DE10351683A1

DE10351683A1 - Micro-valve on electrostatic drive principle to control flow of fluid has input and output channel ends arranged with spacing from each other on valve chamber wall

Info

Publication number: DE10351683A1
Application number: DE2003151683
Authority: DE
Inventors: Metin Giousouf
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2003-11-05
Filing date: 2003-11-05
Publication date: 2005-06-09

Abstract

The micro-valve has a valve plate (6) suspended the layer of a spring (7) from the valve housing (2). The valve plate has two electrostatic drives (26, 27) to effect a diversion in the upward direction (4) of the valve chamber (3). The input and output channel ends (16, 17) are arranged with a spacing from each other on the valve chamber wall (12) facing the first electrode (23).

Description

Die Erfindung betrifft ein Mikroventil mit elektrostatischem Antriebsprinzip, mit einem Ventilgehäuse, das eine Ventilkammer definiert, in der sich eine quer zur Höhenrichtung der Ventilkammer erstreckende biegesteife Ventilplatte befindet, die durch Federmittel mit Bezug zum Ventilgehäuse beweglich aufgehängt ist, und mit in der Höhenrichtung beidseits der Ventilplatte vorgesehenen, zueinander parallelen gehäusefesten ersten bzw. zweiten Elektroden, die mit mindestens einer ventilplattenseitigen dritten Elektrode einen ersten und zweiten elektrostatischen Antrieb bilden, wobei die Ventilplatte durch die elektrostatischen Antriebe in der Höhenrichtung auslenkbar ist, um die fluidischen Verbindung zwischen einem in die Ventilkammer einmündenden Zuführkanal und einem ebenfalls in die Ventilkammer einmündenden Abführkanal zu steuern.The Invention relates to a micro-valve with electrostatic drive principle, with a valve housing, which defines a valve chamber in which a transverse to the height direction the valve chamber extending rigid valve plate is located which is movably suspended by spring means with respect to the valve housing, and with in the height direction on both sides the valve plate provided, parallel to each other fixed to the housing first and second electrodes, with at least one valve plate side third Electrode form a first and second electrostatic drive, wherein the valve plate by the electrostatic drives in the Height direction deflectable is to the fluidic connection between one in the valve chamber opening out feed and to control a likewise leading into the valve chamber discharge channel.

Ein aus der EP 0 485 739 B1 bekanntes Mikroventil dieser Art verfügt über eine quadratische Ventilplatte, die über federelastische Arme gehäuseseitig aufgehängt ist und der zwei elektrostatische Aktoren zugeordnet sind, die es ermöglichen, die Ventilplatte in der Höhenrichtung der Ventilkammer in wahlweise die eine oder andere Richtung auszulenken. Auf die se Weise kann die Ventilplatte derart positioniert werden, dass die fluidische Verbindung zwischen einem Zuführkanal und einem Abführkanal wahlweise freigegeben oder abgesperrt wird, wobei die Mündungen dieser Kanäle an einander entgegengesetzten Ventilkammerwänden beidseits der Ventilplatte vorgesehen sind. Die Kanalmündungen fluchten miteinander in der Höhenrichtung der Ventilkammer und liegen dem Zentrum der Ventilplatte gegenüber.One from the EP 0 485 739 B1 known microvalve of this type has a square valve plate, which is suspended on the housing side by means of elastic arms and associated with two electrostatic actuators, which make it possible to deflect the valve plate in the height direction of the valve chamber in either one or the other direction. In this way, the valve plate can be positioned to selectively enable or disable fluid communication between a supply channel and a discharge channel, the mouths of these channels being provided on opposite valve chamber walls on both sides of the valve plate. The channel mouths are aligned with each other in the height direction of the valve chamber and face the center of the valve plate.

Bedingt durch das elektrostatische Antriebsprinzip lassen sich mit dem bekannten Mikroventil nur relativ geringe Fluiddrücke und Durchflussraten beherrschen. Verantwortlich dafür ist die mit zunehmendem Schalthub reduzierte Anziehungskraft zwischen den Elektroden der elektrostatischen Antriebe.conditioned by the electrostatic drive principle can be with the known Micro valve only relatively low fluid pressures and flow rates dominate. Responsible for is the reduced with increasing shift stroke attraction between the Electrodes of electrostatic drives.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein auf elektrostatischem Antriebsprinzip basierendes Mikroventil zu schaffen, mit dem sich auch größere Fluiddrücke schalten lassen und das verhältnismäßig große Durchflussraten zulässt.It is therefore the object of the present invention, a on electrostatic Drive principle based micro-valve to create, with which also switch larger fluid pressures let and the relatively large flow rates allows.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass die Zuführkanalmündung und die Abführkanalmündung gemeinsam mit Abstand zueinander an der der ersten Elektrode zugeordneten ersten Ventilkammerwand vorgesehen sind, wobei die Zuführkanalmündung einem ersten Einwirkungsbereich der Ventilplatte gegenüberliegt, der derart vom Zentrum der Ventilplatte beabstandet ist, dass die Ventilplatte im deaktivierten Zustand des die erste Elektrode enthaltenden ersten elektrostatischen Antrie bes aufgrund der zwischen den beiden Kanalmündungen herrschenden Druckdifferenz in der Höhenrichtung verkippt wird und sich einenends an die zum zweiten elektrostatischen Antrieb gehörende zweite Elektrode annähert.to solution This object is provided that the Zuführkanalmündung and Abführkanalmunt together spaced apart from one another at the first electrode the first valve chamber wall are provided, wherein the Zuführkanalmündung a the first area of action of the valve plate, which is so from the center the valve plate is spaced, that the valve plate in the deactivated State of the first electrostatic containing the first electrode Antrie bes due to the between the two channel mouths prevailing pressure difference in the height direction is tilted and at one end to the second electrostatic drive belonging second Approaching electrode.

Auf diese Weise nimmt die Ventilplatte beim Umschalten zwischen den Schaltstellungen eine kurzzeitige Kippstellung ein, wobei der eine Endbereich der Ventilplatte stark an die zweite Elektrode angenähert wird oder gar mit dieser in Kontakt gelangt. Die dadurch erzielte Schiefstellung ermöglicht es dem elektrischen Feld des aktivierten zweiten elektrostatischen Antriebes die Ventilplatte sozusagen "einzufangen" und ganzflächig gegen die zweite Elektrode heranzuziehen, um somit einen großen Durchflussquerschnitt zwischen der Zuführkanalmündung und der Abführkanalmündung freizugeben. Wird der zweite elektrostatische Antrieb wieder deaktiviert, kehrt die Ventilplatte aufgrund der zwischen den beiden Kanalmündungen herrschenden Druckdifferenz in die verkippte Stellung zurück, wobei sie nun mit dem anderen Ende voraus an die erste Elektrode angenähert ist oder an dieser ersten Elektrode anliegt, so dass aufgrund des verringerten Abstandes der erste elektrostatische Antrieb in der Lage ist, die Ventilplatte an die erste Elektrode heranzuschwenken und dadurch die Fluidverbindung zwischen den beiden Kanalmündungen zu unterbinden. Trotz eines großen Abstandes zwischen der ersten und zweiten Elektrode und eines somit realisierbaren großen Schalthubes lässt sich das Mikroventil folglich auch in Verbindung mit großen Fluiddrücken effektiv betreiben. Dabei sind große Durchsätze erzielbar.On this way, the valve plate takes when switching between the Switch positions a momentary tilt position, the one End region of the valve plate is strongly approximated to the second electrode or even get in contact with it. The resulting misalignment allows the electric field of the activated second electrostatic Drive the valve plate so to speak "capture" and the entire surface against the second electrode to use, thus, a large flow area between the Zuführkanalmündung and release the discharge port. Becomes the second electrostatic drive disabled again, the returns Valve plate due to the between the two channel mouths prevailing pressure difference in the tilted position back, wherein it is now approached with the other end in advance to the first electrode or abuts against this first electrode, so that due to the reduced Distance the first electrostatic drive is capable of Swing valve plate to the first electrode and thereby to prevent the fluid connection between the two channel mouths. In spite of a big one Distance between the first and second electrode and one thus realizable big Switching stroke leaves Consequently, the microvalve is also effective in conjunction with high fluid pressures operate. There are big ones throughputs achievable.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.advantageous Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Die biegesteife Ventilplatte hat zweckmäßigerweise längliche Gestalt, wobei die Zuführkanalmündung so platziert ist, dass der ihr gegenüberliegende erste Einwirkungsbereich an der ventilplatte in deren Längsrichtung beabstandet zur Längsmitte der Ventilplatte angeordnet ist.The rigid valve plate has expediently elongated Shape, wherein the Zuführkanalmündung so is placed that the opposite first exposure area on the valve plate in the longitudinal direction spaced to the longitudinal center the valve plate is arranged.

Die Abführöffnung ist vorzugsweise so platziert, dass ihr in der Höhenrichtung der Ventilkammer ein zweiter Einwirkungsbereich der Ventilplatte gegenüberliegt, der sich auf der dem ersten Einwirkungsbereich entgegengesetzten Seite der Längsmitte der Ventilplatte befindet. Der Abstand der beiden Einwirkungsbereiche von der Längsmitte der Ventilplatte ist vorzugsweise identisch.The Abführöffnung is preferably placed so that you in the height direction of the valve chamber a second area of action of the valve plate is opposite, on the opposite of the first impact area Side of the longitudinal center the valve plate is located. The distance between the two action areas from the longitudinal center the valve plate is preferably identical.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Federmittel so ausgebildet, dass durch sie die Ventilplatte im sowohl drucklosen als auch spannungslosen Zustand des Mikroventils an der der ersten Elektrode zugeordneten Ventilkammerwand anliegt.at In a preferred embodiment, the spring means are designed to that through them the valve plate in both unpressurized and de-energized State of the microvalve at the first electrode associated Valve chamber wall abuts.

Die der Ventilplatte zugeordnete dritte Elektrode ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie sich nicht nur über die Ventilplatte, sondern auch über die Federmittel hinweg er streckt. Somit bildet die Ventilplatte zusammen mit den Federmitteln ein Steuerelement, das in seiner Gesamtheit mit den elektrostatischen Antrieben kooperiert. Je nach Materialwahl kann die dritte Elektrode unmittelbar von der Ventilplatte und gegebenenfalls den Federmitteln gebildet sein – beispielsweise bei einer Realisierung aus Siliziummaterial –, oder aber es kann sich bei der mindestens einen dritten Elektrode um eine gesonderte Komponente handeln, beispielsweise eine auf einen Kunststoffkörper aufgebrachte Metallisierung.The the valve plate associated third electrode is preferably so trained that not only on the valve plate, but also over he stretches the spring means. Thus forms the valve plate together with the spring means a control, in its entirety cooperated with the electrostatic drives. Depending on the choice of material can the third electrode immediately from the valve plate and optionally be formed the spring means - for example in a realization of silicon material - or it may be the at least one third electrode around a separate component act, for example, applied to a plastic body Metallization.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Ventilplatte und die Federmittel einstückig miteinander ausgebildet sind. Hier ist dann vor allem an eine Realisierung durch Silizium-mikromechanische Herstellungsverfahren im Rahmen eines Batch-Prozesses zu denken. Dies gestattet die Herstellung sehr ebener Flächen für die Elektroden, die Ventilplatte und die Federmittel.Especially is appropriate it, when the valve plate and the spring means integral with each other are formed. Here is then especially a realization by Silicon micromechanical manufacturing process under a Think batch process. This allows the production of very even surfaces for the Electrodes, the valve plate and the spring means.

Als besonders vorteilhaft wird angesehen, die Federmittel in Gestalt mindestens einer Blattfeder zu realisieren. Insbesondere bietet es sich an, auf zwei Blattfedern zurückzugreifen, die jeweils zum einen gehäusefest fixiert sind und zum anderen an der Ventilplatte angreifen.When Particularly advantageous is considered, the spring means in shape realize at least one leaf spring. In particular, offers it is to resort to two leaf springs, each for a housing firm are fixed and attack the other on the valve plate.

In Verbindung mit einer länglichen Ventilplatte sind vorzugsweise zwei die Ventilplatte im Bereich ihrer beiden Längsränder flankierende Blattfedern als Federmittel vorgesehen, die sich zweckmäßigerweise parallel zur Längsrichtung der Ventilplatte erstrecken. Entsprechend dem konkret gewünschten Verkippungsverhalten der Ventilplatte können dabei die Angriffsstellen der Blattfedern an der Ventilplatte unterschiedlich platziert werden. Beispielsweise können beide Blattfedern am gleichen Endbereich oder an unterschiedlichen Endbereichen der Ventilplatte angreifen, Auch ein Angriff im Bereich der Längsmitte der Ventilplatte wird als zweckmäßig angesehen.In Connection with an elongated Valve plate are preferably two the valve plate in the area of their flanking both longitudinal edges Leaf springs provided as a spring means, which expediently parallel to the longitudinal direction extend the valve plate. According to the specific desired Tilting behavior of the valve plate can thereby attack the sites the leaf springs are placed differently on the valve plate. For example, you can Both leaf springs at the same end or at different Attack end areas of the valve plate, Also an attack in the area the longitudinal center of the Valve plate is considered appropriate.

Im Vergleich zu der biegesteifen Ventilplatte sollte die Steifigkeit der Blattfedern geringer sein. Bei Verwendung des gleichen Materials lässt sich dies beispielsweise durch unterschiedliche Materialstärken gewährleisten. Auch besteht die Möglichkeit, die Blattfedern so zu strukturieren, dass sie lokal, an einer oder mehreren vorgegebenen Stellungen, über eine reduzierte Biegefestigkeit verfügen. Dies lässt sich beispielsweise dadurch realisieren, dass die betreffende Blattfeder an der gewünschten Stelle lokal eingeschnürt ist, beispielsweise durch eine mäanderförmige Strukturierung.in the The stiffness should be compared to the rigid valve plate the leaf springs be lower. When using the same material let yourself This is ensured, for example, by different material thicknesses. There is also the possibility To structure the leaf springs so that they are local, on or several predetermined positions, over a reduced bending strength feature. This is possible for example, realize that the leaf spring in question at the desired Spot constricted locally is, for example, by a meander-shaped structuring.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:following The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. In show this:

1 in vergrößerter, schematischer Längsschnittdarstellung eine bevorzugte Realisierungsform des erfindungsgemäßen Mikroventils, wobei die Schnittebene entsprechend der Linie I-I aus 2 verläuft, 1 in an enlarged, schematic longitudinal sectional view of a preferred implementation of the microvalve according to the invention, wherein the sectional plane corresponding to the line II 2 runs,

2 einen Horizontalschnitt durch das Mikroventil aus 1, so dass sich eine Ansicht in der Blickrichtung gemäß Pfeil II aus 1 ergibt, 2 a horizontal section through the microvalve 1 , so that a view in the direction of arrow II 1 reveals

3 bis 6 verschiedene Betriebsphasen des Mikroventils gemäß 1 und 2 in einer schematischen Darstellung, und 3 to 6 different operating phases of the microvalve according to 1 and 2 in a schematic representation, and

7 bis 9 modifizierte Bauformen des Mikroventils in einer der 2 entsprechenden Darstellungsweise, wobei insbesondere unterschiedliche Gestaltungsformen und Angriffspunkte der Federmittel ersichtlich sind. 7 to 9 Modified designs of the microvalve in one of 2 corresponding representation, in particular, different designs and points of attack of the spring means are visible.

Die in der Zeichnung dargestellten Mikroventile dienen zur Steuerung von Fluidströmen, wobei sowohl an gasförmige als auch an hydraulische Fluide gedacht ist. Die bei den Mikroventilen realisierte Erfindung ermöglicht eine sichere Schaltfunktion auch bei relativ hohen Fluiddrücken, unter Gewährleistung kompakter Abmessungen und hoher Durchflussraten.The shown in the drawing micro-valves are used for control of fluid streams, being both gaseous as well as hydraulic fluids. The at the micro valves realized invention allows a safe switching function even at relatively high fluid pressures, under warranty compact dimensions and high flow rates.

Obgleich sich auf Basis der Erfindung auch Ventile mit anderer Funktionalität realisieren lassen, orientiert sich die nachfolgende beispielhafte Beschreibung an einer Ausgestaltung des Mikroventils als 2/2-Wegeventil. Außerdem zeigt das Ausführungsbeispiel einen Aufbau des Mikroventils in Siliziumtechnik, wobei die Erfindung allerdings auch andere Ausprä gungen zulässt, so beispielsweise eine zumindest teilweise Realisierung aus Metall, Glas und/oder Kunststoffmaterial.Although to realize valves with different functionality based on the invention let the following exemplary description follow on an embodiment of the microvalve as a 2/2-way valve. Also shows the embodiment a construction of the microvalve in silicon technology, the invention but also other expressions allows, such as an at least partial realization of metal, Glass and / or plastic material.

Das mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Mikroventil beinhaltet ein elektrostatisches Antriebsprinzip. Es verfügt über ein zweckmäßigerweise mehrschichtig aufgebautes Ventilgehäuse 2, das in seinem Innern eine Ventilkammer 3 definiert. Diese Ventilkammer 3 ist relativ flach, mit im Vergleich zu den Querabmessungen geringer Höhe ausgeführt, wobei die Höhenrichtung strichpunktiert bei 4 angedeutet ist. In der Ventilkammer 3 befindet sich ein Steuerelement 5, das sich aus einer biegesteifen Ventilplatte 6 und daran angreifenden Federmitteln 7 zusammensetzt.The with reference number 1 designated microvalve includes an electrostatic drive principle. It has a suitably multi-layered valve housing 2 which has a valve chamber in its interior 3 Are defined. This valve chamber 3 is relatively flat, designed with low compared to the transverse dimensions, the height direction dash-dotted at 4 is indicated. In the valve chamber 3 there is a control 5 , made of a rigid valve plate 6 and attacking spring means 7 composed.

Das Ventilgehäuse 2 besitzt eine aus Siliziummaterial bestehende Basisschicht 8 und eine dieser in der Höhenrichtung 4 gegenüberliegende, ebenfalls aus Siliziummaterial bestehende Deckschicht 10, wobei zwischen diesen beiden Schichten 8, 10 eine rahmenartige Zwischenschicht 9 platziert ist. An den einander zugewandten Seiten definieren die Basisschicht 8 und die Deckschicht 10 eine erste und zweite Ventilkammerwand 12, 13. Die Basisschicht 8 ist von zwei in Ätztechnik hergestellten Fluidkanälen durchsetzt, bei denen es sich um einen Zuführkanal 14 und einen Abführkanal 15 handelt. Der Zuführkanal 14 öffnet sich über eine an der ersten Ventilkammerwand 12 vorgesehene Zuführkanalmündung 16 in die Ventilkammer 3 ein. In entsprechender Weise verfügt der Abführkanal 15 über eine ebenfalls an der ersten Ventilkammerwand 12 vorgesehene Abführkanalmündung 17.The valve housing 2 has a base layer made of silicon material 8th and one of these in the height direction 4 opposite, also made of silicon material top layer 10 , being between these two layers 8th . 10 a frame-like intermediate layer 9 is placed. On the facing sides define the base layer 8th and the topcoat 10 a first and second valve chamber wall 12 . 13 , The base layer 8th is penetrated by two fluid channels produced by etching, which is a feed channel 14 and a discharge channel 15 is. The feed channel 14 opens via one on the first valve chamber wall 12 provided Zuführkanalmündung 16 in the valve chamber 3 one. In a corresponding manner, the discharge channel 15 via a likewise on the first valve chamber wall 12 provided Abführkanalmündung 17 ,

Die Ventilkammer 3 erstreckt sich in einer zur Höhenrichtung 4 rechtwinkeligen Ausdehnungsebene 22, die durch eine Hauptachse 18 und eine Nebenachse 19 aufgespannt ist. Beim Ausführungsbeispiel hat die Ventilkammer 3 einen rechteckförmigen, länglichen Grundriss, wobei die Hauptachse 18 gleichzeitig die Längsachse der Ventilkammer 3 darstellt.The valve chamber 3 extends in a height direction 4 right-angled extension plane 22 passing through a major axis 18 and a minor axis 19 is stretched. In the embodiment, the valve chamber 3 a rectangular, oblong ground plan, the main axis 18 at the same time the longitudinal axis of the valve chamber 3 represents.

Die Deckschicht 10 ist kanallos ausgeführt.The cover layer 10 is channelless.

Das Siliziummaterial der Basisschicht 8 und der Deckschicht 10 bildet eine der Basisschicht 8 zugeordnete erste Elektrode 23 und eine der Deckschicht 10 zugeordnete zweite Elektrode 24. Die Ventilkammerwände 12, 13 stellen somit unmittelbar die Elektrodenflächen der ersten und zweiten Elektroden 23, 24 dar. Zur Potenzialtrennung ist die Basisschicht 8 von der Deckschicht 10 über nicht näher dargestellte Isolationsschichten, beispielsweise aus Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid, elektrisch isoliert. Die einzelnen Wafer sind beispielsweise mittels Silicon Fusion Bonding fest miteinander verbunden.The silicon material of the base layer 8th and the topcoat 10 forms one of the base layer 8th associated first electrode 23 and one of the topcoat 10 associated second electrode 24 , The valve chamber walls 12 . 13 thus directly represent the electrode surfaces of the first and second electrodes 23 . 24 The potential isolation is the base layer 8th from the topcoat 10 via insulating layers, not shown, for example, of silicon dioxide or silicon nitride, electrically isolated. The individual wafers are firmly connected to one another, for example, by means of silicon fusion bonding.

Speziell die Deckschicht 10 könnte beispielsweise auch aus Glas bestehen. In einem solchen Fall, oder auch wenn die mit einer Elektrode auszustattende Schicht aus Kunststoffmaterial besteht, können die Elektroden auch als gesonderte Komponen ten realisiert werden, beispielsweise durch eine Metallisierung der betreffenden Schicht.Especially the cover layer 10 could for example also consist of glass. In such a case, or even if the layer to be equipped with an electrode consists of plastic material, the electrodes can also be realized as separate components, for example by metallization of the relevant layer.

Die beiden Elektroden 23, 24 erstrecken sich jeweils bevorzugt vollflächig über die gesamte zugeordnete Ventilkammerwand 12, 13 hinweg. Ferner erstrecken sich die erste und zweite Elektrode 23, 24 in zueinander parallelen Ebenen, die auf in der Höhenrichtung 4 entgegengesetzten Seiten des Steuerelementes 5 angeordnet sind und die auch zu der Ausdehnungsebene 22 parallel verlaufen.The two electrodes 23 . 24 each extend preferably over the entire surface over the entire associated valve chamber wall 12 . 13 time. Furthermore, the first and second electrodes extend 23 . 24 in planes parallel to each other, pointing in the vertical direction 4 opposite sides of the control 5 are arranged and which also to the expansion plane 22 run parallel.

Die Ventilplatte 6 ist über die Federmittel 7 mit Bezug zum Ventilgehäuse 2 beweglich aufgehängt. Dabei bilden die Federmittel 7 die die Beweglichkeit der Ventilplatte 6 garantierenden Aufhängemittel.The valve plate 6 is about the spring means 7 with reference to the valve body 2 movably suspended. This form the spring means 7 the mobility of the valve plate 6 guaranteeing suspension.

Das beim Ausführungsbeispiel insgesamt aus elektrisch leitendem Material, vorzugsweise Siliziummaterial, bestehende Steuerelement 5 bildet in seiner Gesamtheit eine dritte Elektrode 25, die zwischen der ersten Elektrode 23 und der zweiten Elektrode 24 liegt und die zusammen mit der ersten Elektrode 23 einen ersten elektrostatischen Antrieb 26 und zusammen mit der zweiten Elektrode 24 einen zweiten elektrostatischen Antrieb 27 definiert. Über aus dem Ventilgehäuse 2 herausgeführte elektrische Leiter 28, die in 3 bis 6 schematisch angedeutet sind, können die beiden elektrostatischen Antriebe 26, 27 durch wahlweises Anlegen oder Entfernen einer Steuerspannung U nach Wahl aktiviert oder deaktiviert werden.The embodiment in the overall of electrically conductive material, preferably silicon material, existing control 5 in its entirety forms a third electrode 25 between the first electrode 23 and the second electrode 24 lies and which together with the first electrode 23 a first electrostatic drive 26 and together with the second electrode 24 a second electrostatic drive 27 Are defined. Over from the valve housing 2 led out electrical conductor 28 , in the 3 to 6 are indicated schematically, the two electrostatic drives 26 . 27 be selectively activated or deactivated by selectively applying or removing a control voltage U of choice.

Im aktivierten Zustand bildet sich zwischen den an eine Spannung angelegten Elektroden ein elektrostatisches Feld aus, aus dem eine Stellkraft resultiert, die die Ventilplatte 6 in Richtung zur ersten oder zweiten Ventilkammerwand 12, 13 beaufschlagt.In the activated state, an electrostatic field is formed between the voltage applied to electrodes, from which a force results, which the valve plate 6 towards the first or second valve chamber wall 12 . 13 applied.

Es wäre zwar prinzipiell möglich, die dritte Elektrode 25 nur an der Ventilplatte 3 vorzusehen. Es hat sich allerdings als vorteilhaft erwiesen, auch die Federmittel 7 in die Elektrodenfunktion mit einzubeziehen.It would be possible in principle, the third electrode 25 only on the valve plate 3 provided. However, it has proved to be advantageous, including the spring means 7 to be included in the electrode function.

Wird für die Realisierung des Steuerelementes 5 kein elektrisch leitendes Material verwendet erfolgt eine gesonderte Realisierung der mindestens einen dritten Elektrode 25, und zwar vorzugsweise wiederum in Gestalt einer Metallisierungsschicht. In diesem Falle würde man auf beiden in der Höhenrichtung 4 orientierten Seiten des Steuerelementes 5 je eine dritte Elektrode 25 vorsehen, von denen die eine mit der gehäusefesten ersten Elektrode 23 und die andere mit der gehäusefesten zweiten Elektrode 24 zur Bildung eines elektrostatischen Antriebes zusammenarbeitet.Will for the realization of the control 5 If no electrically conductive material is used, a separate realization of the at least one third electrode takes place 25 , and preferably again in the form of a metallization layer. In this case you would be on both in the height direction 4 oriented pages of the control 5 a third electrode each 25 provide, one of which with the housing-fixed first electrode 23 and the other with the housing-fixed second electrode 24 cooperates to form an electrostatic drive.

Durch aufeinander abgestimmte Betätigung der beiden elektrostatischen Antriebe 26, 27 ist die Ventilplatte 6 innerhalb der Ventilkammer 3 relativ zum Ventilgehäuse 2 in der Höhenrichtung 4 auslenkbar, wobei es sich allerdings bei der Auslenkbewegung um keine rein translatorische Bewegung handelt, sondern um eine ausschließliche oder zumindest überlagerte Kippbewegung um mindestens eine Kippachse, die parallel zu der Nebenachse 19 verläuft. Hierauf wird weiter unten noch eingegangen.By concerted operation of the two electrostatic drives 26 . 27 is the valve plate 6 inside the valve chamber 3 relative to the valve housing 2 in the height direction 4 deflectable, but it is in the deflection movement is not a purely translational movement, but an exclusive or at least superimposed tilting movement about at least one tilting axis, which is parallel to the minor axis 19 runs. This will be discussed below.

Auf diese Weise kann die Ventilplatte wahlweise in einer Schließstellung und in einer Offenstellung positioniert werden. In der Schließstellung nimmt sie eine an der ersten Ventilkammerwand 12 anliegende Stellung ein, die aus 3 ersichtlich ist und in der sie zumindest die Zuführkanalmündung 16 unter Abdichtung überdeckt und verschließt. Die Anordnung kann so getroffen werden, dass in der Schließstellung auch die Abführkanalmündung 17 von der Ventilplatte 16 dicht überdeckt und verschlossen wird.In this way, the valve plate can choose be positioned in a closed position and in an open position. In the closed position, it takes one at the first valve chamber wall 12 adjoining position on, off 3 can be seen and in which they at least the Zuführkanalmündung 16 covered and sealed under sealing. The arrangement can be made so that in the closed position and the Abführkanalmündung 17 from the valve plate 16 tightly covered and closed.

In der in 5 illustrierten Offenstellung liegt die Ventilplatte 6 an der zweiten Ventilkammerwand 13 an, so dass die beiden Kanalmündungen 16, 17 freigegeben sind ist und das über den Zuführkanal 14 zugeführte Fluid über die Ventilkammer 3 hinweg in den Abführkanal 15 ausströmen kann.In the in 5 illustrated open position is the valve plate 6 at the second valve chamber wall 13 on, so that the two channel mouths 16 . 17 is released and that via the feed channel 14 supplied fluid through the valve chamber 3 in the discharge channel 15 can flow out.

Der Zuführkanal 14 steht mit einer nicht dargestellten Druckquelle in Verbindung, die unter einem gewissen Überdruck stehendes fluidisches Druckmedium liefert. Der Abführkanal 15 kann beispielsweise zu einem zu betätigenden Verbraucher führen.The feed channel 14 communicates with a pressure source, not shown, which provides fluid pressure under a certain overpressure. The discharge channel 15 for example, can lead to a consumer to be operated.

Wie schon erwähnt, sind die Zuführkanalmündung 16 und die Abführkanalmündung 17 gemeinsam, mit Abstand zueinander, an der der ersten Elektrode 23 zugeordneten ersten Ventilkammerwand 12 vorgesehen. Dabei liegt eine besondere Platzierung mit Bezug zu der sich über die beiden Kanalmündungen 16, 17 hinweg erstreckenden Ventilplatte 6 vor. Diese besondere Platzierung besteht darin, dass die Zuführkanalmündung 16 einem als erster Einwirkungsbereich 28 bezeichneten Bereich der Ventilplatte 6 in der Höhenrichtung 4 gegenüberliegt, oder derart von dem beim Ausführungsbeispiel von der Längsmitte gebildeten Zentrum 33 der Ventilplatte 6 beabstandet ist, dass die Ventilplatte 6 im deaktivierten Zustand des ersten elektrostatischen Antriebes 26 aufgrund der zwischen den beiden Kanalmündungen 16, 17 herrschenden Druckdifferenz verkippt wird und sich einenends an die zum zweiten elektrostatischen Antrieb 27 gehörende zweite Elektrode 24 annähert (vgl. 4).As already mentioned, the Zuführkanalmündung 16 and the discharge port mouth 17 together, at a distance from each other, at the first electrode 23 associated first valve chamber wall 12 intended. There is a special placement with respect to the over the two channel mouths 16 . 17 extending valve plate 6 in front. This particular placement is that the Zuführkanalmündung 16 one as the first exposure area 28 designated area of the valve plate 6 in the height direction 4 opposite, or so of the center formed in the embodiment of the longitudinal center 33 the valve plate 6 spaced is that the valve plate 6 in the deactivated state of the first electrostatic drive 26 due to the between the two channel mouths 16 . 17 prevailing pressure difference is tilted and at one end to the second electrostatic drive 27 belonging second electrode 24 approximates (cf. 4 ).

Die Wirkung dieser Maßnahme lässt sich anhand der in 3 bis 6 illustrierten Betriebsphasen des Mikroventils 1 gut ersehen.The effect of this measure can be determined on the basis of 3 to 6 illustrated operating phases of the microvalve 1 well seen.

Die 3 zeigt das Mikroventil in einem Zustand, in dem der erste elektrostatische Antrieb 26 aktiviert und der zweite elektrostatische Antrieb 27 deaktiviert ist. Aufgrund des elektrischen Feldes des ersten elektrostatischen Antriebes 26 wird hier die Ventilplatte 6 gegen die erste Elektrode 23 herangezogen, so dass die Kanalmündungen 16, 17 trotz des an der Zuführkanalmündung 16 anstehenden hohen Fluiddruckes geschlossen bleiben. Das Druckmedium wird folglich an einem Einströmen in die Ventilkammer 3 durch die Zuführkanalmündung 16 hindurch gehindert.The 3 shows the microvalve in a state in which the first electrostatic drive 26 activated and the second electrostatic drive 27 is disabled. Due to the electric field of the first electrostatic drive 26 here is the valve plate 6 against the first electrode 23 used, so that the channel mouths 16 . 17 despite the at the feed channel mouth 16 remain closed at high fluid pressure. The pressure medium is consequently at an inflow into the valve chamber 3 through the feed channel mouth 16 prevented.

Zum Umschalten in die Offenstellung des Mikroventils wird der erste elektrostatische Antrieb 26 deaktiviert und zweckmäßigerweise gleichzeitig oder sogar schon kurz vorher eine Aktivierung des zweiten elektrostatischen Antriebes 27 vorgenommen. Die 4 zeigt eine Zwischenphase beim Umschalten zwischen den beiden Antrieben, wobei kurzzeitig beide Antriebe spannungslos sind. In diesem Zustand wirken sich die an den beiden Kanalmündungen 16, 17 herrschenden Druckverhältnisse maßgeblich auf das Bewegungsverhalten der Ventilplatte 6 aus. Der Grund ist darin zu sehen, dass an der Zuführkanalmündung 16 ein größerer Druck ansteht als an der Abführkanalmündung 17, so dass folglich auch in dem ersten Einwirkungsbereich 28 eine größere Druckkraft auf die Ventilplatte 6 ausgeübt wird, als in einem als zweiter Einwirkungsbereich 29 bezeichneten Bereich der Ventilplatte 6, der der Abführkanalmündung 17 in der Höhenrichtung 4 gegenüberliegt.To switch to the open position of the microvalve is the first electrostatic drive 26 deactivated and expediently at the same time or even shortly before an activation of the second electrostatic drive 27 performed. The 4 shows an intermediate phase when switching between the two drives, whereby briefly both drives are de-energized. In this condition, the affect at the two channel mouths 16 . 17 prevailing pressure conditions significantly on the movement behavior of the valve plate 6 out. The reason is that at the feed channel mouth 16 a greater pressure is present than at the Abführkanalmündung 17 , so that consequently also in the first impact area 28 a greater pressure force on the valve plate 6 is exercised as in a second impact area 29 designated area of the valve plate 6 , the exhaust duct mouth 17 in the height direction 4 opposite.

Als Resultat kippt die Ventilplatte 6 an ihrem dem ersten Einwirkungsbereich 28 zugeordneten Endbereich in Höhenrichtung 4 in Richtung zur zweiten Elektrode 24 und es stellt sich zwischen der Ventilplatte 6 und der ersten Ventilkammerwand 12 ein sich zwischen den beiden Zuführkanalmündungen 16, 17 erstreckender keilförmiger Überströmraum 34 ein, über den hinweg das Druckmedium anfänglich von der Zuführkanalmündung 16 zur Abführkanalmündung 17 überströmen kann. Diese Strömung kann für das erwähnte Druckgefälle mitverantwortlich sein.As a result, the valve plate tilts 6 at her first exposure area 28 associated end portion in the height direction 4 towards the second electrode 24 and it turns between the valve plate 6 and the first valve chamber wall 12 a between the two Zuführkanalmündungen 16 . 17 extending wedge-shaped overflow space 34 a, over which the pressure medium initially from the Zuführkanalmündung 16 to the discharge channel mouth 17 can overflow. This flow may be partly responsible for the mentioned pressure gradient.

Zweckmäßigerweise ist die Anordnung so getroffen, dass die Ventilplatte 6 soweit verkippt, dass ihr ausgelenkter Endbereich an der zweiten Ventilkammerwand 13 und somit praktisch unmittelbar an der zweiten Elektrode 24 anliegt. Zwischen der Ventilplatte 6 und der zweiten Ventilkammerwand 13 ergibt sich dabei ein keilförmiger Zwischenraum 35.Conveniently, the arrangement is such that the valve plate 6 tilted so far that their deflected end portion of the second valve chamber wall 13 and thus practically directly to the second electrode 24 is applied. Between the valve plate 6 and the second valve chamber wall 13 this results in a wedge-shaped gap 35 ,

In dem Moment, in dem der zweite elektrostatische Antrieb 27 aktiviert ist (siehe 5) bildet sich in dem keilförmigen Zwischenraum 35 ein elektrisches Feld zwischen der zweiten und dritten Elektrode 24, 25 aus. Dieses ist im Bereich der Keilspitze 36 des keilförmigen Zwischenraumes 35 besonders hoch, so dass die Ventilplatte 6 dort eine verstärkte Anzugskraft erfährt. Als Folge davon wird die Ventilplatte 6 um den an der zweiten Ventilkammerwand 13 anliegenden Endbereich im Sinne einer Verringerung des Keilwinkels verschwenkt, bis schließlich die Ventilplatte 6 vollständig in Parallellage an der zweiten Ventilkammerwand 13 anliegt.At the moment in which the second electrostatic drive 27 is activated (see 5 ) forms in the wedge-shaped space 35 an electric field between the second and third electrodes 24 . 25 out. This is in the area of the chisel tip 36 of the wedge-shaped gap 35 especially high, leaving the valve plate 6 there experienced a stronger tightening force. As a result, the valve plate becomes 6 around the at the second valve chamber wall 13 adjacent end portion pivoted in the sense of reducing the wedge angle, until finally the valve plate 6 completely in parallel position on the second valve chamber wall 13 is applied.

In dieser in 5 gezeigten Offenstellung liegt zwischen der Ventilplatte 6 und der ersten Ventilkammerwand 12 ein maximaler Abstand vor, so dass für das zwischen den beiden Kanalmündungen 16, 17 überströmende Fluid ein sehr großer Querschnitt zur Verfügung steht, der große Durchflussraten ermöglicht.In this in 5 shown open position lies between the valve plate 6 and the first valve chamber wall 12 a maximum distance in front, so for that between the two channel mouths 16 . 17 overflowing fluid is a very large cross-section available, which allows large flow rates.

Um das Mikroventil in die Schließstellung zurückzuschalten, wird der zweite elektrostatische Antrieb 27 abgeschaltet und statt dessen erneut der erste elektrostatische Antrieb 26 aktiviert. Die 6 zeigt eine Zwischenphase beim Umschalten, wobei kurzzeitig beide Antriebe 26, 27 deaktiviert sind. In diesem Zustand führt das unter der Ventilplatte 6 zwischen den beiden Kanalmündungen 16, 17 herrschende Druckgefälle dazu, dass die Ventilplatte 6 wieder in diejenige Schrägstellung zurückkippt, die auch schon in der Zwischenphase gemäß 4 vorgelegen hatte. Dabei liegt der zurückgekippte Endbereich der Ventilplatte 6 zweckmäßigerweise an der ersten Ventilkammerwand 12 an. Durch die Schrägstellung bildet sich zwischen der Ventilplatte 6 und der ersten Ventilkammerwand 12 ein keilförmiger Zwischenraum 37 aus, der zur Folge hat, dass bei der anschließenden Aktivierung des ersten elektrosstatischen Antriebes 26 die Ventilplatte 6 ausgehend von der Keilspitze 38 so verschwenkt wird, dass letztlich die wieder in 3 gezeigte Schließstellung vorliegt.To switch back the microvalve to the closed position becomes the second electrostatic drive 27 shut off and instead again the first electrostatic drive 26 activated. The 6 shows an intermediate phase when switching, with both drives briefly 26 . 27 are disabled. In this condition, this leads under the valve plate 6 between the two channel mouths 16 . 17 prevailing pressure gradient that the valve plate 6 back into the inclination, which already in the intermediate phase according to 4 had existed. This is the zurückgekippte end of the valve plate 6 expediently on the first valve chamber wall 12 at. Due to the inclination is formed between the valve plate 6 and the first valve chamber wall 12 a wedge-shaped space 37 out, which has the consequence that in the subsequent activation of the first electrostatic drive 26 the valve plate 6 starting from the wedge tip 38 so swung that ultimately the back in 3 shown closed position is present.

Somit lässt sich für die Ventilplatte 6 insgesamt ein relativ großer Schalthub realisieren, in Verbindung mit der Beherrschung verhältnismäßig großer Fluiddrücke.Thus can be for the valve plate 6 overall realize a relatively large switching stroke, in conjunction with the control of relatively large fluid pressures.

Für die Auslegung der Ventilplatte 6 kann es zweckmäßig sein, diese mit Durchgangsöffnungen zu versehen, die eine Druckentlastung bewirken. Auch kann die Ventilplatte 6 zusätzlich so strukturiert sein, dass bei vollflächigem Kontakt mit einer der Ventilkammerwände 12, 13 einem Anhaften entgegengewirkt wird.For the design of the valve plate 6 It may be appropriate to provide them with through holes that cause a pressure relief. Also, the valve plate 6 in addition, be structured so that in full contact with one of the valve chamber walls 12 . 13 an adhesion is counteracted.

Die Abführkanalmündung 17 ist vorzugsweise so platziert, dass der durch sie bestimmte zweite Einwirkungsbereich 29 sich auf der dem ersten Einwirkungsbereich 26 entgegengesetzten Seite des Zentrums 33 der Ventilplatte 6 befindet.The discharge channel mouth 17 is preferably placed so that the second impact area determined by it 29 on the first impact area 26 opposite side of the center 33 the valve plate 6 located.

Beim Ausführungsbeispiel ist überdies vorgesehen, dass die Federmittel in einer Weise ausgebildet sind, bei der die Ventilplatte 6 im sowohl spannungslosen Zustand der beiden elektrostatischen Antriebe 26, 27 als auch drucklosen Zustand der Kanalmündungen 16, 17 an der der ersten Elektrode 23 zugeordneten ersten Ventilkammerwand 12 anliegt. Die dann vorliegende Situation entspricht der in 3 gezeigten.In the embodiment, moreover, it is provided that the spring means are formed in a manner in which the valve plate 6 in both de-energized state of the two electrostatic drives 26 . 27 as well as depressurized state of the canal mouths 16 . 17 at the first electrode 23 associated first valve chamber wall 12 is applied. The then present situation corresponds to that in 3 . shown

Die Federmittel 7 bestehen zweckmäßigerweise aus mindestens einer Blattfeder, wobei sämtliche Ausführungsbeispiele eine Ausstattung mit zwei Blattfedern 38a, 38b vorsehen. Allen Ausführungsbeispielen ist ferner gemeinsam, dass die beiden Blattfedern 38a, 38b wie die Ventilplatte 6 eine längliche Gestalt haben und die Ventilplatte 6 im Bereich ihrer Längsränder 42 auf einander entgegengesetzten Längsseiten flankieren. Jede Blattfeder ist zum einen gehäuseseitig fixiert und greift zum anderen an der Ventilplatte 6 an.The spring means 7 expediently consist of at least one leaf spring, all embodiments are equipped with two leaf springs 38a . 38b provide. All embodiments are also common that the two leaf springs 38a . 38b like the valve plate 6 have an elongated shape and the valve plate 6 in the area of their longitudinal edges 42 Flank on opposite longitudinal sides. Each leaf spring is fixed on the housing side and engages the other on the valve plate 6 at.

Wie aus 1, 2 und 7 bis 9 hervorgeht, kann die gehäuseseitige Fixierung durch eine Befestigung an der Zwischen schicht 9 erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, wie dies aus 3 bis 6 zum Ausdruck kommt (dort Befestigungsstellen 43), die Blattfedern 38a, 38b an der Basisschicht 8 anzubringen, und zwar erforderlichenfalls unter Einbeziehung einer geeigneten elektrischen Isolierung.How out 1 . 2 and 7 to 9 It can be seen, the housing-side fixation by attachment to the intermediate layer 9 respectively. However, it is also possible, like this 3 to 6 is expressed (there attachment points 43 ), the leaf springs 38a . 38b at the base layer 8th if necessary, including appropriate electrical insulation.

Die Blattfedern 38a, 38b könnten in vielfältiger Weise installiert werden. Die 2 zeigt eine Bauform, bei der die beiden Blattfedern 38a, 38b mit ihren einen, gleich orientierten ersten Endbereichen 44a, 44b gehäusefest fixiert sind und mit ihren ebenfalls gleich orientierten anderen, zweiten Endbereichen 45a, 45b, die in die entgegengesetzte Richtung weisen, gemeinsam an dem zweiten Endbereich 31 der Ventilplatte 6 angreifen. Dieser zweite Endbereich 31 ist derjenige Endbereich, um den die Ventilplatte 6 ausgehend von der Schließstellung gemäß 3 beim Verkippen verschwenkt wird. Der entgegengesetzte erste Endbereich 30 ist derjenige Endbereich, der beim Umschalten aus der Schließstellung in die Offenstellung ausgelenkt wird.The leaf springs 38a . 38b could be installed in a variety of ways. The 2 shows a design in which the two leaf springs 38a . 38b with their one, equally oriented first end regions 44a . 44b are firmly fixed to the housing and with their other equally oriented other, second end portions 45a . 45b facing in the opposite direction together at the second end portion 31 the valve plate 6 attack. This second end area 31 is the end area around which the valve plate 6 starting from the closed position according to 3 is pivoted when tilting. The opposite first end region 30 is that end region which is deflected when switching from the closed position to the open position.

Gemäß 2 ist also die längliche Ventilplatte 6 nur an ihrem zweiten Endbereich 31 federnd aufgehängt, während sie im übrigen keinerlei Fixierung erfährt und praktisch zum entgegengesetzten ersten Endbereich 30 hin frei auskragt.According to 2 So it's the elongated valve plate 6 only at its second end 31 suspended resiliently, while otherwise undergoes no fixation and practically to the opposite first end portion 30 freely cantilevered out.

Bei dem Ausführungsbeispiel der 7 sind die beiden Blattfedern 38a, 38b jeweils an einander entgegengesetzt orientierten ersten Endbereichen 46a, 46b am Ventilgehäuse 2 be festigt, während sie mit ihren beiden anderen, ebenfalls einander entgegengesetzt orientierten zweiten Endbereichen 47a, 47b an einander entgegengesetzten Endbereichen der Ventilplatte 6 angreifen. Die Ventilplatte 6 ist also beidenends federelastisch aufgehängt, wobei die Blattfedern 38a, 38b wiederum seitlich neben der Ventilplatte 6 verlaufen, um eine relativ große Federlänge zu erhalten, die die gewünschte Federsteifigkeit ermöglicht.In the embodiment of the 7 are the two leaf springs 38a . 38b in each case at mutually oppositely oriented first end regions 46a . 46b on the valve body 2 be strengthened, while with her two other, also oppositely oriented second end portions 47a . 47b at opposite end portions of the valve plate 6 attack. The valve plate 6 is therefore suspended elastically at both ends, the leaf springs 38a . 38b turn laterally next to the valve plate 6 run to obtain a relatively large spring length, which allows the desired spring stiffness.

Bei den beiden in 8 und 9 gezeigten Ausführungsformen schließlich sind jeweils beide Blattfedern 38a, 38b an beiden Endbereichen 48a, 48b gehäusefest fixiert und greifen jeweils mit einem mittleren Abschnitt 52 an der Ventilplatte 6 an, wobei die beiden Angriffsbereiche zweckmäßigerweise in Richtung der Längsachse 18 auf gleicher Höhe liegen.At the two in 8th and 9 Finally, embodiments shown are each both leaf springs 38a . 38b at both end areas 48a . 48b fixed to the housing and each grip with a central section 52 on the valve plate 6 at, wherein the two attack areas expediently in the direction of the longitudinal axis 18 to be at the same height.

Um das gewünschte Bewegungsverhalten der Ventilplatte 6 zu unterstützen, können die Blattfedern lokal in einer die Federsteifigkeit verringernde Weise strukturiert sein. In diesem Zusammenhang gehen aus 2, 7 und 9 entsprechend strukturierte Bereiche 53 hervor, die sich insbesondere dadurch auszeichnen, dass die Blattfedern dort gegenüber den sich anschließenden Längenabschnitten eingeschnürt sind und einen reduzierten Materialquerschnitt aufweisen. Beispielsweise können die Blattfedern 38a, 38b im Bereich ihrer Längsränder kerbenartige Einschnitte aufweisen (2 und 7) oder mit einem mäanderförmigen Verlauf strukturiert sein.To the desired movement behavior of the valve plate 6 To assist, the leaf springs may be structured locally in a spring stiffness reducing manner. In this context go out 2 . 7 and 9 correspondingly structured areas 53 stand out, which are characterized in particular by the fact that the leaf springs are constricted there compared to the adjoining length sections and have a reduced material cross-section. For example, the leaf springs 38a . 38b have notches in the region of their longitudinal edges ( 2 and 7 ) or structured with a meandering course.

In allen Fällen ist es empfehlenswert, die entsprechend strukturierten Bereiche 53 im Bereich derjenigen Abschnitte der Blattfedern 38a, 38b vorzusehen, über die die Verbindung zur Ventilplatte 6 stattfindet.In all cases, it is recommended that the correspondingly structured areas 53 in the area of those sections of the leaf springs 38a . 38b provide, via which the connection to the valve plate 6 takes place.

Als vorteilhaft für das Umschaltverhalten des Mikroventils wird ferner angesehen, wenn die Zuführkanalmündung 16 und die Abführkanalmündung 17 in einander entgegengesetzten Richtungen gleich weit vom Zentrum 33 der Ventilplatte 6 entfernt sind. Dies ist bei allen Ausführungsbeispielen der Fall.As advantageous for the switching behavior of the microvalve is further considered when the Zuführkanalmündung 16 and the discharge port mouth 17 in opposite directions equidistant from the center 33 the valve plate 6 are removed. This is the case in all embodiments.

Es wäre prinzipiell möglich, die dritte Elektrode 25 so auszubilden, dass sie sich lediglich an der Ventilplatte 6 befindet, sei es durch unmittelbare Ausgestaltung derselben als Elektrode oder durch separate Anbringung von die dritte Elektrode 25 bildenden Mitteln. Beim Ausführungsbeispiel ist jedoch darüber hinaus vorgesehen, dass auch die Federmittel 7 in die Elektrodenfunktion einbezogen werden. Daher erstreckt sich die dritte Elektrode über sowohl die Ventilplatte 6 als auch die Blattfedern 38a, 38b. Dies ermöglicht eine nicht unbeträchtliche Erhöhung der für den Umschaltvorgang erzielbaren elektrostatischen Stellkräfte.It would be possible in principle, the third electrode 25 so that they form only on the valve plate 6 be it by direct design of the same as an electrode or by separate attachment of the third electrode 25 forming agents. In the embodiment, however, is also provided that the spring means 7 be included in the electrode function. Therefore, the third electrode extends over both the valve plate 6 as well as the leaf springs 38a . 38b , This allows a not inconsiderable increase in the achievable for the switching electrostatic restoring forces.

Wie schon bei der Ventilplatte 6 kann auch die den Blattfedern 38a, 38b zugeordnete dritte Elektrode 25 unmittelbar von den Blattfedern selbst oder durch auf diese aufgebrachte Strukturen gebildet sein.As with the valve plate 6 can also do the leaf springs 38a . 38b associated third electrode 25 be formed directly from the leaf springs themselves or by applied to these structures.

Für die Erfindung ist eine längliche Gestalt der Ventilplatte 6 nicht zwingend erforderlich. So könnte die Ventilplatte 6 beispielsweise auch quadratisch gestaltet sein. Durch die längliche Gestaltung können jedoch besonders kompakte Querabmessungen des Mikroventils erzielt werden.For the invention is an elongated shape of the valve plate 6 not mandatory. So could the valve plate 6 for example, be designed square. Due to the elongated design, however, particularly compact transverse dimensions of the microvalve can be achieved.

Claims

Micro valve with electrostatic drive principle, with a valve housing ( 2 ), which has a valve chamber ( 3 ), in which a transverse to the height direction ( 4 ) of the valve chamber ( 3 ) extending rigid valve plate ( 6 ) by spring means ( 7 ) with respect to the valve housing ( 2 ) is movably suspended, and with in the height direction ( 4 ) on both sides of the valve plate ( 6 ), parallel to each other housing-fixed first and second electrodes ( 23 . 24 ) connected to at least one valve plate-side third electrode ( 25 ) a first and second electrostatic drive ( 26 . 27 ), wherein the valve plate ( 6 ) by the electrostatic drives ( 26 . 27 ) in the height direction ( 4 ) is deflectable to the fluidic connection between a in the valve chamber ( 3 ) and a likewise into the valve chamber ( 3 ) discharging channel ( 15 ), characterized in that the feed channel mouth ( 16 ) and the discharge channel mouth ( 17 ) together with distance to each other at the first electrode ( 23 ) associated first valve chamber wall ( 12 ) are provided, wherein the feed channel mouth ( 16 ) a first area of action ( 28 ) of the valve plate ( 6 ), which is thus located in the center ( 33 ) of the valve plate ( 6 ) is spaced, that the valve plate ( 6 ) in the deactivated state of the first electrode ( 23 ) containing first electrostatic drive ( 26 ) due to the between the two channel mouths ( 16 . 17 ) prevailing pressure difference in the height direction ( 4 ) is tilted and at one end to the second electrostatic drive ( 27 ) second electrode ( 24 ) approximates.

Microvalve according to claim 1, characterized in that the valve plate ( 6 ) elongated shape, wherein the feed channel mouth ( 16 ) is placed so that the first exposure area ( 28 ) in the longitudinal direction of the valve plate ( 6 ) spaced from the longitudinal center is arranged.

Microvalve according to claim 2, characterized in that the Abführkanalmündung ( 27 ) is placed so that you in the height direction ( 4 ) a second area of action ( 29 ) of the valve plate ( 6 ) located on the first exposure area ( 28 ) opposite side of the longitudinal center of the valve plate ( 6 ) is located.

Microvalve according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the tilted position of the valve plate ( 6 ) between this and the flanking valve chamber walls ( 12 . 13 ) each have a wedge-shaped gap ( 35 . 37 ) is present.

Microvalve according to one of claims 1 to 4, characterized in that the spring means ( 7 ) are formed so that the valve plate ( 6 ) in both depressurized and de-energized state at the first electrode ( 23 ) associated first valve chamber wall ( 12 ) is present.

Microvalve according to one of claims 1 to 5, characterized in that both the valve plate ( 6 ) as well as the spring means ( 7 ) with the at least one third electrode ( 25 ) are provided.

Microvalve according to one of claims 1 to 6, characterized in that the at least one third electrode ( 25 ) directly from the valve plate ( 6 ) and the spring means ( 7 ) is formed.

Microvalve according to one of claims 1 to 7, characterized in that the valve plate ( 6 ) and the spring means ( 7 ) are integrally formed with each other.

Microvalve according to one of claims 1 to 8, characterized by a structure in silicon technology.

Microvalve according to one of claims 1 to 9, characterized in that the spring means ( 7 ) of at least one leaf spring ( 38a . 38b ) consist.

Microvalve according to claim 10, characterized in that the spring means ( 8th ) two leaf springs ( 38a . 38b ), which are each fixed to the housing fixed and on the other hand on the valve plate ( 6 attack).

Microvalve according to claim 10 or 11, characterized in that in the case of an elongated valve plate ( 6 ) two the valve plate ( 6 ) in the region of their longitudinal edges ( 42 ) flanking leaf springs ( 38a . 38b ) as spring means ( 7 ) are provided.

Microvalve according to claim 12, characterized in that the two leaf springs ( 38a . 38b ) with their equally oriented one end regions ( 44a . 44b ) are fixed to the housing and fixed with their other equally oriented end portions ( 45a . 45b ) together at an end region ( 31 ) of the valve plate ( 6 attack).

Microvalve according to claim 12, characterized in that the two leaf springs ( 38a . 38b ) at mutually oppositely oriented end regions ( 46a . 47a ; 46b . 47b ) are fixed on the one hand fixed to the housing and on the other at opposite end regions ( 30 . 31 ) of the valve plate ( 6 attack).

Microvalve according to claim 12, characterized in that the two leaf springs ( 38a . 38b ) are fixated at both ends ge fixed to the housing and in each case in a central region on the valve plate ( 6 attack).

Microvalve according to one of claims 10 to 15, characterized in that the leaf springs ( 38a . 38b ) are structured locally in a spring stiffness reducing manner.

Microvalve according to claim 16, characterized in that the leaf springs for local reduction of the spring stiffness at least one constricted area ( 53 ) exhibit.

Microvalve according to one of claims 1 to 17, characterized in that the feed channel mouth ( 16 ) and the discharge channel mouth ( 17 ) in opposite directions equidistant from the center ( 33 ) of the valve plate ( 6 ) are removed.

Microvalve according to one of claims 1 to 18, characterized by a configuration as a 2/2-way valve.

Microvalve according to one of claims 1 to 19, characterized in that the valve plate ( 6 ) in the tilted position with its one end region ( 30 ) at the first valve chamber wall ( 12 ) opposite second valve chamber wall ( 13 ) is present.