteilhaft eine ununterbrochen zuverlässige Dichtwirkung zwischen den aneinander anliegenden Ventilkörpern mit einer signifikanten Reduktion der Reibungskraft kombiniert werden. Dadurch kann ein hochdichtes und gleichzeitig verschleißarm betreibbares Ventil bereitgestellt werden. Ausführungsbeispiele der Erfindung können besonders vorteilhaft ein als Fluidventil ausgebildetes Ventil mit langer Lebensdauer schaffen, das einen Fluss eines Fluids zwischen den relativ zueinander bewegten Ventilkörpern in Wirkverbindung mit der Oszillationseinrichtung präzise steuert. Mit Vorteil kann ein solches Fluidventil in einem Probentrenngerät, und in diesem vorzugsweise in einem Injektor, zum Einsatz kommen. Bei einem solchen beispielsweise als Flüssigkeitschromatografiegerät ausgebildeten Probentrenngerät werden eine hochpräzise Steuerung von Fluid unter hohen und höchsten Drücken sowie ein verschleißarmer und wartungsarmer Betrieb gefördert. Ein als Ventil ausgebildetes Fluidventil gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird all diesen Anforderungen voll gerecht.According to an exemplary embodiment of the invention, a valve is created that can realize different switching states in a particularly low-wear manner by relative movement of two (or more) valve bodies. For this purpose, at least one of the valve bodies is advantageously operatively connected to an oscillation device that can excite mechanical vibrations or oscillations on at least one of the valve bodies that are movable relative to one another. If at least one of the valve bodies involved is excited to oscillate mechanically during, immediately before or immediately after a switching process—or even continuously—a wear-critical frictional force on contacting connecting surfaces of the valve bodies can be significantly reduced by the oscillations. Clearly, a continuous, full-surface contact of the connecting surfaces of the valve bodies that are moved relative to one another can be interrupted at least temporarily and at least in sections by the oscillation. By oscillating sufficiently quickly, an uninterrupted, reliable sealing effect between the valve bodies that are in contact with one another can advantageously be combined with a significant reduction in the frictional force. As a result, a highly sealed and at the same time low-wear operable valve can be provided. Embodiments of the invention can particularly advantageously create a valve designed as a fluid valve with a long service life, which precisely controls a flow of a fluid between the valve bodies that are moved relative to one another in operative connection with the oscillation device. Such a fluid valve can advantageously be used in a sample separation device, and in this preferably in an injector. With such a sample separation device, designed for example as a liquid chromatography device, high-precision control of fluid under high and extremely high pressures as well as low-wear and low-maintenance operation are promoted. A fluid valve designed as a valve according to an exemplary embodiment of the invention fully meets all of these requirements.

Vorteilhaft kann gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung also ein Ventil geschaffen werden, dessen beim Schalten des Ventils relativ zueinander zu bewegende Ventilkörper durch Einbringung einer oszillierenden Bewegung eine zumindest zeitweise verminderte gegenseitige Reibungskraft erfahren. Dadurch können die Ventilkörper hinsichtlich ihres gegenseitigen Anpressdrucks entlastet werden. Anschaulich kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung einem Ventil eine Oszillation aufgeprägt werden, die ein Schaltverhalten des Ventils mit geringen Kräften und somit einen geringen Verschleiß ermöglicht. Besonders vorteilhaft ist es, dass ein unter ungünstigen Umständen auftretendes Anbacken von Ventilkörpern (zum Beispiel Rotor und Stator) aneinander durch die mechanischen Oszillationen gelöst (anschaulich freigerüttelt) werden kann, sodass die Oszillationen auch eine kraftarme Relativbewegung der beiden Ventilkörper zueinander fördert, insbesondere beim Anlaufen. Durch die Beaufschlagung von zumindest einem der funktionell zusammenwirkenden Ventilkörper mit einer Oszillation kann daher das Anlaufverhalten des Ventils durch eine effektive Reibungsverminderung verbessert werden, kann der Verschleiß von Ventilkomponenten reduziert werden und kann daher die Lebensdauer des Ventils erhöht werden. Außerdem kann durch relativ hochfrequente Oszillationen simultan eine Fluiddichtigkeit eines als Fluidventil ausgebildeten Ventils sichergestellt bleiben, wenn der Anpressdruck zwischen zusammenwirkenden Ventilkörpern durch besagte Oszillationen jeweils nur äußerst kurzzeitig und dynamisch reduziert wird. Anschaulich kann zwischen den Ventilkörpern dann zu transferierendes Fluid - das zum Beispiel bei Chromatografie-Anwendungen unter hohen oder höchsten Drücken gefördert werden kann - vor einer unerwünschten Leckage geschützt werden.Advantageously, according to an exemplary embodiment of the invention, a valve can be created whose valve bodies to be moved relative to one another when switching the valve experience an at least temporarily reduced mutual frictional force through the introduction of an oscillating movement. As a result, the valve bodies can be relieved in terms of their mutual contact pressure. Clearly, according to an exemplary embodiment of the invention, an oscillation can be imposed on a valve, which enables switching behavior of the valve with low forces and thus low wear. It is particularly advantageous that valve bodies (e.g. rotor and stator) that stick together under unfavorable circumstances can be released (demonstratively shaken free) by the mechanical oscillations, so that the oscillations also promote a low-force relative movement of the two valve bodies to one another, especially when starting up . By applying an oscillation to at least one of the functionally interacting valve bodies, the starting behavior of the valve can therefore be improved by effectively reducing friction, the wear on valve components can be reduced and the service life of the valve can therefore be increased. In addition, a fluid-tightness of a valve designed as a fluid valve can be simultaneously ensured by relatively high-frequency oscillations if the contact pressure between interacting valve bodies is reduced only extremely briefly and dynamically by said oscillations. Clearly, fluid to be transferred between the valve bodies—which, for example, can be conveyed under high or extremely high pressures in chromatographic applications—can then be protected from undesired leakage.

Im Weiteren werden zusätzliche Ausgestaltungen des Ventils, des Injektors, des Probentrenngeräts und des Verfahrens beschrieben.Additional configurations of the valve, the injector, the sample separation device and the method are described below.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Oszillationseinrichtung zum Beaufschlagen des ersten Ventilkörpers und/oder des zweiten Ventilkörpers mit einer Oszillation in einem Frequenzbereich von 1 kHz bis 100 kHz, insbesondere von 8 kHz bis 15 kHz, ausgebildet sein. Es hat sich herausgestellt, dass die genannten Frequenzbereiche einerseits eine maßgebliche Reduktion der Reibung zwischen den relativ zueinander beweglichen Ventilkörpern als auch gleichzeitig eine Aufrechterhaltung einer zuverlässigen Fluiddichtung ermöglichen, und zwar selbst bei hohen und höchsten Drücken von 1000 bar oder mehr.According to one exemplary embodiment, the oscillation device can be designed to subject the first valve body and/or the second valve body to oscillation in a frequency range from 1 kHz to 100 kHz, in particular from 8 kHz to 15 kHz. It has been found that the frequency ranges mentioned enable a significant reduction in the friction between the valve bodies that are movable relative to one another and at the same time allow a reliable fluid seal to be maintained, even at high and highest pressures of 1000 bar or more.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Oszillationseinrichtung zum Beaufschlagen des ersten Ventilkörpers und/oder des zweiten Ventilkörpers mit einer Oszillation mit einer Frequenz im Bereich einer Resonanzfrequenz einer Feder-Masse-Anordnung aus der Oszillationseinrichtung und dem zweiten Ventilkörper samt eines auf den zweiten Ventilkörper einwirkenden Kraftübertragungssystems (insbesondere aufweisend eine federnde Vorspanneinrichtung, ein Lager und Antriebskomponenten eines als Rotors ausgebildeten zweiten Ventilkörpers) ausgebildet sein. Die Resonanzfrequenz eines Feder-Masse-Schwingers des Ventils hängt insbesondere von der Masse der an der Oszillation beteiligten Komponenten sowie von einer Federkonstante des elastischen Systems der an der Oszillation beteiligten Komponenten ab. Im Bereich der Resonanzfrequenz kann der einer Oszillation ausgesetzte Ventilkörper mit der anregenden mechanischen Welle besonders wirksam mitschwingen, so dass der erwünschte Effekt der Reduktion der Reibungskraft dann besonders ausgeprägt ist.According to one exemplary embodiment, the oscillation device can be used to subject the first valve body and/or the second valve body to oscillation at a frequency in the range of a resonant frequency of a spring-mass arrangement composed of the oscillation device and the second valve body together with a force transmission system (in particular having a resilient prestressing device, a bearing and drive components of a second valve body designed as a rotor). The resonant frequency of a spring-mass oscillator of the valve depends in particular on the mass of the components involved in the oscillation and on a spring constant of the elastic system of the components involved in the oscillation. In the range of the resonant frequency, the valve body subjected to an oscillation can oscillate particularly effectively with the exciting mechanical wave, so that the desired effect of reducing the frictional force is then particularly pronounced.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Oszillationseinrichtung zum Beaufschlagen des ersten Ventilkörpers und/oder des zweiten Ventilkörpers mit einer Oszillation ausschließlich während und/oder unmittelbar vor dem Schalten ausgebildet sein. Während eines Schaltvorgangs werden die beiden Ventilkörper relativ zueinander bewegt, um einen Übergang zwischen einem initialen fluidischen Kopplungs- und/oder Entkopplungszustand zu einem finalen fluidischen Kopplungs- und/oder Entkopplungszustand zu bewerkstelligen. Im Zusammenhang mit diesem Schaltvorgang bewirkt eine Press- und Reibungskraft zwischen den beiden beim Schalten bewegten Ventilkörpern eine besonders hohe Verschleißgefahr. Um diese zu reduzieren, kann gezielt in einem Zeitraum entsprechend dem Schaltvorgang oder um den Schaltvorgang herum mittels der Oszillationen eine reibungsdämpfende Oszillation erzeugt werden.According to one exemplary embodiment, the oscillation device can be designed to subject the first valve body and/or the second valve body to oscillation exclusively during and/or immediately before switching. During a switching process, the two valve bodies are moved relative to one another in order to bring about a transition between an initial fluidic coupling and/or decoupling state to a final fluidic coupling and/or decoupling state. In connection with this switching process, a pressing and frictional force between the two valve bodies moved during switching causes a particularly high risk of wear. In order to reduce this, a friction-damping oscillation can be generated in a targeted manner in a period corresponding to the shifting process or around the shifting process by means of the oscillations.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Oszillationseinrichtung jenseits eines Schaltprozesses inaktiv sein. In außerhalb von Schaltprozessen liegenden Zeiträumen, in denen die Press- und Reibungskraft zwischen den nun unbewegten Ventilkörpern keine ausgeprägte Verschleißgefahr bewirkt, kann die Oszillationseinrichtung deaktiviert sein (und kann dann keine Oszillationen erzeugen). Auf diese Weise kann außerhalb von Schaltvorgängen ohne Verschleißgefahr eine besonders zuverlässige Fluiddichtung zwischen den unbewegten Ventilkörpern erreicht werden. Gleichzeitig kann in solchen Zeiträumen Energie zum Betreiben der Oszillationseinrichtung eingespart werden.According to one embodiment, the oscillation device can be inactive beyond a switching process. In periods of time outside of switching processes, in which the pressing and frictional force between the valve bodies, which are now stationary, does not cause a pronounced risk of wear, the oscillation device can be deactivated (and then cannot generate any oscillations). In this way, a particularly reliable fluid seal between the non-moving valve bodies can be achieved outside of switching operations without the risk of wear. At the same time, energy for operating the oscillation device can be saved in such time periods.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Oszillationseinrichtung zum dauerhaften Beaufschlagen des ersten Ventilkörpers und/oder des zweiten Ventilkörpers mit einer Oszillation während eines Ventilbetriebs ausgebildet sein. Beispielsweise können die Oszillationen während des gesamten Betriebs des Ventils generiert werden. Dann kann ein unerwünschtes Anbacken der Ventilkörper aneinander besonders zuverlässig vermieden werden und ist ein Betrieb des Ventils mit besonders geringem Steuerungsaufwand ermöglicht.According to another exemplary embodiment, the oscillation device can be designed for permanently subjecting the first valve body and/or the second valve body to oscillation during valve operation. For example, the oscillations can be generated throughout the operation of the valve. Undesirable sticking of the valve bodies to one another can then be avoided in a particularly reliable manner, and operation of the valve is made possible with particularly little outlay on control.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Oszillationseinrichtung zum Beaufschlagen eines als Rotor ausgebildeten zweiten Ventilkörpers mit der Oszillation ausgebildet sein, mit der der als Stator ausgebildete erste Ventilkörper nur indirekt über den zweiten Ventilkörper beaufschlagt wird. Beispielsweise kann eine Vorspanneinrichtung die Oszillationseinrichtung (zum Beispiel vom Rotor beabstandet durch eine Lagereinrichtung) in Richtung des Rotors drücken und dadurch den Rotor mit den Oszillationen beaufschlagen. Der Stator kann dann nur indirekt mit den Oszillationen in Wirkverbindung gebracht werden, und zwar über den Rotor.According to one exemplary embodiment, the oscillation device can be designed to apply the oscillation to a second valve body designed as a rotor, with which oscillation is applied to the first valve body designed as a stator only indirectly via the second valve body. For example, a biasing device can press the oscillation device (for example spaced apart from the rotor by a bearing device) in the direction of the rotor and thereby apply the oscillations to the rotor. The stator can then only be brought into operative connection with the oscillations indirectly, namely via the rotor.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Oszillationseinrichtung zum Beaufschlagen eines als Stator ausgebildeten ersten Ventilkörpers mit der Oszillation ausgebildet sein, mit der der als Rotor ausgebildete zweite Ventilkörper nur indirekt über den ersten Ventilkörper beaufschlagt wird. Die Oszillationseinrichtung kann zu diesem Zweck räumlich oder funktional an den Stator angekoppelt werden und diesen zum Oszillieren bringen. Der Rotor oszilliert dann nur indirekt aufgrund seiner Wirkverbindung mit dem Stator.According to another exemplary embodiment, the oscillation device can be designed to apply the oscillation to a first valve body designed as a stator, with which oscillation is applied to the second valve body designed as a rotor only indirectly via the first valve body. For this purpose, the oscillation device can be coupled spatially or functionally to the stator and cause it to oscillate. The rotor then only oscillates indirectly due to its operative connection with the stator.

Insbesondere bei dem zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiel kann vorteilhaft der als Stator ausgebildete erste Ventilkörper als elastisches Bauteil ausgebildet sein. Ein flexibler oder elastischer Stator kann konfiguriert sein, eine gewünschte Parallelität zwischen den als Rotor und Stator ausgebildeten Ventilkörpern an deren gegenseitigen Berührflächen zu fördern bzw. bei Abweichungen von der gewünschten Parallelität einen etwaigen Ausgleich zu bewerkstelligen, wodurch eine dauerhaft hohe Berührfläche zwischen den Funktionsflächen der Ventilkörper und somit eine gute Dichtigkeit des Ventils sichergestellt werden kann. Ein solcher flexibler Stator kann von einer beispielsweise als Piezoaktuator ausgebildeten Oszillationseinrichtung, vorzugsweise direkt, zum Schwingen angeregt werden. Anders ausgedrückt kann die Oszillationseinrichtung bevorzugt an einem elastischen, als Stator ausgebildeten Ventilkörper angebracht werden. Eine solche Ausgestaltung kann konstruktiv besonders einfach ermöglicht werden.In particular in the last-described exemplary embodiment, the first valve body, which is designed as a stator, can advantageously be designed as an elastic component. A flexible or elastic stator can be configured to promote a desired parallelism between the valve bodies designed as rotor and stator on their mutual contact surfaces or to bring about any compensation in the event of deviations from the desired parallelism, resulting in a permanently large contact surface between the functional surfaces of the valve bodies and thus a good tightness of the valve can be ensured. Such a flexible stator can be excited to oscillate, preferably directly, by an oscillation device designed, for example, as a piezo actuator. In other words, the oscillation device can preferably be attached to an elastic valve body designed as a stator. Such an embodiment can be made possible in a structurally particularly simple manner.

Besonders vorteilhaft kann der als elastisches Bauteil ausgebildete Stator als elastisches Mehrschicht-Bauteil ausgeführt sein. Ein elastisches Mehrschicht-Bauteil kann zum Beispiel als Laminat aus einer Mehrzahl von Metallschichten (insbesondere Metallblechen) ausgebildet werden, die miteinander verbunden werden und fluidische Strukturen aufweisen können. Zum Beispiel kann ein solches Mehrschicht-Bauteil in Metal-Micro-Fluidic (MMF)-Technologie gefertigt werden. Somit kann ein in einem Fluidventil als Statorkomponente eingesetztes Bauteil als MMF-Struktur ausgebildet sein. Ein solcher als Mehrschicht-Bauteil gefertigter mikrofluidischer Stator mit Federeigenschaften kann für eine besonders zuverlässige Fluiddichtigkeit sorgen und eine etwaige Fehlstellung zwischen Rotor und Stator dynamisch ausgleichen. Der aus laminierten Metallfolien gebildete Schichtkörper kann bei einem Einsatz als Stator ein Fluidventil mit verbesserter Verschleißfestigkeit schaffen. Ein als Mehrschicht-Bauteil gefertigter Stator erlaubt das Aufbringen von Oszillationen mittels einer Oszillationseinrichtung von einer Oberseite oder von einer Außenseite des Ventils her.The stator designed as an elastic component can be designed particularly advantageously as an elastic multi-layer component. An elastic multi-layer component can be formed, for example, as a laminate from a plurality of metal layers (in particular metal sheets), which can be connected to one another and have fluidic structures. For example, such a multi-layer component can be manufactured using Metal Micro Fluidic (MMF) technology. Thus, a component used as a stator component in a fluid valve can be designed as an MMF structure. Such a microfluidic stator manufactured as a multilayer component with spring properties can ensure particularly reliable fluid tightness and can dynamically compensate for any misalignment between rotor and stator. The composite formed of laminated metal foils can provide a fluid valve with improved wear resistance when used as a stator. A stator manufactured as a multi-layer component allows oscillations to be applied by means of an oscillation device from an upper side or from an outside of the valve.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Ventil einen zum Bewegen des zweiten Ventilkörpers ausgebildeten Antriebsschaft aufweisen, der mit dem zweiten Ventilkörper antriebskraftübertragend gekoppelt ist. Der Antriebsschaft bzw. die Antriebswelle kann beispielsweise mit einem Elektromotor oder einer anderen Antriebseinrichtung gekoppelt sein und kann insbesondere ein Drehmoment auf den zweiten Ventilkörper übertragen, wenn dieser als Rotor ausgebildet ist.According to one exemplary embodiment, the valve can have a drive shaft which is designed to move the second valve body and is coupled to the second valve body in a driving force-transmitting manner. The drive shaft or the drive shaft can be coupled to an electric motor or another drive device, for example, and can in particular transmit a torque to the second valve body if the latter is designed as a rotor.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Ventil eine Führungslagereinrichtung zwischen dem zweiten Ventilkörper und der Oszillationseinrichtung aufweisen. Beispielsweise kann die Führungslagereinrichtung ein Kugellager oder ein Wälzlager aufweisen, um ein reibungsarmes Bewegen (insbesondere Drehen) des zweiten Ventilkörpers zu fördern. Besagte Führungslagereinrichtung kann einen korrekten Lagerzustand zwischen dem zweiten Ventilkörper und dem ersten Ventilkörper bewerkstelligen. Die mittels der Oszillationseinrichtung generierten Oszillationen können von der Oszillationseinrichtung durch die Führungslagereinrichtung hindurch auf den zweiten Ventilkörper übertragen werden, um diesen zum Oszillieren anzuregen.According to one embodiment, the valve can have a guide bearing device between the second valve body and the oscillation device. For example, the guide bearing device can have a ball bearing or a roller bearing in order to promote low-friction movement (in particular rotation) of the second valve body. Said guide bearing means can establish a correct state of bearing between the second valve body and the first valve body. The oscillations generated by the oscillation device can be transmitted from the oscillation device through the guide bearing device to the second valve body in order to stimulate the latter to oscillate.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Ventil eine Vorspanneinrichtung, insbesondere ausgebildet als mechanische Federeinrichtung, aufweisen, die zum Vorspannen des ersten Ventilkörpers und des zweiten Ventilkörpers gegeneinander ausgebildet ist. Auf diese Weise kann insbesondere die Vorspanneinrichtung den zweiten Ventilkörper gegen den ersten Ventilkörper vorspannen, um ein dichtendes Anliegen zwischen den beiden Ventilkörpern sicherzustellen. Vorzugsweise kann die Vorspanneinrichtung eine mechanische Vorspanneinrichtung, wie zum Beispiel eine mechanische Feder (zum Beispiel eine Tellerfeder, eine Schraubenfeder oder eine Blattfeder) oder ein Federpaket, sein. Es ist allerdings auch möglich, dass die Vorspanneinrichtung eine magnetische Vorspanneinrichtung ist, die mittels Magnetkräften eine Vorspannung der beiden Ventilkörper gegeneinander bewirkt.According to one exemplary embodiment, the valve can have a prestressing device, in particular designed as a mechanical spring device, which is designed to prestress the first valve body and the second valve body against one another. In this way, in particular, the prestressing device can prestress the second valve body against the first valve body in order to ensure sealing contact between the two valve bodies. Preferably, the biasing means may be a mechanical biasing means, such as a mechanical spring (e.g., a plate spring, a coil spring, or a leaf spring) or a spring pack. However, it is also possible for the prestressing device to be a magnetic prestressing device which causes the two valve bodies to be prestressed against one another by means of magnetic forces.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Vorspanneinrichtung ausgebildet sein, die Oszillationseinrichtung gegen zumindest einen des ersten Ventilkörpers und des zweiten Ventilkörpers vorzuspannen. Anschaulich kann mittels der Vorspanneinrichtung die Oszillationseinrichtung gegen zumindest einen der Ventilkörper mechanisch gedrückt oder vorgespannt werden. Auf diese Weise kann der Vorspanneinrichtung eine besonders ausgeprägte Übertragung von mittels der Oszillationseinrichtung erzeugten Oszillationen auf den mindestens einen mit der Oszillationseinrichtung gekoppelten Ventilkörper ermöglicht werden.According to one exemplary embodiment, the pretensioning device can be designed to pretension the oscillation device against at least one of the first valve body and the second valve body. Clearly, the oscillation device can be mechanically pressed or prestressed against at least one of the valve bodies by means of the prestressing device. In this way, the prestressing device can be enabled to transmit oscillations generated by means of the oscillation device in a particularly pronounced manner to the at least one valve body coupled to the oscillation device.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Oszillationseinrichtung, die Führungslagereinrichtung und/oder die Vorspanneinrichtung als Ringstruktur mit Durchgangsloch ausgebildet sein, insbesondere zum Durchführen eines Antriebsschafts zum Antreiben des zweiten Ventilkörpers. Auf diese Weise ist es möglich, eine Antriebseinrichtung (zum Beispiel einen Elektromotor) an gegenüber den Ventilkörpern entfernter Position anzuordnen und eine Kraftübertragung (insbesondere Drehmomentübertragung) von der Antriebseinrichtung auf den zweiten Ventilkörper durch eine oder mehrere der genannten Einrichtungen hindurch vorzunehmen. Zu diesem Zweck kann die Oszillationseinrichtung, die Führungslagereinrichtung und/oder die Vorspanneinrichtung mit einer zentralen Durchgangsöffnung ausgebildet werden, durch die hindurch die Antriebswelle bzw. der Antriebsschaft der Antriebseinrichtung zum Antreiben des zweiten Ventilkörpers hindurchgeführt wird. Bei einem Drehen des Antriebsschafts kann oder können die Oszillationseinrichtung (insbesondere vollständig), die Führungslagereinrichtung (insbesondere teilweise) und/oder die Vorspanneinrichtung (insbesondere vollständig) vor einem Mitdrehen geschützt sein.According to an exemplary embodiment, the oscillation device, the guide bearing device and/or the pretensioning device can be designed as a ring structure with a through hole, in particular for the passage of a drive shaft for driving the second valve body. In this way it is possible to arrange a drive device (e.g. an electric motor) at a position remote from the valve bodies and to transmit force (in particular torque transmission) from the drive device to the second valve body through one or more of the devices mentioned. For this purpose, the oscillation device, the guide bearing device and/or the pretensioning device can be designed with a central passage opening through which the drive shaft or the drive shaft of the drive device for driving the second valve body is guided. When the drive shaft rotates, the oscillation device (in particular completely), the guide bearing device (in particular partially) and/or the pretensioning device (in particular completely) can be protected from rotating as well.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Oszillationseinrichtung einen Piezoaktuator aufweisen, insbesondere einen Mehrschicht-Piezoaktuator. Ein Piezoelement kann ein Bauteil sein, das den Piezoeffekt ausnutzt, um durch Anlegen einer elektrischen Spannung eine mechanische Bewegung auszuführen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann ein solcher Piezoaktuator durch Anlegen einer Wechselspannung eine mechanische Oszillation ausführen. Ein Mehrschicht-Piezoaktuator kann ein Schichtstapel mit piezoelektrischem Material bezeichnen, der besonders effizient mechanische Oszillationen generieren kann.According to one exemplary embodiment, the oscillation device can have a piezo actuator, in particular a multi-layer piezo actuator. A piezo element can be a component that uses the piezo effect to perform a mechanical movement by applying an electrical voltage. According to an exemplary embodiment of the invention, such a piezo actuator can generate a mechanical voltage by applying an alternating voltage perform oscillation. A multi-layer piezo actuator can refer to a stack of layers with piezoelectric material that can generate mechanical oscillations particularly efficiently.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Oszillationseinrichtung ein elektroaktives Material aufweisen. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „elektroaktives Material“ insbesondere ein Material bezeichnen, das eine Größen- oder Formänderung erfährt, wenn es durch ein elektrisches Feld stimuliert wird. Vorzugsweise kann ein solches elektroaktives Material ein elektroaktives Polymer (EAP) sein. Vorteilhafterweise kann ein solches elektroaktives Material als Aktor konfiguriert werden, der mechanische Oszillationen erzeugt. Eine vorteilhafte Eigenschaft eines EAP besteht darin, dass es eine ausgeprägte Verformung erfahren kann, während es große Kräfte aushält.According to one embodiment, the oscillation device can have an electroactive material. In the context of the present application, the term "electroactive material" can refer in particular to a material that undergoes a change in size or shape when it is stimulated by an electric field. Such an electroactive material can preferably be an electroactive polymer (EAP). Advantageously, such an electroactive material can be configured as an actuator that generates mechanical oscillations. An advantageous property of an EAP is that it can undergo significant deformation while enduring large forces.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Oszillationseinrichtung zum Beaufschlagen des ersten Ventilkörpers und/oder des zweiten Ventilkörpers mit einer senkrecht zu einer Verbindungsfläche (insbesondere Berührfläche) zwischen dem ersten Ventilkörper und dem zweiten Ventilkörper wirkenden Oszillation ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann dann eine Oszillationskopplung zwischen den Ventilkörpern (zumindest auch) in axialer Richtung erfolgen. Eine solche senkrecht zu den Ventilkörpern einwirkende Oszillation hat einen besonders großen Einfluss auf die mechanische Entlastung des Ventils.According to one exemplary embodiment, the oscillation device can be designed to act on the first valve body and/or the second valve body with an oscillation acting perpendicularly to a connecting surface (in particular contact surface) between the first valve body and the second valve body. In other words, an oscillating coupling can then take place between the valve bodies (at least also) in the axial direction. Such an oscillation acting perpendicularly to the valve bodies has a particularly great influence on the mechanical relief of the valve.

Gemäß einem alternativen oder ergänzenden Ausführungsbeispiel kann die Oszillationseinrichtung zum Beaufschlagen des ersten Ventilkörpers und/oder des zweiten Ventilkörpers mit einer entlang einer Verbindungsfläche (insbesondere Berührfläche) zwischen dem ersten Ventilkörper und dem zweiten Ventilkörper wirkenden Oszillation ausgebildet sein. Bei einer solchen Konfiguration kann eine Oszillationskopplung zwischen den Ventilkörpern (zumindest auch) in einer Kontaktebene erfolgen, in der einander zugewandte Verbindungsflächen der beiden Ventilkörper einander kontaktieren. In solchen Verbindungsflächen können auch Nuten bzw. Ports gebildet werden, durch deren Zusammenwirken fluidische Pfade ermöglicht oder verunmöglicht werden, je nach Schaltzustand.According to an alternative or supplementary embodiment, the oscillation device can be designed to act on the first valve body and/or the second valve body with an oscillation acting along a connecting surface (in particular contact surface) between the first valve body and the second valve body. With such a configuration, an oscillating coupling between the valve bodies can (at least also) take place in a contact plane in which mutually facing connecting surfaces of the two valve bodies make contact with one another. Grooves or ports can also be formed in such connecting surfaces, through the interaction of which fluidic paths are made possible or impossible, depending on the switching state.

Es ist auch möglich, dass die mittels der Oszillationseinrichtung generierten Oszillationen eine Oszillations-Komponente senkrecht zu besagter Verbindungsfläche und eine andere Oszillations-Komponente parallel zu besagter Verbindungsfläche aufweisen.It is also possible for the oscillations generated by the oscillation device to have an oscillation component perpendicular to said connecting surface and another oscillation component parallel to said connecting surface.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der erste Ventilkörper ein Stator und der zweite Ventilkörper ein relativ zu dem Stator rotierbarer Rotor sein, oder umgekehrt. Das Ventil kann also vorzugsweise ein Rotorventil sein. Alternativ kann der erste Ventilkörper als Stator und der zweite Ventilkörper relativ zu dem Stator längsverschiebbar ausgebildet sein, oder umgekehrt. Somit kann das Ventil auch ein translatorisch schaltbares Fluidventil sein.According to an exemplary embodiment, the first valve body can be a stator and the second valve body can be a rotor which can be rotated relative to the stator, or vice versa. The valve can thus preferably be a rotor valve. Alternatively, the first valve body can be designed as a stator and the second valve body can be designed to be longitudinally displaceable relative to the stator, or vice versa. Thus, the valve can also be a translationally switchable fluid valve.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Ventil als Fluidventil zum Ermöglichen bzw. Verunmöglichen von Fluidverbindungen abhängig von einem Schaltzustand des Ventils ausgebildet sein. In einer oder mehreren bestimmten Relativpositionen oder Relativorientierungen zwischen dem ersten Ventilkörper und dem zweiten Ventilkörper können fluidische Strukturen in den beiden Ventilkörpern selektiv miteinander zum Ausbilden einer vorbestimmten Fluidverbindung fluidisch gekoppelt sein. In einer oder mehreren anderen Relativpositionen oder Relativorientierungen zwischen dem ersten Ventilkörper und dem zweiten Ventilkörper können fluidische Strukturen in den beiden Ventilkörpern voneinander zum Verhindern einer vorbestimmten Fluidverbindung fluidisch gekoppelt sein. Durch einen entsprechenden Schaltvorgang kann das Ventil die unterschiedlichen fluidischen Kopplungs- bzw. Entkopplungszustände unterstützen.According to one exemplary embodiment, the valve can be designed as a fluid valve to enable or disable fluid connections depending on a switching state of the valve. In one or more specific relative positions or relative orientations between the first valve body and the second valve body, fluidic structures in the two valve bodies can be selectively fluidically coupled to one another to form a predetermined fluid connection. In one or more other relative positions or relative orientations between the first valve body and the second valve body, fluidic structures in the two valve bodies can be fluidically coupled from one another to prevent a predetermined fluid connection. The valve can support the different fluidic coupling or decoupling states by means of a corresponding switching operation.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der erste Ventilkörper mehrere Ports aufweisen und der zweite Ventilkörper mit mindestens einer Verbindungsstruktur zum selektiven fluidischen Koppeln oder Entkoppeln jeweiliger der Ports abhängig von einer Relativorientierung zwischen dem ersten Ventilkörper und dem zweiten Ventilkörper versehen sein. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „Port“ insbesondere ein fluidischer Anschluss verstanden werden, an den ein Fluidbauteil (zum Beispiel eine Komponente eines Probentrenngeräts (zum Beispiel ein Fluidantrieb, eine Probentrenneinrichtung, eine Wasteleitung, etc.)) fluiddicht angeschlossen werden kann. Unterschiedliche Ports können an unterschiedlichen Positionen des Ventils angeordnet sein. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „Verbindungsstruktur“ insbesondere ein fluidischer Kanal an dem Ventil verstanden werden, der abhängig von einer Schaltposition des Ventils eine Kopplung bestimmter Ports ermöglicht oder verunmöglicht. Insbesondere kann eine solche Verbindungsstruktur eine Nut in einem Ventilkörper des Ventils sein.According to one embodiment, the first valve body may have a plurality of ports and the second valve body may be provided with at least one connection structure for selectively fluidly coupling or decoupling respective ones of the ports depending on a relative orientation between the first valve body and the second valve body. In the context of the present application, the term "port" can be understood in particular as a fluidic connection to which a fluidic component (e.g. a component of a sample separation device (e.g. a fluid drive, a sample separation device, a waste line, etc.)) can be connected in a fluid-tight manner . Different ports can be located at different positions of the valve. In the context of the present application, the term “connection structure” can be understood in particular as a fluidic channel on the valve which, depending on a switching position of the valve, enables or disables the coupling of certain ports. In particular, such a connection structure can be a groove in a valve body of the valve.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Probentrenngerät einen Injektor mit den oben beschriebenen Merkmalen aufweisen, der das dann als Injektionsventil ausgebildete Ventil (oder mehrere solche Ventile) aufweisen kann. Darüber hinaus können die Dosiereinrichtung, das Probenaufnahmevolumen (beispielsweise eine Probenschleife), eine Probennadel und ein Probensitz zum fluiddichten Aufnehmen der Probennadel zum Injektor gehören.According to one exemplary embodiment, the sample separation device can have an injector with the features described above, which can then have the valve (or a plurality of such valves) designed as an injection valve. In addition, the dosing device, the sample receiving volume (for example a sample loop), a sample needle and a sample seat for receiving the sample needle in a fluid-tight manner can belong to the injector.

Das Probentrenngerät kann ein mikrofluidisches Messgerät, ein Life Science-Gerät, ein Flüssigkeitschromatographiegerät, ein Gaschromatographiegerät, eine HPLC (High Performance Liquid Chromatography), eine UHPLC-Anlage oder ein SFC- (superkritische Flüssigkeitschromatographie) Gerät sein. Allerdings sind viele andere Anwendungen möglich.The sample separation device can be a microfluidic measuring device, a life science device, a liquid chromatography device, a gas chromatography device, an HPLC (high performance liquid chromatography), a UHPLC system or an SFC (supercritical liquid chromatography) device. However, many other applications are possible.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Probentrenneinrichtung als chromatographische Trenneinrichtung, insbesondere als Chromatographietrennsäule, ausgebildet sein. Bei einer chromatographischen Trennung kann die Chromatographietrennsäule mit einem Adsorptionsmedium, versehen sein. An diesem kann die fluidische Probe aufgehalten werden und erst nachfolgend bei Anwesenheit einer spezifischen Lösungsmittelzusammensetzung fraktionsweise wieder abgelöst werden, womit die Trennung der Probe in ihre Fraktionen bewerkstelligt wird.According to one exemplary embodiment, the sample separation device can be designed as a chromatographic separation device, in particular as a chromatography separation column. In the case of a chromatographic separation, the chromatographic separation column can be provided with an adsorption medium. The fluidic sample can be stopped at this and only subsequently be detached again in fractions when a specific solvent composition is present, with which the separation of the sample into its fractions is accomplished.

Ein Pumpsystem zum Fördern von Fluid kann zum Beispiel dazu eingerichtet sein, das Fluid bzw. die mobile Phase mit einem hohen Druck, zum Beispiel einige 100 bar bis hin zu 1000 bar und mehr, durch das System hindurchzubefördern.A pumping system for conveying fluid can, for example, be set up to convey the fluid or the mobile phase through the system at a high pressure, for example a few 100 bar up to 1000 bar and more.

Das Probentrenngerät kann einen Probeninjektor zum Einbringen der Probe in den fluidischen Trennpfad aufweisen. Ein solcher Probeninjektor kann eine mit einem Sitz koppelbare Injektionsnadel in einem entsprechenden Flüssigkeitspfad aufweisen, wobei die Nadel aus diesem Sitz herausgefahren werden kann, um Probe aufzunehmen, wobei nach dem Wiedereinführen der Nadel in den Sitz die Probe sich in einem Fluidpfad befindet, der, zum Beispiel durch das Schalten eines Ventils, in den Trennpfad des Systems hineingeschaltet werden kann, was zum Einbringen der Probe in den fluidischen Trennpfad führt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann ein Probeninjektor bzw. Sampler mit einer Nadel verwendet werden, die ohne Sitz betrieben wird.The sample separation device can have a sample injector for introducing the sample into the fluidic separation path. Such a sample injector can have an injection needle that can be coupled to a seat in a corresponding fluid path, with the needle being able to be moved out of this seat in order to take up a sample, with the sample being in a fluid path after reinserting the needle into the seat, which, for For example, by switching a valve, it can be switched into the separation path of the system, which leads to the introduction of the sample into the fluidic separation path. In another embodiment of the invention, a sample injector can be used with a needle that operates without a seat.

Das Probentrenngerät kann einen Fraktionssammler zum Sammeln der getrennten Komponenten aufweisen. Ein solcher Fraktionssammler kann die verschiedenen Komponenten der aufgetrennten Probe zum Beispiel in verschiedene Flüssigkeitsbehälter führen. Die analysierte Probe kann aber auch einem Abflussbehälter zugeführt werden.The sample separation device may include a fraction collector for collecting the separated components. Such a fraction collector can lead the different components of the separated sample into different liquid containers, for example. However, the analyzed sample can also be fed to an outflow container.

Vorzugsweise kann das Probentrenngerät einen Detektor zur Detektion der getrennten Komponenten aufweisen. Ein solcher Detektor kann ein Signal erzeugen, welches beobachtet und/oder aufgezeichnet werden kann, und welches für die Anwesenheit und Menge der Probenkomponenten in dem durch das System fließenden Fluid indikativ ist.The sample separation device can preferably have a detector for detecting the separated components. Such a detector can generate a signal which can be observed and/or recorded and which is indicative of the presence and quantity of the sample components in the fluid flowing through the system.

Figurenlistecharacter list

Andere Ziele und viele der begleitenden Vorteile von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden leicht wahrnehmbar werden und besser verständlich werden unter Bezugnahme auf die folgende detailliertere Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen. Merkmale, die im Wesentlichen oder funktionell gleich oder ähnlich sind, werden mit denselben Bezugszeichen versehen.

1 zeigt ein HPLC-System mit einem ein Injektionsventil aufweisenden Injektor gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 zeigt ein Ventil gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 zeigt ein Ventil gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 zeigt einen Stator des Ventils gemäß 3.

Other objects and many of the attendant advantages of embodiments of the present invention will be readily appreciated and become better understood by reference to the following more detailed description of embodiments taken in connection with the accompanying drawings. Features that are essentially or functionally the same or similar are provided with the same reference numbers.

1 shows an HPLC system with an injector having an injection valve according to an exemplary embodiment of the invention.
2 shows a valve according to an exemplary embodiment of the invention.
3 12 shows a valve according to another exemplary embodiment of the invention.
4 shows a stator of the valve according to FIG 3 .

Die Darstellung in der Zeichnung ist schematisch.The representation in the drawing is schematic.

Bevor bezugnehmend auf die Figuren exemplarische Ausführungsbeispiele beschrieben werden, sollen einige grundlegende Überlegungen zusammengefasst werden, basierend auf denen exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung abgeleitet worden sind.Before exemplary embodiments are described with reference to the figures, some basic considerations should be summarized, on the basis of which exemplary embodiments of the invention were derived.

Herkömmliche Hochdruck-Rotorventile für HPLCs werden durch die Verwendung von Nuten in einer rotierenden Scheibe (als Rotor-Ventilkörper) realisiert, um Kanalöffnungen in einem stationären Teil (als Stator-Ventilkörper) selektiv zu verbinden oder zu trennen. Um auch bei hohen Drücken zuverlässig fest zu schließen, wird der Rotor mit einer Vorspannkraft gegen den Stator gedrückt. Diese Vorspannkraft erzeugt bei einem Schaltvorgang eine hohe Reibung infolge einer resultierenden relativen Drehbewegung zwischen Rotor und Stator. Diese hohe Reibung trägt zum Verschleiß und damit zur Begrenzung der Lebensdauer des Ventils bei.Conventional high-pressure rotor valves for HPLCs are realized by using grooves in a rotating disk (as the rotor valve body) to selectively connect or disconnect channel openings in a stationary part (as the stator valve body). In order to reliably close even at high pressures, the rotor is pressed against the stator with a preload force. During a switching process, this pretensioning force generates high friction as a result of the resulting relative rotary movement between the rotor and stator. This high friction contributes to wear and thus limits the life of the valve.

Ferner werden herkömmlich federbelastete Ventile eingesetzt, die während des Schaltvorgangs durch mechanische oder elektrische Aktuatoren statisch entlastet werden, so dass der Verschleiß reduziert wird. Allerdings garantieren diese Aktuatoren nicht, dass die Dichtigkeit während des Schaltvorgangs ungeachtet der Reduzierung des Anpressdrucks erhalten bleibt. Darüber hinaus erfordern solche Aktuatoren eine komplexe mechanische Konstruktion.Furthermore, conventionally spring-loaded valves are used, which are statically relieved during the switching process by mechanical or electrical actuators, so that wear is reduced. However, these actuators do not guarantee that the tightness is maintained during the shifting process, regardless of the reduction in contact pressure. In addition, such actuators require a complex mechanical design.

Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Ventil mit einer Schaltentlastung geschaffen, die auf der Beaufschlagung mindestens eines Ventilkörpers mit einer Oszillation - insbesondere während eines Schaltvorgangs - beruhen. Durch eine solche Oszillation kann die Reibungskraft zwischen den Ventilkörpern während des Schaltens maßgeblich verringert werden. Das Ventil kann dann verschleißarm und mit langer Lebensdauer betrieben werden, ohne dass eine Beeinträchtigung in Hinblick auf die Dichtigkeit (insbesondere Fluiddichtigkeit) auftritt. Anschaulich können die Oszillationen so schnell sein, dass Fluid zwischen den Ventilkörpern trotz der Oszillationen nicht oder nicht in nennenswerter Weise zwischen den Verbindungsflächen der Ventilkörper austreten kann. Besonders vorteilhaft kann ein Ventil gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung als Rotorventil mit Schaltentlastung durch von einem Piezo-Aktor erzeugten Vibrationen ausgebildet werden.According to an exemplary embodiment of the invention, a valve with switching relief is created which is based on the action of at least one valve body with an oscillation—in particular during a switching process. Such an oscillation can significantly reduce the frictional force between the valve bodies during switching. The valve can then be operated with little wear and a long service life, without any impairment in terms of tightness (particularly fluid tightness). Clearly, the oscillations can be so fast that fluid between the valve bodies cannot escape between the connecting surfaces of the valve bodies, or not to any significant extent, despite the oscillations. A valve according to an exemplary embodiment of the invention can be designed particularly advantageously as a rotor valve with switching relief by means of vibrations generated by a piezo actuator.

Anschaulich kann gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Schwingung zwischen Rotor und Stator eines Ventils bereitgestellt werden, um die Reibung beim Schalten des Rotors gegen den Stator zu reduzieren. Genauer gesagt kann mit Vorteil zumindest zeitweise eine Schwingung an ein (vorzugsweise Scher-) Ventil angelegt werden, um die Reibung zwischen wechselwirkenden Oberflächen, zum Beispiel zwischen einem als Stator ausgebildeten ersten Ventilkörper und einem als Rotor ausgebildeten zweiten Ventilkörper zu reduzieren.Clearly, according to an exemplary embodiment of the present invention, a vibration between the rotor and the stator of a valve can be provided in order to reduce the friction when the rotor is switched against the stator. More specifically, vibration can advantageously be applied at least temporarily to a (preferably shear) valve to reduce friction between interacting surfaces, for example between a first valve body configured as a stator and a second valve body configured as a rotor.

Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann mittels der Oszillationseinrichtung eine mechanische Schwingung in zumindest einen der korrespondierenden Ventilkörper eingeleitet werden, vorzugsweise vertikal oder zumindest mit einer vertikalen Komponente. Bevorzugt können die mit den Oszillationen korrespondierenden mechanischen Schwingungen senkrecht zu aneinander anliegenden Funktionsflächen der beiden Ventilkörper (vorzugsweise Rotor und Stator) erfolgen. Dies kann zu einer besonders starken Verringerung der Anpresskraft führen. Die Schwingung kann zum Beispiel in axialer Richtung erzeugt werden, beispielsweise entlang einer Drehachse eines Rotorventils. Alternativ kann die oszillierende Bewegung auch in radialer Richtung erfolgen, beispielsweise in einer Ebene senkrecht zu einer Drehachse eines Rotorventils. Die Übertragung der Oszillationen auf zumindest einen der Ventilkörper kann zum Beispiel durch Einwirken eines Federmechanismus des Ventils auf die Oszillationseinrichtung zum Verstärken der Wirkverbindung zwischen Oszillationseinrichtung und Ventilkörper(n) bewerkstelligt werden. Hierfür kann die Oszillationseinrichtung beispielsweise mit einem Piezo oder mit einem elektroaktiven Polymer (EAP, electroactive polymer) ausgestattet werden.According to an exemplary embodiment, a mechanical oscillation can be introduced into at least one of the corresponding valve bodies by means of the oscillation device, preferably vertically or at least with a vertical component. The mechanical vibrations corresponding to the oscillations can preferably take place perpendicularly to the functional surfaces of the two valve bodies (preferably rotor and stator) in contact with one another. This can lead to a particularly strong reduction in the pressing force. For example, the vibration can be generated in an axial direction, for example along an axis of rotation of a rotor valve. Alternatively, the oscillating movement can also take place in the radial direction, for example in a plane perpendicular to an axis of rotation of a rotor valve. The transmission of the oscillations to at least one of the valve bodies can be brought about, for example, by the action of a spring mechanism of the valve on the oscillating device to strengthen the operative connection between the oscillating device and the valve body(s). For this purpose, the oscillation device can be equipped with a piezo or with an electroactive polymer (EAP, electroactive polymer), for example.

Die Oszillation oder Schwingung kann bevorzugt im Bereich von 8 kHz bis 15 kHz liegen, da Oszillationen bei diesen Frequenzen ausreichend nahe einer Resonanzfrequenz des schwingfähigen Systems liegen, zu dem der mit den Oszillationen beaufschlagte Ventilkörper gehört. Beispielsweise kann eine solche Oszillation oder Schwingung nur vor und/oder während des Schaltens des Ventils (zum Beispiel während der Drehung eines als Rotor ausgebildeten Ventilkörpers oder während eines Längsverschiebens eines als Verschiebeelement ausgebildeten Ventilkörpers) erfolgen, alternativ kontinuierlich. Exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung sind auf alle Arten von Scherventilen anwendbar, einschließlich Rotations- und Translationsventile.The oscillation or oscillation can preferably be in the range of 8 kHz to 15 kHz, since oscillations at these frequencies are sufficiently close to a resonance frequency of the oscillatable system to which the valve body subjected to the oscillations belongs. For example, such an oscillation or oscillation can take place only before and/or during the switching of the valve (for example during the rotation of a valve body designed as a rotor or during a longitudinal displacement of a valve body designed as a displacement element), alternatively continuously. Exemplary embodiments of the invention are applicable to all types of shear valves, including rotary and translational valves.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann mittels eines Mehrschicht-Piezoelements ein Rotorsystem (zum Beispiel gebildet aus Rotor, Rotorwelle, Federbaugruppe, Axiallager und Piezoaktuator) nahe seiner Resonanzfrequenz (insbesondere bei einer Frequenz im Bereich von ±20 % um seine Resonanzfrequenz) in Schwingung gebracht werden. Auf diese Weise kann im zeitlichen Mittel eine mechanische Entlastung der Rotor-Stator-Verbindungsflächen eintreten. Auf diese Weise kann vorteilhaft ein Schaltvorgang ermöglicht werden, ohne dass eine Federvorspannung durch einen Aktuator statisch reduziert wird.According to an exemplary embodiment of the invention, a rotor system (formed, for example, from rotor, rotor shaft, spring assembly, axial bearing and piezo actuator) can be made to oscillate close to its resonant frequency (in particular at a frequency in the range of ±20% around its resonant frequency) by means of a multi-layer piezo element . In this way, a mechanical relief of the rotor-stator connection surfaces can occur on average over time. In this way, a switching process can advantageously be made possible without a spring preload being statically reduced by an actuator.

Somit kann es gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung ermöglicht werden, den Verschleiß eines Rotorventils zu reduzieren und somit die Lebensdauer zu verlängern. Darüber hinaus kann für den Schaltvorgang mit Vorteil ein geringeres Drehmoment ausreichend sein als bei herkömmlichen Ansätzen.Thus, according to exemplary embodiments of the invention, it can be made possible to reduce the wear of a rotor valve and thus to increase the service life. In addition, a lower torque can advantageously be sufficient for the switching process than with conventional approaches.

Anschaulich kann ein Einsatz eines Feder-Masse-Oszillators gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung den mechanischen Aufwand für ein Entlastungssystem erheblich reduzieren. Eine dynamische Reduzierung der Reibungskraft zwischen den zum Schalten des Ventils relativ zueinander zu bewegenden Ventilkörpern durch Vibrationen kann den Einsatz in einem vorjustierten System ermöglichen, in dem keine kritischen mechanischen Toleranzen auftreten. Mit Vorteil braucht ein Ventil gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung keinen mechanischen Verfahrweg erzeugen, um eine Vorspannfeder zumindest teilweise zu entlasten. Vorteil hält dies die Konstruktion des Ventils sehr einfach.Clearly, using a spring-mass oscillator according to an exemplary embodiment of the invention can significantly reduce the mechanical complexity for a relief system. A dynamic reduction in the frictional force between the valve bodies that are to be moved relative to one another in order to switch the valve by means of vibrations can enable use in a pre-adjusted system in which no critical mechanical tolerances occur. Advantageously, a valve according to an exemplary embodiment of the invention does not need to produce a mechanical displacement path in order to at least partially relieve a prestressing spring. Advantage this keeps the construction of the valve very simple.

1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines HPLC-Systems als Beispiel für ein Flüssigchromatografie-Probentrenngerät 10 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie es zum Beispiel zur Flüssigkeitschromatographie verwendet werden kann. Eine Fluidfördereinrichtung bzw. ein Fluidantrieb 20, der mit Lösungsmitteln aus einer Zuführeinrichtung 25 versorgt wird, treibt eine mobile Phase durch eine Probentrenneinrichtung 30 (wie zum Beispiel eine chromatographische Säule), die eine stationäre Phase beinhaltet. Die Zuführeinrichtung 25 umfasst eine erste Fluidkomponentenquelle 113 zum Bereitstellen eines ersten Fluids bzw. einer ersten Lösungsmittelkomponente A (zum Beispiel Wasser) und eine zweite Fluidkomponentenquelle 111 zum Bereitstellen eines anderen zweiten Fluids bzw. einer zweiten Lösungsmittelkomponente B (zum Beispiel ein organisches Lösungsmittel). Ein optionaler Entgaser 27 kann die mittels der ersten Fluidkomponentenquelle 113 und mittels der zweiten Fluidkomponentenquelle 111 bereitgestellten Lösungsmittel entgasen, bevor diese dem Fluidantrieb 20 zugeführt werden. Eine Probenaufgabeeinheit, die auch als Injektor 40 bezeichnet werden kann, ist zwischen dem Fluidantrieb 20 und der Probentrenneinrichtung 30 angeordnet, um eine Probenflüssigkeit bzw. eine fluidische Probe in einen fluidischen Trennpfad 120 einzubringen. Hierfür kann ein Ventil 90 des Injektors 40 entsprechend geschaltet werden. Die stationäre Phase der Probentrenneinrichtung 30 ist dazu vorgesehen, Komponenten der Probe zu separieren. Ein Detektor 50, der eine Flusszelle aufweisen kann, detektiert separierte Komponenten der Probe, und ein Fraktionierungsgerät 60 kann dazu vorgesehen werden, separierte Komponenten der Probe in dafür vorgesehene Behälter auszugeben. Nicht mehr benötigte Flüssigkeiten können in einen Abflussbehälter bzw. in eine Wasteleitung (nicht gezeigt) ausgegeben werden. 1 shows the basic structure of an HPLC system as an example of a liquid chromatography sample separation device 10 according to an exemplary embodiment of the invention, such as for liquid chromatography ver can be turned. A fluid driver 20, supplied with solvents from a supply 25, drives a mobile phase through a sample separation device 30 (such as a chromatographic column) containing a stationary phase. The feed device 25 comprises a first fluid component source 113 for providing a first fluid or a first solvent component A (for example water) and a second fluid component source 111 for providing a different second fluid or a second solvent component B (for example an organic solvent). An optional degasser 27 can degas the solvents provided by the first fluid component source 113 and by the second fluid component source 111 before they are fed to the fluid drive 20 . A sample application unit, which can also be referred to as an injector 40 , is arranged between the fluid drive 20 and the sample separation device 30 in order to introduce a sample liquid or a fluidic sample into a fluidic separation path 120 . A valve 90 of the injector 40 can be switched accordingly for this purpose. The stationary phase of the sample separation device 30 is intended to separate components of the sample. A detector 50, which may comprise a flow cell, detects separated components of the sample, and a fractionation device 60 may be provided to dispense separated components of the sample into containers provided for this purpose. Liquids that are no longer required can be discharged into a drain container or into a waste line (not shown).

Während ein Flüssigkeitspfad zwischen dem Fluidantrieb 20 und der Probentrenneinrichtung 30 typischerweise unter Hochdruck steht, wird die Probenflüssigkeit unter Normaldruck zunächst in einen vom Flüssigkeitspfad getrennten Bereich, eine so genannte Probenschleife bzw. ein Probenaufnahmevolumen 116, der Probenaufgabeeinheit bzw. des Injektors 40 eingegeben, die dann wiederum die Probenflüssigkeit in den unter Hochdruck stehenden Trennpfad 120 einbringt. Unter einer Probenschleife als Probenaufnahmevolumen 116 (auch als Sample Loop bezeichnet) kann ein Abschnitt einer Fluidleitung verstanden werden, der zum Aufnehmen bzw. Zwischenspeichern einer vorgegebenen Menge von fluidischer Probe ausgebildet ist.While a liquid path between the fluid drive 20 and the sample separation device 30 is typically under high pressure, the sample liquid is first introduced under normal pressure into an area separate from the liquid path, a so-called sample loop or a sample receiving volume 116, of the sample application unit or the injector 40, which then in turn introduces the sample liquid into the separation path 120 which is under high pressure. A sample loop as a sample receiving volume 116 (also referred to as a sample loop) can be understood to mean a section of a fluid line which is designed to receive or temporarily store a predetermined quantity of fluidic sample.

Für den Injektor 40 gemäß 1 ist auch eine (beispielsweise mittels eines nicht dargestellten Roboters verfahrbare) Probennadel 122 schematisch dargestellt. Ein zugehöriger Nadelsitz 124 dient zum fluiddichten Aufnehmen der Probennadel 122. Die Probennadel 122 kann zwischen einem mit fluidischer Probe gefüllten Probenbehälter 126 und dem Nadelsitz 124 verfahren werden. Zum Ansaugen von fluidischer Probe wird die Probennadel 122 in den Probenbehälter 126 eingeführt. Das Ansaugen einer gewünschten Menge von fluidischer Probe in das Probenaufnahmevolumen 116 kann mittels einer nur schematisch dargestellten Dosiereinrichtung 118 erfolgen, die beispielsweise als Spritzenpumpe ausgebildet sein kann. Nach Einführen der Probennadel 122 in den Nadelsitz 124 kann die angesaugte fluidische Probe in den Trennpfad 120 injiziert werden.For the injector 40 according to 1 a sample needle 122 (which can be moved, for example, by means of a robot, not shown) is also shown schematically. An associated needle seat 124 serves to receive the sample needle 122 in a fluid-tight manner. The sample needle 122 can be moved between a sample container 126 filled with a fluid sample and the needle seat 124 . The sample needle 122 is inserted into the sample container 126 in order to aspirate fluidic sample. A desired amount of fluidic sample can be sucked into the sample receiving volume 116 by means of a dosing device 118, shown only schematically, which can be designed, for example, as a syringe pump. After inserting the sample needle 122 into the needle seat 124 , the aspirated fluidic sample can be injected into the separation path 120 .

Eine Steuereinrichtung 70 steuert die einzelnen Komponenten 20, 25, 30, 40, 50, 60 des Probentrenngeräts 10.A control device 70 controls the individual components 20, 25, 30, 40, 50, 60 of the sample separation device 10.

1 zeigt auch eine Flüssigchromatografie-Fluidversorgungsvorrichtung 150 zum Bereitstellen einer Mischung aus mehreren unterschiedlichen Fluiden als Lösungsmittelzusammensetzung bzw. mobile Phase für das Flüssigchromatografie-Probentrenngerät 10. Die Fluidversorgungsvorrichtung 150 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Zuführleitungen 171, 173 auf, von denen jede fluidisch mit einer jeweiligen der zwei als Fluidkomponentenquellen 113, 111 bezeichneten Lösungsmittelbehältern zum Bereitstellen eines jeweiligen der Fluide bzw. Lösungsmittelkomponenten A und B fluidisch gekoppelt ist. Zum Beispiel ist Lösungsmittelkomponente A Wasser und Lösungsmittelkomponente B ein organisches Lösungsmittel (wie zum Beispiel Ethanol, Methanol oder Acetonitril). Das jeweilige Fluid bzw. die jeweilige Lösungsmittelkomponente A bzw. B wird durch die jeweilige Zuführleitung 171 bzw. 173, durch den Entgaser 27 zu einem Proportionierventil 87 als Proportioniereinrichtung gefördert, an dem die Fluide bzw. Lösungsmittelkomponenten A bzw. B aus den Zuführleitungen 171, 173 miteinander vereinigt werden. An dem Proportionierventil 87 fließen die Fluidpakete aus den Zuführleitungen 171, 173 also unter Bildung einer homogenen Lösungsmittelzusammensetzung zusammen. Letztere wird dann dem Fluidantrieb 20 zugeführt. 1 also shows a liquid chromatography fluid supply device 150 for providing a mixture of several different fluids as a solvent composition or mobile phase for the liquid chromatography sample separation device 10. In the exemplary embodiment shown, the fluid supply device 150 has two supply lines 171, 173, each of which is fluidically connected to a respective one of the two solvent containers designated as fluid component sources 113, 111 for providing a respective one of the fluids or solvent components A and B is fluidically coupled. For example, solvent component A is water and solvent component B is an organic solvent (such as ethanol, methanol, or acetonitrile). The respective fluid or the respective solvent component A or B is conveyed through the respective feed line 171 or 173, through the degasser 27 to a proportioning valve 87 as a proportioning device, at which the fluid or solvent components A or B from the feed lines 171, 173 be united with each other. The fluid packets from the supply lines 171, 173 thus flow together at the proportioning valve 87 to form a homogeneous solvent composition. The latter is then fed to the fluid drive 20 .

Im Betrieb des Probentrenngeräts 10 und insbesondere des Injektors 40 wird das Ventil 90 mittels der Steuereinrichtung 70 zum Injizieren einer fluidischen Probe aus dem Probenaufnahmevolumen 116 in eine mobile Phase in dem Trennpfad 120 zwischen dem Fluidantrieb 20 und der Probentrenneinrichtung 30 des Probentrenngeräts 10 geschaltet. Dieses Schalten des Ventils 90 erfolgt zum Bewirken einer Relativbewegung zwischen einem ersten Ventilkörper (der ein bezogen auf ein Laborsystem in Ruhe befindlicher Stator sein kann, siehe Bezugszeichen 100 in 2) und einem zweiten Ventilkörper (der ein in Bezug auf das Laborsystem verdrehbarer Rotor sein kann, siehe Bezugszeichen 102 in 2) des Ventils 90. Der erste Ventilkörper kann mit mehreren Ports und optional mit einer oder mehreren nutförmigen Verbindungsstrukturen versehen sein. Der zweite Ventilkörper hingegen kann mit vorzugsweise mehreren nutförmigen Verbindungsstrukturen ausgestattet sein, um dadurch jeweilige der Ports des ersten Ventilkörpers abhängig von einer jeweiligen Relativorientierung zwischen dem ersten Ventilkörper und dem zweiten Ventilkörper mittels der mindestens einen Verbindungsstruktur des zweiten Ventilkörpers selektiv fluidisch zu koppeln oder zu entkoppeln. Anschaulich kann eine jeweilige nutförmige Verbindungsstruktur des zweiten Ventilkörpers in bestimmten Schaltzuständen des Ventils 90 zwei (oder mehr) der Ports des ersten Ventilkörpers fluidisch miteinander verbinden und zwischen anderen der Ports des ersten Ventilkörpers eine fluidische Entkopplung ausbilden. Auf diese Weise können die einzelnen Komponenten des Probentrenngeräts 90 miteinander abhängig von einem jeweiligen Betriebszustand des Injektors 40 in einen einstellbaren fluidischen (Ent-)Kopplungszustand gebracht werden. Mit Vorteil kann mit dem Ventil 90 das Schalten derart durchgeführt werden, dass ein an den Fluidantrieb 20 angeschlossener Fluidantriebs-Port der Ports des ersten Ventilkörpers mittels mindestens einer der Verbindungsstrukturen mit einem an die Probentrenneinrichtung 30 angeschlossenen Probentrenneinrichtungs-Port gekoppelt werden kann. Folglich kann in diesem Betriebszustand der Fluidantrieb 20 mit der Probentrenneinrichtung 30 fluidisch gekoppelt werden, zum Beispiel um mobile Phase des Fluidantriebs 20 in den Trennpfad 120 zu fördern. Es ist auch möglich, den Fluidantrieb 20 mit einem an die Dosiereinrichtung 118 angeschlossenen Dosiereinrichtungs-Port des ersten Ventilkörpers fluidisch zu koppeln. Mittels der Dosiereinrichtung 118 kann eine gewünschte Menge fluidischer Probe aus einem Probenbehälter 126 in das Probenaufnahmevolumen 116 eingesaugt werden. Somit kann in einem Betriebszustand der Fluidantrieb 20 mit der Dosiereinrichtung 118 fluidisch gekoppelt werden, zum Beispiel für eine Probeninjektion. Ferner kann der Fluidantrieb 20 mit einem an die Wasteleitung angeschlossenen Waste-Port des ersten Ventilkörpers fluidisch gekoppelt werden, zum Beispiel um mobile Phase des Fluidantriebs 20 über die Wasteleitung abzuführen (nicht gezeigt).During operation of the sample separation device 10 and in particular of the injector 40, the valve 90 is switched by the control device 70 for injecting a fluidic sample from the sample receiving volume 116 into a mobile phase in the separation path 120 between the fluid drive 20 and the sample separation device 30 of the sample separation device 10. This switching of the valve 90 takes place in order to bring about a relative movement between a first valve body (which can be a stator which is at rest in relation to a laboratory system, see reference number 100 in 2 ) and a second valve body (which can be a rotatable rotor with respect to the laboratory system, see reference number 102 in 2 ) of the valve 90. The first valve body can be provided with a plurality of ports and optionally with one or more groove-shaped connection structures. The second valve body, however, can with preferably be equipped with a plurality of groove-shaped connection structures in order to thereby selectively fluidly couple or decouple respective ones of the ports of the first valve body depending on a respective relative orientation between the first valve body and the second valve body by means of the at least one connection structure of the second valve body. Clearly, a respective groove-shaped connection structure of the second valve body can fluidly connect two (or more) of the ports of the first valve body to one another in certain switching states of valve 90 and form a fluidic decoupling between other ports of the first valve body. In this way, the individual components of the sample separation device 90 can be brought into an adjustable fluidic (de)coupling state with one another depending on a respective operating state of the injector 40 . Switching can advantageously be carried out with the valve 90 in such a way that a fluid drive port of the ports of the first valve body connected to the fluid drive 20 can be coupled to a sample separation device port connected to the sample separation device 30 by means of at least one of the connecting structures. Consequently, in this operating state, the fluid drive 20 can be fluidically coupled to the sample separation device 30, for example in order to convey the mobile phase of the fluid drive 20 into the separation path 120. It is also possible to fluidly couple the fluid drive 20 to a metering device port of the first valve body that is connected to the metering device 118 . A desired quantity of fluidic sample can be sucked in from a sample container 126 into the sample receiving volume 116 by means of the dosing device 118 . Thus, in an operating state, the fluid drive 20 can be fluidically coupled to the dosing device 118, for example for sample injection. Furthermore, the fluid drive 20 can be fluidically coupled to a waste port of the first valve body connected to the waste line, for example in order to discharge mobile phase of the fluid drive 20 via the waste line (not shown).

Bei dem Probentrenngerät 10 gemäß 1 können an unterschiedlichen Positionen Fluidventile vorgesehen sein. Zum einen kann mindestens ein Fluidventil an dem Injektor 40 vorgesehen sein, das in 1 mit Bezugszeichen 90 dargestellt ist und das zum Einleiten von fluidischer Probe in mobile Phase in dem Trennpfad 120 zwischen Fluidantrieb 20 und Probentrenneinrichtung 30 dient. Auch in der Proportioniereinrichtung 87 kann mindestens ein Fluidventil enthalten sein, das geschaltet werden kann, um unterschiedliche Fluide in unterschiedlichen Anteilen in eine zu bildende mobile Phase einzubringen. Darüber hinaus kann auch in dem Fluidantrieb 20 mindestens ein Fluidventil enthalten sein. Beispielsweise kann der Fluidantrieb 20 als Kolbenpumpe oder Anordnung von zwei (insbesondere seriell angeordneten) Kolbenpumpen ausgebildet sein. An einem Einlass einer jeweiligen Kolbenpumpe und/oder zwischen seriell angeordneten Kolbenpumpen kann ein entsprechendes Fluidventil angebracht sein. Jedes dieser Ventile kann ausgebildet sein, wie dies nachfolgend für das Beispiel von Ventil 90 beschrieben wird:In the sample separator 10 according to 1 Fluid valves can be provided at different positions. On the one hand, at least one fluid valve can be provided on the injector 40, which in 1 is shown with reference numeral 90 and which is used to introduce fluidic sample into the mobile phase in the separation path 120 between the fluid drive 20 and the sample separation device 30 . At least one fluid valve can also be contained in the proportioning device 87, which can be switched in order to introduce different fluids in different proportions into a mobile phase to be formed. In addition, at least one fluid valve can also be contained in the fluid drive 20 . For example, the fluid drive 20 can be in the form of a piston pump or an arrangement of two (in particular serially arranged) piston pumps. A corresponding fluid valve can be attached to an inlet of a respective piston pump and/or between serially arranged piston pumps. Each of these valves can be designed as described below for the example of valve 90:

Das Ventil 90 kann einen zum Beispiel als Stator ausgebildeten ersten Ventilkörper 100 und einen dichtend an dem ersten Ventilkörper 100 anliegenden zweiten Ventilkörper 102 aufweisen, der zum Schalten des Ventils 90 relativ zu dem ersten Ventilkörper 100 bewegbar ist. Der zweite Ventilkörper 102 kann insbesondere als Rotor ausgebildet sein, d.h. gegenüber dem ersten Ventilkörper 100 drehbar sein. Vorteilhaft kann an dem Ventil 90 eine (vorzugsweise mittels der Steuereinrichtung 70 steuerbare) Oszillationseinrichtung 104 vorgesehen sein, die zum Beaufschlagen des ersten Ventilkörpers 100 und/oder des zweiten Ventilkörpers 102 mit einer mechanischen Oszillation ausgebildet sein kann. Beispielsweise kann die Oszillationseinrichtung 104 ausschließlich während eines Schaltens des Ventils 90 zum Erzeugen von mechanischen Oszillationen aktiviert sein und ansonsten in einem inaktiven Zustand befindlich sein, in dem keine mechanischen Oszillationen generiert werden. Alternativ kann die Oszillationseinrichtung 104 während des Betriebs des Ventils 90 durchgehend Oszillationen generieren. Beim Schalten des Ventils 90 wird der zweite Ventilkörper 102 relativ zu dem ersten Ventilkörper 100 bewegt, insbesondere gedreht. Dabei tritt eine hohe Reibung zwischen den Ventilkörpern 100, 102 auf, um auch beim Schalten eine hohe Fluiddichtigkeit sicherzustellen. Das Erzeugen von mechanischen Oszillationen an den Ventilkörpern 100, 102 dämpft vorteilhaft die Reibungskraft zwischen den Ventilkörpern 100, 102 beim Schalten und vermindert daher den Verschleiß am Ventil 90. Anschaulich kann durch das Oszillieren ein durchgehender vollflächiger Kontakt den beiden Ventilkörper 100, 102 wiederkehrend unterbrochen und dazwischen wiederhergestellt werden. Dies vermindert die Reibungskraft in dem Maße, wie die beiden Ventilkörper 100, 102 durch die Oszillationen zeitweise außer Kontakt oder in Kontakt mit verringerter Kontaktfläche gebracht werden. Gleichzeitig ist das Fluid, das zwischen den Ventilkörpern 100, 102 fließen kann, ausreichend träge, um ungeachtet der Oszillationen und trotz der hohen Drücke nicht zwischen den Ventilkörpern 100, 102 aus dem Ventil 90 zu entweichen. Dadurch kann, selbst bei hohen Fluiddrücken, eine Leckage verlässlich vermieden werden.The valve 90 can have a first valve body 100 embodied as a stator, for example, and a second valve body 102 which rests sealingly on the first valve body 100 and can be moved relative to the first valve body 100 in order to switch the valve 90 . The second valve body 102 can in particular be designed as a rotor, i.e. it can be rotated relative to the first valve body 100. Advantageously, an oscillation device 104 (preferably controllable by means of control device 70) can be provided on valve 90, which can be designed to apply mechanical oscillation to first valve body 100 and/or second valve body 102. For example, the oscillation device 104 can be activated exclusively during a switching of the valve 90 for generating mechanical oscillations and can otherwise be in an inactive state in which no mechanical oscillations are generated. Alternatively, the oscillation device 104 can continuously generate oscillations during the operation of the valve 90 . When the valve 90 is switched, the second valve body 102 is moved, in particular rotated, relative to the first valve body 100 . A high level of friction occurs between the valve bodies 100, 102 in order to ensure high fluid tightness even when switching. The generation of mechanical oscillations on the valve bodies 100, 102 advantageously dampens the frictional force between the valve bodies 100, 102 when switching and therefore reduces wear on the valve 90. Clearly, a continuous full-surface contact between the two valve bodies 100, 102 can be repeatedly interrupted and be restored in between. This reduces the frictional force as the two valve bodies 100, 102 are temporarily brought out of contact or into contact with reduced contact area by the oscillations. At the same time, the fluid that is allowed to flow between the valve bodies 100, 102 is sufficiently sluggish not to leak out of the valve 90 between the valve bodies 100, 102, despite the oscillations and despite the high pressures. As a result, leakage can be reliably avoided, even at high fluid pressures.

Vorteilhafte Ausgestaltungen von Ventilen 90, die zum Beispiel gemäß 1 eingesetzt werden können, werden im Weiteren bezugnehmend auf 2 bis 4 detaillierter beschrieben:Advantageous configurations of valves 90, for example according to 1 be used can, are referred to below 2 until 4 described in more detail:

2 zeigt eine Querschnittsansicht eines Ventils 90 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. 2 FIG. 9 shows a cross-sectional view of a valve 90 according to an example embodiment of the invention.

Das in 2 im Querschnitt dargestellte Ventil 90 ist als fluidisches Rotorventil ausgebildet. Zu diesem Zweck weist das Ventil 90 einen ortsfesten und insbesondere drehfesten ersten Ventilkörper 100 auf, der als Stator ausgebildet ist. Darüber hinaus enthält das Ventil 90 einen an dem ersten Ventilkörper 100 flächig anliegenden und als Rotor ausgebildeten zweiten Ventilkörper 102, der zum Schalten des Ventils 90 relativ zu dem ersten Ventilkörper 100 drehbar ist. Die beiden Ventilkörper 100, 102 grenzen aneinander kontaktbehaftet an und weisen an den entsprechenden Verbindungsflächen fluidische Strukturen in Form von Nuten und Ports auf, durch die Fluid zwischen den Ventilkörpern 100, 102 fließen kann, wenn die Ventilkörper 100, 102 in einem entsprechenden Schaltzustand befindlich sind.This in 2 Valve 90 shown in cross section is designed as a fluidic rotor valve. For this purpose, the valve 90 has a stationary and, in particular, non-rotatable first valve body 100, which is designed as a stator. In addition, the valve 90 contains a second valve body 102 which lies flat against the first valve body 100 and is designed as a rotor, which can be rotated relative to the first valve body 100 in order to switch the valve 90 . The two valve bodies 100, 102 are in contact with one another and have fluidic structures in the form of grooves and ports on the corresponding connecting surfaces, through which fluid can flow between the valve bodies 100, 102 when the valve bodies 100, 102 are in a corresponding switching state .

Mit Vorteil ist das Ventil 90 mit einer Oszillationseinrichtung 104 ausgestattet, die zum direkten Beaufschlagen des zweiten Ventilkörpers 102 und zum indirekten (d.h. mittels des zweiten Ventilkörpers 102) Beaufschlagen des ersten Ventilkörpers 100 mit einer Oszillation zum Dämpfen einer Reibungskraft zwischen dem ersten Ventilkörper 100 und dem zweiten Ventilkörper 102 beim Schalten des Ventils 90 ausgebildet ist. Die Oszillationseinrichtung 104 dient zum Erzeugen von mechanischen Schwingungen bzw. Vibrationen in einem Frequenzbereich von 8 kHz bis 15 kHz. Hierfür kann der Oszillationseinrichtung 104 über Anschlusskabel 158 ein elektrisches Anregungssignal zugeführt werden, beispielsweise gesteuert durch die Steuereinrichtung 70. Bevorzugt kann die Oszillationseinrichtung 104 zum Beaufschlagen des zweiten Ventilkörpers 102 mit einer Oszillation mit einer Frequenz im Bereich einer Resonanzfrequenz des schwingfähigen Feder-Masse-Systems aus der Oszillationseinrichtung 104 und dem zweiten Ventilkörper 102 samt eines auf den zweiten Ventilkörper 102 einwirkenden Kraftübertragungssystems ausgebildet sein. Bei exakter oder ungefährer Erfüllung dieser Resonanzbedingung kann der zweite Ventilkörper 102 den Oszillationen besonders gut folgen und kann der Anpressdruck des zweiten Ventilkörpers 102 auf den ersten Ventilkörper 100 verringert und dadurch das Ventil 90 während eines Schaltvorgangs mechanisch entlastet werden. Als mechanisch oszillierendes Element weist die Oszillationseinrichtung 104 zum Beispiel einen Mehrschicht-Piezoaktuator oder ein Bauteil aus einem elektroaktiven Polymer auf. Die Oszillationseinrichtung 104 fungiert zum Beaufschlagen des zweiten Ventilkörpers 102 mit einer mechanischen Vibration an einer Berührfläche mit dem ersten Ventilkörper 100. Genauer gesagt erzeugt die Oszillationseinrichtung 104 eine senkrecht zu einer Verbindungsfläche zwischen dem ersten Ventilkörper 100 und dem zweiten Ventilkörper 102 wirkende Oszillation.Valve 90 is advantageously equipped with an oscillation device 104, which is used to apply an oscillation directly to the second valve body 102 and indirectly (i.e. by means of the second valve body 102) to the first valve body 100 to dampen a frictional force between the first valve body 100 and the second valve body 102 is formed when switching the valve 90. Oscillation device 104 is used to generate mechanical oscillations or vibrations in a frequency range of 8 kHz to 15 kHz. For this purpose, an electrical excitation signal can be supplied to oscillation device 104 via connecting cable 158, for example controlled by control device 70. Oscillation device 104 can preferably be used to apply an oscillation to second valve body 102 with a frequency in the range of a resonance frequency of the oscillatable spring-mass system of the oscillation device 104 and the second valve body 102 together with a force transmission system acting on the second valve body 102 . If this resonance condition is met exactly or approximately, the second valve body 102 can follow the oscillations particularly well and the contact pressure of the second valve body 102 on the first valve body 100 can be reduced, thereby mechanically relieving the valve 90 during a switching process. As a mechanically oscillating element, the oscillating device 104 has, for example, a multi-layer piezo actuator or a component made from an electroactive polymer. Oscillation device 104 functions to apply mechanical vibration to second valve body 102 at a surface in contact with first valve body 100. More specifically, oscillation device 104 generates an oscillation that acts perpendicular to a connecting surface between first valve body 100 and second valve body 102.

Die Oszillationseinrichtung 104 kann mittels der Steuereinrichtung 70 zum Beaufschlagen des ersten Ventilkörpers 100 und des zweiten Ventilkörpers 102 mit einer Oszillation ausschließlich während und/oder unmittelbar vor dem Schalten ausgebildet sein. Hingegen kann die Oszillationseinrichtung 104 mittels der Steuereinrichtung 70 so gesteuert werden, dass die Oszillationseinrichtung 104 jenseits eines Schaltprozesses inaktiv ist und keine Oszillationen erzeugt. Dies fördert eine bestmögliche Dichtigkeit und erlaubt gleichzeitig einen stromsparenden Betrieb. Alternativ kann die Oszillationseinrichtung 104 auch zum dauerhaften oder permanenten Beaufschlagen des ersten Ventilkörpers 100 und/oder des zweiten Ventilkörpers 102 mit einer Oszillation während eines Ventilbetriebs ausgebildet sein, auch jenseits von Schaltprozessen.The oscillation device 104 can be configured by means of the control device 70 to apply an oscillation to the first valve body 100 and the second valve body 102 exclusively during and/or immediately before switching. In contrast, the oscillation device 104 can be controlled by the control device 70 in such a way that the oscillation device 104 is inactive beyond a switching process and does not generate any oscillations. This promotes the best possible tightness and at the same time allows energy-saving operation. Alternatively, the oscillation device 104 can also be designed for the permanent or permanent loading of the first valve body 100 and/or the second valve body 102 with an oscillation during valve operation, including beyond switching processes.

Gemäß 2 kann die Oszillationseinrichtung 104 zum Beaufschlagen des als Rotor ausgebildeten zweiten Ventilkörpers 102 mit der Oszillation ausgebildet sein, mit der der als Stator ausgebildete erste Ventilkörper 100 nur indirekt über den zweiten Ventilkörper 102 beaufschlagt wird. Anders ausgedrückt wirkt der oszillierende zweite Ventilkörper 102 an einer Berührfläche zu dem ersten Ventilkörper 100 auf diesen ein und überträgt Oszillationen auf diesen.According to 2 For example, the oscillation device 104 can be designed to apply the oscillation to the second valve body 102 embodied as a rotor, with which the first valve body 100 embodied as a stator is only indirectly applied via the second valve body 102 . In other words, the oscillating second valve body 102 acts on the first valve body 100 at a contact surface thereof and transmits oscillations to it.

Wie in 2 dargestellt ist, weist das Ventil 90 einen zum Drehen des zweiten Ventilkörpers 102 ausgebildeten Antriebsschaft 106 auf, der mit dem zweiten Ventilkörper 102 antriebskraftübertragend gekoppelt ist und mit einer in 2 nicht dargestellten Antriebseinrichtung (zum Beispiel ein Elektromotor) verbunden ist. Eine zum Beispiel als Kugellager ausgebildete Führungslagereinrichtung 108 ist zwischen dem zweiten Ventilkörper 102 und der Oszillationseinrichtung 104 angeordnet. Ferner weist das Ventil 90 eine als mechanische Feder ausgebildete Vorspanneinrichtung 110 auf, die zum mechanischen Vorspannen des ersten Ventilkörpers 100 und des zweiten Ventilkörpers 102 gegeneinander ausgebildet ist. Genauer gesagt wirkt die Vorspanneinrichtung 110 über die Oszillationseinrichtung 104 und die Führungslagereinrichtung 108 auf den zweiten Ventilkörper 102 ein, der wiederum berührend an dem ersten Ventilkörper 100 anliegt. Die mittels der Vorspanneinrichtung 110 generierte Vorspannkraft fördert die Fluiddichtigkeit zwischen den Ventilkörpern 100, 102 und sorgt zudem für eine starke Oszillationskopplung zwischen der Oszillationseinrichtung 104 und den Ventilkörpern 100, 102. Somit ist die Vorspanneinrichtung 110 auch ausgebildet, die Oszillationseinrichtung 104 gegen den zweiten Ventilkörper 102 vorzuspannen.As in 2 is shown, the valve 90 has a drive shaft 106 designed to rotate the second valve body 102, which is coupled to the second valve body 102 in a driving force-transmitting manner and has an in 2 not shown drive device (for example, an electric motor) is connected. A guide bearing device 108 embodied, for example, as a ball bearing is arranged between the second valve body 102 and the oscillation device 104 . Furthermore, the valve 90 has a prestressing device 110 designed as a mechanical spring, which is designed for mechanically prestressing the first valve body 100 and the second valve body 102 against one another. To put it more precisely, the prestressing device 110 acts via the oscillation device 104 and the guide bearing device 108 on the second valve body 102 , which in turn is in contact with the first valve body 100 . The pretensioning force generated by means of the pretensioning device 110 promotes the fluid tightness between the valve bodies 100, 102 and also ensures a strong oscillation coupling between the oscillation device 104 and the valve bodies 100, 102. The prestressing device 110 is thus also designed to prestress the oscillation device 104 against the second valve body 102.

Wie in 2 dargestellt ist, sind die Oszillationseinrichtung 104, die Führungslagereinrichtung 108 und die Vorspanneinrichtung 110 jeweils als Ringstruktur mit Durchgangsloch ausgebildet, durch die der Antriebsschaft 106 zum Drehantreiben des zweiten Ventilkörpers 102 durchgeführt ist. Diese Konfiguration führt zu einem kompakten Design des Ventils 90.As in 2 As shown, each of the oscillating means 104, the guide bearing means 108 and the biasing means 110 is formed as a ring structure having a through hole through which the drive shaft 106 for driving the second valve body 102 to rotate is passed. This configuration results in a compact design of the valve 90.

Wie bereits beschrieben, ist das Ventil 90 als Fluidventil zum Ermöglichen bzw. Verunmöglichen von Fluidverbindungen abhängig von einem Schaltzustand des Ventils 90 ausgebildet. Zu diesem Zweck weist der erste Ventilkörper 100 mehrere Ports 112 auf, an die weitere Fluidbauteile angeschlossen werden können (nicht gezeigt). In entsprechender Weise ist der zweite Ventilkörper 102 mit beispielsweise als Nuten ausgebildeten Verbindungsstrukturen 114 (siehe Detail 156 in 2) zum selektiven fluidischen Koppeln oder Entkoppeln jeweiliger der Ports 112 abhängig von einer Relativorientierung zwischen dem ersten Ventilkörper 100 und dem zweiten Ventilkörper 102 versehen.As already described, the valve 90 is designed as a fluid valve to enable or disable fluid connections depending on a switching state of the valve 90 . For this purpose, the first valve body 100 has a plurality of ports 112 to which further fluid components can be connected (not shown). In a corresponding manner, the second valve body 102 is provided with connecting structures 114 designed, for example, as grooves (see detail 156 in 2 ) for selectively fluidly coupling or decoupling respective ones of the ports 112 depending on a relative orientation between the first valve body 100 and the second valve body 102 .

Das in 2 dargestellte Ventil 90 ist somit als Rotorventil für Flüssigkeitsanwendungen ausgebildet, bei dem ein rotierendes Rotorplättchen in Form des zweiten Ventilkörpers 102 gegen den als ortsfesten Stator ausgebildeten ersten Ventilkörper 100 gedrückt wird. Das Rotorplättchen kann aus einem Polymer oder Kunststoff gefertigt werden. Der Rotor kann durch eine Anti-Rotationsvorrichtung 152 mit dem Antriebsschaft 106 verbunden werden, dessen radial erweiterter Endabschnitt 184 an der als Axiallager (im dargestellten Ausführungsbeispiel ausgebildet als Axialkugellager) ausgebildeten Führungslagereinrichtung 108 gelagert wird. Das Axiallager ruht auf einem ringförmigen Stapel-Piezoaktuator, der sich nicht mit dem Rotor dreht und der die Oszillationseinrichtung 104 oder einen Teil davon bildet. Der dargestellte Stapel-Piezoaktuator dient als Schwingungserzeuger zum Generieren von gemäß 2 vertikalen Schwingungen. Die Rotorbaugruppe wird über eine Scheibenfederbaugruppe, d.h. die Vorspanneinrichtung 110, vorgespannt. Mittels der Vorspanneinrichtung 110 werden die Ventilkörper 100, 102 im Bereich von aneinander anliegenden Funktionsflächen 170 mit einer Anpresskraft beaufschlagt. Beispielsweise kann die Vorspanneinrichtung 110 ausgebildet sein, eine Antriebskraft im Bereich von 1000 N bis 2000 N zu erzeugen. Zum Beispiel kann die Vorspanneinrichtung 110 als Tellerfederpaket ausgebildet sein. Der Piezoaktuator wird elektrisch kontaktiert und während eines Schaltvorgangs in axiale Schwingung versetzt. Anschaulich erfolgt die mechanische Schwingung gemäß 2 also vertikal. Ein Gehäuse 154 verhindert, dass die Teile auseinanderfallen.This in 2 The valve 90 shown is thus designed as a rotor valve for liquid applications, in which a rotating small rotor plate in the form of the second valve body 102 is pressed against the first valve body 100 designed as a stationary stator. The rotor blade can be made of a polymer or plastic. The rotor can be connected to the drive shaft 106 by an anti-rotation device 152, the radially expanded end section 184 of which is mounted on the guide bearing device 108 designed as an axial bearing (in the illustrated exemplary embodiment designed as an axial ball bearing). The thrust bearing rests on an annular stack piezo actuator which does not rotate with the rotor and which forms the oscillating means 104 or part thereof. The stacked piezo actuator shown serves as a vibration generator for generating according to 2 vertical vibrations. The rotor assembly is preloaded via a disc spring assembly, ie, the preloader 110 . By means of the prestressing device 110, the valve bodies 100, 102 are subjected to a contact pressure in the area of the functional surfaces 170 that are in contact with one another. For example, the pretensioning device 110 can be designed to generate a driving force in the range from 1000 N to 2000 N. For example, the prestressing device 110 can be designed as a set of disk springs. The piezo actuator is electrically contacted and set in axial vibration during a switching process. The mechanical oscillation takes place clearly according to 2 so vertical. A housing 154 prevents the parts from falling apart.

Im Betrieb kann zum Schalten des Ventils 90 der Antriebsschaft 106 gemeinsam mit dem zweiten Ventilkörper 102 und einem Teil der Führungslagereinrichtung 108 gedreht werden, wie mit Pfeil 172 dargestellt ist.In operation, to shift the valve 90, the drive shaft 106 can be rotated together with the second valve body 102 and a portion of the guide bearing assembly 108, as shown by arrow 172.

Der Feder-Masse-Schwinger, dessen Resonanzfrequenz vorzugsweise gleich oder ähnlich zu der Oszillationsfrequenz der Oszillationseinrichtung 104 ist, ist gemäß 2 aus den Komponenten mit Bezugszeichen 102, 104, 106 (optional gemeinsam mit 152), 108 und 110 gebildet. Wie einem Fachmann verständlich ist, lässt sich die Resonanzfrequenz eines schwingfähigen elastischen Massesystems aus den Massen und Federkonstanten der beteiligten Komponenten berechnen.The spring-mass oscillator, whose resonance frequency is preferably equal to or similar to the oscillation frequency of the oscillation device 104, is according to 2 formed from the components with reference numerals 102, 104, 106 (optionally together with 152), 108 and 110. As one skilled in the art can understand, the resonant frequency of an oscillatable elastic mass system can be calculated from the masses and spring constants of the components involved.

3 zeigt eine Querschnittsansicht eines Ventils 90 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. 4 zeigt einen als Stator ausgebildeten ersten Ventilkörper 100 des Ventils 90 gemäß 3. 3 FIG. 9 shows a cross-sectional view of a valve 90 according to another exemplary embodiment of the invention. 4 10 shows a first valve body 100 of the valve 90 in the form of a stator according to FIG 3 .

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist die Oszillationseinrichtung 104 zum Beaufschlagen des als Stator ausgebildeten ersten Ventilkörpers 100 mit der Oszillation ausgebildet, wohingegen der als Rotor ausgebildete zweite Ventilkörper 102 nur indirekt über den ersten Ventilkörper 100 mit der Oszillation beaufschlagt wird. Bei der dargestellten Konfiguration ist der als Stator ausgebildete erste Ventilkörper 100 als elastisches Bauteil ausgebildet, genauer gesagt als elastisches Mehrschicht-Bauteil in MMF-Technologie. Bei einem solchen MMF-Stator (bzw. allgemeiner MMF-Ventilkörper) können mehrere Metallbleche mit darin ausgebildeten mikrofluidischen Strukturen laminiert oder in sonstiger Weise miteinander verbunden werden, um einen elastischen Ventilkörper auszubilden. Dieser kann Abweichungen von einer gewünschten Parallelität zwischen dem ersten Ventilkörper 100 und dem zweiten Ventilkörper 102 flexibel ausgleichen. Ein solcher elastischer Ventilkörper, im dargestellten Ausführungsbeispiel MMF-Stator, eignet sich auch besonders gut zum Einkoppeln von Oszillationen in das Ventil 90 mit geringem apparativen Aufwand, da die zugehörige Oszillationseinrichtung 104 dann an dem als Stator ausgebildeten ersten Ventilkörper 100 angebracht werden kann.In the embodiment according to 3 For example, oscillation device 104 is designed to apply oscillation to first valve body 100 embodied as a stator, whereas oscillation is applied to second valve body 102 embodied as a rotor only indirectly via first valve body 100 . In the configuration shown, the first valve body 100 embodied as a stator is embodied as an elastic component, more precisely as an elastic multi-layer component using MMF technology. In such an MMF stator (or more generally MMF valve body), a plurality of metal sheets with microfluidic structures formed therein can be laminated or connected to one another in some other way in order to form an elastic valve body. This can flexibly compensate for deviations from a desired parallelism between the first valve body 100 and the second valve body 102 . Such an elastic valve body, in the exemplary embodiment shown an MMF stator, is also particularly suitable for coupling oscillations into the valve 90 with little outlay on equipment, since the associated oscillation device 104 can then be attached to the first valve body 100 embodied as a stator.

3 stellt schematisch und in Schnittbilddarstellung eine Ausführungsform des Ventils 90 dar, in dessen Gehäuse 154 sich der als Rotor ausgebildete zweite Ventilkörper 102 befindet, der gegenüber dem als Stator ausgebildeten ersten Ventilkörper 100 anliegt und von Antriebsschaft 106 rotierend angetrieben werden kann. Ein Axial-Drucklager als Führungslagereinrichtung 108 lagert den Antriebsschaft 106 in axialer Richtung. 3 shows schematically and in a sectional view an embodiment of the valve 90, in the housing 154 of which the second valve body 102 designed as a rotor is located, which bears against the first valve body 100 designed as a stator and can be driven in rotation by the drive shaft 106. An axial pressure klager as a guide bearing device 108 supports the drive shaft 106 in the axial direction.

Ein Dichtelement 280 ist mit dem ersten Ventilkörper 100 verbunden bzw. wirkt in axialer Richtung auf diesen. Das Dichtelement 280 besteht vorzugsweise aus mehreren Schichten, wobei in der schematischen Darstellung nach 3 nur zwei Schichten 520 und 525 sowie ein von diesen Schichten 520 und 525 eingeschlossener Kanal 530 dargestellt ist. Vorzugsweise ist das Dichtelement 280 ebenfalls durch eine MMF-Struktur dargestellt.A sealing element 280 is connected to the first valve body 100 or acts on it in the axial direction. The sealing element 280 preferably consists of several layers, in the schematic representation according to 3 only two layers 520 and 525 and a channel 530 enclosed by these layers 520 and 525 are shown. The sealing element 280 is preferably also represented by an MMF structure.

Bei einem Durchfließen mit der unter Druck stehenden mobilen Phase weitet sich der Kanal 530 aus und wirkt mit einer dynamischen Dichtkraft FD in axialer Richtung auf den ersten Ventilkörper 100, der wiederum axial gegen den zweiten Ventilkörper 102 drückt, sodass bei geeigneter Dimensionierung der dynamischen Dichtkraft FD sich der erste Ventilkörper 100 und der zweite Ventilkörper 102 fluidisch dichtend gegenüberstehen.When the pressurized mobile phase flows through, the channel 530 expands and acts with a dynamic sealing force FD in the axial direction on the first valve body 100, which in turn presses axially against the second valve body 102, so that with suitable dimensioning of the dynamic sealing force FD the first valve body 100 and the second valve body 102 face each other in a fluidically sealed manner.

In dem schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel nach 3 ist der erste Ventilkörper 100 so ausgeführt und in dem Ventil 90 angeordnet bzw. befestigt, dass ein axialer Winkelversatz gegenüber dem zweiten Ventilkörper 102 zumindest bis zu einem gewissen Grad ausgeglichen werden kann und damit die Wirkoberflächen von Stator und Rotor parallel gegenüber bzw. plan aneinander liegen. Hierzu ist der erste Ventilkörper 100 fest mit dem Gehäuse 154 verbunden, zum Beispiel mittels entsprechender mechanischer Befestigungen (wie zum Beispiel die in 4 dargestellten Montagebohrungen 630 und 635). Ferner ist der erste Ventilkörper 100 insofern elastisch ausgeführt, dass er trotz starrer Verbindung mit dem Gehäuse 154 sich axial gegenüber dem zweiten Ventilkörper 102 elastisch ausrichten kann. Hierzu ist in dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der zweite Ventilkörper 102 so ausgeführt, dass er einen elastischen Bereich 550 aufweist, der sich zwischen einem Befestigungsbereich 555 und einem Anlagebereich 560 befindet. Der Befestigungsbereich 555 stellt den Bereich dar, in dem der erste Ventilkörper 100 gegenüber dem Gehäuse 154 befestigt ist. Der Anlagebereich 560 stellt den Bereich dar, in dem der erste Ventilkörper 154 gegenüber dem zweiten Ventilkörper 102 anliegt, also in dem sich der für die Ventilfunktion erforderliche Wirkbereich des ersten Ventilkörpers 100 befindet.In the embodiment shown schematically 3 the first valve body 100 is designed and arranged or fastened in the valve 90 in such a way that an axial angular offset relative to the second valve body 102 can be compensated for at least to a certain degree and the active surfaces of the stator and rotor are thus parallel to one another or lie flat against one another . For this purpose, the first valve body 100 is firmly connected to the housing 154, for example by means of appropriate mechanical fasteners (such as those shown in 4 mounting holes 630 and 635 shown). Furthermore, the first valve body 100 is designed to be elastic insofar as it can be elastically aligned axially with respect to the second valve body 102 despite being rigidly connected to the housing 154 . For this is in the in 3 shown embodiment, the second valve body 102 designed so that it has an elastic area 550, which is located between a fastening area 555 and a contact area 560. The attachment area 555 represents the area in which the first valve body 100 is attached to the housing 154 . The contact area 560 represents the area in which the first valve body 154 bears against the second valve body 102, ie in which the active area of the first valve body 100 required for the valve function is located.

Der elastische Bereich 550 ist so ausgeführt, dass das Dichtelement 280 den Anlagebereich 560 plan gegen die entsprechende Anlagefläche des zweiten Ventilkörpers 102 andrücken kann, sodass ein möglicher axialer Winkelversatz zwischen dem Anlagebereich 560 und dem zweiten Ventilkörper 102 ausgeglichen wird. In der schematischen Darstellung nach 3 ist dies übertrieben dargestellt durch die (elastische) Verformung bzw. Ausformung des elastischen Bereiches 550.The elastic area 550 is designed such that the sealing element 280 can press the contact area 560 flat against the corresponding contact surface of the second valve body 102, so that a possible axial angular offset between the contact area 560 and the second valve body 102 is compensated. In the schematic representation 3 this is exaggerated by the (elastic) deformation or shaping of the elastic area 550.

In dem Ausführungsbeispiel nach 3 ist der zweite Ventilkörper 102 exakt axial ausgerichtet in dem Ventil 90 dargestellt. Das Dichtelement 280 ist dabei so ausgeführt und angeordnet, dass bei einem axialen Winkelversatz des zweiten Ventilkörpers 102 gegenüber dem Gehäuse 154 der Anlagebereich 560 des ersten Ventilkörpers 100 axial gegenüber dem zweiten Ventilkörper 102 ausgerichtet wird, sodass der Anlagebereich 560 plan der Anlagefläche des zweiten Ventilkörpers 102 gegenüberliegt und diese fluidisch dichtend gegeneinander gedrückt werden können. Durch den Kanal 530 ist das Dichtelement 280 lateral verformbar und kann sich so anliegend zwischen dem Gehäuse 154 und dem Anlagebereich 560 des ersten Ventilkörpers 100 elastisch ausrichten, sodass der Anlagebereich 560 axial mit dem zweiten Ventilkörper 102 ausgerichtet und gegen diesen gepresst wird.In the embodiment after 3 the second valve body 102 is shown exactly axially aligned in the valve 90 . Sealing element 280 is designed and arranged such that when there is an axial angular offset of second valve body 102 relative to housing 154, contact area 560 of first valve body 100 is aligned axially relative to second valve body 102, so that contact area 560 is flush with the contact surface of second valve body 102 opposite and these can be pressed against each other to form a fluid seal. The sealing element 280 is laterally deformable through the channel 530 and can thus be elastically aligned between the housing 154 and the contact area 560 of the first valve body 100 so that the contact area 560 is axially aligned with the second valve body 102 and pressed against it.

4 zeigt in Draufsicht eine bevorzugte Ausführungsform des als Stator ausgebildeten ersten Ventilkörpers 100, wie er beispielsweise in der Ausführungsform nach 3 verwendet werden kann. Vorzugsweise ist der erste Ventilkörper 100 in MMF-Technologie implementiert. Eine Vielzahl von Ports 112 ist zentral in einem Mittenbereich 605 des ersten Ventilkörpers 100 ausgeführt. Die Ports 112 stellen jeweils ein offenes Ende zu einem jeweiligen Flusspfad dar und wirken mit entsprechenden Verbindungselementen (wie zum Beispiel Nuten) des zweiten Ventilkörpers 102 zusammen, um entsprechende Flusspfade miteinander zu verbinden. 4 shows a top view of a preferred embodiment of the first valve body 100 designed as a stator, as is the case, for example, in the embodiment according to FIG 3 can be used. The first valve body 100 is preferably implemented using MMF technology. A multiplicity of ports 112 are implemented centrally in a central area 605 of the first valve body 100 . The ports 112 each present an open end to a respective flow path and cooperate with corresponding connectors (such as grooves) of the second valve body 102 to connect corresponding flow paths together.

Der Mittenbereich 605 (mit den Ports 112) ist als ein flexibler Bereich ausgeprägt, was in dem Ausführungsbeispiel nach 4 durch zwei Aussparungen 610 und 615 bewerkstelligt wird. Die beiden Aussparungen 610 und 615 erlauben - zu einem gewissen Grad - ein Verdrehen (insbesondere ein Verkippen) des Mittenbereiches 605, sodass der Mittenbereich 605 möglichst plan gegenüber dem zweiten Ventilkörper 102 anliegt, auch bei einem Verdrehen oder Verkanten des ersten Ventilkörpers 100 gegenüber dem zweiten Ventilkörper 102.The middle area 605 (with the ports 112) is pronounced as a flexible area, which in the exemplary embodiment 4 is accomplished by two recesses 610 and 615. The two recesses 610 and 615 allow - to a certain degree - a twisting (in particular a tilting) of the central region 605, so that the central region 605 rests as flat as possible in relation to the second valve body 102, even if the first valve body 100 is twisted or tilted in relation to the second valve body 102.

Der erste Ventilkörper 100 weist ferner externe Anschlüsse 620 auf (in dem Ausführungsbeispiel nach 4 sind beispielhaft im Seitenbereich rechts und links des ersten Ventilkörpers 100 jeweils drei Anschlüsse 620 dargestellt), die zur äußeren fluidischen Kontaktierung des ersten Ventilkörpers 100 dienen.The first valve body 100 also has external ports 620 (in the embodiment shown in FIG 4 For example, three connections 620 each are shown in the side area on the right and left of the first valve body 100 ), which are used for external fluidic contacting of the first valve body 100 .

Der erste Ventilkörper 100 in dem Ausführungsbeispiel nach 4 weist ferner noch zwei Montagebohrungen 630 und 635 zur mechanischen Kopplung und/oder Fixierung des Stators 100 zum Beispiel gegenüber dem Gehäuse 154 auf. Es können natürlich auch mehr oder weniger als zwei Montagebohrungen 630, 635 oder andere Möglichkeiten zur mechanischen Kopplung und/oder Fixierung entsprechend verwendet werden.The first valve body 100 in the embodiment according to 4 also has two mounting holes 630 and 635 for mechanical Coupling and/or fixing of the stator 100 relative to the housing 154, for example. Of course, more or fewer than two mounting holes 630, 635 or other options for mechanical coupling and/or fixing can also be used accordingly.

Der in 4 dargestellte Mittenbereich 605 entspricht insofern dem in 3 dargestellten Anlagebereich 560, während ein hier nicht näher bezeichneter Bereich zwischen den Aussparungen 610 und 615 und den Montagebohrungen 630, 635 dem in 3 dargestellten elastischen Bereich 550 entspricht.the inside 4 The center area 605 shown corresponds to that in 3 shown contact area 560, while an area not specified here between the recesses 610 and 615 and the mounting holes 630, 635 in 3 corresponds to the elastic region 550 illustrated.

Es sollte angemerkt werden, dass der Begriff „aufweisen“ nicht andere Elemente ausschließt und dass das „ein“ nicht eine Mehrzahl ausschließt. Auch können Elemente, die in Zusammenhang mit unterschiedlichen Ausführungsbeispielen beschrieben sind, kombiniert werden. Es sollte auch angemerkt werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Schutzbereich der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.It should be noted that the term "comprising" does not exclude other elements and that the "a" does not exclude a plural. Elements that are described in connection with different exemplary embodiments can also be combined. It should also be noted that any reference signs in the claims should not be construed as limiting the scope of the claims.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

EP 0309596 B1 [0002]
US9169934 [0005]

Claims

valve (90) comprising: a first valve body (100); a second valve body (102) abutting the first valve body (100) and being movable relative to the first valve body (100) for switching the valve (90); and an oscillation device (104) which is designed to subject the first valve body (100) and/or the second valve body (102) to oscillation in order to dampen a frictional force between the first valve body (100) and the second valve body (102) during switching.

Valve (90) according to claim 1 , wherein the oscillation device (104) is designed to act on the first valve body (100) and/or the second valve body (102) with an oscillation in a frequency range from 1 kHz to 100 kHz, in particular from 8 kHz to 15 kHz.

Valve (90) according to claim 1 or 2 , wherein the oscillation device (104) for subjecting the first valve body (100) and/or the second valve body (102) to an oscillation with a frequency in the range of a resonant frequency of a spring-mass arrangement of the oscillation device (104) and the second valve body (102) together with a force transmission system acting on the second valve body (102).

Valve (90) according to any one of Claims 1 until 3 Having one of the following features: wherein the oscillation device (104) is designed to apply an oscillation to the first valve body (100) and/or the second valve body (102) exclusively during and/or immediately before switching; wherein the oscillation device (104) is designed for permanently subjecting the first valve body (100) and/or the second valve body (102) to oscillation during valve operation.

Valve (90) according to any one of Claims 1 until 4 , wherein the oscillation device (104) is designed to apply the oscillation to a second valve body (102) designed as a rotor, with which a first valve body (100) designed as a stator is only indirectly applied via the second valve body (102).

Valve (90) according to any one of Claims 1 until 4 , wherein the oscillation device (104) is designed to apply the oscillation to a first valve body (100) designed as a stator, with which a second valve body (102) designed as a rotor is only indirectly applied via the first valve body (100).

Valve (90) according to any one of Claims 1 until 6 , wherein a first valve body (100) designed as a stator is designed as an elastic component, in particular as an elastic multi-layer component.

Valve (90) according to any one of Claims 1 until 7 , having a for moving the second valve body (102) formed drive shaft (106) which is driving force-transmittingly coupled to the second valve body (102).

Valve (90) according to any one of Claims 1 until 8th , Having a guide bearing device (108), in particular between the second valve body (102) and the oscillation device (104).

Valve (90) according to any one of Claims 1 until 9 , Having a prestressing device (110), in particular designed as a mechanical spring device, which is designed to prestress the first valve body (100) and the second valve body (102) against one another.

Valve (90) according to claim 10 , wherein the biasing device (110) is designed to bias the oscillation device (104) against at least one of the first valve body (100) and the second valve body (102).

Valve (90) according to any one of Claims 1 until 11 , wherein at least one, in particular each, of the oscillation device (104), the guide bearing device (108) and the pretensioning device (110) is designed as a ring structure with a through hole, in particular for the passage of a drive shaft (106) for driving the second valve body (102).

Valve (90) according to any one of Claims 1 until 12 Having at least one of the following features: wherein the oscillation device (104) has a piezo actuator, in particular a multi-layer piezo actuator; wherein the oscillation device (104) has an electroactive material, in particular an electroactive polymer.

Valve (90) according to any one of Claims 1 until 13 , having at least one of the following features: the oscillation device (104) for acting on the first valve body (100) and/or the second valve body (102) with a force perpendicular to a connecting surface between the first valve body (100) and the second valve body (102 ) acting oscillation is formed; wherein the oscillation device (104) is designed to act on the first valve body (100) and/or the second valve body (102) with an oscillation acting along a connecting surface between the first valve body (100) and the second valve body (102); the first valve body (100) is a stator and the second valve body (102) is a rotor rotatable relative to the stator; the first valve body (100) is a stator and the second valve body (102) is designed to be longitudinally displaceable relative to the stator.

Valve (90) according to any one of Claims 1 until 14 , designed as a fluid valve to enable or disable fluid connections depending on a switching state of the valve (90).

Valve (90) according to any one of Claims 1 until 15 wherein: the first valve body (100) has a plurality of fluidic ports (112); and the second valve body (102) is provided with at least one fluidic connection structure (114) for selectively fluidly coupling or decoupling respective ones of the ports (112) depending on a relative orientation between the first valve body (100) and the second valve body (102).

An injector (40) for injecting a fluidic sample into a mobile phase in a separation path (120) between a fluid drive (20) and a sample separation device (30), the injector (40) having: a sample receiving volume (116) for receiving a volume of the fluidic sample; a dosing device (118) for dosing the fluidic sample to be taken up in the sample receiving volume (116); and a valve (90) according to any one of Claims 1 until 16 , in particular for injecting the fluidic sample received in the sample receiving volume (116) into the mobile phase in the separation path (120).

A sample separator (10) for separating a fluidic sample, the sample separator (10) comprising: a fluid driver (20) for driving a mobile phase and the fluidic sample to be injected into the mobile phase; a sample separator (30) for separating the fluidic sample injected into the mobile phase; and at least one valve (90) according to any one of Claims 1 until 16 , In particular for injecting the fluidic sample into the mobile phase in a separation path (120) between the fluid drive (20) and the sample separation device (30).

Sample separator (10) according to Claim 18 , further having at least one of the following features: having an injector (40) according to Claim 17 having the valve (90); the valve (90) is part of the fluid driver (20); the valve (90) is part of a proportioning device (87) for proportioning the mobile phase; the sample separation device (10) is configured to analyze at least one physical, chemical and/or biological parameter of at least a fraction of the fluidic sample; the sample separation device (10) is a chromatography device, in particular a liquid chromatography device, a gas chromatography device, an SFC (supercritical liquid chromatography) device or an HPLC device; the sample separation device (10) is configured as a microfluidic device; the sample separation device (10) is configured as a nanofluidic device; the sample separation device (30) is designed as a chromatographic separation device, in particular as a chromatography separation column; the fluid driver (20) is configured to drive the mobile phase and the fluidic sample at a high system pressure; the fluid drive (20) is configured to drive the mobile phase and the fluidic sample with a system pressure of at least 500 bar, in particular at least 1000 bar, further in particular at least 1200 bar; the sample separation device (10) has a detector (50) for detecting the separated fluidic sample; the sample separation device (10) has a sample fractionator (60) for fractionating separated fractions of the fluidic sample.

Method for operating a valve (90), in particular a valve according to one of Claims 1 until 16 , the method comprising: switching the valve (90) by moving a second valve body (102) abutting a first valve body (100) relative to the first valve body (100); and subjecting the first valve body (100) and/or the second valve body (102) to oscillation to dampen a frictional force between the first valve body (100) and the second valve body (102) when shifting.