KR20020039256A

KR20020039256A - 압전밸브

Info

Publication number: KR20020039256A
Application number: KR1020010072049A
Authority: KR
Inventors: 프리쉬헐버트; 비르틀한네스; 바인만미하엘; 마이흘마르틴
Original assignee: 뮐러 로다르; 훼스토 악티엔 게젤샤프트 운트 코
Priority date: 2000-11-20
Filing date: 2001-11-19
Publication date: 2002-05-25
Also published as: DE50001575D1; US6581638B2; DK1207329T3; CZ20014140A3; BR0105357A; HUP0104635A3; HUP0104635A2; CN1204352C; JP2002195434A; EP1207329A1; CN1354335A; ATE235661T1; KR100824567B1; JP3600814B2; HU223020B1; ES2190393T3; EP1207329B1; US20020059957A1; HU0104635D0

Abstract

두 개의 가요성 변환기를 포함하는 가요성 변환장치를 갖는 압전밸브가 반대방향으로 휘도록 채택된다. 가요성 변환기는 공통 베어링부가 있는 가요성 변환장치의 종결영역에서 고정되게 함께 결합된다. 가요성 변환장치는 하우징에 대하여 피봇하게 장착된다. 1 이상의 가요성 변환기는 이것과 관련된 밸브개구부의 제어를 취급하며, 다른 가요성 변환기는 변위경로를 증가시키기 위해 구동전압에 의해 휨경로내에 배치된 지지면 쪽으로 편향될 수 있다.

Description

압전밸브{A PIEZO VALVE}

본 발명은 복수의 압전형 가요성 변환기를 가지며 유체유동을 제어하도록 채택된 압전밸브에 관한 것이다.

특허공보 WO 제 98/25061 호에 개시된 압전밸브의 경우, 두 개의 압전형 가요성 변환기는 전도체를 갖는 가요성 접촉 스트랜드에 의해 함께 연결되어 있으며 밸브하우징내에서 서로 분리되어 배치되어 있다.

바람직한 밸브기능에 따르면 가요성 변환기는 휨운동을 위해 전기적으로 구동되며, 밸브개구부를 개방하거나 폐쇄하도록 제어하기 위해 사용된다.

상기 특허공보 WO 제 98/25061 호에 개시된 오직 하나의 가요성 변환기를 구비하는 압전밸브의 경우, 가요성 변환기의 휨으로 인해 얻을 수 있는 변위, 즉밸브개구부의 유용한 유동을 위한 최대 단면은 종래의 구동전압의 경우에 상대적으로 작다.

본 발명의 목적은 더 큰 변위이동을 보장받는 압전 변환기를 사용하는 압전밸브를 생성하는 것이다.

큰 변위이동 및/또는 본 발명의 상세한 설명, 청구항 및 도면으로부터 나타나는 다른 목적을 달성하기 위해 압전밸브는 밸브하우징내에 배치된 가요성 변환장치를 구비하며, 가요성 변환장치는 반대방향의 휨운동이 일어나도록 구동전압에 의해 구동되는 적어도 2 개 이상의 가요성 변환기를 가지며, 그러한 두 개의 가요성 변환기는 휘는 면들과 상호 평행하게 서로 나란히 배치되며, 공통된 베어링부의 구조를 갖는 가요성 변환장치의 종결영역에서 고정되게 함께 결합되며, 상기 베어링부에서 가요성 변환장치는 휨면에 직교하는 회전축을 중심으로 벨브하우징에 대하여 피봇하도록 피봇가능하게 장착되며, 그러한 가요성 변환기 중 적어도 1 개 이상은 이것과 연관된 1 이상의 밸브개구부의 제어를 위한 제어 가요성 변환기가 되며, 반면에 다른 가요성 변환기는, 제어 가요성 변환기의 변위 및/또는 힘을 증가시키기에 적합하고 또한 구동전압에 의해 변위경로내에 배치된 지지면에 대해 편향될 수 있는 지지 가요성 변환기를 구성한다.

그러한 의도의 경우, 공지의 방법대로 가요성 변환장치에 구동전압을 가하면 제어 가요성 변환기를 휘게 할 수 있으며, 이것은 그러한 제어 가요성 변환기의 휨운동을 일으킨다. 지지 가요성 변환기의 추가적인 활성화로 인해, 지지가요성 변환기는 변위경로내에 배치된 지지면에 대해 휨의 반대방향으로 지지하며, 나머지 가요성 변환장치가 회전축 주위를 피봇하며, 이것은 바람직한 휨방향으로 제어 가요성 변환기의 추가적인 변위를 이끌며 따라서 변위경로에 있어서의 증가가 생성된다.

주어진 위치에 제어 가요성 변환기를 유지하기 위한 힘을 증가시키기 위해 개시된 방법을 추가적으로 또는 대안으로 사용할 수 있다.

오직 하나의 제어 가요성 변환기 및 하나의 지지 가요성 변환기의 사용은 밸브 기능의 단순한 차단을 제공하는 것이 가능하며, 이것은 다른 밸브개구부를 연결하는 2/2 웨이 밸브의 생산 가능성을 제공한다.

그러나, 가요성 변환장치의 가요성 변환기는 만약 필요하다면 다양한 기능을 실행하도록 각각 채택되어 각각의 가요성 변환기는 각각 다른 제어 가요성 변환기에 대해 동시에 지지 가요성 변환기의 기능을 하는 제어 가요성 변환기를 나타낸다.

따라서, 변위 및/또는 기능적으로 더 높은 폐쇄력을 증가시키는 상기의 잇점을 고수하면서 차수가 더 높은, 예를 들어 3/2 웨이 및 3/4 웨이 밸브, 또한 중앙위치를 갖는 압전밸브가 계획되며, 이러한 경우 각각의 가요성 변환기는 자신과 연관된 밸브개구부를 폐쇄한다.

그러한 압전밸브는 소정의 유체량을 차단하거나 트랩하는 응용에 있어서 중요하다.

가요성 변환장치의 회전 베어링의 다른 잇점은 열변형의 경우 응력관계에 영향을 미치지 않으면서, 위치 또는 각 셋팅의 자동적인 수정이 발생하여 열 효과에 관계없이 작동 성능은 항상 동일하게 될 것이다.

마지막으로 본 발명에 따른 의도는 가요성 변환기는 오직 피봇되도록 장착되어, 가요성 변환기의 위치에 클램프가 불필요한 것이 가능하기 때문에 압전밸브의 생산을 용이하게 한다.

본 발명의 다른 유리한 실시례들은 청구항에서 규정된다.

각각의 가요성 변환기가 제어 가요성 변환기 및 지지 가요성 변환기 모두를 구비하도록 상반되는 기능을 생산하는 것이 문제시되는 경우 지지기능을 보장하는 지지면이 직접 각각 연관된 밸브개구부의 밸브시트에 의해 형성되는 것이 특히 유리하다. 따라서 분리된 지지면이 불필요하며, 지지면의 기능은 밸브시트에 의해 실행된다.

또한 만약 두 개의 밸브개구부가 취급되어지는 경우 그러한 밸브개구부는 가요성 변환장치의 어느 한 측 및 같은 측상에 공급되는 것이 유리하다. 이것은 생산이 단순화되는 것을 의미한다. 왜냐하면 취급되는 모든 밸브개구부 및 관계된 밸브시트가 밸브하우징의 공통된 부분에서 생산되어 제조의 부정확도가 최소가 되기 때문이다.

1 이상의 제어된 가요성 변환기를 취급되는 밸브개구부를 폐쇄하는 폐쇄위치 쪽으로 편향하고 전기적으로 불활성 상태에 있을때 같은 폐쇄위치를 유지하도록 스프링 수단이 존재한다. 비틀림에 대해 강성적인 연결에 의해, 베어링부에서 동시에 다른 가요성 변환기가 제어 가요성 변환기로써 의도된 정도까지 폐쇄위치쪽으로 편향되는 것이 가능하다.

가요성 변환기 요소의 결합을 제어하여 동시에 같은 방향으로 휘도록 가요성 변환기 요소를 전기적으로 함께 연결하는 것이 편리하다. 그러나, 계속적인 적용에 대해 변위에 있어서 다양한 증가를 갖기위해, 필요할 때 또는 다양한 스위치 작동을 할 때에만 변위 및/또는 힘을 증가시키는 바람직한 효과를 사용하도록 각각을 제어하는 것이 가능하다.

특히 본 발명 피봇에 따른 잇점은 하우징내의 접촉부에 배치된 베어링부의 어느 한측을 갖는 가요성 변환장치를 피봇이 지지하며 여기서 반대쪽으로 부터 작용하는 1 이상의 부하요소에 의해 접촉부 쪽으로 편향된다. 이러한 경우 가요성 변환장치는 피봇 베어링점에서 유지되어 바람직한 회전 싸이클 전환 효과를 위해 축성으로 고정된다. 1 이상의 부하요소라는 용어는 특히 스프링 요소를 의미한다.

1 이상의 부하요소 및/또는 접촉부에 의해 작동을 위해 필요한 구동전압을 가요성 변환장치에 공급하여 어떠한 추가적인 전기적 접촉수단도 필요하지 않다.

각각의 작동 필요조건들을 특히 고려하면 취급되는 밸브개구부 및 회전축 사이에 보통 존재하는 같은 거리와는 벗어나고 다른 거리를 갖는 것이 가능하게 된다. 또한, 취급되는 여러개의 밸브개구부가 존재하는 경우, 밸브개구부와 연관된 밸브시트는 적어도 대략 공통 평면에 또는 다른 레벨에 있게 된다.

공통된 베어링부에서 두 개의 가요성 변환기 사이의 단단한 연결은 원래 어떤 적당한 연결수단에 의해 생성될 수 있으며, 그러한 단단한 연결은 두 개의 가요성 변환기 사이에 토오크의 전달이 보장되며, 회전축에 의해 한정되는 회전방향에 있어서 바람직한 사이클의 전환효과를 이끈다. 그러나, 특히 바람직한 의도는 각각 1 이상의 압전물질층을 갖는 1 이상의 압전체를 갖는 1 이상의 가요성 변환기를 공급하는 것이 가능하다는 것이며, 그러한 압전체는 연관된 전극을 가지며, 베어링부에서 압전체의 압전물질층들과 함께 통합적으로 연결된다. 이 통합된 의도는 제조의 관점에서 특히 유리하며, 자신의 길이를 따라 편평하거나 슬롯형 보드와 같은 가요성 변환장치를 생각할 수 있다.

본 발명의 다른 유리한 개발 및 편리한 형태는 다음의 도면과 함께 실시예의 상세한 설명으로 부터 이해될 것이다.

도 1 은 3/3 방 압전밸브로 간주되는 도 2 의 단면선Ⅰ-Ⅰ상에 있는 압전밸브의 개략적인 종단면을 개시하고 있다.

도 2 는 차단위치에서 도 1 의 압전밸브의 단면선Ⅱ-Ⅱ에 따른 단면도를 도시하며, 각각의 가요성 변환기는 그것에 의해 취급되는 밸브개구부를 폐쇄하고 있다.

도 3 은 도 2 에서 개시된 방법으로 공급위치에 있는 도 1 의 압전밸브의 다른 관점을 도시하며, 이 위치에서 공급덕트에 속하는 밸브개구부는 개방되어 있고 벤팅덕트에 속하는 밸브개구부는 폐쇄되어 있다.

도 4 는 도 2 및 도 3 에서 개시된 방법으로 벤팅위치에 있는 도 1 의 압전밸브를 도시하며, 이 위치에서 벤팅덕트의 밸브개구부는 개방되어 있고 공급덕트의 밸브개구부는 폐쇄되어 있다.

도 5 내지 도 7 은 도 1 의 압전밸브의 개략적인 종단면도를 도시하며, 차단위치(도 5), 공급위치(도6), 벤팅위치(도7)를 다시 도시한다.

도 8 은 압전밸브의 사시도를 나타내며, 밸브하우징은 오직 부분적으로 개시된다.

도 9 는 위로부터 편평한 면중 어느 한 쪽으로 보이는 분리된 가요성 변환장치를 개시한다.

*도면의 참조번호*

2:밸브하우징16a:제 1 압전기

3:밸브챔버17a:전극

8:가요성 변환장치27:덕트

12:가요성 변환기28:밸브시트

13:가요성 변환기35:접촉부

14:베어링부38:돌출부

도면에 보여진 압전밸브 (1) 는 밸브챔버 (3) 를 한정하는 긴 밸브하우징 (2) 을 갖고 있다.

바람직하게, 밸브하우징은 2 개의 부분, 즉 바닥부 (4) 및 이 바닥부에 고정된 상단부 (5) 로 구성되어 있다. 도시된 실시예에 있어서, 바닥부 (4) 는 플로어 (6) 의 가장자리에서 위쪽으로 연장된 측면벽 (7) 이 있는 플로어 (6) 를 가지며, 측면벽 위에 상단부 (5) 가 덮개처럼 고정된다.

밸브챔버내에는 긴 가요성 변환장치 (8) 가 있고, 이것의 사시도는 도 8에 그리고 평면도는 도 9에 도시되어 있다. 가요성 변환장치 (8) 는 플레이트처럼 편평한 모양을 가지며 또한 두 개의 긴 압전형 가요성 변환기 (12,13)를 구비하며, 이 변환기는 베어링부 (14) 에 의해 가요성 변환장치 (8) 의 후단부에서 영구히 함께 연결되어 있다. 따라서 두 개의 가요성 변환기 (12,13) 는 가요성 변환장치 (8) 의 형태로 자동지지 구조로 함께 집합되어 있다. 가요성 변환장치 (8) 는 베어링부 (14) 에 의해 밸브하우징 (2) 내에 고정되어 있다. 하우징의 베어링위치는 "15" 로 표시되어 있다.

실시예에서 각각의 가요성 변환기 (12,13) 는 두 개의 압전체 (16a,16b) 를 갖는 2형태 구조를 가지며, 두 개의 압전체는 예를 들면 결합에 의해 서로 길이 방향으로 붙어있다. 각각의 압전체 (16a,16b) 는 1 개 이상의 압전물질층 (45a,45b) 및 전극 (17a,17b) 을 가지고 있으며, 전극은 공지된 방법으로 개개의 압전물질층 사이에 또는 함께 결합된 압전체들 사이에서 신장되어 있다. 도 9에 따른 평면도에서, 두 개의 가요성 변환기 (12,13) 의 제 1 압전체 (16a) 의 전극 (17a) 의 최외곽 전극층들은 도 1에서 빗금친 부분이다. 가요성 변환기 (12,13) 의 바닥쪽에 유사한 전극구조가 있다.

전기적 접촉수단 (18a,18b) 에 의해 외부로부터 전극 (17a,17b) 에 구동전압이 가해지는 것이 가능하다. 이로인해, 휨면 (22,23) 내에서 각각의 가요성 변환기 (12,13) 가 휘어지고, 여기되지 않은 가요성 변환장치 (8) 의 주평면에 대해 수직으로 연장한다. 휨 동작은 가요성 동작이며 양방향 화살표 (21) 로 나타낸 바와 같다. 이것은 전극에 의해 가하여진 전기장 때문에 압전물질이 짧아지고 또한 늘어나기 때문이다.

실시예에서 가요성 변환기 (12,13) 는 원위치에서 출발하여, 가요성 변환장치 (8) 의 주평면에서 똑같이 늘어나고, 똑같이 그러한 면의 한쪽 또는 다른쪽으로 휜다.

또한 원래 가요성 변환기 (12,13) 는 다른 구조를 가질 수 있으며 예를 들어 하나의 형태 또는 세 개의 형태의 가요성 압전 변환기로써 구성될 수 있다.

가요성 변환장치 (8) 내에서 두 개의 가요성 변환기 (12,13) 는 각각을 따라 그들 사이에 짧은 거리를 두고 배치되며, 그들의 휨면 (22,23) 은 서로에게 평행하게 연장된다. 전극 (17a,17b) 은 바람직하게는 함께 전기적으로 연결되어 가요성 변환기 (12,13) 는 구동전압이 가해질때 휨동작이 정반대으로 실행되도록 한다.

그러한 휨동작의 방향은 가하여진 구동전압의 극성에 달려있다. 작동을 보장하는 전기적 연결은, 예를 들어 전기적 접촉수단 (18a,18b) 및/또는 전극 (17a,17b) 의 적당한 전기적 연결에 의해, 비록 그것이 외부에서 공급될 지라도, 압전밸브 (1) 내에서 통합된다.

실시예의 압전밸브는 3/3웨이 밸브로 구성되어 있다. 이것은 두 개의 제어밸브개구부 (24,25) 를 함유하는데, 제 1 개구부 (24) 는 제 1 가요성 변환기 (12) 와 연관되고 제 2 개구부 (25) 는 제 2 가요성 변환기 (13) 와 연관된다. 각각의 가요성 변환기 (12,13) 의 위치에 따라, 이와 연관된 밸브개구부 (24,25) 는 개폐된다.

두 개의 제어밸브개구부 (24,25) 는, 똑같이 한정되는, 밸브하우징의 내부 면상의 밸브챔버 (3) 내에 위치한다.

또한 여기서는 제 3 의 밸브개구부가 있으며, 그것은 제공되거나 제어되지않으며 가요성 변환장치 (8) 의 작동조건에 관계없이 항상 밸브챔버 (3) 와 연결되어 있다.

각각의 밸브개구부 (24,25,26) 는 밸브하우징 (2) 의 벽을 통과하는 밸브덕트 (27) 와 연결되어 있으며, 그러한 덕트 (27) 는 외부로 통하고 있다. 제 1 밸브개구부 (24) 와 연관된 밸브덕트 (27) 는 작동동안 압력원과 연결된 공급덕트 (27a) 이며, 압력매질은 특히 가스상태압력 매질, 더 정확히는 압축공기이다. 그러나, 또한 수력매질이 이용될 수 있다.

제어된 제 2 밸브개구부 (25) 와 연결된 밸브덕트 (27) 는 벤팅덕트 (27b) 이며 예를 들어 대기로 통하고 있다. 또한 비제어형 제 3 밸브개구부 (26) 와 연결된 다른 밸브덕트 (27) 는 동력덕트 (27c) 를 구비하며, 부하(예를 들어 유체동력 부하)가 상기 동력덕트에 연결될 수 있다.

적당한 전기작동 및 그에 따른 휨 또는 휘지않음으로 인해, 두 개의 가요성 변환기 (12,13) 를 특별한 위치에 두는 것이 가능하다. 실시예에서 도시된 그러한 위치는 도 2 및 5 에서 도시된 차단된 위치를 포함하고, 공급위치가 도 2 및 5 에서 도시되며 벤팅위치가 도 4 및 7 에서 나타난다.

차단위치에서 두 개의 제어된 밸브개구부 (24,25) 는 연관된 가요성 변환기 (12,13) 에 의해 밀봉되어 압력매질이 밸브챔버 (3) 내에 포함되며 동력 덕트 (27c) 내에서 부하로 통해, 트랩된다.

공급위치에서 공급 덕트 (27a) 와 연관된 제 1 밸브개구부 (24) 는 개방되며, 반면 동시에 제어된 제 2 밸브개구부 (25) 는 폐쇄되어 벤팅덕트 (27b) 와연결된다. 이것은 밸브챔버 (3) 로부터 공급덕트 (27a) 를 통해 작동덕트 (27c)에 압력매질을 공급하는 것을 보장한다.

공급위치와 반대인, 벤팅위치에서 공급덕트 (27a) 는 차단되고 벤팅덕트 (27b) 가 개방되어 동력덕트 (27c) 에 의해 연결된 부하가 밸브챔버 (3) 를 통해 벤팅덕트 (27b) 로 벤팅된다.

비록 제어된 밸브개구부 (24,25) 에서 유동 단면적의 다양한 설정 크기에 대해 계속적인 제어를 함으로써 같은 효과를 얻는 것이 가능하더라도, 개시된 기능들은 스위치 기능이 될 수 있다.

또한 실시예에서 압전밸브 (1) 는 3/4웨이 밸브로써 작동될 수 있으며, 두 개의 제어된 밸브개구부 (24,25) 의 동시 개방에 의해 제 4 의 스위치 위치가 만들어 진다.

원칙적으로 제어된 밸브개구부 (24,25) 를 휨경로의 틈에 배치하여, 특히 연관된 가요성 변환기 (12,13) 와 나란히 또는 말단으로 가까이 배치하여 각각의 가요성 변환기 (12,13) 의 단면에 의해 개방의 정도를 조절한다. 제어된 밸브개구부 (24,25) 가 연관된 가요성 변환기 (12,13) 의 휨경로에 직접 배치되고 바람직하게는 약간 튀어나온 밸브시트 (28) 에 의해 한정되며, 폐쇄된 위치에서 각각의 가요성 변환기 (12,13) 가 밸브시트 위에 놓여지며 밸브시트로 부터 유동단면이 유용하게 만들어지는 것과 일치하게 각각의 가요성 변환기가 크게 또는 작게 이동한다. 그래서 그것은 시트밸브 종류의 문제이다.

두 개의 가요성 변환기 (12,13) 가 제어된 밸브개구부 (24,25) 에 작용하여유체의 유동을 제어하며, 가요성 변환기를 제어하는데에 동일하게 적용된다.

제어된 밸브개구부 (24,25) 는 가요성 변환장치 (8) 의 같은 측면에 위치하며 실시예에 있어서는 가요성 변환장치의 주평면 범위의 하부에 있다. 하우징이 여러부분으로 이루어져 절반 주형으로 대응하는 수단을 공급할 수 있는 제조상의 잇점이 있다.

압전밸브 (1) 의 다른 실질적인 특징은 압전밸브의 통상적인 경우처럼, 가요성 변환장치 (8) 가 베어링부에 확고히 고정되지 않았다는 것이다. 이 대신에 베어링 선단부(15) 에서 베어링부 (14) 는 밸브하우징 (2) 에 대한 피봇을 위해 축 또는 회전축 (32) 에서 피봇하게 생성되며(양방향 화살 31), 그러한 축은 휨면 (22,23) 에 대하여 어긋나게 특히 오른쪽 각으로 어긋나게 설정된다. 왜냐하면 회전축 (32) 은 바람직하게는 가요성 변환장치의 후단 종결면으로 부터 떨어져 축에 설정되며 특히 베어링부 (14) 의 앞쪽(가요성 변환기 (12,13) 를 대면하는) 가까이에 직접 위치하며, 가요성 변환장치 (8) 는 갈아끼울 수 있도록 장착된 두 팔 레버와 비슷하며, 시소처럼 흔들리며, 도 1 에서 두 개의 가요성 변환기 (12,13) 가 동시에 위로 이동할 때, 베어링부 (14) 는 반대방향인 아래쪽으로 이동한다.

회전축 (32) 은 샤프트(예를 들어 가요성 변환장치 (8) 의 두 개의 길이의 날(edge)의 양쪽에 돌출한 핀의 형태로)에 의해 직접 한정될 수 있고, 그러한 핀은 자유로이 회전하는 동안 밸브하우징 (2) 내에서 피봇하게 지지된다.

또한 제조기술에 있어서 특히 유리한 회전축 (32) 을 한정하는 방법은 실시례에서 채용된다. 여기서 가요성 변환장치 (8) 는 베어링부 (14) 의 두 개의 편평한 면중 하나에 지지되며, 베어링부는 바람직하게는 단면이 직사각형이거나 정사각형이며, 접촉부 (35) (하우징 상에 있는)위에 있으며 두 개의 부하요소 (36) 에 의해 접촉부 (35) 쪽으로 탄성있게 편향되어 있으며, 부하요소는 베어링부 (14) 의 반대쪽으로 부터 작동한다.

실시예에서 접촉부 (35) 는 밸브하우징 (2) 의 벽위에서 밸브챔버 (3) 속으로 확장하는 돌출부로 구성되며 휨면 (22,23) 에 수직으로 뻗는 지지날 (37) 을 한정하고 그 지지날 위에 베어링부 (14) 가 위치한다. 베어링부 (14) 가 함입부를 갖는 경우(도시되어 있지 않다), 함입부 속에서 지지날 (37) 은 작은 범위까지 맞출 수가 있어 접촉부 (35) 및 베어링부 (12) 사이에 접촉을 결합하여 가요성 변환장치 (8) 가 밸브하우징 (2) 에 대해 축이동을 실행하는 것이 방지된다.

또한 다른 수단에 의해 효과적으로 일정한 자리에 축을 위치시키고 유지시킬 수 있다는 것이 명백하다.

도시된 실시예에서 회전축 (32) 이 베어링부 (14) 의 한부분에 위치하며, 전극 (17a,17b) 이 회전가능한 장착부까지 신장되기 때문에, 전기적으로 활성화된 가요성 변환기 (12,13) 는 또한 압전기적으로 활성화된다. 그러나 대안으로써 가요성 변환기 (12,13) 의 작동상태에 관계없이 압전기적으로 항상 불활성 상태에 있는 가요성 변환장치 (8) 의 한 부분내에 회전축을 제공하는 것이 가능하다.

밸브하우징 (2) 에 대해 그것의 길이의 방향에서 가요성 변환장치 (8) 를 고정하여 가요성 변환장치가 그것의 주평면의 범위내에서 회전하지 못하도록, 두개의 가요성 변환기 (12,13) 사이에, 슬롯같은 중간 공간속으로 칼을 끼워넣듯이, 하우징과 결합된 중앙돌출부 (38) 를 제공한다.

중앙돌출부 (38) 는 바람직하게는 베어링부 (14) 의 앞면 (34) 앞에 직접 위치하며 가요성 변환기 (12,13) 의 길이를 따라 연장된다.

접촉부 (35) 는 바람직하게는 제어된 밸브개구부 (24,25) 가 위치하는 하우징부와 같은 하우징부에 위치하며, 중앙돌출부 (38) 는 바람직하게는 이러한 하우징부에 제공되며, 실시예에서 이것은 저부(lower part) (4) 이다.

부하요소 (36) 는 바람직하게는 탄성 요소의 형태로 하우징에 고정되며, 현재의 경우 베어링부 (14) 에 작동하는 두 개의 가요성 변환기 (12,13) 중 하나가 신장되면 각각의 부하요소 (36) 가 위치한다. 이러한 이유는 부하요소가 동시에 전기적 접촉수단 (18a) 으로도 사용되기 때문이며, 전기적 접촉수단에 의해 각각의 가요성 변환기 (12,13) 의 전극 (17a) 은 구동전압 또는 제어전압을 받는다.

또한 바람직하게는 접촉부 (35) 가 전기적 접촉수단 (18b) 의 일부로 구성되었기 때문에, 그러한 이중 기능을 실행하여, 전기적 접촉수단에 의해 제 2 압전체 (16b) 의 전극 (17b) 에 전류의 전도가 발생한다. 이러한 목적을 위해 압전체 (16a,16b) 의 상단 및 하단 전극층이 노출될 수 있어 베어링부 (14) 와 연관된 전기적 접촉수단 (18a,18b) 에 의해 직접적인 전기적 접촉이 발생할 수 있다.

두 개의 부하요소 (36) 를 갖는 대신에 원리적으로 하나의 부하요소를 갖는 것이 가능할 것이다. 더욱이, 원리적으로 구동전압을 공급하여 피봇의 베어링기능을 제공받는 개별적 수단을 발생시킬 수 있다.

베어링부 (14) 에서 두 개의 가요성 변환기 (12,13) 사이의 단단한 연결때문에, 휨방향 (21) 으로 두개의 가요성 변환기 (12,13) 사이에 힘이 전달되는 것이 가능하다. 만약 한 가요성 변환기가 어느 휨방향으로 작용하는 경우, 어떤 특별한 개조가 없는경우, 이것은 다른 가요성 변환기를 연루(entrain)시키는 것을 의미한다.

실시예에서 압전밸브의 경우 가요성 변환기 (12,13) 가 불활성 상태에 있을 때 차단위치(도 2 에서 도 5 까지)를 취하는 것을 보증하는 간단한 방식으로서 이러한 효과를 이용한다.

탄성수단 (43) 이 존재하며, 이것은 밸부하우징 (2) 및 하나의 가요성 변환기 (12) 사이에서만 효과적이며, 그러한 가요성 변환기 (12) 는 폐쇄위치 쪽으로 편향되어 있다. 베어링부 (14) 에서 비교적 단단히 연결되어 있어 이 결과 폐쇄위치에 작용하기 위해 필요한 분리된 탄성수단 없이도 다른 가요성 변환기 (13) 또한 폐쇄위치 쪽으로 편향되어 있다. 따라서, 탄성수단에 의해 직접 결합된 가요성 변환기 (12) 에 가해지는 폐쇄력은 유사한 방식으로 다른 가요성 변환기 (13) 에도 작용한다.

실시예에서 탄성수단 (43) 은 압축스프링 수단의 형태이며, 이것은 가요성 변환기 (12) 의 종결부 및 밸브하우징 (2) 의 맞은편 부분 사이에 위치하고 있다. 그러나, 원리적으로 다른 형태의 탄성수단 또는 실제로 탄성수단이 작용하는 다른 접촉위치를 이용할 수 있다.

게이지 압력때문에, 가장 큰 반대 힘이 가하지므로, 공급덕트 (27a) 를다루는 제 1 가요성 변환기 (12) 와 탄성수단 (43) 을 함께 작용하도록 하는 것이 편리하다.

완전함을 위해 원칙적으로 두 개의 가요성 변환기 (12,13) 가 설정된 위치로 편향될 수 있다.

특히 가요성 변환기 (12,13) 가 작동시 반대방향으로 움직일 때 압전밸브 (1) 의 유리한 면이 나타날 것이다. 이러한 경우 수단들 사이에 상기의 피봇하게 고정된 연결로 각각의 제어 가요성 변화기에 의해 이동될 수 있는 변위경로가 증가하게 되며, 즉 각각의 제어 가요성 변환기 및 개방위치에서의 연관된 제어 밸브개구부 사이의 거리가 생성된다.

이의 설명을 위한 출발점은 도 2 및 도 5 에서 도시된 차단위치와 도 3 및 도 6 의 공급위치이다. 불활성화 상태에서는 차단상태이며, 차단상태에서 탄성수단 (43) 에 의해 두 개의 가요성 변환기 (12,13) 를 관련된 밸브개구부 (24,25) 의 밸브시트 (28) 로 밀어내어 밸브개구부가 차단되고 각각의 가요성 변환기가 폐쇄위치로 간다.

공급위치가 되기 위해 제 1 가요성 변환기 (12) 가 작동되어 연관된 밸브시트 (28) 로 부터 들린다. 동시에 제 2 가요성 변환기 (13) 가 반대방향으로 휘려는 경향으로 작동한다. 또한 제 2 가요성 변환기 (13) 는 연관된 밸브시트 (28) 쪽으로 밀리며, 그러한 시트는 지지면 (44) 으로 작용하여, 제 2 밸브개구부 (25) 에서 제 2 가요성 변환기 (13) 가 휘는 것을 방해한다. 그러나, 가하여진 휘는 힘은 제 2 가요성 변환기 (13) 가 도 6 에서 도시된 바와 같이 일반적으로 곡선 또는 구부려져 베어링부 (14) 가 회전축 (32) 주위를 피봇하는 것을 의미하며, 전술한 연루(entrain)작용은 제 1 가요성 변환기 (12) 가 연관된 밸브개구부 (24) 의 밸브시트 (28) 로 부터 더 멀리 이동하는 것을 의미한다.

이러한 경우 제 2 가요성 변환기 (13) 는 가요성 변환기를 지지하도록 기능하며, 이것은 제어 가요성 변환기로써 기능하는 제 1 가요성 변환기 (12) 의 행정을 증가시킨다.

작동의 반대 방법은 구동전압의 극성을 반대로 하여 제 1 가요성 변환기 (12) 를 폐쇄위치 쪽으로 밀어내고 제 2 가요성 변환기 (13) 를 제 2 밸브개구부 (25) 에서 치운다. 이러한 경우 제 1 가요성 변환기 (12) 가 가요성 변환기를 지지하는 역할을 하며, 연관된 제 1 밸브개구부 (24) 의 시트 (28) 쪽으로 편향되며, 그러한 밸브시트 (28) 는 지지면으로써 기능한다. 그 결과는 도 4 및 도 7 에서 도시된 벤팅위치이며, 제 2 가요성 변환기 (13) 의 변위이동은 상기의 효과에 의해 다시 증가된다.

선택된 구동력 또는 제어에 따라 두 개의 가요성 변환기 (12,13) 는 각각의 다른 가요성 변환기를 지지하는 가요성 변환기로써 작동하여 가능한 변위이동을 증가시킨다.

또한 필요하다면 가요성 변환기의 지지는 폐쇄하는 힘을 증가시키기 위해 사용될 수 있으며, 이 힘으로 다른 가요성 변환기는 취급되는 밸브개구부 쪽으로 밀린다. 이러한 경우 취급되는 밸브개구부 및 지지 가요성 변환기와 관련된 지지면은 바람직하게는 가요성 변환장치 (8) 범위의 주평면의 반대측에 배치된다.이러한 의도는 도면에 도시되어 있지 않다.

예를 들어 압전밸브와 관련하여, 압전밸브는 오직 2/2 스위치 기능으로 구성되어, 지지 가요성 변환기로써 두 개의 가요성 변환기의 상호작용이 없이도 가능하다. 그런후 1 개의 밸브개구부의 제어를 위한 제어 가요성 변환기로써 오직 1 개의 가요성 변환기가 이용되며, 반면에 다른 가요성 변환기는 오직 지지 가요성 변환기로써 사용되어, 밸브개구부가 없는, 하우징 위의 어떤 면도 지지면이 된다. 그런후 지지 가요성 변환기는 유체를 제어하는 기능을 갖지 못하고, 오직 변위 및/또는 제어 가요성 변환기로써 기능하는 다른 가요성 변환기의 힘을 증가시키는 작동을 한다.

가요성 변환장치 (8) 의 피봇지지를 제공하는 모든 조치 및 수단과 취급되는 밸브개구부 (24,25) 와 지지면 (44) 은 밸브하우징 (2) 에 제공되는 것이 편리하며, 현 경우에는 하우징의 바닥부 (4) 에 이것들이 제공된다.

압전밸브 (1) 의 다른 잇점은 편향력에 있어서 특별히 의도된, 가요성 변환장치 (8) 대신에 견고한 클램프없이도 가능하다. 그래서 적소에 설비하는 것이 간단하다.

두 개의 가요성 변환기 (12,13) 사이의 기계적 운동학 쌍, 하우징 기하학의 적당한 채택 및 취급되는 밸브개구부의 연관으로 인해 넓은 작동범위의 특징을 갖는 극히 단순한 압전밸브를 생산하는 것이 가능하다. 예를 들어 취급되는 두 개의 밸브개구부 (24,25) 가 실시예 경우(두 밸브개구부가 피봇축 (32) 으로부터 같은 거리에 있다)와는 달리 피봇축으로 부터 다른 거리에 배치될 가능성도 있다.또한, 가요성 변환기 (12,13) 는 실시예에서 같은 길이를 갖는 대신에 다른 길이를 갖을 수 있다. 마지막으로 밸브개구부 (24,25) 의 밸브시트 (28) 가 실시예에서 처럼 단일의 평면이 아니라, 도 2 에서 도시된 조건으로부터 벗어난 다른 수평에 배치되어, 취급되는 밸브시트에 대한 한 가요성 변환기의 편향력이 동시에 폐쇄위치에 있는 다른 가요성 변환기를 지지하지 않으므로, 다른 가요성 변환기와 연관된 밸브개구부는 개방된 상태로 남을 것이다.

또한 압전밸브는 1개 이상의 가요성 요소가 세로로 반대쪽에 배치된 2개의 취급되는 밸브개구부를 제공받도록 구성될 수 있다.

예를 들어 기계적 연결수단 및/또는 두 개의 가요성 변환기를 서로에 대해 상대적으로 브레이싱하거나 또는 가요성 변환기들을 함께 접착결합하거나 용접하는 것과 같은 적절한 수단에 의해, 두 개의 가요성 변환기 (12,13) 는 베어링점 (15) 에서 비틀림에 대해 강성적으로 결합된다.

그러나 변환기 (12,13) 의 공통면에 위치하는 압전체가 압전층내에서 압전물질 (45a,45b) 과 함께 결합되는 경우에, 실시예를 고수하는 것이 특히 유리하다. 그래서 같은평면에 있는 압전층들은 단일체의 형태이며 이 단일체는 압전물질의 플레이트에 있는, 중간의 공간 (42) 을 한정하는 세로 슬롯의 생산에 의해 생산된다.

통합된 구성때문에 동일한 작동 특징을 보장하면서, 특히 간단한 방식으로 두 개의 가요성 변환기 (12,13) 의 동일한 구조를 생산하는 것이 가능하다.

지지 가요성 변환기의 추가적인 활성화로 인해, 지지 가요성 변환기는 변위경로내에 배치된 지지면에 대해 휨의 반대방향으로 지지하며, 나머지 가요성 변환장치가 회전축 주위를 피봇하며, 이것은 바람직한 휨방향으로 제어 가요성 변환기의 추가적인 변위를 이끌며 따라서 변위경로에 있어서의 증가가 생성된다.

가요성 변환장치의 회전 베어링의 다른 잇점은 열변형의 경우 영향력있는 응력관계 없이 위치 또는 각 셋팅의 자동적인 수정이 발생하여 열 효과에 관계없이 작동 성능은 항상 같을 것이다.

본 발명에 따른 의도는 가요성 변환기는 오직 피봇되도록 장착되어, 가요성 변환기의 위치에 클램프가 불필요한 것이 가능하기 때문에 압전밸브의 생산을 용이하게한다.

Claims

밸브하우징내에 배치되고 반대방향의 휨운동이 일어나도록 구동전압에 의해 구동될 수 있는 2 이상의 가요성 변환기를 갖는 가요성 변환장치를 구비하고,

상기 두 개의 가요성 변환기는 휨면이 상호 평행하게 서로 나란히 배치하며, 공통 베어링부가 있는 가요성 변환장치의 종결영역에서 고정되게 함께 결합하며, 상기 베어링부에서 가요성 변환장치는 휨면에 직교하는 회전축을 중심으로 밸브하우징에 대하여 피봇가능하게 장착되며,

상기 가요성 변환기중 적어도 하나는 1 이상 연관된 밸브개구부의 제어를 취급하는 제어 가요성 변환기가 되며, 반면에 다른 가요성 변환기는, 제어 가요성 변환기의 변위 및/또는 힘을 증가시키기에 적합하고 또한 구동전압에 의해 변위경로내에 배치된 지지면에 대해 편향될 수 있는 지지 가요성 변환기를 구성하는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
제 1 항에 있어서, 각각의 가요성 변환기는 1 이상의 밸브개구부를 취급하는 제어 가요성 변환기로 되어 있으며, 지지면은 각각의 가요성 변환기의 변위경로내에서 한정되며, 그러한 지지면은 각각의 제어 가요성 변환기를 다른 가요성 변환기에 대한 지지 가요성 변환기로서 사용을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
제 1 항에 있어서, 취급되는 밸브개구부가 관련된 가요성 변환기의 휨경로내에 위치하는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
제 3 항에 있어서, 지지면은 관련된 제어 가요성 변환기에 의해 취급되는밸브개구부 주위의 밸브시트로 구성되는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
제 3 항에 있어서, 제어 가요성 변환기에 의해 취급되는 밸브개구부가 인접한 지지 가요성 변환기와 관련된 지지면과 동일한 가요성 변환장치의 세로측에 위치하는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
제 5 항에 있어서, 두 개의 제어 가요성 변환기를 갖는 가요성 변환장치를 포함하며, 취급되는 모든 밸브개구부 및 지지면은 가요성 변환장치와 동일한 세로측상에 배치되는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
제 1 항에 있어서, 가요성 변환장치를 피봇가능하게 지지하는 수단 그리고 취급되는 밸브개구부 그리고 지지면이 밸브하우징의 동일한 한 곳에 제공되는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
제 1 항에 있어서, 1 이상의 제어 가요성 변환기가 취급되는 밸브개구부의 폐쇄방향으로 편향되도록 가요성 변환장치에 작용하는 탄성수단을 포함하는 것을특징으로 하는 압전밸브.
제 8 항에 있어서, 상기 탄성수단이 구동전압없이 관련된 제어 가요성 변환기를 폐쇄위치에 유지시키는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
제 1 항에 있어서, 가요성 요소가 전기적으로 연결되어 공통의 구동이 가능하게 되어 반대방향 휨이 동시에 발생하는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
제 1 항에 있어서, 계속해서 개방되어 있고, 가요성 변환기의 스위치의 위치에 따라서 유체유동을 위해 취급되는 1 이상의 밸브개구부와 연결될 수 있는 1 이상의 다른 밸브개구부를 구비하는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
제 1 항에 있어서, 2/2, 2/3, 3/3, 3/4 밸브 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
제 1 항에 있어서, 피봇 지지를 제공하는 가요성 변환장치가 하우징의 접촉부상에 자신의 베어링부의 한측을 가지며, 상기 가요성 변환장치가 다른측에 작용하는 1 이상의 부하요소에 의해 접촉부쪽으로 편향되는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
제 13 항에 있어서, 1 이상의 부하요소가 하우징에 고정된 탄성요소인 것을 특징으로 하는 압전밸브.
제 13 항에 있어서, 구동전압을 공급하기 위해 1 이상의 부하요소 및/또는 접촉부에 의해 가요성 요소와 전기적 접촉이 발생하는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
제 1 항에 있어서, 가요성 변환장치의 길이방향으로의 이동을 막기위해 피봇 베어링점에 가요성 변환장치가 움직이지 않게 고정되는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
제 1 항에 있어서, 회전축이 베어링부의 앞쪽 바로 부근에 있는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
제 1 항에 있어서, 가요성 변환기가 전기적으로 활성되어 있을때 압전기적으로 활성 또는 불활성이 되는 베어링부의 일부분에 회전축이 위치하는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
제 1 항에 있어서, 취급되는 여러개의 밸브개구부를 가지며, 이들 밸부개구부과 연관된 밸브시트가 회전축으로 부터 다른 거리에서 배치되는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
제 1 항에 있어서, 취급되는 여러개의 밸브개구부가 있는 경우에, 이들 밸브개구부에 대응하는 밸브시트가 휨 방향과 관련된 공통평면에 또는, 다른 레벨에서 배치되는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
제 1 항에 있어서, 가요성 변환기가 동일한 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
제 1 항에 있어서, 두 개의 가요성 변환기 각각이 1 이상의 압전물질층 및 관련된 전극을 갖는 1 이상의 압전체를 포함하며, 두 개의 가요성 변환기가 베어링부에서 압전체의 압전물질층들과 연결되는 것을 특징으로 하는 압전밸브.