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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In
dieser zeigen:
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1 die Explosionsdarstellung
eines sich zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders eignenden
Ventils,
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2 einen Längsschnitt
durch das fertig montierte Ventil gemäß Schnittlinie II-II aus 1, allerdings bei abgenommenem
Gehäusedeckel
und bei nur strichpunktiert angedeutetem Betätigungsglied,
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3 eine mit der 2 vergleichbare Längsschnittdar-stellung gemäß Schnittlinie
III-III aus 1, allerdings
ohne Andeutung des Betätigungsgliedes,
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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
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6 und 7 Einzeldarstellungen des Ventilgliedes
in einer Draufsicht, wobei unterschiedliche Stellen zur lokalen
Plastifizierung angedeutet sind.
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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.
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Es
folgt zunächst
die Beschreibung eines bevorzugten Aufbaus des zur Anwendung des
Verfahrens vorgesehenen Ventils 1.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Eine
Aussparung 30 im Befestigungsteil 33 erlaubt den
Durchgriff des zum Entlüftungskanal 7b gehörenden Ventilsitzes 9.
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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.
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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.
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Der
vordere Endbereich des Betätigungsgliedes 15 bildet
einen Betätigungsabschnitt 37,
der über
den Antriebsabschnitt 32 des Ventilgliedes 13 ragt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Durch
einen kontrollierten Energieeintrag kann man eine bestimmte Vorspannung
des Verschlussabschnittes bezüglich
des zugeordneten Ventilsitzes einstellen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Auch
können
die in 6 strichpunktiert
angedeuteten Erwärmungsbereiche 44 bei
den beiden Armteilen 27, 28 an unterschiedlichen
Längspositionen
vorgesehen werden. Während
gemäß
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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.
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Zur
Justierung des ersten Verschlussabschnittes 25 könnte man
auch, anstelle des ersten Armteils 27, den den ersten Verschlussabschnitt 25 bildenden
ersten Ventilgliedarm erwärmen.
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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.
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Die
Erwärmung
kann auch durch einen einzigen Arbeitskanal 7c hindurch
erfolgen, wenn dieser günstig
platziert ist und/oder einen ausreichend großen Querschnitt aufweist.
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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.
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Durch
das Verfahren können
bei dem beschriebenen Ventil 1 beide Schaltstellungen unabhängig voneinander
justiert werden. Sämtliche
im System befindlichen Toleranzen werden dabei ausgeglichen.
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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.