DE10311239B3 - Verfahren zur Herstellung eines Ventils - Google Patents

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DE10311239B3 DE2003111239 DE10311239A DE10311239B3 DE 10311239 B3 DE10311239 B3 DE 10311239B3 DE 2003111239 DE2003111239 DE 2003111239 DE 10311239 A DE10311239 A DE 10311239A DE 10311239 B3 DE10311239 B3 DE 10311239B3
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Michael Dr. Weinmann
Martin Maichl
Gebhard Munz
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Ventils (1) vorgeschlagen, das mindestens eine von einem Ventilsitz (9) umgebene Ventilöffnung (8) und ein längliches, durch Verschwenken wahlweise in einer mit einem Verschlussabschnitt (25) auf dem Ventilsitz (9) aufliegenden Schließstellung oder mindestens einer von dem Ventilsitz (9) abgehobenen Offenstellung positionierbares Ventilglied (13) aufweist. Nach seiner Fertigmontage wird das Ventilglied (13) lokal kurzzeitig bis zur oberflächlichen Plastifizierung erwärmt, sodass es in seiner Schwenkrichtung eine sich auf die Relativlage zwischen dem Verschlussabschnitt (25) und dem diesem zugeordneten Ventilsitz (9) auswirkende bleibende Durchbiegung erfährt. Auf diese Weise kann das Ventilglied (13) ungeachtet vorhandener Toleranzen präzise justiert werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Ventils, das mindestens eine von einem Ventilsitz umgebene Ventilöffnung sowie ein längliches, durch Verschwenken wahlweise in einer mit einem Verschlussabschnitt auf dem mindestens einen Ventilsitz aufliegenden Schließstellung oder mindestens einer von dem Ventilsitz abgehobenen Offenstellung positionierbares Ventilglied aufweist.
  • Die DE 201 16 898 U1 offenbart ein Mikroventil mit einem eine Ventilkammer bildenden Gehäuse, wobei die Ventilkammer mit Fluidkanäle bildenden Gehäuseöffnungen in Verbindung steht. Innerhalb der Ventilkammer ist ein Ventilglied angeordnet, das aus einem an einer Stelle am Gehäuse befestigten, länglichen, aus einem Kunststoffmaterial hergestellten Aktorelement besteht, auf dem mindestens ein elektrischer Leiter aufgebracht ist, dessen sich vom Aktorelement unterscheidendes Wärmedehnungsverhalten die Auslenkung des Ventilgliedes in mindestens eine Stellung hervorruft.
  • Zur Steuerung von Fluidströmen werden verschiedene Bauarten von elektrisch betätigbaren Ventilen eingesetzt, die über ein längliches Ventilglied verfügen, das im Rahmen einer Schwenkbewegung zwischen verschiedenen Stellungen umschaltbar ist. In der DE 19957953 A1 wird ein solches Ventil beschrieben, bei dem das Ventilglied von einem einenends eingespannten Piezo-Biegewandler gebildet ist. Die EP 1158182 A1 beschreibt ein Ventil, das über ein wippenartiges, verschwenkbar gelagertes Ventilglied verfügt und das durch Beaufschlagung eines Piezo-Biegewandlers zwischen seinen möglichen Stellungen verschwenkt werden kann.
  • Die Herstellung solcher Ventile ist aufgrund der toleranzbehafteten Bauteile relativ aufwendig. Vor allem bei Ventilen mit sehr kleinen Abmessungen, insbesondere Mikroventile, können sich die Toleranzen sehr leicht im Bereich des Schalthubes des Ventilgliedes bewegen, was einen nicht unbeträchtlichen Produktionsausschuss zur Folge haben kann. Häufig besteht die Anforderung, dass ein Verschlussabschnitt des Ventilgliedes im deaktivierten Zustand des Ventils eine Schließstellung einnimmt, in der er an einem gehäusefesten Ventilsitz anliegt und eine diesem zugeordnete Ventilöffnung verschließt. Durch die auftretenden Toleranzen kann eine solche Schließstellung nicht immer mit Sicherheit gewährleistet werden.
  • In der DE 19957953 A1 ist daher bereits vorgeschlagen worden, das im fertig montierten Zustand des Ventils einenends eingespannte Ventilglied während der Montage mit einer definierten Vorspannkraft in Richtung des zu schließenden Ventilsitzes vorzuspannen, bevor man die endgültige endseitige Einspannung des Ventilgliedes vornimmt. Da diese Eingriffe zwingend vor der Fertigmontage des Ventils vorgenommen werden müssen, ist der damit verbundene Aufwand jedoch weiterhin nicht gering. Auch erfordert dies eine mechanische Beaufschlagung des Ventilgliedes mittels eines die Vorspannkraft aufbringenden Fremdkörpers, was vor allem bei sehr kleinen und dünnen Ventilgliedern unter Umständen Funktionsbeeinträchtigungen nach sich ziehen kann.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Ventils vorzuschlagen, das ungeachtet der vorhandenen Bauteiltoleranzen eine einfache und zugleich zuverlässige Justierung des Ventilgliedes ermöglicht.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass man das Ventilglied nach seiner Fertigmontage in einem zugehörigen Ventilgehäuse lokal kurzzeitig bis zur oberflächlichen Plastifizierung erwärmt, sodass es in seiner Schwenkrichtung eine sich auf die Relativlage zwischen dem Verschlussabschnitt und dem diesem zugeordneten Ventilsitz auswirkende bleibende Durchbiegung erfährt.
  • Durch das kurzzeitige, lokal begrenzte Anschmelzen des Ventilgliedes an seiner Oberfläche wird erreicht, dass sich das Ventilglied geringfügig durchbiegt und in einem bezüglich des Ausgangszustands gekrümmten Endzustand dauerhaft verbleibt. Man kann auf diese Weise beispielsweise erreichen, dass ein vor der energetischen Behandlung noch eine Offenstellung einnehmender Verschlussabschnitt derart justiert wird, dass er unter Einnahme der Schließstellung an einem zugeordneten Ventilsitz dichtend anliegt. Das Erreichen der gewünschten Justierung kann beispielsweise durch eine parallel durchgeführte Dichtheitsprüfung verifiziert werden, sodass auf den zwar möglichen, jedoch recht aufwendigen Einsatz von Kraftaufneh mern verzichtet werden kann. Abgesehen davon, dass der die lokale Erwärmung hervorrufende Energieeintrag ohne mechanische Beaufschlagung des Ventilgliedes erfolgen kann, hat das Verfahren den weiteren Vorteil, dass die Justierung des Ventilgliedes bzw. eines oder mehrerer Verschlussabschnitte desselben im komplett fertiggestellten Zustand des Ventils ausgeführt werden kann, sodass nachfolgend keine weiteren mechanischen Manipulationen erforderlich sind, die sich neuerlich auf die Justiermaßnahme auswirken.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich sowohl bei Ventilen einsetzen, deren Ventilglied unmittelbar vom Betätigungsglied gebildet ist, als auch bei solchen Ventilen, bei denen das Ventilglied passiv ist und zum Umschalten von einem zugeordneten Betätigungsglied beaufschlagt wird. Besonders vorteilhaft erweist sich das Verfahren in Verbindung mit mindestens einen Piezo-Biegewandler aufweisenden Piezo-Ventilen. Besonders prädestiniert ist das Verfahren im Übrigen auch für Ventile kleiner und kleinster Abmessungen.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Durch das Verfahren lässt sich ein Ventilglied praktisch beliebig justieren. Setzt man entsprechende Messgerätschaften ein, kann man beispielsweise den Abstand des Verschlussabschnittes vom Ventilsitz in der Offenstellung vorgeben. Be sonders zweckmäßig ist das Verfahren jedoch zur Vorgabe einer Schließstellung, wobei ein Verschlussabschnitt durch die lokale Plastifizierung des Ventilgliedes nach dem Erstarren an einen Ventilsitz angedrückt wird.
  • Bevorzugt wird die lokale Erwärmung des Ventilgliedes an wenigstens einer der beiden Längsseiten des Ventilgliedes vorgenommen, die in der Schwenkrichtung des Ventilgliedes orientiert sind, entlang der sich das Ventilglied im späteren Betrieb bewegt. In der Regel ist es zweckmäßig und ausreichend, an nur einer dieser beiden Längsseiten eine Erwärmung vorzunehmen.
  • Insbesondere auch in Abhängigkeit vom Grad der gewünschten Durchbiegung kann man den Erwärmungsvorgang nur einmal oder auch mehrmals, letzteres an der gleichen oder an unterschiedlichen Stellen, vornehmen. Auch die Dauer des Energieeintrages kann von Fall zu Fall variiert werden.
  • Es wird als besonders zweckmäßig angesehen, die zur Erwärmung erforderliche Energie durch Bestrahlung des Ventilgliedes mittels Laser zu erzeugen. Dies geschieht zweckmäßigerweise durch ein die Gehäusewand des Ventils durchsetzendes Loch hindurch. Ein solches Loch kann speziell zu diesem Zweck vorgesehen werden, sodass es nach der Justierung zu verschließen ist, beispielsweise mittels Klebstoff. Besonders vorteilhaft ist jedoch eine Variante, bei der man einen sowieso vorhande nen Ventilkanal als zur Durchführung der Energie dienendes Gehäuseloch heranzieht. Hierbei kann es sich insbesondere um einen Ventilkanal handeln, der den Arbeitskanal des Ventils darstellt und im späteren Betrieb zur Verbindung mit einem Verbraucher vorgesehen ist.
  • Besonders vorteilhaft lässt sich das Verfahren bei einem Ventil einsetzen, dessen Ventilglied wippenartig verschwenkbar gelagert ist und über zwei Ventilgliedarme verfügt, die an entgegengesetzten Seiten über den Schwenklagerbereich hinausragen, wobei der erste Ventilgliedarm einen einem Ventilsitz zugeordneten ersten Verschlussabschnitt bildet und wobei der zweite Ventilgliedarm zumindest einen von einem Betätigungsglied zum Zwecke des Umschaltens beaufschlagten Antriebsabschnitt bildet. Als Variante wäre hier beispielsweise auch denkbar, dass der zweite Ventilgliedarm zusätzlich einen zweiten Verschlussabschnitt bildet, der ebenfalls einem Ventilsitz zugeordnet ist, sodass es sich beispielsweise um ein 3/2-Wegeventil handelt. Der zweite Ventilgliedarm kann über zwei nebeneinanderliegende Armteile verfügen, deren einer den Antriebsabschnitt und deren anderer den zweiten Verschlussabschnitt bildet. Durch entsprechende Beaufschlagung des Antriebsabschnittes können dann die beiden Verschlussabschnitte wechselweise in die Offenstellung und Schließstellung verbracht werden.
  • Bei der Herstellung eines derartigen Ventils ist es zweckmäßig, zunächst bei deaktiviertem Betätigungsglied eine erste lokale Erwärmung des Ventilgliedes vorzunehmen, um den ersten Verschlussabschnitt in der Schließstellung zu justieren. Dann aktiviert man das Betätigungsglied, sodass das Ventilglied umgeschaltet wird und der erste Verschlussabschnitt die Offenstellung einnimmt. Dann erfolgt durch neuerliche lokale Erwärmung des Ventilgliedes eine weitere kurzzeitige lokale Plastifizierung, durch die der zweite Verschlussabschnitt, nach dem anschließenden Erstarren, in seiner Schließstellung justiert wird. Somit können beide Schaltstellungen des Ventils unabhängig voneinander präzise justiert werden, wobei alle im System befindlichen Toleranzen ausgleichbar sind.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
  • 1 die Explosionsdarstellung eines sich zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders eignenden Ventils,
  • 2 einen Längsschnitt durch das fertig montierte Ventil gemäß Schnittlinie II-II aus 1, allerdings bei abgenommenem Gehäusedeckel und bei nur strichpunktiert angedeutetem Betätigungsglied,
  • 3 eine mit der 2 vergleichbare Längsschnittdar-stellung gemäß Schnittlinie III-III aus 1, allerdings ohne Andeutung des Betätigungsgliedes,
  • 4 und 5 wiederum Längsschnittdarstellungen des Ventils gemäß Schnittlinien II-II und III-III, nun allerdings im komplett montierten Zustand und unter Andeutung des Verfahrensschrittes der lokalen Plastifizierung des Ventilgliedes, und
  • 6 und 7 Einzeldarstellungen des Ventilgliedes in einer Draufsicht, wobei unterschiedliche Stellen zur lokalen Plastifizierung angedeutet sind.
  • Das in der Zeichnung abgebildete Ventil 1 eignet sich in besonderer Weise für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Gleichwohl kann das Verfahren auch bei in anderer Weise aufgebauten Ventilen eingesetzt werden.
  • Es folgt zunächst die Beschreibung eines bevorzugten Aufbaus des zur Anwendung des Verfahrens vorgesehenen Ventils 1.
  • Das Ventil 1 kann über relativ kleine Abmessungen verfügen, sodass man es als Mikroventil bezeichnen könnte. Vor allem in Verbindung mit Ventilen kleiner und kleinster Abmessungen lässt sich das Verfahren vorteilhaft einsetzen. Gleichwohl kann es bei Ventilen jeglicher Abmessungen angewandt werden.
  • Das Ventil 1 verfügt über ein Ventilgehäuse 2, das sich beim Ausführungsbeispiel aus einem Gehäuse-Unterteil 3 und einem unter Abdichtung daran befestigten Gehäusedeckel 4 zusammensetzt. Diese beiden Teile sind zweckmäßigerweise in Spritzguss gefertigt, insbesondere aus Kunststoffmaterial. Die Verbindung im Fügebereich 5 erfolgt vorzugsweise durch Laser-Schweißen oder durch Kleben. Im Innern des Ventilgehäuses 2 wird dabei ein zur Umgebung hin abgedichteter Ventilraum 6 definiert.
  • Das Ventil 1 des Ausführungsbeispiels ist als 3/2-Wegeventil konzipiert. In seinen Ventilraum 6 münden mehrere, die Wandung des Ventilgehäuses 2 durchsetzende Ventilkanäle 7.
  • Zwei in der Längsrichtung 10 des Ventilgehäuses 2 mit Abstand zueinander in den Ventilraum 6 einmündende Ventilkanäle 7 bilden einen mit einer Druckquelle verbindbaren Speisekanal 7a und einen mit der Atmosphäre verbindbaren Entlüftungskanal 7b. Die als Ventilöffnungen 8 bezeichneten Mündungen dieser Ventilkanäle 7a, 7b befinden sich am Gehäuse-Unterteil 3 und sind jeweils von einem zum Gehäusedeckel 4 weisenden Ventilsitz 9 umgeben.
  • Zusätzlich ist mindestens ein weiterer, als Arbeitskanal 7c konzipierter Ventilkanal 7 vorgesehen, der an beliebiger Stelle in den Ventilraum 6 einmündet, wobei sich die betref fende Mündung beim Ausführungsbeispiel ebenfalls am Gehäuse-Unterteil 3 befindet. Das Ventil 1 des Ausführungsbeispiels verfügt über zwei Arbeitskanäle 7c, die, bevorzugt quer zur Längsachse 10, mit einem kleineren Abstand nebeneinander angeordnet sind und die mit einem anzusteuernden Verbraucher verbindbar sind. Sie werden dabei in nicht näher dargestellter Weise zusammengeführt, sodass sie funktionell einem einzigen Arbeitskanal 7c entsprechen. Es könnte also ohne weiteres anstelle mehrerer miteinander verbundener Arbeitskanäle ein einziger, entsprechend groß dimensionierter Arbeitskanal vorgesehen werden.
  • Im Innern des Ventilraumes 6 befinden sich die funktionellen Komponenten des Ventils 1. Diese umfassen beim Ausführungsbeispiel ein bewegliches Ventilglied 13, eine Feder 14 und ein Betätigungsglied 15.
  • Das Ventilglied 13 hat eine längliche, vorzugsweise im wesentlichen flache Gestalt, wobei es sich in Richtung der Längsachse 10 erstreckt und im Ventilraum 6 wippenartig verschwenkbar gelagert ist. Am Gehäuse-Unterteil 3 sind Lagermittel 16 vorgesehen, die einen Schwenklagerbereich 18 mit einer rechtwinkelig zur Längsachse 10 verlaufenden Schwenkachse 22 definieren, bezüglich der das Ventilglied 13 vergleichbar einer Wippe in durch Doppelpfeil angedeuteter Schwenkrichtung 31 hin und her verschwenkbar gelagert ist. Bevorzugt sind die Lagermittel 16 von zwei vom Boden 17 des Gehäuse-Unterteils 3 hochragenden Lagervorsprüngen 16a gebildet, die man auch als Schneidenlager bezeichnen könnte und auf denen sich das Ventilglied 13 beim Verschwenken abwälzt.
  • Das Ventilglied 13 verfügt über zwei ausgehend von der Schwenkachse 22 in entgegengesetzte Richtungen ragende erste und zweite Ventilgliedarme 23, 24. Der erste Ventilgliedarm 23 ragt mit einem ersten Verschlussabschnitt 25 über den Ventilsitz 9 des Speisekanals 7a. An der diesem Ventilsitz 9 zugewandten Seite des ersten Verschlussabschnittes 25 kann ein über gute Dichteigenschaften verfügendes Gummi-Pad 29 vorgesehen sein.
  • Der zweite Ventilgliedarm 24 ist von der Stirnseite her ein Stück weit in Längsrichtung geschlitzt, sodass er über zwei längsseits nebeneinanderliegende erste und zweite Armteile 27, 28 verfügt. Der zweite Armteil 28 definiert einen zweiten Verschlussabschnitt 26, der über den Ventilsitz 9 des Entlüftungskanals 7b ragt. An der dem Ventilsitz 9 zugewandten Seite des zweiten Verschlussabschnittes 26 kann ebenfalls ein Gummi-Pad 29 angeordnet sein.
  • Der erste Armteil 27 bildet einen Antriebsabschnitt 32. Der Antriebsabschnitt 32 steht bezüglich des zweiten Armteils 27 ein Stück weit zum Gehäusedeckel 4 hin vor. Erreicht wird dies beispielsweise durch eine leicht abgewinkelte Formgebung zum freien Ende hin.
  • Zwischen dem Ventilglied 13 und dem Boden 17 des Gehäuse-Unterteils 3 ist eine Feder 14 angeordnet, die zweckmäßigerweise als Blattfeder konzipiert ist. Sie arbeitet zwischen dem Ventilgehäuse 2 und dem Ventilglied 13, wobei sie letzteres in einem Sinne beaufschlagt, dass der erste Verschlussabschnitt 25 in Richtung zum zugeordneten Ventilsitz 9 federnd beaufschlagt wird.
  • Bevorzugt hat die Feder 14 einen plattenartigen Befestigungsabschnitt 33, mit dem sie unterhalb des zweiten Ventilgliedarmes 24 am Boden 17 des Gehäuse-Unterteils 3 fixiert ist. Ausgehend von diesem Befestigungsteil 33 ragen zwei Federarme 34 unter den ersten Ventilgliedarm 23, mit dem sie an angedeuteten Befestigungsstellen 35 – beispielsweise durch Laserschweißen – fest verbunden sind, wobei sie aufgrund ihrer Auslenkung – sie sind vom Boden 17 abgehoben – eine Zugkraft in der erwähnten Richtung auf den ersten Ventilgliedarm 23 ausüben. Es versteht sich, dass hier auch eine andere Anzahl von Federarmen 34 möglich ist.
  • Eine Aussparung 30 im Befestigungsteil 33 erlaubt den Durchgriff des zum Entlüftungskanal 7b gehörenden Ventilsitzes 9.
  • Das Betätigungsglied 15 dient zur Vorgabe einer Schaltstellung des Ventilgliedes 13. Es ist bevorzugt als Biege-Aktor konzipiert, der bei Aktivierung eine Auslenkung zur Seite hin erfährt. Er könnte beispielsweise aus einem Memory-Metall bestehen. Beim Ausführungsbeispiel ist er von einem Piezo-Biegewandler gebildet.
  • Das Betätigungsglied 15 hat längliche Gestalt und erstreckt sich über dem Ventilglied 13 entlang diesem. An einem rückseitigen Einspannabschnitt 36 ist das Betätigungsglied 15 gehäusefest fixiert. Ausgehend von diesem Einspannabschnitt 36 führen nicht näher dargestellte elektrische Leiter nach außen, über die eine Aktivierungsspannung anlegbar ist.
  • Der vordere Endbereich des Betätigungsgliedes 15 bildet einen Betätigungsabschnitt 37, der über den Antriebsabschnitt 32 des Ventilgliedes 13 ragt.
  • Im betriebsbereiten, fertiggestellten Zustand des Ventils 1, wenn das Betätigungsglied 15 noch nicht aktiviert ist, nimmt der erste Verschlussabschnitt 25 seine Schließstellung ein, in der er auf dem zugeordneten Ventilsitz 9 aufliegt und den Speisekanal 7a dicht verschließt. Gleichzeitig befindet sich der zweite Verschlussabschnitt 26 dabei in einer vom zugeordneten Ventilsitz 9 abgehobenen Offenstellung, sodass der Entlüftungskanal 7b zum Ventilraum 6 hin offen ist und über diesen hinweg mit den Arbeitskanälen 7c in Verbindung steht. Der Antriebsabschnitt 32 liegt dabei am deaktivierten Betätigungsglied 15 an.
  • Zum Umschalten des Ventils 1 wird das Betätigungsglied 15 durch Anlegen einer Spannung aktiviert. Sein Betätigungsabschnitt 37 biegt sich dadurch zum Gehäuse-Unterteil 3 hin aus, wobei es den Antriebsabschnitt 32 beaufschlagt und somit das Ventilglied 13 entgegen der Federvorspannung um die Schwenkachse 22 verschwenkt. Die Schwenkbewegung endet, wenn der zweite Verschlussabschnitt 26 die den Entlüftungskanal 7b verschließende Schließstellung einnimmt. Gleichzeitig befindet sich dann der erste Verschlussabschnitt 25 in einer den Speisekanal 7a freigebenden Offenstellung, sodass letzterer über den Ventilraum 6 hinweg mit den Arbeitskanälen 7c kommuniziert.
  • Bei dem beschriebenen Ventil ist angestrebt, dass der erste Verschlussabschnitt 25 bei deaktiviertem Betätigungsglied 15 die Schließstellung einnimmt. Es sollte also nicht, aufgrund entsprechender Montagetoleranzen, eine Beaufschlagung des Ventilgliedes 13 durch das deaktivierte Betätigungsglied 15 erfolgen, die die erwähnte Schließstellung verhindern würde.
  • Angestrebt ist außerdem, einen exakt vorgegebenen Schalthub zwischen den beiden Stellungen des Ventilgliedes 13, also zwischen dem deaktivierten und dem aktivierten Zustand des Betätigungsgliedes 15, zu erhalten. Stets sollte auch das Betätigungsglied 15 am Ventilglied 13 anliegen, um das Auftreten eines Leerhubes des Betätigungsgliedes 15 auszuschließen.
  • Es ist allerdings sehr schwierig, all diese Vorgaben zu erfüllen. Nicht selten bewegen sich die Toleranzen der Höhe der Ventilsitze, der Höhe der Lagermittel 16, der Höhe der Gummi-Pads 29 und der Ebenheit des als Wippe konzipierten Ventilgliedes 13 im Hubbereich des Ventilgliedes, sodass eine prozesssichere Fertigung nicht ohne weiteres möglich ist. Durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise jedoch lassen sich die erwähnten Probleme in den Griff bekommen und ist eine prozesssichere Fertigung des Ventils 1, auch bei kleinen Ventilabmessungen, möglich.
  • Bei der Durchführung des Verfahrens wird das Ventil 1 zunächst zumindest so weit zusammengebaut, dass die funktionellen Komponenten im Ventilraum 6 fest installiert sind. Falls zur Fixierung des Betätigungsgliedes 15 der Gehäusedeckel 4 nicht erforderlich ist, kann dieser zu diesem Zeitpunkt noch demontiert sein. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht jedoch darin, dass es im komplett fertig montierten Zustand des Ventils 1 anwendbar ist, also nach der Fertigmontage des Ventilgliedes 13 und der weiteren funktionellen Komponenten im Ventilgehäuse 2 und im fertig zusammengebauten und somit geschlossenen Zustand des Ventilgehäuses 2. Durch das Verfahren kann das Ventilglied 13 im fertig montierten Zustand des Ventils 1 so justiert werden, dass unabhängig von den Fertigungs- und Montagetoleranzen die erläuterte Funktionsfähigkeit sicher gegeben ist.
  • Im Rahmen dieses Verfahrens wird das Ventilglied nach seiner Fertigmontage im Ventilgehäuse lokal kurzzeitig bis zur oberflächlichen Plastifizierung erwärmt, sodass es in seiner Schwenkrichtung – also der beim Verschwenken auftretenden Bewegungsrichtung – eine bleibende Durchbiegung erfährt, die sich auf die Relativlage zwischen mindestens einem Verschlussabschnitt 25, 26 und dem diesem zugeordneten Ventilsitz 9 auswirkt.
  • Beim Ausführungsbeispiel erfolgt diese Wärmebehandlung in zwei Stufen. Die erste Stufe findet im deaktivierten Zustand des Betätigungsgliedes 15 statt, wobei das Ventilglied 13 auf den Lagermitteln 16 aufliegt und vom Betätigungsglied 15 im Idealfall in einer Position gehalten wird, in der der Speisekanal 7a vom ersten Verschlussabschnitt 25 gerade noch nicht geschlossen ist (4). In diesem Zustand wird, wie in 4 strichpunktiert angedeutet, durch einen der Arbeitskanäle 7c hindurch eine lokale Erwärmung des den Antriebsabschnitt 32 aufweisenden ersten Armteils 27 des Ventilglieds 13 vorgenommen. Zweckmäßigerweise erfolgt der Energieeintrag durch kurzzeitige Bestrahlung mittels eines Lasers 38 oder einer anderen geeigneten Energiequelle. Der eine Arbeitskanal 7c ist so unter dem ersten Armteil 27 platziert, dass letzteres für die Bestrahlung durch den Arbeitskanal 7c hindurch gut zugänglich ist.
  • Es erfolgt ein derartiger Energieeintrag, dass das Ventilglied 13 im bestrahlten Bereich angeschmolzen wird. Beim erneuten Erstarren dieses Oberflächenbereiches biegt sich das Ventilglied 13 durch, wobei sich sein erster Verschlussabschnitt 25 gemäß Pfeil 42 an den zugeordneten Ventilsitz 9 annähert. Der Energieeintrag bzw. die Erwärmung wird dabei so gesteuert, dass der Verschlussabschnitt an den Ventilsitz 9 angedrückt wird und die Schließstellung einnimmt, ohne gleichzeitig eine Auslenkung des Betätigungsgliedes 15 durch den Antriebsabschnitt 32 zu erhalten.
  • Durch einen kontrollierten Energieeintrag kann man eine bestimmte Vorspannung des Verschlussabschnittes bezüglich des zugeordneten Ventilsitzes einstellen.
  • Ersichtlich wird die lokale Erwärmung bevorzugt an einer der in der Schwenkrichtung orientierten Längsseiten des Ventilgliedes 13 vorgenommen. Man erwärmt hierbei insbesondere diejenige Längsseite, zu der hin sich der betreffende Verschlussabschnitt verformen soll.
  • Nachdem auf diese Weise der erste Verschlussabschnitt 25 justiert ist, erfolgt eine Aktivierung des Betätigungsgliedes 15, sodass der erste Verschlussabschnitt 25 in die Offenstellung verschwenkt wird. Im Idealfall ist hierbei der Entlüftungskanal 7b vom zugeordneten zweiten Verschlussabschnitt 26 gerade noch nicht geschlossen.
  • Nun wird das Ventilglied 13 erneut in der geschilderten Weise mit einer Wärme erzeugenden Energiequelle bestrahlt, insbesondere ein Laser 38. Es wird nun allerdings nicht mehr der erste Armteil 27, sondern der zweite Armteil 28 bestrahlt, was bevorzugt durch den zweiten Arbeitskanal 7c hindurch erfolgen kann, der so platziert ist, dass er unterhalb des zweiten Armteils 28 liegt.
  • Auf diese Weise wird eine weitere permanente Verformung des Ventilgliedes 13 hervorgerufen, durch die der zweite Verschlussabschnitt 26 im Bestrahlungsbereich so verbogen wird, dass sich der zweite Verschlussabschnitt 26 gemäß Pfeil 43 an den Ventilsitz 9 des Entlüftungskanals 7b annähert. Die das Ventilglied 13 lokal anschmelzende Erwärmung wird vorgenommen, bis der zweite Verschlussabschnitt 26 bei abgekühltem Ventilglied 13 die den Entlüftungskanal 7b abdichtende Schließstellung einnimmt.
  • Von Fall zu Fall kann der Energieeintrag pro Justiervorgang durch eine einmalige oder eine mehrmalige, jeweils ein Anschmelzen hervorrufende Erwärmung des Ventilgliedes 13 hervorgerufen werden.
  • Auch können die in 6 strichpunktiert angedeuteten Erwärmungsbereiche 44 bei den beiden Armteilen 27, 28 an unterschiedlichen Längspositionen vorgesehen werden. Während gemäß
  • 6 die Erwärmungsbereiche 44 beider Armteile 27, 28 mit Bezug auf die Längsachse 10 auf gleicher Höhe liegen, sind sie gemäß 7 in Richtung der Längsachse 10 zueinander versetzt.
  • Zur Justierung des ersten Verschlussabschnittes 25 könnte man auch, anstelle des ersten Armteils 27, den den ersten Verschlussabschnitt 25 bildenden ersten Ventilgliedarm erwärmen.
  • Der für das Anschmelzen erforderliche Energieeintrag durch die Arbeitskanäle 7c hindurch hat den Vorteil, dass man in der Ventilgehäusewand sowieso schon vorhandene Löcher verwenden kann, die auch anschließend nicht mehr verschlossen werden müssen. Allerdings besteht die Möglichkeit, für die Bestrahlung ein oder mehrere gesonderte Löcher in der Ventilgehäusewand vorzusehen, die man nach dem Justieren des Ventilgliedes 13 wieder dicht verschließt.
  • Die Erwärmung kann auch durch einen einzigen Arbeitskanal 7c hindurch erfolgen, wenn dieser günstig platziert ist und/oder einen ausreichend großen Querschnitt aufweist.
  • Um einen Verschlussabschnitt zu justieren, kann das Ventilglied 13 auch an mehreren Stellen gleichzeitig oder nacheinander in der geschilderten Weise erwärmt werden. Außerdem kann das Ventilglied 13 auch auf entgegengesetzten Längssei ten erwärmt werden, wenn eine entsprechende Verformung erforderlich ist.
  • Durch das Verfahren können bei dem beschriebenen Ventil 1 beide Schaltstellungen unabhängig voneinander justiert werden. Sämtliche im System befindlichen Toleranzen werden dabei ausgeglichen.
  • Das Verfahren kann auch bei Ventilen eingesetzt werden, deren Ventilglied in Baueinheit mit dem Betätigungsglied ausgebildet ist. Ein Beispiel hierfür ist ein Piezo-Ventil mit einem Piezo-Biegewandler, der unmittelbar vorgesehen ist, um mindestens einen Ventilkanal wahlweise freizugeben oder zu verschließen. Hier könnte man beispielsweise durch die erwähnte Wärmebehandlung eine bestimmte Kraft einstellen, mit der der Piezo-Biegewandler im deaktivierten Zustand eine Ventilöffnung verschließt.

Claims (17)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Ventils, das mindestens eine von einem Ventilsitz (9) umgebene Ventilöffnung (7) sowie ein längliches, durch Verschwenken wahlweise in einer mit einem Verschlussabschnitt (25, 26) auf dem mindestens einen Ventilsitz (9) aufliegenden Schließstellung oder mindestens einer von dem Ventilsitz (9) abgehobenen Offenstellung positionierbares Ventilglied (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass man das Ventilglied (13) nach seiner Fertigmontage in einem zugehörigen Ventilgehäuse (2) lokal kurzzeitig bis zur oberflächlichen Plastifizierung erwärmt, sodass es in seiner Schwenkrichtung (31) eine sich auf die Relativlage zwischen dem Verschlussabschnitt (25, 26) und dem diesem zugeordneten Ventilsitz (9) auswirkende bleibende Durchbiegung erfährt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (13) so erwärmt wird, dass der Verschlussabschnitt (25, 26) an den Ventilsitz (9) angedrückt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass man durch einen kontrollierten Energieeintrag eine bestimmte Vorspannung des Verschlussabschnittes (25, 26) bezüglich des zugeordneten Ventilsitzes (9) einstellt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man die lokale Erwärmung an wenigstens einer der in der Schwenkrichtung (31) orientierten Längsseiten des Ventilgliedes (13) vornimmt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man eine mehrmalige Erwärmung des Ventilgliedes (13) vornimmt. 6 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man das Ventilglied (13) an mehreren Stellen erwärmt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man die zur Erwärmung erforderliche Energie durch Bestrahlung mittels Laser oder einer anderen, energiereichen Lichtquelle erzeugt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man das Ventilglied (13) im geschlossenen Zustand des es aufnehmenden Ventilgehäuses (2) durch ein die Ventilgehäusewand durchsetzendes Loch (7c) hindurch erwärmt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man die zur Erwärmung erforderliche Energie dem Ventilglied (13) durch einen Ventilkanal (7c) hindurch zuführt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass man es bei einem mehrere Verschlussabschnitte (25, 26) mit zugeordneten Ventilsitzen (9) aufweisenden Ventilglied (13) in Bezug auf mehrere Verschlussabschnitte (25, 26) anwendet.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Anwendung bei einem Ventil (1), das mit einem verstellbaren Betätigungsglied (15) ausgestattet ist, das auf das Ventilglied (13) einwirken kann, um dessen Schaltstellung vorzugeben.
  11. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Betätigungsglied (15) ein Biege-Aktor ist, insbesondere ein Piezo-Biegewandler.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine Anwendung bei einem Ventil (1), dessen Ventilglied (13) wippenartig verschwenkbar gelagert ist und beidseits des Schwenklagerbereiches (18) über jeweils einen Ventilgliedarm (23, 24) verfügt, wobei der erste Ventilgliedarm (23) einen einem Ventilsitz (9) zugeordneten ersten Verschlussabschnitt (25) bildet und wobei der zweite Ventilgliedarm (24) zumindest einen von einem Betätigungsglied (15) beaufschlagten Antriebsabschnitt (32) bildet.
  13. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass man die lokale Erwärmung des Ventilgliedes (13) bei deaktiviertem Betätigungsglied (15) vornimmt, bis der erste Verschlussabschnitt (25) in der Schließstellung justiert ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei der zweite Ventilgliedarm (24) über zwei nebeneinanderliegende Armteile (27, 28) verfügt, wobei der erste Armteil (27) den Antriebsabschnitt (32) und der zweite Armteil (28) einen einem weiteren Ventilsitz (9) zugeordneten zweiten Verschlussabschnitt (26) bildet.
  15. Verfahren nach Anspruch 15 in Verbindung mit Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass man nach dem Justieren des ersten Verschlussabschnittes (25) das Betätigungsglied (15) aktiviert, sodass der erste Verschlussabschnitt (25) die Offenstellung einnimmt, wonach man durch neuerliche lokale Erwärmung des Ventilgliedes (13) eine Verformung herbeiführt, durch die der zweite Verschlussabschnitt (26) in seiner Schließstellung justiert wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass man die Justierung des ersten Verschlussabschnittes (25) durch lokale Erwärmung des ersten Ventilgliedarmes (23) oder des ersten Armteils (27) des zweiten Ventilgliedarmes (24) und die Justierung des zweiten Verschlussabschnittes (26) durch lokale Erwärmung des zweiten Armteils (28) des zweiten Ventilgliedarms (24) vornimmt.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch die Anwendung bei einem Ventil, dessen Ventilglied (13) durch Federvorspannung ständig in Richtung einer Schaltstellung beaufschlagt ist.
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