CN101663521B - 微阀 - Google Patents

Abstract

提出了一种带有阀球(2)、阀座(3)和喷嘴(14)的微阀(1)，其中，阀座(3)包括密封区域(5)和出口区域(6)且在阀座处布置有引导装置(40)。该引导装置呈引导区域(4)形式地构造在阀座(3)中或构造为布置在阀座(3)处的一体式引导元件(40)。根据本发明的微阀在有关动力性、使用寿命和流束形成方面带来了显著的改善。在第一实施类型中，通过如下方法达到更高的耐磨性，即，将呈引导区域(4)形式的引导装置集成在阀座中，其中，过渡角、引导角和凹入角的尺寸被优化。在带有一体式引导元件(40)的变型中，通过如下方式降低磨损，即，使得球主要完成密封任务而几乎不承担引导任务。

Description

微阀

适用于极小量的配量(Dosieren)且适合于相应地高的开关频率的微阀(Mikroventile)很久以来已为人所知。举例来说，多年以来本专利申请人极其成功地制造和销售了诸如不同产品系列的模块化微阀等的微阀，其在广泛的技术和科学应用领域中被使用。应用可能性包括工业喷墨打印机、盲文打印机、化学分析技术(实验室自动控制、生命科学)、用于高通量筛选的设备、微配量技术和纳诺配量技术。在此，可利用如水、含水溶液、有机和或无机溶剂等的低粘性介质且特别地也可利用如油、脂、颜料和粘合剂等的高粘性的介质来工作。通过一致地将高值的(hochwertig)材料(例如蓝宝石和红宝石)分别地用于阀座、阀球确保了优化的化学相容性和耐久力。同时，完全避免了阀座的膨胀(该阀座的膨胀如从带有由塑料制成的阀座的微阀中可知)。使用硬质材料对(蓝宝石/红宝石)的密封技术使得在配量时极小的仅为不多的数个百分之一毫米(wenigen 1/100mm)的开启升程(Oeffnungshuebe)成为可能且基于这些材料的高耐磨性确保了稳定的阀几何形状并由此确保了可用于几百万次开启和关闭过程(后面也称之为开关或升程)的相对高的密封性和相对精确的且可重复的配量量。在这些阀中，阀座包括锥状孔，其带有作为用于阀球的密封座的磨制的球带(Kugelzone)，其中，球带具有与所使用阀球相同的半径。在此球带的概念为这样的以几何方式定义的表面——该表面的面积A通过公式A＝2πrh给出。在此，r理解为球半径且h理解为从球中所截出的层的高度。阀球被保持在通过螺旋弹簧的驱动而将球压到阀座中的衔铁(Anker)中。衔铁利用其远离球的端部可动地支承在线圈体中且可通过将电路接通到线圈处而被拉入到线圈体中以开启阀。阀球在阀中未被引导且因此可在锥状孔内自由运动。所显示出的缺点是，由于快速的开关，经过较长时间后阀座和阀球都会呈现出损害密封性能的磨损痕迹。尤其在粘性介质(例如包含易挥发溶剂和粘粒的介质或者粘合剂)的情形下，进一步的问题是阀球在阀座中的局部粘结，这将对开关循环产生负面影响并使得精确的配量变得不可能。

文件DE19741816显示了带有球阀的微阀的另一实例。此处，阀球完全自由且未被引导。阀球的运动仅由阀座和阀室的侧壁所约束。入口通道如此地宽，以使得阀球可完全地运动进入到入口通道中。阀球仅通过压力或流动介质的吸入作用而被按压到阀座上。此外，单个的或整堆的、依赖于电控而膨胀或者收缩的压电元件在阀室中彼此层叠。在第一实例中，通过压电元件突然的膨胀将阀球自其阀座而出地射入到入口通道中并释放压电元件中的阀开口。第二实施形式利用了压电元件的收缩性能和阀球的惯性。通过快速的收缩，阀球从被阀座中升起且阀开口被释放。在两种情况中，阀都通过介质的流动或吸入作用(其将阀球重新拉回到阀座中)而被动地关闭。为了减少阀球和阀座处的磨损痕迹，建议将高值材料如陶瓷、金属或蓝宝石用于阀座而将红宝石用于阀球。尽管选用了这些材料，阀座和阀球处的磨损还是巨大的，因为阀球完全未被引导且在运行时可能不受控地对着通道壁和压电堆表面(在阀开口周围)而敲击。该解决方案的另一缺点在于，阀的开启时间不能个别地被控制，而仅可粗略地通过固定的参数，如介质的粘性和压力、阀球的尺寸和质量、压电元件的偏移能力，以及阀开口的大小等来预定。

本发明的背景

本发明目的在于，提供一种不具有上述缺点的微阀以供使用。尤其地，将示出一种相对于现有技术而言带有提高的耐磨性(Verschleissfestigkeit)的微阀。此外，通过该微阀应可实现非常快速的开关并可精确地对在粘性和化学成分及腐蚀性方面不相同的多种介质进行配量。

该目的通过带有权利要求1的特征的微阀来实现。

根据本发明的微阀的其它有利的实施形式可从从属权利要求和方法权利要求中得出。

根据本发明的装置的一重要特征是，带有阀球、阀座和喷嘴的微阀包括不同的区域，即，引导装置(Fuehrungsmittel)、密封区域和出口区域。

根据本发明的优选实施形式的装置的一重要特征是，阀座包括引导区域、密封区域和出口区域。这些不同区域中的每个区域均分配有一个或多个不同的功能。应注意到，优选的是，带有阀球的微阀至少在实际上的(eigentlich)阀区域(也就是，阀球和阀座的区域)中构造成旋转对称的。因此，所提及的区域，即，引导区域、密封区域和出口区域都各自同样地为旋转对称的构型(Gebilde)，而实际上的喷嘴通道总是可带有角度且由此可构造为非旋转对称的。为了关闭阀，阀球被压到阀座中并因此在密封区域中在阀球和阀座之间实现密封。对于本领域技术人员来说显而易见的是，阀球无须被强制地在几何意义上构造成球。带有仅在阀区域中构造成球形的形状的物体也可实现该任务。尤其地，除了纯粹的球外，例如带有球形端部的圆柱体或圆锥体等的形状也是可设想的。此外，本发明也可利用椭圆体形的或其它凸形的旋转对称的形状来实施而不会脱离本发明的思想。然而，为了便于理解，下面仍仅提到阀球。在待配量介质的流动方向上，引导区域位于密封区域之前而出口区域(作为至喷嘴通道的过渡部)位于密封区域之后。下面将详细说明所提及区域的功能。

在密封区域中，连同阀球一起而产生尽可能精确的形状配合(Formschlussa)。一方面，可通过为阀座使用软的、可匹配于阀球形状的材料来实现这一目的，或与之相反，可通过将阀球形状加以匹配来实现。根据所选材料，该变形可以是单次塑性的或是反复弹性的。但出于其它考虑，在此处所描述的发明则基于相当硬的阀球材料和阀座材料的使用，从而，对变形不加讨论。作为用于阀球和阀座的材料，使用硬质材料对(优选红宝石和蓝宝石，或者陶瓷)。那么，密封区域须从一开始就相当精确地匹配于阀球的形状且依赖于特别的制造精度。优选地，借助于磨球(Schleifkugel)来磨制该密封区域，以便形成球带状的密封区域。在本发明的优选的实施形式中，磨球与阀球具有相同的尺寸。如上面已提到的那样，阀球的形状可偏离几何意义上的球形，因此，磨制介质且由此密封区域也自然须具有该相应的偏差。

根据进一步的实施形式，这样的面——在该面上密封区域与阀球共同作用——被减小。该减小可进行到如此程度，即，使得阀球仅在一环绕的线(该线由阀球在阀座或者说引导区域中的接触点所构成)上实现密封。因此，在制造时可省去复杂的加工步骤。但是，阀座几何形状的这种简化仅在对密封要求不太高且无须确保完全精密密封的阀中是所希望的。例如在所谓的“低成本”应用中或在用于高粘性介质的应用中就是这种情况。

如名称已表明的，引导区域在阀关闭时将未被引导的或仅松动地被引导的阀球柔和地(也就是说，在极小的力作用下)容纳在阀座中并将其尽可能无摩擦地引导到密封区域中。在此，阀球沿着引导区域的一侧滑动。与阀球在阀开启时是从阀座的该区域中升出还是不离开该区域无关，通过引导区域都可确保至密封区域的引导。在此有利的是，引导区域在阀球的运动方向上具有斜度，从而使阀球尽可能陡峭地并由此受保护地(schonend)敲击到引导区域上。这通过如下方法来实现，即，引导区域的上部边缘区域利用大的斜度，也就是说，利用大的引导角而接住阀球。另一方面，根据本发明的阀座的新的有利的几何形状也确保了，引导区域以尽可能平的(flachen)角度过渡到密封区域中，理想地，该过渡部构造成完全平的，也就是说，密封区域和引导区域之间的过渡角为零度。

已发现，20°的过渡角是过大的且常在相当少次数的开关后就已导致磨损痕迹。为了限制磨损，根据本发明，过渡角最大为10°，优选地小于7°，并且，如下面还将说明的，过渡角的倒圆半径(Verrundungsradien)起着重要的作用。

引导角表示在引导区域中的阀球的接触点中的切线与虚拟的垂直于阀中轴线的辅助平面之间的角。在下面的图纸中，引导角备选地定义为阀中轴线与穿过阀球中心及阀球在引导区域上的接触点的直线之间的角。因此，引导角依赖于阀球的升程。根据本发明的一种优选的实施形式，引导角最小为25°，优选地为大于30°，特别优选地为45°。该条件可通过呈球带状的引导区域来实现，其中，引导区域的球带的半径大于密封区域的或者说阀球的半径。两个半径之比(密封区域的半径∶引导区域的半径)优选地为1.01-1.2，特别优选的是为1.1的比。

此外，通过引导区域的几何形状定义了阀球和引导区域之间的上凹入处(obere Freistellung)，其有助于阀的容易的开启，也就是，有助于阀球容易地在密封区域中从密封座中脱开。这尤其在粘性介质情形下是有利的，因为其显著地改善了“头开启时间(Head Open Time)”。“头开启时间”指的是在发生球的粘结之前或在须被冲刷之前阀可被关闭的时间。

一种用于制造引导区域的优选的方法是，借助于根据上面所作叙述优选具有比阀球大的直径的磨球来进行研磨。也可使用其它制造方法，例如借助于激光蚀刻工艺。引导区域不必强制地构造为球带，而是，备选的凹形形状也是允许的。

出口区域优选地由这样的锥体(Konus)构成——该锥体在待配量介质的流动方向上从所需的阀座的直径逐渐变细到喷嘴通道的直径。出口区域的锥体直接联结(anschliessen)到密封区域处并构成从密封区域至喷嘴通道的过渡部。其应构成相对于密封区域的尽可能大的凹入角(Freistellwinkel)。大的凹入角有利于待配量介质的流动，且通过如下方式，即，大凹入角防止了阀球在密封区域的粘结(尤其地在粘性介质情形下)，从而再次提高了“头开启时间”。凹入角最小为10°，优选地为＞15°，特别优选地为20°。

根据本发明的一种实施形式，出口区域直接由喷嘴通道构成。但应注意，阀关闭情形下喷嘴通道中和阀球后面的下凹入处中的体积应保持得较小，以防止待配量介质变干或硬化。喷嘴和阀座可由多个部件组合而成或一体式地构造成一单元。

根据另一种实施形式，通过将各个区域间的过渡部倒圆而进一步减小阀座及阀球处的磨损。那么，引导区域与座端面(Sitzstirnflaeche)之间的过渡部中的半径优选地为0.02至0.1mm，特别优选的是为0.03至0.06mm的半径。引导区域与密封区域之间的或密封区域与出口区域之间的过渡部中的半径优选地略小些且为0.01至0.06mm。

在根据本发明的阀中，阀球优选地如图2所示地保持在活动衔铁的下端部处，该活动衔铁利用螺旋弹簧的力对阀球施加作用并将其压到阀座中。活动衔铁利用其远离阀球的上端部可动地支承在线圈体中，并且，可通过电路的至线圈的联结而将活动衔铁(对着静止的衔铁)拉入到线圈体中以便将阀开启。

根据本发明的第一组优选实施形式，活动衔铁在阀中不进一步地被引导。活动衔铁的引导由与阀球共同作用的引导区域来承担。该阀球在阀开启情形下可在引导区域内自由偏移(auslenken)。如果允许足够大的升程，阀球甚至可整个地从阀座的区域中运动出来。

根据本发明的阀的应用范围包括工业喷墨打印机、盲文打印机、化学分析技术(实验室自动控制、生命科学)、用于高通量筛选的设备、微配量技术和纳诺配量技术。在此，可使用低粘性介质，例如水，水溶液，这样的墨——该墨基于水、诸如N丙醇、二甲基亚砜(DMSO)、甲乙酮(MEK)等的有机和或无机溶剂、以及其它溶剂，以及特别地也可使用高粘性介质，如油、脂、颜料、清洁剂、和粘合剂，或者甚至是气体。通过高值材料的一贯的应用，例如将蓝宝石、陶瓷和红宝石用于阀座，或分别地，用于阀球，以及将不锈钢用于微阀的其它零件，确保了最佳的化学相容性和耐久力。同时完全避免了如其由带有由塑料制成的座的微阀中可知的阀座的膨胀。使用硬质材料对(优选蓝宝石/红宝石)的密封技术使在配量时极小的、仅为数个百分之一毫米的开启升程成为可能，且基于这些材料的高耐磨性和阀座的特殊造型确保了稳定的阀几何形状并因此确保了用于达几百万次开启和关闭过程(后面也称之为开关或升程)的高的密封性和精确且可复现的配量量。这与阀的极短的响应时间相结合而在配量时带来了出色的动态性和重复精度。阀喷嘴的几何形状如此地设计，即，使得直接自喷嘴起就实现了用于无接触配量的优化的水滴状(Tropfenformung)。配量质量的进一步的优化可通过在阀的入口区域中使用过滤元件来实现。

新的阀类型使高度的模块化成为可能。除紧凑地由线圈和实际上的阀等组成且因此提供了窄的、例如为4mm的栅格可能性(Rastermoeglichkeit)(其在喷墨领域中是特别有利的)的微阀外，也建议了这样的微阀，在该微阀中，线圈与实际上的阀分开，以使得线圈铁心(spulenpaket)的使用成为可能。带有例如为4mm的栅格可能性，这些阀仍相当紧凑。

对于高粘性介质的配量，可使用带有高通量的、也就是带有较大的介质通量体积的微阀。

根据阀类型，最大的开关速度可为从1000Hz到5000Hz，优选地为直到3000Hz。

根据本发明的微阀以电磁的方式被操作且被配量介质直接地穿流而过。在无流量状态下阀关闭。在此，如上所提及的，活动衔铁处的闭合球(Schliesskugel)或阀球通过所属的弹簧而被压向阀座。在阀线圈通电时阀开启，因为，由于所产生的磁场而发生两个衔铁的彼此吸引。在开启周期期间所配量的流体量依赖于输送介质的过压(Ueberdruck)并由所施加的电压脉冲的持续时间来确定，其中，介质的过压为可达70bar，优选地在10bar以下。为衔铁而使用的合金经过特殊挑选，以达到高的化学稳定性和最短的阀响应时间。优选地，衔铁设有金刚石镀层或者其它合适的镀层。在工业喷墨打印机或“高通量”分析系统中的使用中，该特性非常地重要。

为了在最高频率下的最好的性能，优选地通过带有分级式电压脉冲(峰值和保持)的供电来实现操控。脉冲电压可借助于斩波器(Chopper)而产生。在此，通过短的、较高的电压脉冲(例如U_p＝12V或者U_p＝24V)来实现阀的快速且经定义的开启。一旦阀已开启，则对于其余的开启时间来说较低的保持电压(U_H＝2-3V)就已足够。通过这种操控方式，可在发热较少的同时实现最短的阀响应时间。因为线圈表现为感性负载，所以在实际中控制电压曲线会失真且须由电子控制设备通过合适的措施来加以补偿，以减少尤其在高频下或在需要精确的关闭时间(配量技术)时的负面的影响。

在出口区域处，分离棱(Abrisskante)，也就是从喷嘴通道至外端面的过渡部，构造得尽可能地锋利，以使得良好的液滴分离成为可能。优选地，分离棱半径为0.003mm。按照已知的方式如此地选择阀座的和/或喷嘴的外端面的湿润特性(尤其材料和表面质量)，即，使得它们尽可能地防止湿润和任何可能由此引起的粘附。对此，蓝宝石已被证实为可良好地适用的材料。此外，提供尽可能小的湿润面积也被证实为是有利的。

为能达到极小的配量，将喷嘴通道的直径减小到0.15mm以下是有利的。因为由蓝宝石或陶瓷制成的带有如此细的通道的阀座的制造是非常困难的，所以根据本发明的进一步的实施形式使用附加遮挡板(Vorsatzblende)来限制流束。

带有附加的遮挡板的阀前部(Ventil-Frontpartie)的结构在某些应用时可有利于极小量的配量。根据介质和配量参数，相对之前所描述的构造而言20％-70％的配量量的再次的减小是可能的。为了实现这种极小的液滴尺寸，使附加遮挡板中的通孔(Durchgangsoeffnung)的直径与优选同轴地布置的喷嘴通道相比显著地更窄。流体通道的功能截面的收窄通过使用遮挡板来实现，此时，在喷嘴块中引入如此细的孔时注定会出现的制造难度可得以避免。

因为流体流道中的该收窄在出口点前不远才发生，所以其限制被约束到最小程度上。因此，遮挡板的使用(以结构尺寸相应地缩放的方式)既适合于低粘度介质和又适合于高粘度介质。

为了获得所期望的效果，在优选地为板状的遮挡板中的通孔的直径和遮挡板的厚度以及喷嘴通道的直径和长度须彼此协调。与之前所提及的值相比，在带有附加遮挡板的实施形式中，依赖于待配量介质的粘性，通道长度可选择得更短些。遮挡板中的通孔的直径优选地为喷嘴通道直径的30-50％。通孔的长度与其直径之比优选地为1∶1至5∶1。

遮挡板可由不同的材料，例如陶瓷(如ZrO₂)、硬金属或者塑料制成。依赖于所选择的材料，遮挡板在阀座处的固定优选地通过粘接或焊接或通过机械固定来实现。

在最后所提及的情况中，根据一种实施形式，利用在外侧套插到阀壳体上的罩覆套筒(Ueberwurfhuelse)而将遮挡板拉向阀座。该固定方式的一种优点在于，可省去遮挡板在阀座处的直接固定。对于有些应用，罩覆套筒的使用是不利的，因为喷嘴出口不再是前端齐平的(frontbuendig)。

已证明，通过将附加遮挡板和阀座引入到引导元件的容纳区域中可实现两者的非常好的同轴的定位。为了使微阀的功能完好，遮挡板中和阀座中的孔/开口相对于各自外直径的精确的同轴度公差的遵守是必须的。该两个部件的外直径彼此间的同轴的准确的对准(Ausrichtung)优选地又可通过引导元件(引导元件以无间隙的方式在外直径处将该两个部件加以保持)来确保。

根据一种优选的实施形式，遮挡板中的通孔在面向阀座的一侧设有倒角。该倒角用于改善至收窄部的流体导入。倒角的锥角优选地在60°和90°之间。前述圆柱形遮挡板通孔的长度和直径的优选值在带有倒角的实施形式中优选地也得以保持。遮挡板的厚度与之相应地增大了被倒角所占据的区域。经倒角的遮挡板孔的主要优点在于更好的流特性。主要缺点在于，带倒角的遮挡板制造起来较复杂。

当对感光的和/或光硬的介质进行配量时，阀座和/或喷嘴和/或附加遮挡板优选地由不透明材料制造而成或被使得不透明。

附图说明

下面根据仅示出一些实施例的附图来对本发明进行说明。其中：

图1在沿阀中轴线的纵向剖面图中显示了在关闭状态中的微阀；

图2显示了出自图1的在打开状态中的微阀；

图3a在沿阀中轴线的纵向剖面图中显示了根据本发明第一实施形式的闭合的微阀的阀座的高度放大的图示，带有部分地画出的阀球，其中，阀的所有其它部分、尤其是活动衔铁，未被示出；

图3b显示了根据图3a的阀座，其中，阀球被略去；

图3c在沿阀中轴线的纵向剖面图中显示了根据本发明第一实施形式的开启的微阀的阀座的高度放大的图示，带有部分地画出的阀球，其中，阀的所有其它部分、尤其是活动衔铁，未被示出，特别被强调的是引导角；

图3d显示了阀座的一种优选的实施形式，其中，在各个区域的过渡部中的半径被加以强调；

图4显示了用于操控根据本发明的微阀的典型电压曲线；

图5a显示了根据本发明的带有大的出口区域和大的引导区域的另一实施形式的阀座中的阀球的放大图示(在阀闭合情形下)；

图5b显示了在阀开启情形下的根据图5a的在阀座中的阀球的图示；

图6a显示了根据带有小的出口区域和大的引导区域的另一实施形式的阀座中的阀球的放大图示(在阀闭合情形下)；

图6b显示了在阀开启情形下的根据图6a的阀座中的阀球的图示；

图7a显示了根据带有大的出口区域和小的引导区域的另一实施形式的阀座中的阀球的放大图示(在阀闭合情形下)；

图7b显示了在阀开启情形下的根据图7a的阀座中的阀球的图示；

图8显示了根据现有技术的带有两部分式的阀壳体的微阀的部分剖开的下前端区域(unteren Frontbereich)的透视视图，其中，用虚线示出了用于引导衔铁的元件。

图9a至图9d分别地显示了根据本发明的相应的实施形式的微阀的部分剖开的下前端区域的透视视图，其中，显示了阀座在壳体中的固定和密封的不同变型；

图10a显示了根据本发明的带有一体式引导元件的另一实施形式的微阀的部分剖开的下前端区域的透视视图，其中，阀座未示出；

图10b显示了穿过根据图10a的前端区域的引导区(Fuehrungszone)的截面；

图11a显示了在开启的阀中的未被引导的活动衔铁的示意性的横截面视图，用来说明相对于阀座的相对位置；

图11b在沿A-A的纵截面中显示了根据图11a的未被引导的阀示意性视图，用来说明带有阀球的活动衔铁相对阀纵轴线的偏移；

图11c显示了根据本发明的一种实施形式的在开启的阀中的被引导的活动衔铁的示意性的横截面视图，用来说明相对于阀座的相对位置；

图11d在纵截面(沿A-A)中显示了根据图11c的被引导的阀的示意性视图，用来说明带有阀球的活动衔铁相对于阀纵轴线的偏移；

图12a显示了根据本发明的一种实施形式的部分剖开的引导元件的透视视图；

图12b显示了穿过微阀中的根据图12a的引导元件的引导区的横截面；

图12c在纵截面中显示了根据图12b的微阀的前端区域；

图12d显示了根据图12b和12c的微阀的部分剖开的下前端区域的透视视图，其中，活动衔铁未示出而阀座可见；

图12e在从斜下方的看向阀前端的视角中显示了根据图12b和12c的微阀的部分剖开的下前端区域的透视视图，其中阀座未示出而引导元件可见；

图13a在纵截面中显示了根据本发明的微阀的另一实施形式的前端区域，其中，截切平面穿过引导梁(Fuehrungsstege)而伸延且带有闭合球的活动衔铁、引导衬套和弹簧未以剖面方式示出；

图13b显示了穿过根据图13a的前端区域的纵截面，其中，截切平面伸延穿过流体通道；

图13c显示了穿过根据图13a和13b的引导元件的引导区的横截面；

图14a显示了穿过根据本发明的微阀的另一实施形式的前端区域的纵截面，带有用于极小量的配量的附加遮挡板，其中，截切平面沿着中心轴伸延；

图14b显示了根据本发明的另一实施形式的微阀的部分剖开的下前端区域的透视视图，带有根据图14a的附加遮挡板；

图15显示了穿过带有根据另一实施形式的附加遮挡板的微阀的前端区域的纵截面；且

图16显示了根据本发明的另一实施形式的微阀的部分剖开的下前端区域的透视视图，带有由罩覆套筒所保持的附加遮挡板。

优选实施形式的详细描述

在图1中，示出了在关闭状态中的根据本发明的微阀1的第一实施形式。所显示的微阀1包括带有阀座3的喷嘴19、带有阀球2的活动衔铁16和带有线圈17的阀主体20和静止衔铁18。在静止状态中活动衔铁16与安装在活动衔铁16处的阀球2一起被按压到关闭位置中。为此使用关闭弹簧15，其一面作用在阀主体中的凸肩21处而另一面作用在阀球的容纳部22处。在此，由活动衔铁16所保持的阀球2坐在阀座3中并由此将喷嘴19关闭。静止衔铁18大约占一半地处在线圈17的区域中并借助于固定装置24而在阀主体20中的该位置中被固定。活动的和静止的衔铁16和18在其横截面中均优选不是圆的而是具有独特的(profilierte)构造，以使得待配量介质23可在两个衔铁16、18周围流动。待配量介质23例如借助于未进一步示出的输送管路而以已知的方式被提供给阀1。未在图中示出的可选的在阀入口区域中的过滤元件(带有＜17μm的示例性的孔尺寸)是关于密封性、阀的阻塞和配量精度等方面的额外的安全措施。

在所示出的实施例中阀座3由蓝宝石制成，阀球2由红宝石制成且阀主体20和两个衔铁16和18由不锈钢制成。

图2现显示了出自图1的在其打开状态中的微阀1。该状态通过如下方式实现，即，通过将电压施加到线圈17上而以电磁的方式使活动衔铁16朝静止衔铁18运动。由合适的电子控制设备经输电线26、26′提供该电压。通过活动衔铁16的运动，阀球2逆着关闭弹簧15的弹簧力而从其阀座3中升起并因此释放用于待配量介质23的喷嘴通道14。处在过压(该过压如同在其它实施形式中优选地为0-70bar、特别优选地为0.3-1.5bar)下的介质23此时可自输送管路25而出、穿过阀主体20地在两个衔铁16、18和阀球2旁流过并通过喷嘴通道14从喷嘴19中且由此从微阀1中被给出。

在图3a至3d中在部分截面中高度放大地示出了阀座3的不同区域以及阀座3与阀球2之间的相互作用。阀座3包括三个不同的区域，具体来说，引导区域4、密封区域5和出口区域6。密封区域5如此地确定，即，在该区域中，阀球2建立起与阀座3的形状配合密封连接。密封区域5在该例中精确地匹配于阀球2的形状。在优选的设计方案中，密封区域5具有球带的形状，该球带的直径与阀球的直径相一致。

对本领域技术人员而言清楚的是，密封区域5和阀球2可偏离球的形状而并不脱离本发明的思想。但理想地，该偏离在阀球2中和在密封区域5中相同，以便继续获得形状配合的密封连接。另外可设想的是，密封区域5的球带具有比阀球2大的直径，由此，密封区域5缩减成环绕的、闭合的、由阀球2在阀座3中和在引导区域4中的接触点所形成的线。

引导区域4表示阀座3的这样的区域，其在介质23的流动方向上位于密封区域5之前。引导区域4以过渡角8联结到密封区域5处，且优选同样地构造成球带状。引导区域4的球带的半径优选地大于阀球2的球带的半径。这两个半径之比在所示出的例子中为1.1。保持密封区域5和引导区域4之间的过渡角8较小，以使得阀球2在这两个区域之间过渡时不会遭受不必要的磨损。在本实施例中，过渡角在2°和4°之间。此外，在阀球2与引导区域4的接触点中的引导区域4的斜度或者说穿过阀球2与引导区域4的接触点的切线与垂直于阀中轴线10的辅助平面11之间的角度(所谓的引导角)，也是所关心的。引导角9可备选地如图3c所示地定义为这样的角，其出现在阀中轴线10与虚拟线(该虚拟线在阀球中心和阀球2在引导区域4上的接触点之间)之间。该引导角9——如已说明的那样——确保已从阀座3中升起的阀球2在微阀关闭时尽可能柔和地被接住且使阀球2和阀座3上的敲击点或接触点之间所产生的力保持尽可能小，以使得阀球2和阀座3尽可能少地受载且不会受损害。该引导角9依赖于阀球2的升程。其最小为25°，优选地为大于30°。朝向带有阀球2的活动衔铁的座端面28可处在垂直于阀中轴线10的平面中，或如图3a至3d中所示的具有锥形形状。

有利的是，通过在第一步中引入用于喷嘴通道14的孔和锥体来制造阀座2。锥体的最内部的部分在完成的微阀中保留作为出口区域6。在第二步中，借助于磨球同轴于锥体地磨制出引导区域4。最后一步，借助于第二磨球同样同轴地磨制出密封区域5。

根据本发明的阀座的其它备选的制造方法(尤其用于制作引导区域)包括(例如)激光蚀刻工艺。

在根据图3a至3d的阀中，出口区域6跟在密封区域5的与引导区域4相对而置的一侧上。出口区域6由这样的锥体构成，即，该锥体将喷嘴通道14扩大至阀座3的所需要的大小、直接联结到密封区域5处并构成从密封区域5到喷嘴通道14的过渡部。其应构成尽可能大的至密封区域5的凹入角12。大的凹入角12有利于待配量介质23的流动且可防止阀球2(尤其地在粘性介质23情形下)在密封区域5中粘结。凹入角12在所示的例子中为15°。

微阀1的一种优选的实施形式在阀座3的不同区域之间具有倒过圆角的过渡部。图3d显示了这些半径，座端面28和引导区域4之间的过渡部中的半径R1，引导区域4和密封区域5之间的过渡部中的半径R2以及密封区域5至出口区域6的过渡部中的半径R3。尤其是引导区域4和密封区域5之间的半径R2再次降低了阀球2在阀关闭时的磨损。在图3d中示出了过渡区的可减少磨损的圆角。从制造工艺的角度最初在R1上定义半径大小，其中，其最小为R＝0.02mm，最大为R＝0.1mm，且优选地为R＝0.03至0.06mm。半径R2和R3在使用已知的生产工艺(刷、转筒中除毛刺)的情形下同样自动地被制造出，但它们较小，因为这些区提供了较少的作用棱边以用于倒圆。

图4显示了用于在1kHz下且带有为500μs的阀开启时间的连续重复配量的操控的典型曲线。所示出的是在理想电阻负载情形下的曲线。为了在最高频率时的最好的性能，该操控优选通过带有分级式电压脉冲(峰值和保持)的供电来实现。在此，利用短的、有所提高的电压脉冲U_p(例如U_p＝12V或者U_p＝24V)来实现微阀1的快速且经定义的开启。一旦微阀1已开启，则对于其余的开启时间来说较低的保持电压U_H(U_H＝2-3V)就已足够。此外还涉及：

T周期持续时间

t₀阀开启时间(依赖于压力的量控制)

t_p峰值脉冲时间(与阀和使用情况相协调，在运行中不再变化)

t_H保持时间

U_p峰值开启电压

U_H保持电压

用于微阀1的经定义的开启的最小开启时间在此为：

t_0min＝t_P(在根据本发明的基本变型中典型地为t_P＝150μs)

每循环最大开启时间由周期持续时间减去阀关闭时间而算出：

t_0max＝T-t_R(其中t_R表示阀的响应时间)

对于根据本发明的阀来说，通常利用t_R≈200μs来计算，然而在此，该值相当强烈地依赖于使用和环境。

由于线圈17为电感性负载，所以控制电压的曲线在实际中会失真。电子控制设备须通过合适的措施在切断后尽可能快速地消除线圈17的自感，以便减少尤其是在高频下或当需要精确的关闭时间时的负面影响。例如在配量技术中就是后者这种情况。

图5a和5b显示了在微阀1′关闭的情形下和开启的情形下在带有大的出口区域6′和大的引导区域4′和相应地缩小的密封区域5′的阀座3中的阀球2的放大图示。该几何结构示出了针对仅通过阀座3来引导阀球2的优化的实施形式。通过大的基本锥体或出口区域6′，引导角9′保持相对较大(尽管引导区域4′较大)。在为0.1mm的升程下阀球2也不会摩擦超出引导区域4′，且阀球2的最大可能的侧向偏移近似地具有与升程H相同的值。在根据图5的双磨制几何结构中，阀座构造成带有相对小的引导区域。阀球在较大的升程下相应地较大程度地向侧面偏移，且一旦升程大于0.02mm时，密封区将在座端面和引导区域之间的半径上摩擦。因此，所示的几何形状特别适合于小升程使用和带有衔铁引导的使用，就如其例如地在下面还将更详细地被描述的那样。

在图5b和后面所描述的图6b和7b中(其分别地在打开状态中显示了根据本发明的实施形式)在阀球上示出了密封区D′，其在关闭状态中与密封区域5′共同作用。该密封区纯功能性地且仅图示地被示出。在该密封区中，球表面不偏离球形。

在图6a和6b中显示了在微阀1″关闭的情形下和开启的情形下在带有小的出口区域6″和大的引导区域4″的另一实施例中的阀座3中的阀球2的放大的图示。根据图6的实施形式在几何上具有与根据图5的产品相同的基本锥体，但引导区域强烈地变大。在此可实现，密封区在运行时几乎不再在座端面和引导区域之间的半径上摩擦。但是为此需忍受的是，密封座或者说密封区域显著更靠前地位于阀球处，这导致关闭状态中的更差的引导角。在该实施形式中，在活动衔铁未被引导状态下侧向偏移同样相当强烈。

图7a和7b显示了在微阀1关闭的情形下和开启的情形下在带有大的出口区域6″′和小的引导区域4″′的另一实施例中的阀座3中的阀球2的放大图示。该几何结构显示了一种主要通过座来引导球的优选的实施形式，在此，未使用独立的衔铁引导。由于与图5和6的实施形式相比稍大的基本锥体(其导致了相对大的出口区域)，引导角保持相对地大(尽管初始磨制区域(Vorschliff)较大)。即使在为0.1mm的升程下密封区也不在座端面与引导区域之间的半径处的接触区上摩擦，且侧向偏移相对升程几乎仅仅仍为1∶1。在保持着阀球2且在图中未进一步示出的衔铁套筒22与座端面28之间的距离A现在在约为0.067mm的最小值上，为了不将更多的限制带入到系统中，不应低于该值。

下面给出了一种示例性实施形式的典型特性数据：

示例性的动态特性数据(涉及N丙醇和为0.7bar的压差的值)

特征	值
		在持续的开启下的最大流量	8ml/min
最小配量量(单次开启脉冲150μs)	20nl
		重复精度(无反馈调节)	＜5％CV*
重复精度(带反馈调节)	＜2％CV*
		典型的响应时间	200μs
最大的配量频率	～2kHz*

*依赖于环境和用途

在根据本发明的阀的一种有利的实施形式中，闭合球和活动衔铁的引导完全或部分地由多功能的衔铁引导部承担，其也用作为座支撑部。

阀座和活动衔铁的支撑和安装在硬质材料密封的微阀中具有重要的意义(zentrale Bedeutung)。活动衔铁应可动地且易于接近地被支承，且尽管如此在任何时候都能尽可能直接地重新找到其在阀座中的关闭位置。同时，应确保极高的运动动态性，且尽管如此部件还应受到保护，以达到尽可能高的使用寿命。

阀座或喷嘴块须相对阀壳体密封且其在装配后须精确地保持在原位。喷嘴出口应尽可能地可自由接近，在周围没有干扰部件。

在图8中所示的用于微阀的引导系统对于申请人是已知的，由于装配技术的原因而决定了实施为多件式的壳体。这导致壳体部件104、105彼此之间的以及壳体部件104与阀座103之间的至少两个密封部位D1、D2是必须的，以确保没有待配量介质不受控地流出。为了保持阀的直径较小，将第一密封圈32放置到阀块103的下端面处的第一密封部位处。喷嘴出口由此变深，或者说相对阀的下侧面而向上回移且不是前端齐平的。在该已知的引导系统中的主要问题由于对制造公差的高的要求而产生，因为各个部件的制造误差可能叠加并导致处在对该引导而言所允许的公差之外的总误差。为了在尽管存在这种链公差效应(Kettentoleranz-Effekte)的情况下确保引导部相对阀座103的圆度，对于各个部件而言相当窄的公差是必须的，这使制造变得复杂且变得昂贵。

上面已描述的实施形式——在这些实施形式中该引导单纯通过阀球与阀座的共同作用来实现——在低于0.04mm的范围内的小升程情形下是尤其有利的。因为在这些实施形式中引导区域直接布置在阀座中，所以可靠地避免了负面的链公差效应。在阀开启和关闭时活动衔铁的引导通过之前所描述的阀座中的引导区域中的阀球的引导来实现。在图9中示出了带有集成式引导区域的阀座相对阀壳体的固定和密封的不同可能性。图9a显示了螺纹变型，在该变型中阀座103′利用螺纹罩31而在阀壳体30的下端处被固定，且由PEEK制成的密封圈32防止了阀座103′、壳体30和螺纹罩31之间的流体流出。在图9b中，阀座103′被直接按压到阀壳体30′中的相应容纳部中，且由PEEK(聚醚醚酮(polyetheretherketon))制成的密封圈32′再次将壳体30’中的流体室相对阀座103’密封。在图9c中示出了带有优选地也由PEEK制成的更大的密封圈32”的另一的按压变型。密封圈32”完全地包围阀座103’的侧罩面(Mantelflaeche)并构成上止动件，以使得优选地由硬质材料(如陶瓷或蓝宝石)制成的阀座不与金属壳体30”成接触。脆性的阀座在相对有弹性的PEEK密封圈32”中的支撑被证明尤其在制造期间在阀座的压入时是非常有利的。在图9d中示出了另一实施形式，在该实施形式中阀座103’被直接按压入阀壳体30”’的容纳区域中且两个部件之间的密封通过平面的粘接来实现。

下面所更具体地描述的根据本发明的微阀的其它实施形式优选在较大的、超过0.04mm的升程情形下被使用。此处，利用单个的多功能引导元件不仅将阀座加以保持和密封而且在前面的区域中利用间隙配合精确地对活动衔铁进行引导。该引导元件优选由聚醚醚酮(PEEK)制成，其为一种部分结晶的高性能塑料，具有一流的机械特性及非常好的化学物质稳定性及温度稳定性。

在图10a中，部分剖开地示出了根据一种优选的实施形式的微阀(微阀中阀座被略去)的下端部区域，也称为前端区域。一体式的设有阶梯的引导元件40为用于容纳阀座103而被插入到大致筒形的阀壳体30中。阶形(Abstufung)41将引导元件40大致分成两个区域，其中，阀座103插入在下部的构造成圆筒形的容纳区域42中，其高度如此地与阀座的高度相协调，即，使得阀座利用上部座端面而贴靠在阶形41处且并且相反的出口侧的端面彼此对齐。引导元件40的上部区域43承担实际上的引导功能且具有四个向内突出的引导梁44，其定义了均匀地彼此间隔开的、相应地在相邻的引导梁44之间伸延的四个流体通道45。四个引导梁44在所示的实施例中以轴平行于阀中轴线且向内指向阀中轴线的方式而伸延。引导梁44定义了同轴于阀中轴线的圆筒形的引导区46，在该引导区46中活动衔铁16’的引导衬套51以带有小间隙(优选为若干个百分之一毫米)的方式被引导。该间隙首先由制造公差决定，但在相应的精度下可选择得更窄些。用于阀球102的容纳部22’同轴地位于引导衬套51的下端部处。

在图10b中示出了根据图10a的实施形式的引导区46在V方向上的视图。由引导梁44所限定的流体通道45此时清晰可见。通过引导梁44带有小间隙地对引导衬套51进行引导。

图11在可对比的对照中分别地在横截面图和侧视图中显示了在为0.1mm的升程下，在根据现有技术的阀座中无引导部的且无引导元件的阀中(图11a和11b)以及在带有一体式引导元件的根据本发明的阀中(图11c和11d)，阀球和活动衔铁的偏移。在根据图11a和11b的未被引导的变型中，阀球102’强烈地、也就是说，以多于升程高度(在所示的例子中为0.174mm)的程度而从中间偏移出来，这将相当明显地导致动态性、寿命和流束形成方面的缺陷。在根据图11c和11d的被引导的变型中，阀球与此相反首要完成密封任务而几乎不承担引导任务，因为偏离中轴线的偏移量被减小为升程高度的一部分(在所示的例子中为0.034mm)。

本发明的一个重要方面在于，一体式引导元件显著地提高了阀座和阀球彼此间的定位精度，因为其确定了两个元件相对彼此的轴向位置。

所示的图11的实施例说明，引导元件40’一方面保持阀座103并将其相对阀壳体密封且同时对引导衬套51’(在活动衔铁下端处)进行引导，以使得阀球和阀座彼此间极其精确的轴向对准得到确保。因此实现在阀开启时闭合球102’与密封区域并分别地与阀座中的引导区域构成近似均匀的环状间隙，以使得待配量介质的流动动态性不会受到负面影响。引导元件40’优化了活动衔铁的引导(尤其在大的开启升程下、也就是说，当阀球完全地从阀座中升起时同样如此)并由此确保了在阀关闭时两个密封伴的最小负载。这导致最高的使用寿命和最好的动态性得以实现。引导元件的内部中的流体引导区域的优选的设计方案导致了流体动力死体积(stroemungsdynamischen Totvolumen)的最大可能的减少。

在图12a中示出了从斜上方看向根据带有5个引导梁44”的另一实施形式的、部分剖开的引导元件40”的透视视图。

一般而言，根据本发明的引导元件优选以塑料压铸工艺制造。这使得能够制造处带有平缓的过渡部和最小死体积的引导梁，就如其在根据图12a的视图中所示的那样。如由图12b中可见的，该五个引导梁44”确保了带有阀球2的衔铁的优化的引导。在图12c中在沿阀纵轴线的剖面示出了在安装状态中的引导和密封元件40”。同样在剖面中被显示的是阀座3”和一体式的阀壳体106的下部区域。带有阀球2、引导元件40”和弹簧的活动衔铁的下部部分同样在剖面图中示出。在视图的上半部分剖开了流体通道45″，在下半图中则剖开了引导梁44″。活动衔铁的轴向位置在该区域中通过圆柱形引导衬套和五个隔片之间的共同作用而精确地被定义。图12d和12e显示了从斜上方或从斜下方看向部分剖开的微阀的、在根据前述实施形式的带有五个引导梁的引导元件的区域中的透视视图，其中，在图12d中未示出阀球、活动衔铁和关闭弹簧而在图12e中未示出阀座。

对于高粘性介质和较大的流量容积，优选使用根据本发明的另一实施形式的阀，就如其在图13a至13c中所示的那样。此处，在关于可接受的衔铁引导下的尽可能大的通流通道45″′和较窄的引导梁44″′方面进行优化。平缓的过渡部同样是有利的，且有害的死体积可被减小。

带有优选由PEEK、改性PTFE、PPS Rayton或其它高值工程塑料(它们不流动(fliessen)、具有高化学稳定性和高强度)制成的多功能密封和引导元件的前部的结构允许阀座和喷嘴的前端齐平的安装，而这又在保持喷嘴中极短的通道长度的情形下通过喷嘴开口的优化的可接近性而使得简单的清洁成为可能。根据本发明的密封设计可靠且具鲁棒性，并且优选使用化学方面稳定性极高的材料(如PEEK)。

其使得简单的安装成为可能并由此使装配变便宜。此外，通过更少的部件而简化了制造，并且同时，相对于已知的多部件式引导部设计改善了引导的精度和部件的径跳。

从喷嘴中出来的流体束更精确且更直，因为流体可均匀地环形地绕阀球而流入到座中。在阀座后的死体积的消除防止了干扰气泡聚积。

在图14至16中示出了根据本发明的三种实施形式，在这些实施形式中，阀座中的喷嘴通道的出流开口(Austrittsoeffnung)后面接有用于限制流体束的附加遮挡板。

在根据图14a和14b的例子中，阀座3的喷嘴通道14具有为0.15mm的直径。带有直径0.06mm的通孔61的附加遮挡板60在流动方向上接在喷嘴通道的下游。附加遮挡板在所示的实施形式中在外径中被引导、与阀座同心地在引导元件40的容纳区域中被保持且流体密封地贴靠在阀座处。通孔61(其出于制造效率的原因优选为简单的孔)居中的布置在板状的遮挡板中，以使得其与喷嘴通道14同心。

在根据图15的实施形式中，遮挡板60′中的通孔61在朝向阀座3且由此朝向喷嘴通道14的侧面处设有倒角63。倒角63用于更好地将流体导入到通孔61的收窄部中。倒角的锥角优选在60°和90°之间。从与根据图14a的无倒角的遮挡板的比较中可知，上述优选的针对圆柱形遮挡板通孔61的长度和半径的值优选地在带有倒角62的实施形式中也被保留，这使得与无倒角的遮挡板60相比，遮挡板60′的厚度相应地增加了由倒角所占据的区域。

在根据图16的实施形式中，利用在外侧套插在阀壳体106′上的罩覆套筒70而将遮挡板60′拉向阀座3。该固定形式的优点在于，可省去通过粘接或焊接而进行的遮挡板在阀座处的直接固定。但对于某些应用情况，使用罩覆套筒70是不利的，因为喷嘴出口或者说出自附加遮挡板60′的出口不再是前端齐平的。

根据本发明的微阀的优选的应用范围例如包括：

-喷墨领域：打印盲文

-纺织机领域：利用油进行的润滑

-钟表领域：利用油进行的微小量润滑

-球轴承领域：脂配量

-机械领域：利用油进行的微小量润滑

-木材行业：边缘打印

-香水和香精领域：香料和香精的极小量配量

-生命科学领域：生物筛分，细胞研究，分析技术，研究和开发，以及馏出物收集器所用的配量系统。

Claims (43)

1.一种带有阀球(2)、阀座(3)和喷嘴(14)的微阀(1)，其中，所述阀座(3)包括密封区域(5)和出口区域(6)以及布置在所述阀座处的引导区域(4)，且其中，所述引导区域(4)在关闭的微阀(1)中构成相对于所述阀球(2)和相对于所述密封区域(5)的上凹入处(7)，其特征在于，密封区域(5)和引导区域(4)之间的过渡角(8)最大为10°，其中，过渡角限定为在引导区域与密封区域的交界点处的、密封区域的切线与引导区域的切线之间所形成的夹角。

2.根据权利要求1所述的微阀(1)，其特征在于，密封区域(5)和引导区域(4)之间的所述过渡角(8)＜7°。

3.根据权利要求1所述的微阀(1)，其特征在于，密封区域(5)和引导区域(4)之间的所述过渡角(8)为4°。

4.根据权利要求1所述的微阀(1)，其特征在于，引导角(9)最小为25°，其中，所述引导角(9)限定为阀中轴线与穿过阀球中心及阀球在引导区域上的接触点的直线之间的角。

5.根据权利要求4所述的微阀(1)，其特征在于，引导角(9)＞30°。

6.根据权利要求4所述的微阀(1)，其特征在于，引导角(9)为45°。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的微阀(1)，其特征在于，所述引导区域(4)具有大致凹形的轮廓。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的微阀(1)，其特征在于，所述引导区域(4)大致与球带相符。

9.根据权利要求8所述的微阀(1)，其特征在于，所述引导区域(4)的球带的半径大于所述阀球(2)的半径。

10.根据权利要求8所述的微阀(1)，其特征在于，所述引导区域(4)的球带的半径与所述阀球(2)的半径之比为1.0-1.2。

11.根据权利要求10所述的微阀(1)，其特征在于，所述引导区域(4)的球带的半径与所述阀球(2)的半径之比为1.1。

12.根据权利要求1至6中任一项所述的微阀(1)，其特征在于，所述阀座(3)的密封区域(5)具有大致凹形的轮廓。

13.根据权利要求1至6中任一项所述的微阀(1)，其特征在于，所述密封区域(5)大致构造为球带。

14.根据权利要求13所述的微阀(1)，其特征在于，所述密封区域(5)的球带的半径大致相同于所述阀球(2)的半径。

15.根据权利要求1至6中任一项所述的微阀(1)，其特征在于，所述出口区域(6)在关闭的微阀(1)中构成相对于所述阀球(2)和相对于所述密封区域(5)的下凹入处(13)，并且至所述密封区域(5)的凹入角(12)为10°-30°，其中，凹入角限定为密封区域的在出口区域与密封区域的交界点处的切线与出口区域的轮廓线之间所形成的夹角。

16.根据权利要求1至6中任一项所述的微阀(1)，其特征在于，所述出口区域(6)在关闭的微阀(1)中构成相对于所述阀球(2)和相对于所述密封区域(5)的下凹入处(13)，并且至所述密封区域(5)的凹入角(12)为15°-25°，其中，凹入角限定为密封区域的在出口区域与密封区域的交界点处的切线与出口区域的轮廓线之间所形成的夹角。

17.根据权利要求1至6中任一项所述的微阀(1)，其特征在于，所述出口区域(6)在关闭的微阀(1)中构成相对于所述阀球(2)和相对于所述密封区域(5)的下凹入处(13)，并且至所述密封区域(5)的凹入角(12)为20°，其中，凹入角限定为密封区域的在出口区域与密封区域的交界点处的切线与出口区域的轮廓线之间所形成的夹角。

18.根据权利要求1至6中任一项所述的微阀(1)，其特征在于，所述阀球(2)和所述阀座(3)构成基于宝石的硬质材料对。

19.根据权利要求18所述的微阀(1)，其特征在于，所述阀球由红宝石制成。

20.根据权利要求18所述的微阀(1)，其特征在于，所述阀球由蓝宝石制成。

21.根据权利要求18所述的微阀(1)，其特征在于，所述阀座由红宝石制成。

22.根据权利要求18所述的微阀(1)，其特征在于，所述阀座由蓝宝石制成。

23.根据权利要求1至6中任一项所述的微阀(1)，其特征在于，所述阀座(3)由陶瓷制成。

24.根据权利要求1至6中任一项所述的微阀(1)，其特征在于，所述阀座(3)和所述喷嘴(14)构造成一体式。

25.根据权利要求1至6中任一项所述的微阀(1)，其特征在于，在正常的使用中所述阀球(2)不可被从所述阀座(3)中移动出来且仅由所述引导区域(4)所引导。

26.根据权利要求1至6中任一项所述的微阀(1)，其特征在于，引导区域(4)和座端面(28)之间的过渡部具有为0.02至0.1mm的半径(R1)且引导区域与密封区域之间的过渡部的半径(R2)以及密封区域与出口区域之间的过渡部的半径(R3)比其小。

27.根据权利要求26所述的微阀(1)，其特征在于，引导区域(4)和座端面(28)之间的过渡部具有为0.03至0.06mm的半径(R1)。

28.根据权利要求1所述的微阀(1)，其特征在于，所述微阀(1)还具有布置在所述阀座(3)处的一体式的引导元件(40)。

29.根据权利要求28所述的微阀(1)，其特征在于，所述引导元件(40)包括下部的构造成圆筒形的用于所述阀座的容纳区域(42)和用于引导所述阀球的上部区域(43)。

30.根据权利要求29所述的微阀(1)，其特征在于，所述上部区域(43)具有至少三个向内突出的引导梁(44)和由这些引导梁所限定的流体通道(45)。

31.根据权利要求30所述的微阀(1)，其特征在于，所述引导梁(44)均匀地彼此间隔开且布置成轴平行于阀中轴线并且指向所述阀中轴线地向内突出。

32.根据权利要求28至31中任一项所述的微阀(1)，其特征在于，所述引导元件(40)将所述阀座(103)相对阀壳体密封、保持所述阀座(103)并引导活动衔铁(16)，从而，一旦所述阀球(102)从所述阀座(103)中升起，则所述活动衔铁(16)中的阀球(102)与所述阀座(103)彼此间的同轴对准单独由所述引导元件(40)来确保。

33.根据前述权利要求1至6中任一项所述的微阀(1)，其特征在于，引导装置包括引导区域(4)和引导元件(40)。

34.根据前述权利要求1至6中任一项所述的微阀(1)，其特征在于，在待给出流体的流动方向上在喷嘴通道的出流开口之后接有用于限制流束的附加遮挡板。

35.一种用于制造球阀(1)所用的阀座(3)的方法，其中，在锥形的阀座(3)中通过利用至少一个磨球进行磨制或者通过激光蚀刻工艺而同轴于阀中轴线(10)地引入至少一个引导区域(4)，其中，所述阀座(3)包括密封区域(5)和出口区域(6)，其特征在于，密封区域(5)和引导区域(4)之间的过渡角(8)最大为10°，其中，过渡角限定为在引导区域与密封区域的交界点处的、密封区域的切线与引导区域的切线之间所形成的夹角。

36.根据权利要求35所述的用于制造阀座(3)的方法，其特征在于，密封区域(5)和引导区域(4)之间的所述过渡角(8)＜7°。

37.根据权利要求35所述的用于制造阀座(3)的方法，其特征在于，密封区域(5)和引导区域(4)之间的所述过渡角(8)为4°。

38.根据权利要求35所述的用于制造阀座(3)的方法，其特征在于，借助于两个磨球同轴于阀中轴线(10)地磨出引导区域(4)和密封区域(5)。

39.根据权利要求35至38中任一项所述的用于制造阀座(3)的方法，其特征在于，用于磨制所述引导区域(4)的磨球和用于磨制所述密封区域(5)的磨球的直径比为1.0-1.2。

40.根据权利要求35至38中任一项所述的用于制造阀座(3)的方法，其特征在于，用于磨制所述引导区域(4)的磨球和用于磨制所述密封区域(5)的磨球的直径比为1.1。

41.根据权利要求35至38中任一项所述的用于制造阀座(3)的方法，其特征在于，使用比用于磨制所述引导区域(4)的磨球小的磨球以用于磨制所述密封区域(5)。

42.根据权利要求35至38中任一项所述的用于制造阀座(3)的方法，其特征在于，使用带有与阀球(2)相同的直径的磨球来磨制所述密封区域(5)。

43.根据权利要求35所述的用于制造球阀(1)所用的阀座(3)的方法，其特征在于，对于锥形的阀座(3)，借助于激光蚀刻工艺同轴于阀中轴线(10)地构造出引导区域(4)和密封区域(5)。

Images