DE10002720A1 - Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten vorgeschlagen, das zu seiner Betätigung mit einem Piezoaktor (2) zusammenarbeitet. Zum Ausgleich von durch Temperaturänderungen verursachten Änderungen der Ausdehnung des Piezoaktors (2) in Hubrichtung ist ein Ausgleichselement (7) vorgesehen, das aus einem Material besteht, welches einen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, der dem des Piezoaktors (2) annähernd entspricht. Piezoaktor (2) und Ausgleichselement (7) zeigen bei einer bestimmten Temperaturänderung eine vergleichbare Änderung ihrer Ausdehnung in Hubrichtung. Dadurch wird die Längenänderung des Piezoaktors mit der Temperatur kompensiert. Das Ventil ist zur Anwendung bei Kraftstoffeinspritzeinrichtungen für Brennkraftmaschinen bestimmt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Ventil zum Steuern von
Flüssigkeiten gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1.
Ein derartiges Ventil ist beispielsweise aus der
EP 0 477 400 A1 bekannt. Dort ist der Betätigungskolben des
Ventilgliedes in einem im Durchmesser kleineren Teil einer
Stufenbohrung verschiebbar angeordnet, wogegen ein im
Durchmesser größerer Kolben, der mit einem Piezoaktor
bewegt wird, in einem im Durchmesser größeren Teil der
Stufenbohrung angeordnet ist. Zwischen den beiden Kolben
ist ein hydraulischer Raum eingespannt, derart daß, wenn
der größere Kolben durch den Piezoaktor bewegt wird, der
Betätigungskolben des Ventilgliedes um einen um das
Übersetzungsverhältnis der Stufenbohrungsdurchmesser
vergrößerten Weg bewegt wird. Das Ventilglied, der
Betätigungskolben, der im Durchmesser größere Kolben und
der Piezoaktor liegen auf einer gemeinsamen Achse
hintereinander.
Um einen Piezoaktor als ein Steuerelement einsetzen zu
können, ist es notwendig eine Kompensation der
Längendehnung als Funktion der Temperatur vorzusehen. Da
der mittels eines Piezoaktors erzielbare Hub nur zwischen
ungefähr 1/1000 und 1,5/1000 seiner Länge beträgt, muß
dieser geringe Hub für viele Anwendungen übersetzt werden.
Durch die unterschiedlichen
Temperaturausdehnungskoeffizienten der verschiedenen
verwendeten Materialien werden Setzeffekte verursacht, die
in Hubrichtung zum Teil größer sind als der mögliche Hub
durch das piezoelektrische Aktorelement.
Um einen Toleranzausgleich zu schaffen, ist beim Ventil der
EP 0 477 400 A1 in der Hydraulikkammer ein definiertes Leck
vorgesehen. Bei langsamen Veränderungen des Ventilaufbaus,
wie sie beispielsweise durch Temperaturveränderungen
verursacht werden, kann die Hydraulikflüssigkeit durch das
Leck entweichen und so die Effekte in Hubrichtung
ausgleichen. Die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit ist so
gewählt, daß bei schnellen Änderungen, wie sie vom
Piezoaktor verursacht werden, die Hydraulikflüssigkeit
nicht durch das Leck entweicht und die Auslenkung des
Piezoaktors auf den Betätigungskolben übertragen wird.
Dieser Ausgleich ist sehr aufwendig und teuer, da sehr
geringe Toleranzen bei der Herstellung der Kolben gefordert
sind, um ein definiertes Leck in Form eines Ringspalts
zwischen Kolben und umgebender Zylinderwand erzeugen zu
können. Ferner muß abgeführte Hydraulikflüssigkeit wieder
in den hydraulischen Raum zurückgeführt werden, wozu
entsprechende Vorrichtungen vorgesehen werden müssen.
Das erfindungsgemäße Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat
demgegenüber den Vorteil, daß es sehr einfach aufgebaut ist
und kostengünstig hergestellt werden kann. Unter einem
Verhältnis der Wärmeausdehnungskoeffizienten von annähernd
oder gleich 1 werden dabei Werte zwischen 1,0 und ungefähr
1,1 verstanden. Im Idealfall beträgt das Verhältnis 1.
Es ergibt sich beim erfindungsgemäßen Ventil eine deutlich
verringerte Teileanzahl. Daraus resultiert ein
vereinfachter Zusammenbau des Ventils sowie eine
Reduzierung von Einmeßvorgängen, da weniger Teile
eingemessen werden müssen. Dadurch können insbesondere die
Herstellungs- und Montagekosten für das Ventil deutlich
verringert werden.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist das Ausgleichselement als zylindrisches Ringelement
ausgebildet, welches den Piezoaktor umgibt. Durch diese
Ausgestaltung des Ausgleichselementes kann eine optimale
Ausgleichswirkung sichergestellt werden, da Piezoaktor und
Ausgleichselement den gleichen Temperatureinwirkungen
ausgesetzt sind. Auch bedingt diese Ausgestaltung des
Ausgleichselementes einen einfachen Aufbau des
erfindungsgemäßen Ventils.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit entsprechend einer
vorteilhaften Ausgestaltungsform das Ausgleichselement
lediglich parallel zum Piezoaktor anzuordnen. Hierdurch
kann zum einen das Ausgleichselement verschiedene Formen
einnehmen, zum Beispiel zylindrisch, im Querschnitt drei-
oder viereckförmig, usw. Insofern kann das
Ausgleichselement in Hinblick auf seine Form an die
räumlichen Gegebenheiten des Ventilaufbaus angepaßt werden.
Auch kann hierdurch sichergestellt werden, daß der
Piezoaktor und das Ausgleichselement immer sehr nahe
beieinander liegen, so daß die Temperatureinflüsse auf
beide Elemente in gleichem Umfang wirken.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind Piezoaktor und
Ausgleichselement räumlich benachbart und vorzugsweise in
einem gemeinsamen Raum angeordnet. Temperaturänderungen
wirken dann auf beide Teile in gleicher Weise ein, so daß
sich die Längenveränderung von Piezoaktor und
Ausgleichselement kompensieren.
Sind die Wärmeausdehnungskoeffizienten von Piezoaktor und
Ausgleichselement gleich, wird vorteilhaft ein Aufbau
gewählt, bei dem die wirksame Länge des Ausgleichselements
der Länge des Piezoaktors entspricht. Unter wirksamer Länge
wird dabei die Ausdehnung des Ausgleichselements parallel
zur Achse des Piezoaktors verstanden, die für eine
Ausdehnung des Ausgleichselements in Richtung der Achse des
Piezoelements zur Verfügung steht.
Als geeignet für den Betrieb des Ventils hat sich
herausgestellt, daß das Ausgleichselement aus Invar
besteht.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen
Übertragungselement und Übersetzer ein Luftspalt
vorgesehen. Der Luftspalt mißt nur wenige µm. Weisen
Piezoaktor und Ausgleichselement nicht genau denselben
Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, kann auf diese Weise ein
Restfehlerausgleich erreicht werden.
In vorteilhafter Weise umfaßt das Übertragungselement eine
Zugstange und das Ausgleichselement ist Teil der Zugstange.
Auf diese Weise ist das Übertragungselement sehr einfach
herzustellen und es treten nur sehr geringe Schwierigkeiten
durch Fertigungstoleranzen auf.
Eine robuste Ausführung des Ventils wird erreicht, wenn der
Übersetzer als mechanisches Übersetzer, vorzugsweise als
Hebel ausgeführt ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung liegt ein
Auflager des Hebels in der Achse des Piezoaktors.
Entsprechen sich die Ausdehnungskoeffizienten von Piezoaktor
und Ausgleichselement nicht genau oder soll eine
Längenausdehnung weiterer Materialien neben der
Längenausdehnung des Piezoaktors ausgeglichen werden, ist
es vorteilhaft, wenn die wirksame Länge des
Ausgleichselements ungleich der Länge des Piezoaktors ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der
nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen.
Fig. 1 ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel im Schnitt,
Fig. 2 eine Ausführung des Ventilglieds als
doppelschaltendes Ventil,
Fig. 3 ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel im Schnitt,
Fig. 4 ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel im Schnitt,
Fig. 5 ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel im Schnitt.
Fig. 1 zeigt ein Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das
Ventil umfaßt ein Gehäuse 1, in welchem ein Piezoaktor 2
angeordnet ist. Am freien Ende des Piezoaktors 2 schließt
sich ein Übertragungselement 3 an, das eine parallel zur
Achse 4 des Piezoaktors 2 verlaufende Zugstange 5 enthält.
Der Piezoaktor ist durch eine Tellerfeder 6 vorgespannt. In
die Zugstange 8 ist ein Ausgleichselement 7 integriert, das
aus Invar® hergestellt ist. Das Ausgleichselement 7 ist
hier mittels einer Gewindeverbindung mit der Zugstange 5
verbunden. Andere Arten der Verbindung, beispielsweise
durch Verkleben, können jedoch ebenso verwendet werden.
Ausgleichselement 7 und Piezoaktor 2 sind annähernd gleich
lang und räumlich in engem Abstand zueinander in einem
gemeinsamen Raum angeordnet. Die Zugstange 5 setzt sich in
einen Schenkel 8 fort, der das Auflager mit der
Auflagerachse 9 für den Hebel 10 bildet. In Fig. 1
fluchtet die Auflagerachse 9 nicht mit der Achse 4 des
Piezoaktors. Jedoch kann bei einer bevorzugten
Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Ventils zum
Steuern von Flüssigkeiten die Auflagerachse 9 auch mit der
Achse 4 des Piezoaktors 2 fluchten.
Zwischen Schenkel 8 und Hebel 10 ist in der Ruhelage ein
Luftspalt 11 gebildet. Der Luftspalt 11 mißt dabei nur
wenige µm. Hebel 10 ist auf dem Lager 12 gelagert, das den
Hebel 10 in einen kürzeren Hebelarm der Länge B und einen
längeren Hebelarm der Länge A aufteilt. Durch das
Verhältnis A/B wird das Übersetzungsverhältnis bestimmt.
Der Hebel 10 wird durch die in Öffnungsrichtung des
Ventilglieds 13 auf den längeren Hebelarm wirkende
Druckfeder 14 vorgespannt. Der längere Hebelarm mit der
Länge A wirkt auf den Kolben 15 des Ventilglieds 13. In der
Ruhelage wird der Kolben 15 durch die Druckfeder 16, die
eine größere Federkonstante besitzt als die Druckfeder 14,
gegen den Ventilsitz 17 gepreßt.
In Fig. 1 ist das erfindungsgemäße Ventil als einfach
schaltendes Ab- bzw. Zulaufventil gezeigt. Es ist jedoch
auch eine Ausführung als doppelt schaltendes Ventil
möglich. Eine solche Ausführungsform ist in Fig. 2
dargestellt. Das Ventil unterscheidet sich von dem in Fig.
1 dargestellten Ventil nur im Ventilglied. In Fig. 2 ist
daher nur dieser Ausschnitt dargestellt. Kolben 15 kann
dabei an einem oberen Sitz 18 sowie an einem unteren Sitz
19 zur Anlage gelangen. Der Zulauf zum Ventil erfolgt über
Zulaufleitung 20, die im dargestellten Ventil von unten an
das Ventilgehäuse herangeführt ist, während die
Ablaufleitung 21 gegenüberliegend zur Zulaufleitung 20
oberhalb des oberen Ventilsitzes angeordnet ist.
Beim Betrieb des Ventils unter Verwendung eines Piezoaktors
2 ist es notwendig, Längenänderungen des Piezoaktors 2, des
Ventils selbst oder des Ventilgehäuses 1 auszugleichen.
Diesem Zweck dient das Ausgleichselement 7, sowie zur
Restfehlerkorrektur der Luftspalt 11.
Jedesmal, wenn der Piezoaktor 2 angeschaltet wird, wird das
Übertragungselement 3 gegen die Vorspannung der Tellerfeder
6 angehoben. Der Hub wird über Zugstange 5 und Schenkel 8
auf den kürzeren Arm des Hebels 10 übertragen. Bestimmt
durch das Verhältnis der Hebelarmlängen A/B wird der Hub
des Piezoaktors 2 in einen entsprechenden Hub des längeren
Hebelarms (A) übersetzt. Der Hebelarm (A) bewegt sich in
Öffnungsrichtung des Ventilglieds 13 und bewegt den Kolben
15 gegen die Kraft der Feder 16 nach unten, wodurch die
Leitung 21 geöffnet wird. Wird der Piezoaktor 2
abgeschaltet, sinkt das Übertragungselement 3 wieder in
seine Ruhelage zurück und der Kolben 15 wird durch die
Kraft der Feder 16 wieder gegen den Sitz 17 gepreßt,
wodurch die Leitung 21 wieder geschlossen wird. Durch die
Kraft der Feder 14 wird Hebel 10 wieder in seine Ruhelage
überführt und Luftspalt 11 bildet sich wieder aus.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung als doppelt
schaltendes Ventil wird entsprechend bei angeschaltetem
Piezoaktor 2 der Kolben 15 gegen den unteren Ventilsitz 19
gepreßt und es wird die Zulaufleitung 20 geschlossen und
die Ablaufleitung 21 geöffnet. In ausgeschaltetem Zustand
ist entsprechend Zulauf 20 geöffnet und Ablauf 21
geschlossen.
Bei Temperaturänderungen verändert sich die Ausdehnung des
Piezoaktors 2 entlang seiner Achse in Hubrichtung. Zur
Kompensation dieser Längenveränderung ist das
Ausgleichselement 7 vorgesehen. Es ist beispielsweise aus
Invar hergestellt und besitzt einen ähnlichen
Wärmeausdehnungskoeffizienten wie der Piezoaktor 2. Bei
gleicher Temperaturänderung zeigt es daher vergleichbare
Längenänderungen. Da Piezoaktor 2 und Ausgleichselement 7
in räumlicher Nähe im selben Raum angeordnet sind,
unterliegen sie beide denselben Temperatureinflüssen. Damit
zeigen beide Teile annähernd gleiche Längenänderungen.
Geringe Unterschiede in den Wärmeausdehnungskoeffizienten,
die einen Restfehler erzeugen, werden durch den Luftspalt
11 aufgefangen. Dieser kann in gewissen Grenzen vergrößert
oder verringert werden, ohne die Funktion des Ventils zu
beeinflussen. Die Dimensionierung des Luftspalts 11 wird so
gewählt, daß sowohl im kalten Zustand wie auch bei höheren
Temperaturen keine Verspannungen bzw. zu große Toleranzen
in der Übertragung des Hubs des Piezoaktors 2 auf den
Kolben 15 auftreten. Dehnt sich der Piezoaktor 2 mit
zunehmender Temperatur stärker aus, als das
Ausgleichselement 7, muß im Zustand bei Raumtemperatur ein
etwas größerer Luftspalt 11 vorgesehen werden, der mit
steigender Temperatur kleiner wird. Dehnt sich hingegen das
Ausgleichselement 7 mit steigender Temperatur stärker aus
als der Piezoaktor 2, muß im Zustand bei Raumtemperatur ein
sehr kleiner Luftspalt 11 vorgesehen werden, der mit
steigender Temperatur größer wird.
Fig. 3 zeigt ein Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten
gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Obgleich dieses Ventil 30 konstruktiv erheblich von dem
Ventil 1 des ersten Ausführungsbeispiels abweicht, liegt
dem im Ventil 30 verwendeten Ausgleichselement 31 die
gleiche Funktionsweise wie dem Ausgleichselement 7 des
ersten Ausführungsbeispiels zugrunde.
Das Ventil 30 umfaßt ein Gehäuse 32, in welchem ein
Piezoaktor 33 angeordnet ist. Der Piezoaktor 33 wird
hierbei innerhalb des Gehäuses 32 mittels einem
Vorspannelement 34 in Form einer Dichtfeder und einem
Kolben 35 vorgespannt. Gleichzeitig wird auch das
Ausgleichselement 31, welches sich im wesentlichen
konzentrisch um den Piezoaktor 33 ringförmig erstreckt,
durch die Dichtfeder 34 gegen das Gehäuse 32 des Ventils 30
vorgespannt.
An dem dem Kolben 35 gegenüberliegenden Ende des
Piezoaktors 33 schließt sich der Kolben 36 an, welcher an
seinem freien Ende verjüngt ist sowie nach der Verjüngung
in eine Kugel 37 mündet. Die Kugel 37 weist hierbei, wie in
Fig. 3 dargestellt, einen Umfangsring 38 auf, mittels
welchem die Kugel 37 durch eine Feder 39 in einen ersten
Sitz 40 vorgespannt wird.
Bei Bestromung des Piezoaktors 33 wird der Kalben 36 nebst
Kugel 37 in Fig. 3 nach unten versetzt, so daß die Kugel
37 in engen Kontakt mit dem zweiten Sitz 41 gelangt.
An den zweiten Sitz 41 schließt sich in üblicher Weise die
Ablaufdrossel 42, der Steuerraum 43 mit Zulaufdrossel 44
bis hin zur nicht dargestellten Einspritzdüse dar. Da die
weiterführenden Bauteile allgemein bekannt sind, wird auf
deren Beschreibung nebst Darstellung verzichtet.
Auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Ventils kommt das gleiche Prinzip von
Piezoaktor 33 und Ausgleichselement 31 wie beim ersten
Ausführungsbeispiel zur Wirkung. Das heißt, bei
Temperaturänderungen verändert sich die Ausdehnung des
Piezoaktors 33 entlang seiner Achse in Hubrichtung. Zur
Kompensation dieser Längenveränderung ist das
Ausgleichselement 31 vorgesehen. Es ist beispielsweise aus
Invar® oder Keramik hergestellt und besitzt einen ähnlichen
oder bevorzugt identischen Wärmeausdehnungskoeffizienten
wie der Piezoaktor 33. Bei gleicher Temperaturänderung
zeigt es daher vergleichbare Längenänderungen. Da
Piezoaktor 33 und Ausgleichselement 31 in räumlicher Nähe
im selben Raum angeordnet sind, unterliegen sie beide den
selben Temperatureinflüssen. Damit zeigen beide Teile
annähernd gleiche Längenänderungen.
Treten jedoch geringe Unterschiede in dem
Wärmeausdehnungskoeffizienten, die einen Restfehler
erzeugen, auf, kann durch einen zwischen Kolben 36 und
Kugel 37 ausgebildeten Spalt 45 dieser Restfehler
aufgefangen werden. Hierbei ist der Luftspalt 45 in
gewissen Grenzen vergrößer- bzw. verkleinerbar, ohne die
Funktion des Ventils zu beeinflussen. Die Dimensionierung
des Luftspalts 45 wird so gewählt, daß sowohl im kalten
Zustand wie auch bei höheren Temperaturen keine
Verspannungen bzw. zu große Toleranzen in der Übertragung
des Hubes des Piezoaktors 33 auf den Kolben 36 auftreten.
Dehnt sich der Piezoaktor 33 mit zunehmender Temperatur
stärker aus als das Ausgleichselement 31, muß bei
Raumtemperatur ein etwas größerer Luftspalt 45 vorgesehen
werden, der mit steigender Temperatur kleiner wird. Dehnt
sich hingegen das Ausgleichselement 31 mit steigender
Temperatur stärker aus als der Piezoaktor 33, muß bei
Raumtemperatur ein sehr kleiner Luftspalt 45 vorgesehen
werden, der mit steigender Temperatur größer wird.
Fig. 4 stellt ein drittes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Ventils 50 dar. Nachdem das Ventil 30
gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weitgehend
hinsichtlich des Aufbaus mit dem Ventil 50 des dritten
Ausführungsbeispiels übereinstimmt, werden im folgenden
lediglich die Unterschiede zwischen den beiden Ventilen
aufgezeigt.
Auch das Ventil 50 umfaßt ein Gehäuse, in welchem ein
Piezoaktor 53 angeordnet ist. Hierbei wird jedoch der Hub
des Piezoaktors 53 nicht direkt auf den Kolben 56
übertragen, sondern, wie beim ersten Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 1, ist ein Übertragungselement 52 mit dem
Piezoaktor 53 verbunden. Zudem ist das Übertragungselement
52 mit einem Ausgleichselement 51 verbunden, wobei das
Ausgleichselement 51 parallel zum Piezoaktor 53 angeordnet
ist. Schließlich greift das Ausgleichselement 51 in einen
Hebel 54 ein, welcher wiederum mit dem Kolben 56 verbunden
ist. Somit ergeben sich bei dem Ventil 50 gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel, insbesondere im Hinblick auf die
Wirkungsweise des Piezoaktors 53 und des
Ausgleichselementes 51, die gleichen Ergebnisse wie bei den
entsprechenden Bauteilen des ersten Ausführungsbeispiels
gemäß Fig. 1. In diesem Zusammenhang sei darauf
hingewiesen, daß die Ausgleichselemente des ersten und
dritten Ausführungsbeispieles, je nach Bedarf,
unterschiedliche symmetrische Formen im Querschnitt
aufweisen können. Hierbei bieten sich zum Beispiel eine
runde, dreieckförmige oder viereckförmige Querschnittsform
an.
Schließlich ist in Fig. 5 ein viertes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Ventils 60 dargestellt. Dieses
Ventil 60 gemäß Fig. 5 unterscheidet sich von dem Ventil
50 gemäß Fig. 4 dadurch, daß das Ausgleichselement 61
durch ein Vorspannelement in Form einer Dichtfeder 62
vorgespannt ist. Hierzu ist das Ausgleichselement 61 an
seinem in Fig. 5 oberen Ende mit einem Kolben 63
verbunden, welcher wiederum mit einem Übertragungselement
64 verbunden ist, und an welchem die Dichtfeder 62
angreift.
Des weiteren ist beidem Ventil 60 gemäß Fig. 5, im
Unterschied zu Ventil 50 gemäß Fig. 4 eine Führung 65
vorgesehen, welche sich in der Achse des
Ausgleichselementes 61 nebst Kolben 66 bis hin zum
Steuerventil mit ersten Sitz 67 und zweiten Sitz 68
erstreckt.
Dadurch bedingt auch das Ausgleichselement 61 des Ventils
60 in Verbindung mit dem Piezoaktor 69 die gleiche
Wirkungsweise wie bei den erstgenannten
Ausführungbeispielen eins bis drei. Zudem kann natürlich
auch bei dem dritten und vierten Ausführungsbeispielen
gemäß den Fig. 4 und 5 ein Luftspalt zwischen Kolben und
zugeordnetem Ventilglied ausgebildet sein, um den anhand
des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels erläuterten
Restfehler bei Unterschieden in dem
Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen Piezoaktor und
Ausgleichselement zu kompensieren.
Auch hat sich herausgestellt, daß eine besonders gute
Funktionsweise der erfindungsgemäßen Ventile erzielt wird,
wenn der Piezoaktor und das Steuerventil quasi in einer
Achse liegen sowie der Piezoaktor und das Ausgleichselement
sehr nahe beisammen liegen.
Abschließend ist anzumerken, daß das erfindungsgemäße
Ventil gemäß den verschiedenen Ausführungsbeispielen
einfach- oder doppelschaltend aufgebaut sein kann. Auch
sind die erfindungsgemäßen Lösungen bei einem 2/3-
Steuerventil anwendbar. Des weiteren ist den
Ausführungbeispielen gemäß den Fig. 1 bis 3 gemein, daß
der jeweilige Piezoaktor durch eine Vorspannfeder mit
niedriger Steifigkeit und hoher Vorspannkraft vorgespannt
ist.
Claims (10)
1. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten mit einem über ein
Übertragungselement(3) und einen Übersetzer (10)
betätigbaren Ventilglied (13), wobei das
Übertragungselement (3) den Hub eines Piezoaktors (2) auf
den Übersetzer (10) überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß
im Abstand zum Piezoaktor (2) ein Ausgleichselement (7)
vorgesehen ist, welches Temperaturschwankungen des
Piezoaktors (2) ausgleicht, wobei das Verhältnis des
Wärmeausdehnungskoeffizienten des Piezoaktors (2) und des
Wärmeausdehnungskoeffizienten des Ausgleichselements (7)
annähernd oder gleich 1 ist.
2. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichselement (31) als
zylindrisches Ringelement ausgebildet ist, welches den
Piezoaktor (33) umgibt.
3. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach Anspruch 1
oder zwei, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ausgleichselement (51) parallel zum Piezoaktor (53)
angeordnet ist.
4. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach einem der
Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Piezoaktor
(2) und Ausgleichselement (7) räumlich benachbart,
vorzugsweise in einem gemeinsamen Raum angeordnet sind.
5. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach einem der
Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame
Länge des Ausgleichselements (7) der Länge des Piezoaktors
(2) entspricht.
6. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach einem der
Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ausgleichselement (7) aus Invar® oder Keramik besteht.
7. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach einem der
Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
Übertragungselement (3) und Übersetzer (10) ein Luftspalt
(11) vorgesehen ist.
8. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach einem der
Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das
Übertragungselement (3) eine Zugstange (5) umfaßt und das
Ausgleichselement (7) Teil der Zugstange (5) ist.
9. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach einem der
Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Übersetzer (10) als mechanischer Übersetzer, vorzugsweise
als Hebel ausgeführt ist.
10. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Auflager des Hebels (10) in
der Achse (9) des Piezoaktors liegt.
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