DE112004000560T5

DE112004000560T5 - Piezoelectrically actuated multi-valve manifold

Info

Publication number: DE112004000560T5
Application number: DE112004000560T
Authority: DE
Inventors: Jeff Sarasota Moler; Mark Riverview Woozley; John Largo Bugel
Original assignee: VIKING TECHNOLOGIES LC; Viking Technologies Lc Sarasota
Current assignee: VIKING TECHNOLOGIES LC; Viking Technologies Lc Sarasota
Priority date: 2003-04-04
Filing date: 2004-04-02
Publication date: 2007-03-29
Also published as: GB0520038D0; WO2004090399A2; WO2004090399A3; GB2415483A; JP2006522298A; GB2415483B

Abstract

Eine Vorrichtung zum Steuern eines Flusses an Fluid von wenigstens einem Einlassanschluss zu wenigstens einem Auslassanschluss durch eine Fluidflusspassage in Antwort auf eine elektrische Betätigung, mit:
einer Halterung, die einen steifen, nicht flexiblen Teil, wenigstens einen schwenkbaren, relativ steifen, nicht flexiblen, umgekanteten Armteil, der sich von dem steifen Teil erstreckt, wenigstens eine Oberfläche auf dem wenigstens einen umgekanteten Armteil zur Bewegung relativ zu der Halterung, und ein steifes, nicht flexibles Kraftübertragungsbauteil aufweist, das betriebsfähig positioniert ist, um den wenigstens einen schwenkbaren, umgekanteten Armteil bei einem Verlust an Bewegung von weniger als 40% in eine Rotationsbewegung zu bringen,
einem elektrisch betriebenen Aktuator, der zwischen dem steifen, nicht flexiblen Teil und dem Kraftübertragungsbauteil betriebsfähig in Wirkverbindung angeordnet ist, um das Kraftübertragungsbauteil relativ zu dem steifen, nicht flexiblen Teil anzutreiben, um den wenigstens einen schwenkbaren, umgekanteten Armteil in Antwort auf eine elektrische Betätigung des Aktuators zu schwenken, und
einem Verteiler,...An apparatus for controlling a flow of fluid from at least one inlet port to at least one outlet port through a fluid flow passage in response to electrical actuation, comprising:
a bracket comprising a rigid, non-flexible member, at least one pivotable, relatively stiff, non-flexible, folded arm portion extending from the rigid portion, at least one surface on the at least one folded arm portion for movement relative to the bracket, and rigid, non-flexible power transmission member operably positioned to cause the at least one pivotable, folded arm member to rotate at a loss of motion of less than 40%,
an electrically operated actuator operatively connected between the rigid, non - flexible member and the power transmission member for driving the power transmission member relative to the rigid, non - flexible member to move the at least one pivotable, folded arm member in response to electrical actuation of the armature To swing actuator, and
a distributor, ...

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGENCROSS REFERENCE RELATED APPLICATIONS

Diese Anmeldung nimmt den Zeitrang der am 4. April 2003 eingereichten, provisorischen U.S.-Patentanmeldung Nr. 60/460,666 in Anspruch und ist eine teilweise Weiterführung der am 27. März 2002 eingereichten U.S.-Patentanmeldung Nr. 10/107,951 und eine teilweise Weiterführung der am 3. Juli 2003 eingereichten U.S.-Patentanmeldung Nr. 10/613,138.These Registration takes the seniority of the filed on 4 April 2003, Provisional U.S. Patent Application No. 60 / 460,666 and claim is a partial continuation on March 27, 2002 U.S. Patent Application No. 10 / 107,951 and a part continuation U.S. Patent Application No. 10 / 613,138 filed July 3, 2003.

GEBIET DER ERFINDUNGAREA OF INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft wenigstens ein piezoelektrisch betätigtes Ventil, das für einen Zwei-Weg- oder Drei-Weg-Betrieb für eine Ein/Aus- oder Proportionalsteuerung von Fluid geeignet ist, das zwischen wenigstens einem Einlassanschluss und wenigstens einem Auslassanschluss einer Fluidpassage hindurch geht.The The present invention relates to at least one piezoelectrically actuated valve. that for a two-way or three-way operation for on / off or proportional control fluid suitable between at least one inlet port and at least one outlet port of a fluid passage passes.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND THE INVENTION

Kommerziell verfügbare magnetspulenbetriebene Ventile sind typischerweise in Größen hinunter bis zu einem Minimum von 6 mm im Durchmesser verfügbar. Auch wenn es Ventile kleiner als 4,5 mm gibt, sind die Ventile viel kleiner und auf einem alternativen Aufbau und/oder Betätigungstechnik basiert, wie zum Beispiel MEMS. Kleinere magnetspulenbasierte Ventile gibt es im Allgemeinen nicht, weil, wenn die Magnetspule kleiner wird, die Arbeitsfähigkeit der Magnetspule bis zu dem Punkt reduziert wird, bei der die Magnetspule nicht in der Lage ist, einen Betrieb des Ventils für die gewünschten Ventildrücke und Flussraten bereitzustellen. Es wäre bei der vorliegenden Erfindung wünschenswert, ein elektrisch betätigtes Ventil bereitzustellen, das auf 4,5 mm oder weniger dimensioniert werden kann.Commercially available Solenoid-operated valves are typically in sizes down available up to a minimum of 6 mm in diameter. Also if there are valves smaller than 4.5 mm, the valves are much smaller and based on an alternative construction and / or actuation technique, such as for example MEMS. There are smaller solenoid-based valves generally not, because when the solenoid gets smaller, the ability to work the solenoid is reduced to the point where the solenoid coil is unable to operate the valve for the desired valve pressures and to provide flow rates. It would be in the present invention desirable, an electrically operated Provide valve sized to 4.5 mm or less can be.

Kommerziell verfügbare magnetspulenbetätigte Proportionalventile sind typischerweise nicht kleiner als 15 mm im Durchmesser. Die Frage ist nicht nur die reine Leistung des elektromagnetischen Felds, wenn die Spule kleiner wird, sondern vielmehr ist die Fähigkeit, den Betrieb des Ventils in vorhersagbarer linearer Weise zu steuern, äußerst schwierig. Ferner arbeitet ein Proportionalventil kontinuierlich, was typischerweise daher eine größere Fähigkeit hinsichtlich einer Ableitung/Handhabung von Wärme erfordert als ein einfaches Ein/Aus-Ventil. Es wäre wünschenswert, ein elektrisch betätigtes Ventil bereitzustellen, das für einen Zwei-Weg- oder Drei-Weg-Betrieb geeignet ist und entweder für eine Ein/Aus-Betriebsart oder für eine proportionale Betriebsart geeignet ist.Commercially available solenoid-operated Proportional valves are typically no smaller than 15 mm In diameter. The question is not just the pure power of the electromagnetic field, if the coil gets smaller, but rather is the ability To control the operation of the valve in a predictable linear manner, extremely difficult. Furthermore, a proportional valve operates continuously, which is typically therefore a greater ability in terms of dissipation / handling of heat requires as a simple On / off valve. It would be desirable, an electrically operated Provide valve for a two-way or three-way operation is suitable and either for an on / off mode or for a proportional mode is suitable.

Typische, kommerziell verfügbare Magnetventile sprechen mit Zeiträumen in einem Bereich von 5 ms bis 20 ms an. Eine höhere Geschwindigkeit für die Magnetspulen kann erreicht werden, erfordert aber im Allgemeinen eine spezielle elektronische Steuerung, wie zum Beispiel Übererregung oder einen speziellen Spulenaufbau. Es ist wünschenswert, eine elektrisch betätigtes, unmittelbar wirkendes Ventil bereitzustellen, das für Ansprechzeiten im Bereich von weniger als 5 ms und vorzugsweise von näherungsweise 1 ms geeignet ist.typical, commercially available Solenoid valves speak with periods in a range of 5 ms to 20 ms. A higher speed for the solenoids can be achieved, but generally requires a special one electronic control, such as over-excitation or a special Coil construction. It is desirable one electrically operated, To provide immediate acting valve, the response times in the range of less than 5 ms and preferably approximately 1 ms is suitable.

Kommerziell verfügbare, konkurrenzfähig dimensionierte Ventile, die auf einer Magnetspulenbetätigung basieren, sind im Allgemeinen mit einer Beabstandung in der Größenordnung von 6 mm bis 16 mm dimensioniert und können 22 mm überschreiten. Ferner verbrauchen die kommerziell verfügbaren Magnetventile im Allgemeinen zwischen 0,5 und 4,0 Watt. Andere Piezoventile weisen verglichen mit solchen magnetspulenbetätigten Ventilen einen geringeren Leistungsverbrauch auf, aber keines der Piezoventile weist das gewünschte Niveau an Fluss- und Drucktauglichkeit auf einer unmittelbar wirkenden Basis bei geringer Größe auf. Piezoventile, die das gewünschte Niveau an Druck- und Flusstauglichkeit aufweisen, erreichen die gewünschten Niveaus typischerweise, wenn sie als Steuerventil für ein größeres Ventil dienen, wo das größere Ventil das gewünschte Niveau an Druck- und Flusstauglichkeit bereitstellt. Alternativ können Piezoventile die gewünschten Leistungsniveaus erreichen, erfordern aber eine größere Breite. Es wäre bei der vorliegenden Erfindung wünschenswert, ein unmittelbar wirkendes, elektrisch betätigtes Ventil mit hohen Druck- und hohen Flusstauglichkeiten bereitzustellen, ohne dabei als Steuerventil für ein größeres Ventil zu dienen und bei einer geringen Breite.Commercially available, competitive dimensioned valves based on a solenoid actuation, are generally of a spacing of the order of magnitude dimensioned from 6 mm to 16 mm and can exceed 22 mm. Further consume the commercially available solenoid valves generally between 0.5 and 4.0 watts. Show other piezo valves compared with such solenoid-operated valves a lower Power consumption on, but none of the piezo valves has the desired level flowability and printability on an immediate basis at a small size. Piezo valves that the desired Have level of pressure and flow performance, reach the desired Typically, levels when used as a control valve for a larger valve serve where the bigger valve the wished Provides level of pressure and flow capability. alternative can Piezo valves the desired Achieve performance levels, but require a greater breadth. It would be desirable in the present invention, a direct-acting, electrically operated valve with high pressure and provide high flow capabilities, without doing as a control valve for a bigger valve to serve and at a small width.

Auch wenn schmalere Beispiele verfügbar sind, können kommerziell verfügbare Proportionalventile zum Beispiel 22,2 mm im Durchmesser und 39,6 mm hoch sein. Die Version eines derartigen kommerziell verfügbaren Proportionalventils mit einer Öffnungsgröße von ≈ 1,5 mm kann bis zu vierzehn Standardliter pro Minute (slpm; engl.: standard liters per minute) bei dem maximalen Druck von fünfundzwanzig Pfund pro Quadratinch (psi; engl.: pounds per square inch) hindurchströmen lassen. Ferner beträgt der maximal angesetzte Druck bei einem beliebigen Fluss für das kommerziell verfügbare Proportionalventil 100 psi. Es wäre wünschenswert, ein elektrisch betätigtes Proportionalventil bereitzustellen, das bei über 120 psi mit einer zu 1,5 mm äquivalenten Öffnung arbeiten kann, und ein elektrisch betätigtes Proportionalventil bereitzustellen, das bei 80 psi bis zu näherungsweise 50 slpm hindurchströmen lassen kann.Also if narrower examples are available, can commercially available Proportional valves, for example, 22.2 mm in diameter and 39.6 mm high. The version of such a commercially available proportional valve with an opening size of ≈ 1.5 mm up to fourteen standard liters per minute (slpm) per minute) at the maximum pressure of twenty-five pounds per square inch (psi, pounds per square inch) to flow through. Furthermore, the maximum is set pressure at any flow for the commercially available proportional valve 100 psi. It would be desirable, a electrically operated Provide proportional valve, which at over 120 psi with a to 1.5 mm equivalent opening work can, and an electrically operated Proportional valve, which at 80 psi up to approximately Flow through 50 slpm can let.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung steuert den Fluss eines Fluids von wenigstens einem Einlassanschluss zu wenigstens einem Auslassanschluss durch eine Fluidflusspassage in Antwort auf eine elektrische Betätigung. Die Vorrichtung kann eine Halterung umfassen, die einen steifen, nicht flexiblen Teil, wenigstens einen schwenkbaren, relativ steifen, nicht flexiblen, umgekanteten Armteil, der sich von dem steifen Teil erstreckt, wenigstens eine Oberfläche, die dem wenigstens einen umgekanteten Armbereich zur Bewegung relativ zu der Halterung zugeordnet ist, und ein steifes, nicht flexibles Kraftübertragungsbauteil aufweist, das betriebsfähig positioniert ist, um den wenigstens einen schwenkbaren, umgekanteten Armteil in Rotationsbewegung zu versetzen. Ein elektrisch betriebener Aktuator steht betriebsfähig in Wirkverbindung zwischen dem steifen, nicht flexiblen Teil und dem Kraftübertragungsbauteil, um das Kraftübertragungsbauteil relativ zu dem steifen, nicht flexiblen Teil anzutreiben, um den wenigstens einen schwenkbaren, umgekanteten Armteil in Antwort auf eine elektrische Betätigung des Aktuators zu schwenken, wobei die durch die Rotationsbewegung hervorgerufene Arbeit des wenigstens einen schwenkbaren, umgekanteten Armteils größer als 60% der Arbeit sein kann, die von dem elektrisch betriebenen Aktuator erzeugt wird. Ein Verteiler weist eine Fluidpassage auf, die mit wenigstens einem Ventilsitz in Verbindung steht und relativ zu wenigstens einem entsprechenden Ventilkörper für eine Bewegung zwischen einer geschlossenen Position in abdichtender Wirkverbindung mit dem Ventilsitz und einer offenen, von dem Ventilsitz beabstandeten Position betriebsfähig in Wirkverbindung bringbar ist, wobei wenigstens einer des Ventilsitzes und des Ventilkörpers relativ zu dem anderen durch den elektrisch betriebenen Aktuator über die Halterung in Antwort auf eine elektrische Betätigung betriebsfähig bewegbar ist.A Device according to the present invention controls the flow of fluid from at least one inlet port to at least one outlet port through a fluid flow passage in response to an electrical actuation. The device can include a bracket that has a stiff, non-flexible part, at least one hinged, relatively stiff, not flexible, folded arm part, which extends from the stiff part, at least a surface, the relative to the at least one folded arm region for movement assigned to the bracket, and a rigid, non-flexible Driveline component that is operational is positioned to the at least one pivotable, folded over To move arm part in rotational movement. An electrically operated actuator is operational in operative connection between the rigid, non-flexible part and the power transmission component, around the power transmission component relative to the stiff, non - flexible part to drive the at least one pivotable, folded arm part in response to an electrical operation to swing the actuator, which by the rotational movement caused work of at least one pivotable, folded arm part greater than 60% of the work can be done by the electrically operated actuator is produced. A distributor has a fluid passage, which with at least one valve seat is in communication and relative to at least a corresponding valve body for one Movement between a closed position in sealing operative connection with the valve seat and an open, spaced from the valve seat Position operational can be brought into operative connection, wherein at least one of the valve seat and the valve body relative to the other by the electrically operated actuator via the holder operatively movable in response to electrical operation is.

Der Mehrventilverteiler gemäß der vorliegenden Erfindung kann Fluidverbindungen für mehrere piezobetätigte, direkt wirkende Ventile unterbringen und bereitstellen. Die derzeitige Auslegung der Ventile ist Drei-Weg Ein-Aus. Diese Ventile können für verschiedene Anwendungen verwendet werden, einschließlich, zum Beispiel und nicht als Einschränkung, mischen und umleiten. Bei der aktuellen Konfiguration stellt der Verteiler einen gemeinsamen Einlassanschluss, einen gemeinsamen Ablassanschluss und einen für jedes Ventil einzigen Auslassanschluss bereit. Er stellt auch einzelne Stelle für eine elektrische Verbindung bereit und bei einigen Konfigurationen bringt der Verteiler auch die Systemleistungsversorgung und Ventilsteuerung unter. Diese gleiche Dreiweg-Ventilkonfiguration kann für Anwendungen zum Mischen oder Vermengen in einem proportionalen Modus betrieben werden. Bei solchen Anwendungen würde der oben beschriebene, gemeinsame Ablassanschluss als zweiter gemeinsamer Einlassanschluss verwendet werden. Eine Änderung des Flusses kann eine Verwendung für Anwendungen zum Verteilen ermöglichen. Zur Unterstützung von Mischen, Vermengen oder Verteilen können Rückschlagventile integriert sein, um unerwünschten Fluss zu verhindern.Of the Multi-valve manifold according to the present The invention may provide fluidic connections for a plurality of piezobetätigte, directly Accommodate and provide acting valves. The current one Design of the valves is three-way on-off. These valves can be for different Applications used include, for example, and not as a restriction, mix and divert. In the current configuration, the Distributor a common inlet port, a common Drain port and one for each valve single outlet port ready. He also represents individual Place for one electrical connection ready and bringing in some configurations the distributor also the system power supply and valve control under. This same three-way valve configuration can be used for applications operated for mixing or blending in a proportional mode become. In such applications, the one described above, common drain port as the second common inlet port be used. A change The flow can be a use for distribution applications enable. For support By mixing, blending or distributing, check valves can be integrated be unwanted to Prevent flow.

Ein einzigartiges Konstruktionsmerkmal der Mehrventilverteilbaueinheit besteht darin, dass der Ventilbeabstandung auf 4,5 mm eingestellt ist. Diese geringe Beabstandung ermöglicht es beispielsweise, dass das Ventil eine unmittelbare Abgabe analytischer Fluide bereitstellt. Solche Fluide können in Titrationswannen übertragen werden, die derzeit in typischen Titrationsschalen um 4,5 mm voneinander beabstandet sind, die zum Beispiel eine Düse, die unmittelbar an den Ausgangsanschlüssen des Verteilers angebracht ist, oder eine minimale Schnittstellenröhrenanordnung von den Ventilen zu den Wannen verwenden. Dies kann die Abgabegenauigkeit verbessern, Reagenzmittelvolumina sparen und Abgabezeiten verbessern. Typische vorhandene Ventilverteiler verwenden eine Beabstandung von 10 mm, wodurch komplexe Ventilbefestigungsgeometrien und umfangreiche Röhrenanordnungen oder Verteilungen erforderlich sind, um das von dem Ventil abgegebene Fluid zu übertragen. Die vorliegende Erfindung stellt Düsen bereit, die an dem Verteiler mit einer Teilung von 4,5 mm angebracht und in Reihe mit den Ventilen, die unter einer Beabstandung von 4,5 mm zueinander angeordnet sind, an dem Verteiler befestigt sind, d. h. das Ventil befindet sich in Reihe und sehr nahe, dass es von dem Ventil zu der Abgabeöffnung oder Düse ein minimales 'Totvolumen" gibt.One unique design feature of the multi-valve manifold assembly is that the valve spacing is set to 4.5 mm is. This small spacing allows, for example, that the valve provides immediate delivery of analytical fluids. Such fluids can transferred to titration troughs which are currently 4.5 mm apart in typical titration dishes are spaced apart, for example, a nozzle directly to the output terminals of the distributor, or a minimal interface tube assembly from the valves to the tubs. This can improve dispensing accuracy Save reagent volumes and improve delivery times. typical existing valve manifolds use a spacing of 10 mm, which means complex valve mounting geometries and extensive tube arrangements or distributions are required to that delivered by the valve Transfer fluid. The present invention provides nozzles attached to the manifold attached with a pitch of 4.5 mm and in series with the valves, which are arranged at a spacing of 4.5 mm from each other, attached to the manifold, d. H. the valve is located in series and very close to that from the valve to the delivery port or Nozzle on minimal dead volume.

Ein weiteres einzigartiges Merkmal des Ventils ist dessen hohe Flusstauglichkeit innerhalb des 4,5 mm Teilungsabstands. Bei 80 psi lässt das Ventil bei der Drei-Weg-Konfiguration näherungsweise 50 Standardliter pro Minute (slpm) hindurchfließen. Vorhandene Ventile, auch wenn sie auf einer 10 mm Breite basieren, lassen typischerweise nicht mehr als 20 slpm hindurchfließen. Daher kann das Ventil der vorliegenden Erfindung, zum Beispiel und nicht als Einschränkung, auch sehr wirksam verwendet werden, um viel größere, pneumatisch betätigte Ventile zu steuern.One Another unique feature of the valve is its high flow capability within the 4.5 mm pitch. At 80 psi, that leaves Valve in the three-way configuration approximately 50 standard liters flow through it per minute (slpm). Existing valves, even if they are based on a 10 mm width, typically do not flow more than 20 slpm. Therefore may be the valve of the present invention, for example and not as a restriction, also be used very effectively to much larger, pneumatically operated valves too Taxes.

Bei einer Zwei-Weg-Konfiguration können die Ventile als proportionale Fluidsteuerungen arbeiten. Diese Steuerungsstufe wird als einzigartig bei einer so kleinen Baugruppe angesehen. Ferner würden die Flussraten von Ventilen gemäß der vorliegenden Erfindung die Leistung bekannter vergleichbarer Ventile deutlich übertreffen.at a two-way configuration, the Valves operate as proportional fluid controls. This control level is considered unique in such a small package. Further would the flow rates of valves according to the present Invention significantly outperform the performance of known comparable valves.

Andere Anwendungen der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten auf dem Gebiet ersichtlich, wenn die folgende Beschreibung der besten Art, die zur Umsetzung der Erfindung vorgesehen ist, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.Other applications of the present Er It will be apparent to those skilled in the art that the following description of the best mode contemplated for carrying out the invention will be read in conjunction with the appended drawings.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die Beschreibung hier nimmt Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, in denen durchgehend durch die verschiedenen Ansichten gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen und in denen:The Description herein refers to the attached drawings in which throughout the same views by the same reference numerals denote the same parts and in which:

1 eine Explosionsansicht eines Mehrventilverteilers gemäß der vorliegenden Erfindung ist, 1 an exploded view of a multi-valve manifold according to the present invention,

2 eine schematische Darstellung ist, die einen Zwei-Weg-Betrieb eines Mehrventilverteilers gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, 2 is a schematic diagram illustrating a two-way operation of a multi-valve manifold according to the present invention,

3 eine schematische Darstellung ist, die einen Drei-Weg-Betrieb eines Mehrventilverteilers gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, 3 FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a three-way operation of a multiple valve manifold according to the present invention; FIG.

4 eine perspektivische Ansicht einer Aktuatoranordnung zum Bewegen von wenigstens einem umgekanteten Arm mit wenigstens einer Oberfläche in Antwort auf eine elektrische Betätigung ist, wobei die Aktuatoranordnung ein Halterungsbauteil und einen elektrischen Aktuator gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist, 4 Figure 3 is a perspective view of an actuator assembly for moving at least one folded arm having at least one surface in response to electrical actuation, the actuator assembly having a support member and an electric actuator according to the present invention;

5 eine Seitenansicht der Aktuatoranordnung von 4 ist, wobei der elektrische Aktuator deaktiviert ist, 5 a side view of the actuator assembly of 4 with the electric actuator deactivated,

6 eine überzeichnete Seitenansicht der Aktuatoranordnung von 4 ist, wobei der elektrische Aktuator voll aktiviert ist, und 6 an oversized side view of the actuator assembly of 4 is, wherein the electric actuator is fully activated, and

7 eine Seitenansicht der Aktuatoranordnung ist, wobei mechanisch befestigte, schwenkbare, relativ starre, nicht flexible Armteile mit dem steifen, nicht flexiblen Teil der Halterung verbunden sind und sich ausgehend von einer Stelle eines Gelenks erstrecken. 7 is a side view of the actuator assembly, wherein mechanically fixed, pivotable, relatively rigid, non-flexible arm parts are connected to the rigid, non-flexible part of the holder and extending from a position of a joint.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMDESCRIPTION THE PREFERRED EMBODIMENT

Bezugnehmend auf die 1–3 weist die vorliegende Erfindung einen Mehrventilverteiler 100 auf. Jedes Ventil 102 in dem Verteiler 100 kann, zum Beispiel und nicht als Einschränkung, 4,2 Millimeter (mm) breit mal 31 mm hoch mal 46 mm lang sein. Die geringe Breite der Aktuator/Ventilkombinationen gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, die Aktuator/Ventilkombination an dem Verteiler bei einer Mitte-Mitte-Beabstandung oder Teilung von 4,5 mm voneinander entfernt anzuordnen, um für eine unten detaillierter diskutierte, vorteilhafte Abgabeanordnung für Titrationsschalen bereitzustellen. Die Breite von 4,2 mm wird als schmaler als jedes andere "mittelgroß dimensioniertes" elektrisch betätigtes Ventil und daher als in der Industrie einzigartig betrachtet. Das am nächsten kommende, bekannte, kommerziell verfügbare, magnetspulenbetriebene Ventil ist 6 mm im Durchmesser. Auch wenn elektrisch betätigte Ventile kleiner als 4,5 mm vorhanden sind, sind die Ventile viel kleiner und basieren auf alternativen Konstruktions- und/oder Betätigungstechniken. Im Allgemeinen gibt es keine kleineren magnetspulenbasierten Ventile, weil, wenn die Magnetspule größer wird, die Arbeitsfähigkeit des Magneten bis zu der Stelle reduziert wird, wo die Magnetspule nicht in der Lage ist, für einen Betrieb des Ventils für die gewünschten Ventildrücke und Flussraten zu sorgen.Referring to the 1 - 3 For example, the present invention has a multiple valve manifold 100 on. Every valve 102 in the distributor 100 may be, for example and not by way of limitation, 4.2 millimeters (mm) wide by 31 mm high by 46 mm long. The small width of the actuator / valve combinations of the present invention allows the actuator / valve combination to be located at the manifold at a center-to-center spacing or pitch of 4.5mm apart to provide a more advantageous titration tray dispensing arrangement discussed in more detail below provide. The 4.2 mm width is considered narrower than any other "medium sized" electrically operated valve and therefore considered to be unique in the industry. The closest, known, commercially available, solenoid-operated valve is 6 mm in diameter. Even though electrically operated valves smaller than 4.5 mm are present, the valves are much smaller and based on alternative design and / or actuation techniques. In general, there are no smaller solenoid-based valves, because as the solenoid becomes larger, the working capacity of the magnet is reduced to the point where the solenoid is unable to provide operation of the valve for the desired valve pressures and flow rates ,

Konkurrenzfähig arbeitende, vorhandene Ventile sind im Allgemeinen in der Größenanordnung einer Teilung von 6 mm bis 16 mm bemessen und verbrauchen im Allgemeinen zwischen 0,5 und 4,0 Watt. Zum Vergleich, zieht der piezoelektrische Aktuator der vorliegenden Erfindung, wenn er betätigt wird, weniger als 0,010 Watt. Andere Piezoventile weisen einen so geringen Leistungsverbrauch auf. Keines weist die Fluss- und Drucktauglichkeit auf einer unmittelbar wirkenden Basis auf. Diejenigen, die die Druck- und Flusstauglichkeiten aufweisen, tun das nur, wenn sie als Steuerventil für ein größeres Ventil dienen. Vorteile der vorliegenden Erfindung umfassen: unmittelbare Steuerung unter Verwendung von Logikschaltkreisen, Möglichkeit für einen lang andauernden Batteriebetrieb; Möglichkeit für einen Hochfrequenz-(RF)-Betrieb mit einer Photovoltaikzelle, Batterie oder anderen elektrischen Quellen geringer Leistung, praktisch keine Wärmeerzeugung – wichtig für bestimmte Anwendungen, wie zum Beispiel biomedizinische oder analytische. Eine minimale Wärmeerzeugung ist auch wichtig, weil sie den Bedarf an Überlegungen hinsichtlich Kühlung beseitigt oder in hohem Maß reduziert. Die Wärme, die erzeugt wird und einer Wärmeübertragung zu dem zu dosierenden Fluid zugeordnet ist, ist nicht nur eine Funktion der Magnetspule versus Piezo, sondern sie steht auch mit dem Umstand in Beziehung, dass die vorliegende Erfindung in der Lage ist, den Fluidsteuerungsteil des Ventils von dem Wärme erzeugenden Betätigungsteil zu trennen. Bei einem magnetspulenbasierten Ventil befinden sich die Fluidpassagen regelmäßig sehr nahe bei der Spule. Bei sich verringernder Größe, neigt die relative Nähe dazu, anzusteigen. In einigen Fällen kann die Fluidpassage eines magnetspulenbasierten Ventils tatsächlich "durch" eine Passage innerhalb der Wärme erzeugenden Spule der Magnetspule hindurchgehen. Der Mehrventilverteiler mit von Piezoaktuatorteilen getrennten Fluidsteuerungsteilen gemäß der vorliegenden Erfindung vermeidet diesen Nachteil der magentspulenbasierten Ventile.Competitive existing valves are generally sized in a pitch of 6 mm to 16 mm and generally consume between 0.5 and 4.0 watts. For comparison, the piezoelectric actuator of the present invention, when actuated, draws less than 0.010 watts. Other piezo valves have such a low power consumption. None has flowability and printability on an immediate basis. Those who have the pressure and flow capabilities do so only if they serve as a control valve for a larger valve. Advantages of the present invention include: immediate control using logic circuitry, possibility of long-term battery operation; Possibility for high frequency (RF) operation with a photovoltaic cell, battery or other low power electrical sources, virtually no heat generation - important for certain applications, such as biomedical or analytical. Minimal heat generation is also important because it eliminates or greatly reduces the need for cooling considerations. The heat generated and associated with heat transfer to the fluid being metered is not only a function of the solenoid versus piezo, but is also related to the circumstance that the present invention is capable of controlling the fluid control portion of the valve to separate from the heat generating actuator. In a solenoid-based valve, the fluid passages are regularly very close to the coil. As the size decreases, relative proximity tends to increase. In some cases, the fluid passage of a solenoid-based valve may actually pass "through" a passage within the heat generating coil of the solenoid. The multi-valve manifold having fluid control parts separated from piezoactuator parts according to the present invention The invention avoids this disadvantage of the solenoid-based valves.

Abgesehen von der reinen Größe ermöglicht der Umstand, dass der Ventilabstand einer Teilung von 4,5 mm (4,5 Millimeter am Zentrum von Ventil zu Ventil) entspricht, die Ventile genau mit der Wanne in einer Standardmikrotitrationsschale mit 384 Wannen in Reihe anzu ordnen. Dies ist ein möglicher Vorteil für analytische Automationsanwendungen. Derzeit wird dies erreicht, indem verschiedene komplexe Konfigurationen verwendet werden, wie zum Beispiel: maßgeschneiderte Verteiler, maßgeschneiderte Röhrenanordnungen von dem Ventil zu den Wannen, auf mikroelektromechanischen Systemen (MEMS; engl.: micro electromechanical system) basierenden Abgabevorrichtungen, Robotik etc. Der Mehrventilverteiler der vorliegenden Erfindung kann, zum Beispiel und nicht als Einschränkung, einen achtfachen Verteiler aufweisen, der verdoppelt werden kann, um eine Version mit sechzehn Ventilen bereitzustellen, um eine unmittelbare Abgabe in eine vollständige Reihe an Wannen in einer herkömmlichen 384 Mikrotitrationsschale zu ermöglichen.apart of the pure size allows the Circumstance that the valve distance is a pitch of 4.5 mm (4.5 millimeters at the center from valve to valve), the valves with exactly the pan in a standard microtitration dish with 384 wells in To arrange row. This is a possible one Advantage for analytical Automation applications. Currently, this is achieved by different complex configurations are used, such as: customized Distributor, tailor made tube assemblies from the valve to the tubs, on microelectromechanical systems Microelectromechanical system (MEMS) based dispensers, Robotics, etc. The multi-valve distributor of the present invention may, for example and not by way of limitation, have an eightfold distributor, which can be doubled to a version with sixteen valves to provide an immediate delivery in a full set on pans in a conventional 384 allow microtitration dish.

Jedes Ventil ist für einen Ein/Aus-Betrieb und auch einen Proportionalbetrieb geeignet. Zum Vergleich, das am nächsten kommende, bekannte, kommerziell verfügbare, magnetspulenbetätigte Proportionalventil ist nicht kleiner als 15 mm im Durchmesser. Die Frage ist nicht nur die reine Leistung des elektromagnetischen Felds, wenn die Spule kleiner wird. Die Fähigkeit, den Betrieb des Ventils in vorhersagbarer linearer Weise zu steuern, ist noch viel schwieriger. Ferner arbeitet ein Proportionalventil kontinuierlich, wodurch es eine größere Fähigkeit zur Wärmeabfuhr/Behandlung als ein einfaches Ein/Aus-Ventil erfordert.each Valve is for an on / off operation and also a proportional operation suitable. For comparison, the closest coming, known, commercially available, solenoid-operated proportional valve is not smaller than 15 mm in diameter. The question is not only the pure power of the electromagnetic field when the coil gets smaller. The ability, to control the operation of the valve in a predictable linear manner, is even more difficult. Furthermore, a proportional valve works continuously, giving it a greater ability to dissipate heat / treatment as a simple on / off valve requires.

Die Ventile haben das Potential, auf Ein/Aus-Operationen in weniger als 1 Millisekunde (ms) anzusprechen. Typische konkurrierende Magnetventile sprechen in 5 ms bis 20 ms an. Eine höhere Geschwindigkeit für die Magnetspulen kann erreicht werden, erfordert aber typischerweise eine spezielle Elektronik, wie zum Beispiel eine Übererregung oder die Verwendung eines speziellen Spulenaufbaus.The Valves have the potential to turn on / off operations in less than 1 millisecond (ms). Typical competitive solenoid valves respond in 5 ms to 20 ms. A higher speed for the solenoids can be achieved, but typically requires a special one Electronics, such as overexcitation or use a special coil construction.

Der Fluidteil jedes Ventils kann druckgeregelt sein. Dies ermöglicht die Verwendung eines vergleichsweise kleineren Aktuators, wobei für eine hohe Fluss- und Drucktauglichkeit gesorgt wird. Zum Beispiel ist das vor kurzem angekündigte Proportionalventil Clippard EVP 22,2 mm im Durchmesser und 39,6 mm hoch. Die Version mit einer Öffnung, die vergleichbar zu der Öffnung in jedem Ventil der vorliegenden Erfindung bemessen ist (≈ 1,5 mm), kann bei einem maximalen Druck von fünfundzwanzig Pfund pro Quadratinch (psi) vierzehn Standardliter pro Minute (slpm) hindurchfließen lassen. Ferner beträgt der maximal angegebene Druck bei einem beliebigen Fluss für das Proportionalventil Clippard EVP 100 psi. Zum Vergleich, jedes Ventil der vorliegenden Erfindung kann bei über 120 psi mit der Öffnung äquivalent zu dem 1,5 mm Standard arbeiten und bei 80 psi kann das Ventil gemäß der vorliegenden Erfindung näherungsweise 50 slpm hindurchfließen lassen. Die Kombination des druckgeregelten Fluidsteuerventils mit dem Piezoaktuator gemäß der vorliegenden Erfindung sorgt für die verbesserte Leistung, d. h. eine Druckregelung reduziert die Arbeit, die der Aktuator aufbringen muss, um dadurch die Verwendung kleiner Piezoaktuatoren zu ermögli chen. Zusätzlich ermöglicht der einzigartige grundlegende Formfaktor des Piezoaktuators gemäß der vorliegenden Erfindung, d. h. schmaler relativ zu den anderen Abmessungen, insbesondere wenn mit Magnetspulen verglichen, die im Ganzen schmale Form der Ventile gemäß der vorliegenden Erfindung.Of the Fluid part of each valve can be pressure-controlled. This allows the Using a comparatively smaller actuator, wherein for a high River and Drucktauglichkeit is ensured. For example, that is recently announced Proportional valve Clippard EVP 22.2 mm in diameter and 39.6 mm high. The version with an opening, which is comparable to the opening in each valve of the present invention (≈ 1.5 mm), can be at a maximum pressure of twenty five pounds per square inch (psi) fourteen standard liters per minute (slpm). Furthermore, the maximum specified pressure at any flow for the proportional valve Clippard EVP 100 psi. For comparison, each valve of the present Invention can be over 120 psi with the opening equivalent to work to the 1.5 mm standard and at 80 psi, the valve according to the present Invention approximately Flow through 50 slpm to let. The combination of the pressure-controlled fluid control valve with the piezoactuator according to the present invention Invention ensures the improved performance, d. H. a pressure control reduces the Work that the actuator must muster to thereby use small piezo actuators to chen ermögli. additionally allows the unique basic form factor of the piezoactuator according to the present invention Invention, d. H. narrower relative to the other dimensions, in particular when compared with solenoid coils, the whole narrow shape of the valves according to the present Invention.

Es sollte erkannt werden, dass die vorlegende Erfindung modifiziert werden kann, um eines oder mehrere der folgenden Merkmale bereitzustellen: eine Steuerelektronik, die statt in einer elektrischen Schnittstelle in dem "Boden" des Verteilers angeordnet ist, entweder Zwei-Weg- oder Drei-Weg-Betrieb, eine vereinfachte Ventilbefestigung in dem Verteiler, so dass zusätzlichen Schrauben nicht benötigt werden, ein Verteiler mit Ventilen in einer Anzahl von 8 Ventilen abweichend, zum Beispiel 2, 3, 4, 5, ... 8, ... 16, ... n, ein Fluideinlassanschluss, der an einer alternativen Position angeordnet ist, zum Beispiel und nicht als Einschränkung, beispielsweise ein "Boden"-Einlass, und der hinsichtlich der Ventile zentral angeordnet ist, um den Abstand von dem Einlass zu dem am Weitesten entfernten Ventil zu reduzieren (Totvolumen des Verteilers), Verwendung eines nicht druckgeregelten Ventils, das weniger Fluss, aber andere Vorteile bieten kann, zum Beispiel und nicht als Einschränkung, beispielsweise längere Lebensdauer oder einfacherer Aufbau, verschieden große Mehrventilverteiler, weil die Ventilbreite gemäß der vorliegenden Erfindung potentiell kleiner dimensionierbar ist, zum Beispiel und nicht als Einschränkung, auf näherungsweise die Hälfte der Breite des oben diskutieren Ventils (d. h. 4,5 mm) und deutlich größer dimensionierbar ist, zum Beispiel und nicht als Einschränkung, näherungsweise 25 mm in der Breite, die Verteiler- und Ventilkomponenten, die aus Metall oder beliebigen geeigneten anderen alternativen Materialien hergestellt sind, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind, die Einlass- und Auslassanschlussverbindungen, die Rohr-"Schnellverbindungen" oder beliebige andere geeignete alternative Verbindungen umfassen, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind.It It should be appreciated that the present invention is modified to provide one or more of the following features: a Control electronics, which take place in an electrical interface arranged in the "bottom" of the distributor is, either two-way or three-way operation, a simplified valve attachment in the Distributor, so additional Screws not needed be a distributor with valves in a number of 8 valves different, for example, 2, 3, 4, 5, ... 8, ... 16, ... n, a fluid inlet port, which is arranged at an alternative position, for example and not as a limitation, for example, a "bottom" inlet, and the in terms of valves is arranged centrally to the distance from the inlet to the farthest valve (dead volume of the distributor), use of a non-pressure-controlled valve, the less flow, but other benefits, for example and not as a limitation, for example, longer Lifetime or simpler construction, differently sized multi-valve distributors, because the valve width according to the present Invention is potentially smaller dimensions, for example and not as a restriction, in approximate the half the width of the valve discussed above (i.e., 4.5 mm) and clear larger dimensions is, for example and not by way of limitation, approximately 25 mm in width, Distributor and valve components made of metal or any suitable other alternative materials are made, the Skilled in the art, the inlet and outlet connection connections, the pipe "quick connections" or any other suitable alternative compounds include those skilled in the art the area are known.

4 ist eine perspektivische Ansicht einer Aktuatoranordnung 10 mit einer Halterung 12 und einem elektrischen Aktuator 14 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Halterung 12 weist einen steifen, nicht flexiblen Teil 16, wenigstens einen schwenkbaren, relativ steifen, nicht flexiblen Armteil, wie zum Beispiel erste und zweite schwenkbare Armteile 18, 20, die sich ausgehend von dem steifen Teil 16 nach hinten erstrecken, wenigstens eine gegenüberliegende Fläche 22, 24 an dem wenigstens einen schwenkbaren Armteil 18, 20 zur Bewegung relativ zu dem steifen Teil 16 und ein steifes, nicht flexibles Kraftübertragungsbauteil 26 auf, das mit dem wenigstens einen schwenkbaren Armteil 18, 20 betriebsfähig verbunden ist. Vorzugsweise ist die Halterung 12 ein einheitlicher, integraler einstückiger, monolithischer Körper. Der elektrische Aktuator 14 kann zwischen dem steifen, nicht flexiblen Teil 16 und dem steifen, nicht flexiblen Kraftübertragungsbauteil 26 betriebsfähig in Wirkverbindung angeordnet sein, um in Antwort auf eine elektrische Anregung des elektrischen Aktuators 14 das Kraftübertragungsbauteil 26 in linearer Bewegung ausgehende von dem steifen, nicht flexiblen Teil 16 weg anzutreiben. Es sollte erkannt werden, dass die steifen, nicht flexiblen Teile der Halterung 12 eine Übertragung einer Bewegung ausgehend von dem elektrischen Aktuator 14 mit einem Verlust an Arbeit von weniger als 40%, vorzugsweise mit einem Verlust an Arbeit von weniger als 20% und in höchstem Maße bevorzugt mit einem Verlust an Arbeit mit weniger als 10% bereitstellen können. Der wenigstens eine schwenkbare, relativ steife, nicht flexible Arm 18, 20 ist in einer Umgebung mit relativ beschränkten Temperaturänderungen oder in einer temperaturgesteuerten Umgebung steif und nicht flexibel. Es sollte erkannt werden, dass der wenigstens eine schwenkbare Arm 18, 20 für einen verbesserten Ein/Aus-Betrieb und/oder proportionale Betriebssteuerung über einen größeren Bereich von Umgebungstemperaturen, falls erwünscht, eine Temperaturkompensation aufweisen kann. 4 is a perspective view of an actuator assembly 10 with a holder 12 and egg an electric actuator 14 according to the present invention. The holder 12 has a stiff, non-flexible part 16 at least one pivotable, relatively stiff, non-flexible arm member, such as first and second pivotable arm members 18 . 20 Starting from the stiff part 16 extend to the rear, at least one opposite surface 22 . 24 on the at least one pivotable arm part 18 . 20 to move relative to the stiff part 16 and a rigid, non-flexible power transmission component 26 on, with the at least one pivotable arm part 18 . 20 operably connected. Preferably, the holder 12 a unified, integral one-piece, monolithic body. The electric actuator 14 can be between the stiff, not flexible part 16 and the rigid, non-flexible power transmission component 26 operatively operable to be responsive to electrical stimulation of the electrical actuator 14 the power transmission component 26 in linear motion outgoing from the stiff, non-flexible part 16 drive away. It should be recognized that the rigid, non-flexible parts of the bracket 12 a transmission of a movement starting from the electric actuator 14 with a loss of work of less than 40%, preferably with a loss of work of less than 20% and most preferably with a loss of work of less than 10%. The at least one pivotable, relatively stiff, non-flexible arm 18 . 20 is stiff and not flexible in an environment with relatively limited temperature changes or in a temperature-controlled environment. It should be appreciated that the at least one hinged arm 18 . 20 for improved on / off operation and / or proportional operation control over a wider range of ambient temperatures, if desired, may have temperature compensation.

Der steife, nicht flexible Teil 16 kann eine einstellbare Halterung 54 mit einem einstellbaren Sitz 52 aufnehmen, der eine zu dem Ende 42 des Aktuators 14 komplementäre Oberfläche aufweist. Die komplementäre Oberfläche des einstellbaren Sitzes 52 kann flach oder in einer beliebigen Weise geformt sein, um den Aktuator 14 in einer Position abzustützen, die geeignet ist, das Kraftübertragungsbauteil 26 in Antwort auf eine elektrische Betätigung des Aktuators 14 anzutreiben. Eine Bewegung des steifen, nicht flexiblen Kraftübertragungsbauteils 26 schwenkt den wenigstens einen schwenkbaren Armteil 18, 20 um wenigstens ein Gelenk 36, 38. Wenigstens ein Gelenk 36, 38 erstreckt sich zwischen dem steifen Armteil und einem Schwenkbasisteil 46, 48 jedes korrespondierenden schwenkbaren, relativ steifen, nicht flexiblen Armteils und wenigstens ein Gelenk 32, 34 erstreckt sich zwischen dem entsprechenden Basisteil 46, 48 der schwenkbaren, relativ steifen, nicht flexiblen Armteile und dem steifen Kraftübertragungsbauteil 26.The stiff, not flexible part 16 can be an adjustable bracket 54 with an adjustable seat 52 take one to the end 42 of the actuator 14 having complementary surface. The complementary surface of the adjustable seat 52 may be flat or shaped in any way to the actuator 14 to support in a position that is suitable, the power transmission component 26 in response to an electrical actuation of the actuator 14 drive. A movement of the stiff, non-flexible power transmission component 26 pivots the at least one pivotable arm part 18 . 20 at least one joint 36 . 38 , At least one joint 36 . 38 extends between the rigid arm part and a pivot base part 46 . 48 each corresponding pivotable, relatively stiff, non-flexible arm member and at least one hinge 32 . 34 extends between the corresponding base part 46 . 48 the pivotable, relatively stiff, non-flexible arm parts and the rigid power transmission component 26 ,

Eine Steuereinrichtung 28 kann vorgesehen sein, um die Vorrichtung 10 zu betreiben. Die Steuereinrichtung kann eine Ladespannung über der piezoelektrischen Vorrichtung bereitstellen, um eine räumliche Verlagerung entlang einer vorbestimmten Achse zu erzeugen. Die von der piezoelektrischen Vorrichtung gespeicherte Menge an elektrischer Ladung ist im Allgemeinen proportional zu der Menge an Spannung, die über der piezoelektrischen Vorrichtung angelegt wird. Daher kann eine Variation der Menge an über der piezoelektrischen Vorrichtung angelegten Spannung das Ausmaß an räumlicher Verlagerung entlang einer vorbestimmten Achse steuern. Diese räumliche Verlagerung wird übertragen und über das baueinheitliche Gelenk 36, 38 in den wenigstens einen steifen, nicht flexiblen schwenkbaren Arm 18, 20 hinein verstärkt, was bewirkt, dass sich eine entsprechende der gegenüberliegenden Oberflächen 22, 24 auf einem krummlinigen Weg relativ zu einander bewegt.A control device 28 may be provided to the device 10 to operate. The controller may provide a charging voltage across the piezoelectric device to produce a spatial displacement along a predetermined axis. The amount of electrical charge stored by the piezoelectric device is generally proportional to the amount of voltage applied across the piezoelectric device. Therefore, varying the amount of voltage applied across the piezoelectric device can control the amount of spatial displacement along a predetermined axis. This spatial displacement is transmitted and via the structural joint 36 . 38 in the at least one stiff, non-flexible pivotable arm 18 . 20 Reinforced inside, which causes a corresponding of the opposite surfaces 22 . 24 moving in a curvilinear path relative to each other.

In 5 ist der Aktuator 14 deaktiviert. Die gegenüberliegenden Oberflächen 22 und 24 befinden sich am weitesten voneinander entfernt, wenn der Aktuator deaktiviert ist. Dieser Konfigurationstyp kann manchmal als normalerweise offene Auslegung bezeichnet werden. Wenn der elektrische Aktuator 14 elektrisch aktiviert ist, ist das Sitzende 42 des Aktuators 14 durch den steifen Teil 16 ortsfest gehalten, treibt das Antriebsende 44 des Aktuators 14 das steife, nicht flexible Kraftübertragungsbauteil 26 von dem steifen Steg 30 weg oder trennt dieses von diesem und der wenigstens eine schwenkbare, relativ steife, nicht flexible Arm 18, 20 wird um wenigstens ein entsprechendes Gelenk 36, 38 geschwenkt. Auf diese Weise wird der Raum oder Abstand zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen 22, 24 verkleinert. Der Abstand zwischen den gegenüberliegen Oberflächen kann erhöht oder verkleinert werden, indem die Spannung über einem elektrischen Aktuator 14, wie zum Beispiel ein piezoelektrische Aktuator, eingestellt wird. 6 veranschaulicht das planare Antriebsende 44 des Aktuators 14 in betriebsfähigem Kontakt mit der planaren Sitzoberfläche 40 des steifen, nicht flexiblen Kraftübertragungsbauteils 26, wenn der Aktuator 14 vollständig betätigt ist, und ist überzeichnet dargestellt ist, um ein stärkeres Schliessen der gegenüberliegenden Oberflächen 22, 24 zu zeigen.In 5 is the actuator 14 disabled. The opposite surfaces 22 and 24 are farthest apart when the actuator is disabled. This type of configuration can sometimes be referred to as a normally open design. When the electric actuator 14 is electrically activated, is the sitter 42 of the actuator 14 through the stiff part 16 held stationary drives the drive end 44 of the actuator 14 the rigid, non-flexible power transmission component 26 from the stiff jetty 30 away or separate it from this and the at least one pivoting, relatively stiff, non-flexible arm 18 . 20 becomes at least a corresponding joint 36 . 38 pivoted. In this way, the space or distance between the opposite surfaces 22 . 24 reduced. The distance between the opposing surfaces can be increased or decreased by adjusting the voltage across an electrical actuator 14 , such as a piezoelectric actuator, is adjusted. 6 illustrates the planar drive end 44 of the actuator 14 in operative contact with the planar seat surface 40 the stiff, non-flexible power transmission component 26 if the actuator 14 is fully actuated, and is shown oversubscribed, to a stronger closing of the opposite surfaces 22 . 24 to show.

Bei den in den 4–6 veranschaulichten Ausführungsform sind diese Komponenten aus einem einzelnen monolithischen Stück aus metallischem Material, zum Beispiel rostfreier Stahl, maschinell gefertigt. Andere geeignete Materialien können pulverisiertes Metall, metallische Legierungen, Verbundwerkstoffe oder eine Kombination aus metallischen und Verbundwerkstoffen umfassen. Auch wenn diese als Beispiele angegebenen Materialien abhängig von den Anforderungen einer speziellen Anwendung für ausgezeichnete Leistung sorgen, kann die Verwendung anderer Materialien für die Halterung geeignet sein. Einige Komponenten, wie zum Beispiel die schwenkbaren, steifen, nicht flexiblen Armteile können separat aus der steifen, nicht flexiblen, im Allgemeinen C-förmige oder im Allgemeinen U-förmige Struktur hergestellt und später verbunden werden, um die im Allgemeinen W-förmige oder im Allgemeinen M-förmige kombinierte Struktur, wie in 6 veranschaulicht, zu definieren.In the in the 4 - 6 illustrated embodiment, these components are machined from a single monolithic piece of metallic material, for example stainless steel. Other suitable materials may include powdered metal, metallic alloys, composites, or a combination of metallic and composite materials. Also If these exemplary materials provide excellent performance, depending on the requirements of a particular application, then the use of other materials may be suitable for the mounting. Some components, such as the hinged, rigid, non-flexible arm members, may be made separately from the rigid, non-flexible, generally C-shaped or generally U-shaped structure, and later joined to form the generally W-shaped or General M-shaped combined structure, as in 6 illustrates to define.

Bei der in der 7 veranschaulichten Ausführungsform ist die Vorrichtung 10a aus vier einzelnen Komponenten hergestellt. Die erste Komponente umfasst die steife, nicht flexible Halterung 12a mit einem steifen, nicht flexiblen Steg 30a, der steife, nicht flexible Armteile verbindet, um einen im Allgemeinen C-förmigen oder im Allgemeinen U-förmigen Teil der Vorrichtung 10a zu definieren. Wenigstens ein Gelenk 36a, 38a erstreckt sich zwischen jedem steifen Armteil und einem Schwenkbasisteil 46a, 48a jedes korrespondierenden schwenkbaren, steifen, nicht flexiblen Armteils und wenigstens ein Gelenk 32a, 34a erstreckt sich zwischen dem entsprechenden Basisteil 46a, 48a der schwenkbaren, steifen, nicht flexiblen Armteile und dem steifen, nicht flexiblen Kraftübertragungsbauteil 26a. Die zweiten und dritten Komponenten sind die trennbaren und schwenkbaren steifen, nicht flexiblen Armteile 18a, 20a, die unter Verwendung von Befestigungen 50 an den entsprechenden Basen 46a, 48a der Halterung 12a angebracht sind. Die vierte Komponente ist der Aktuator 14a, der zwischen dem steifen, nicht flexiblen Steg 30a und dem steifen, nicht flexiblen Kraftübertragungsbauteil 26a in Wirkverbindung betriebfähig angeordnet ist. Eine einstellbare Halterung 54a kann mit einem einstellbaren Sitz 52a ausgestattet sein, der eine zu einem Ende 42a des Aktuators 14a komplementäre Oberfläche aufweist. Die komplementäre Oberfläche des einstellbaren Sitzes 42a kann flach oder ein einer Weise geformt sein, um den Aktuator 14a in einer Position zu unterstützen, die geeignet ist, das steife, nicht flexible Kraftübertragungsbauteil 26a in Antwort auf eine elektrische Betätigung des Aktuators 14a anzutreiben.When in the 7 illustrated embodiment is the device 10a made of four individual components. The first component includes the rigid, non-flexible mount 12a with a stiff, non-flexible bridge 30a connecting rigid, non-flexible arm members to a generally C-shaped or generally U-shaped portion of the device 10a define. At least one joint 36a . 38a extends between each rigid arm part and a pivot base part 46a . 48a each corresponding hinged, stiff, non-flexible arm member and at least one hinge 32a . 34a extends between the corresponding base part 46a . 48a the pivotable, rigid, non-flexible arm parts and the stiff, non-flexible power transmission component 26a , The second and third components are the separable and pivotable rigid, non-flexible arm parts 18a . 20a using fasteners 50 at the corresponding bases 46a . 48a the holder 12a are attached. The fourth component is the actuator 14a that between the stiff, non-flexible web 30a and the rigid, non-flexible power transmission component 26a is operatively arranged in operative connection. An adjustable bracket 54a can with an adjustable seat 52a be equipped, the one to an end 42a of the actuator 14a having complementary surface. The complementary surface of the adjustable seat 42a can be flat or one-way shaped to the actuator 14a assist in a position that is suitable, the rigid, non-flexible power transmission component 26a in response to an electrical actuation of the actuator 14a drive.

Die Offenbarung der Aktuatorkonfiguration und des Betriebs aus der am 27. März 2002 eingereichten U.S.-Patentanmeldung Nr. 10/107951 und der am 3. Juli 2003 eingereichten U.S.-Patentanmeldung Nr. 10/613,138 sind in ihrer Gesamtheit hier durch Bezugnahme aufgenommen. Die Offenbarung des 8-fach Verteilers aus der am 4. April 2003 eingereichten U.S.-Anmeldung Nr. 60/460,666 ist in ihrer Gesamtheit hier durch Bezugnahme aufgenommen.The Disclosure of Actuator Configuration and Operation from the 27th of March U.S. Patent Application No. 10/107951 filed in 2002 and U.S. Pat U.S. Patent Application filed July 3, 2003 No. 10 / 613,138 are hereby incorporated by reference in their entirety. The disclosure of the 8-fold distributor from the filed on April 4, 2003 U.S. Application No. 60 / 460,666 is hereby incorporated by reference in its entirety.

Auch wenn die Erfindung in Verbindung mit dem beschrieben worden ist, was derzeit als die praktikabelste und bevorzugte Ausführungsform betrachtet wird, sollte nachvollzogen werden, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern es im Gegenteil vorgesehen ist, verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen, die in dem Geist und Umfang der beigefügten Ansprüche liegen, abzudecken, deren Umfang in Übereinstimmung mit der breitesten Interpretation zu bringen ist, um alle derartigen Modifikationen und äquivalente Strukturen zu umfassen, wie es gemäß dem Gesetz zulässig ist.Also when the invention has been described in connection with the which is currently considered the most practical and preferred embodiment It should be understood that the invention not to the disclosed embodiments limited is, but it is provided on the contrary, various modifications and equivalents Arrangements falling within the spirit and scope of the appended claims, whose scope is in conformity to bring with the widest interpretation is to all such Modifications and equivalents Structures as permitted by law.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Eine Vorrichtung steuert ein Fluss an Fluid von wenigstens einem Einlassanschluss zu wenigstens einem Auslassanschluss. Eine Halterung weist einen steifen, nicht flexiblen Teil, wenigstens einen schwenkbaren, relativ steifen, nicht flexiblen, umgekanteten Armteil, der sich von dem steifen Teil erstreckt, wenigstens eine Oberfläche, die zur Bewegung relativ zu der Halterung mit dem umgekanteten Armteil verbunden ist, und ein steifes, nicht flexibles Kraftübertragungsbauteil auf, das betriebsfähig positioniert ist, um den schwenkbaren, umgekanteten Armteil mit einem Verlust an Bewegung von weniger als 40% anzutreiben. Ein elektrisch betriebener Aktuator steht betriebsfähig zwischen dem steifen Teil und dem Kraftübertragungsbauteil in Wirkverbindung, um den umgekanteten Armteil in Antwort auf eine elektrische Betätigung des Aktuators zu schwenken. Ein Verteiler weist eine Fluidpassage auf, die in Verbdingung mit wenigstens einem Ventilsitz steht und relativ zu wenigstens einem entsprechenden Ventilkörper zur Bewegung zwischen einer geschlossenen Position und einer offenen Position betriebsfähig in Wirkverbindung bringbar ist.A Device controls a flow of fluid from at least one inlet port to at least one outlet port. A bracket has a stiff, non-flexible part, at least one hinged, relative stiff, not flexible, folded arm part, which differs from the rigid part extends, at least one surface, which is relative to the movement is connected to the bracket with the folded arm part, and a rigid, non-flexible power transmission component, the operational is positioned to the pivoting, folded arm with to drive a loss of movement of less than 40%. An electric operated actuator is operable between the rigid part and the power transmission member operatively connected to the folded arm portion in response to a electrical actuation to swing the actuator. A distributor has a fluid passage which is in contact with at least one valve seat and relative to at least one corresponding valve body for Movement between a closed position and an open position Position operational can be brought into operative connection.

Claims

An apparatus for controlling a flow of fluid from at least one inlet port to at least one outlet port through a fluid flow passage in response to electrical actuation, comprising: a support having a rigid, non-flexible part, at least one pivotable, relatively stiff, non-flexible, folded over An arm portion extending from the rigid portion having at least one surface on the at least one folded arm portion for movement relative to the support and a rigid, non-flexible power transmission member operably positioned to pivot the at least one pivotable folded arm portion To bring the loss of motion of less than 40% in a rotational movement, an electrically operated actuator operatively connected between the rigid, non-flexible part and the power transmission member is operatively connected to the power transmission member relative to to drive the rigid, non-flexible member to pivot the at least one pivotable, folded arm member in response to electrical actuation of the actuator, and a manifold having a fluid passage in communication with at least one valve seat and relative to at least one corresponding one Valve body for operatively operable to be brought into movement between a closed position in sealing operative connection with the valve seat and an open, spaced from the valve seat position, wherein at least one of the valve seat and the valve body relative to the other by the electrically operated actuator via the holder in In response to an electrical actuation is operatively movable.

Apparatus according to claim 1, wherein the at least a valve seat and a corresponding valve body a pressure-controlled valve define.

Apparatus according to claim 1, wherein the at least a valve seat and a corresponding valve body a non-pressure-controlled Define valve.

Apparatus according to claim 1, wherein the distributor carries at least two valves and the at least two valves having at least one inlet port and at least one outlet port having an individually operable one electric actuator for each valve connects, with at least two fluid-dispensing openings associated with the manifold, each opening being 4.5mm from a Others spaced and in series with a corresponding fluid control valve is positioned so that the corresponding valve immediately adjacent to the opening which minimizes the dead volume between each valve and the corresponding port.

Apparatus according to claim 1, wherein the electrically operated actuator is a piezoelectric actuator.

Apparatus according to claim 1, wherein the rigid part generally U-shaped is and has a bridge that stiffer between a pair Arm parts extends.

Apparatus according to claim 6, wherein one of the pivotable, folded arm parts pivoting with one of the stiff arm parts is connected and the other of the pivotable, folded arm parts pivotable connected to the other of the stiff arm parts.

Apparatus according to claim 7, wherein the rigid part the holder between the pivotal, folded arm parts is arranged so that the power transmission member adjacent located at one end of the hinged, folded arm parts, and the at least one surface opposite surfaces defined on the hinged, folded arm parts adjacent are arranged to the web of the holder.

Apparatus according to claim 7, wherein the pivotable Arms are mechanically connected to the bracket.

Device for controlling a flow of fluid from at least one inlet port to at least one outlet port by fluid passage in response to electrical actuation, with: one Bracket, which is a stiff, non-flexible part, first and second pivoting, relatively stiff, non-flexible, folded arm parts, extending from the stiff part, so that the stiff part interposed between the first and second pivoting, folded arm parts is positioned, a pair opposite Surfaces, being an opposite one surface through each of the swiveling, folded arm parts for movement supported relative to each other is, and a rigid, non-flexible power transmission member operatively positioned is to the first and second pivoting, folded arm parts with a loss of motion of less than 40% in rotational motion to bring, and first and second flexible, at a short distance has mutually extending hinge web parts, which is a flexible Movement of least relatively stiff, not flexible, folded Arms relative to the rigid part and the power transmission component allow; one electrically operated actuator between the stiff, not flexible part and the stiff, non-flexible power transmission component operational is operatively connected to the power transmission component relative to drive to the rigid part to pivot the first and second, folded arm parts in response to electrical actuation of the actuator to pan, and a distributor having at least one fluid passage, which is in communication with at least one valve seat and relative to at least one corresponding valve body for movement between a closed position in sealing operative connection with the valve seat and in an open position spaced from the valve seat operational can be brought into operative connection, wherein at least one of the valve seat and the valve body in response to electrical actuation of the electrically operated actuator via the holder relative to the other operable is movable.

Apparatus according to claim 10, wherein the at least a valve seat and a corresponding valve body a pressure-controlled valve define.

Apparatus according to claim 10, wherein the at least a valve seat and a corresponding valve body a non-pressure-controlled Define valve.

Apparatus according to claim 10, wherein the distributor carries at least two valves and the at least two valves having at least one inlet port and at least one outlet port having an individually operable one electric actuator for each valve connects, with at least two fluid-dispensing openings associated with the manifold, each opening being 4.5mm from another spaced and in series with a corresponding fluid control valve is positioned so that the corresponding valve immediately adjacent to the opening which minimizes the dead volume between each valve and the corresponding port.

Apparatus according to claim 10, wherein the electric operated actuator is a piezoelectric actuator.

Apparatus according to claim 10, wherein the rigid Part generally U-shaped is and has a bridge that stiffer between a pair Arm parts extends.

Apparatus according to claim 15, wherein one of the swiveling, folded arm parts pivoting with one of the stiff Arm parts is connected and the other of the swivel, folded Arm parts pivotally connected to the other of the stiff arm parts is.

Apparatus according to claim 16, wherein the power transmission member adjacent to one end of the pivotable, folded arm portions is located and the opposite Surfaces of the pivotable, folded arm portions adjacent to the web of the holder are located.

Apparatus according to claim 16, wherein the pivotable Arms are mechanically connected to the bracket.

Device for moving at least one pair opposite each other Surfaces in Response to an electrical actuation, With: a bracket that has a stiff, non-flexible, one-piece, monolithic part of a generally U-shaped design with one itself between a pair of stiff arm parts extending web, first and second Swiveling, relatively stiff, not flexible, folded arm parts of generally L-shaped design, extending from the stiff arm parts, leaving the stiff, non-flexible part interposed between the first and second pivotable, folded arm parts is positioned, a pair opposite Surfaces, being an opposite one surface through each of the swiveling, folded arm parts for movement supported relative to each other is, and a rigid, non-flexible power transmission member operatively positioned is to the first and second pivoting, folded arm parts with a loss of motion of less than 40% in rotational motion to bring, so that the power transmission member adjacent to one end of the hinged, folded arm parts are and themselves the opposite surfaces the pivotable, folded arm portions adjacent to the web of the stiff, non-flexible part of the holder, first and second flexible, extending in close proximity to each other Articulated web parts, wherein the first hinge web part between the power transmission component extends and the at least one stiff, folded arm operational is assigned and the second hinge web part between the stiff Part and the at least one stiff, folded arm part extends, one electrically operated actuator between the stiff, not flexible part and the stiff, non-flexible power transmission component operational is operatively connected to the power transmission component relative to drive to the rigid part to pivot the first and second, folded arm parts in response to electrical actuation of the actuator to pan, and a distributor having at least one fluid passage, which is in communication with at least one valve seat and relative to at least one corresponding valve body for movement between a closed position in sealing operative connection with the valve seat and in an open position spaced from the valve seat operational can be brought into operative connection, wherein at least one of the valve seat and the valve body in response to electrical actuation of the electrically operated actuator via the holder relative to the other operable is movable.

Apparatus according to claim 19, wherein the pivotable ones Arms are mechanically connected to the bracket.