DE19921660A1 - Micro valve assembly has micro valve fixed on housing by valve support which defines fluid duct system for valve and uncouples micro valve from mechanical and thermal influences of housing - Google Patents
Micro valve assembly has micro valve fixed on housing by valve support which defines fluid duct system for valve and uncouples micro valve from mechanical and thermal influences of housingInfo
- Publication number
- DE19921660A1 DE19921660A1 DE1999121660 DE19921660A DE19921660A1 DE 19921660 A1 DE19921660 A1 DE 19921660A1 DE 1999121660 DE1999121660 DE 1999121660 DE 19921660 A DE19921660 A DE 19921660A DE 19921660 A1 DE19921660 A1 DE 19921660A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- valve
- housing
- microvalve
- arrangement according
- micro
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 238000013461 design Methods 0.000 description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 238000010137 moulding (plastic) Methods 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- F16K99/0001—Microvalves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15C—FLUID-CIRCUIT ELEMENTS PREDOMINANTLY USED FOR COMPUTING OR CONTROL PURPOSES
- F15C5/00—Manufacture of fluid circuit elements; Manufacture of assemblages of such elements integrated circuits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- F16K99/0001—Microvalves
- F16K99/0003—Constructional types of microvalves; Details of the cutting-off member
- F16K99/0005—Lift valves
- F16K99/0007—Lift valves of cantilever type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- F16K99/0001—Microvalves
- F16K99/0003—Constructional types of microvalves; Details of the cutting-off member
- F16K99/0015—Diaphragm or membrane valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- F16K99/0001—Microvalves
- F16K99/0034—Operating means specially adapted for microvalves
- F16K99/0036—Operating means specially adapted for microvalves operated by temperature variations
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- F16K99/0001—Microvalves
- F16K99/0034—Operating means specially adapted for microvalves
- F16K99/0036—Operating means specially adapted for microvalves operated by temperature variations
- F16K99/0038—Operating means specially adapted for microvalves operated by temperature variations using shape memory alloys
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- F16K99/0001—Microvalves
- F16K99/0034—Operating means specially adapted for microvalves
- F16K99/0042—Electric operating means therefor
- F16K99/0048—Electric operating means therefor using piezoelectric means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- F16K99/0001—Microvalves
- F16K99/0034—Operating means specially adapted for microvalves
- F16K99/0042—Electric operating means therefor
- F16K99/0053—Electric operating means therefor using magnetostrictive means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2201/00—Properties
- C08L2201/12—Shape memory
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- F16K2099/0073—Fabrication methods specifically adapted for microvalves
- F16K2099/0074—Fabrication methods specifically adapted for microvalves using photolithography, e.g. etching
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- F16K2099/0073—Fabrication methods specifically adapted for microvalves
- F16K2099/0078—Fabrication methods specifically adapted for microvalves using moulding or stamping
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- F16K2099/0082—Microvalves adapted for a particular use
- F16K2099/009—Fluid power devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Valve Housings (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Mikroventilanordnung, die über mindestens ein Mikroventil verfügt, durch das eine Fluidströ mung steuerbar ist.The invention relates to a microvalve arrangement, which has at least one microvalve through which a fluid flow control is controllable.
Aus der WO 92/20942 ist eine Mikroventilanordnung bekannt, die über einen zentralen Block verfügt, dem auf einer Seite mehrere Mikroventile zugeordnet sind. In dem zentralen Block befindet sich ein Fluidkanalsystem, das von einem Fluid durchströmt werden kann, wobei die Fluidströmung durch die Mikroventile gesteuert wird.A microvalve arrangement is known from WO 92/20942, which has a central block on one side several micro valves are assigned. In the central block there is a fluid channel system made by a fluid can be flowed through, the fluid flow through the Micro valves is controlled.
Die bekannte Mikroventilanordnung ist insbesondere für das Einsatzfeld der Gaschromatographie konzipiert. Hingegen eig net sich dieses bekannte Ventilkonzept nur unzureichend für Anwendungen in der industriellen Fluidtechnik und dabei ins besondere auf dem Sektor der Industriepneumatik. Die dort re gelmäßig herrschenden unwirtlichen Umgebungsverhältnisse wür den unweigerlich Funktionsstörungen hervorrufen und die Le bensdauer der Mikroventilanordnung stark beeinträchtigen.The known microvalve arrangement is especially for that Field of application of gas chromatography conceived. On the other hand this well-known valve concept is insufficient for Applications in industrial fluid technology and thereby ins especially in the industrial pneumatics sector. The right there inhospitable environmental conditions which inevitably cause malfunctions and the Le severely affect the life of the microvalve arrangement.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mi kroventilanordnung zu schaffen, die sich auch unter ungünsti gen Umgebungsverhältnissen zuverlässig mit hoher Lebensdauer betreiben läßt.It is therefore an object of the present invention to provide a Mi to create kroventilanordnung, which is also under unfavorable reliable in environmental conditions with a long service life can operate.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Mikroventilanordnung, die ein Gehäuse aufweist, in dem mindestens ein Mikroventil angeordnet ist, das unter Zwischenschaltung eines Ventilträ gers an dem Gehäuse festgelegt ist, wobei der Ventilträger zum einen ein mit dem Mikroventil kooperierendes Fluidkanal system definiert und zum anderen das Mikroventil von auf das Gehäuse einwirkenden mechanischen und/oder thermischen Ein flüssen entkoppelt.This task is solved by a micro valve arrangement, which has a housing in which at least one microvalve is arranged, with the interposition of a Ventilträ Gers is fixed to the housing, the valve carrier on the one hand a fluid channel cooperating with the microvalve system and on the other hand the micro valve from to Mechanical mechanical and / or thermal action rivers decoupled.
Auf diese Weise liegt eine Mikroventilanordnung vor, deren Mikroventile durch das Gehäuse von der Umgebung abgeschirmt werden und die zudem, durch die Zwischenschaltung des Ventil trägers, vom Gehäuse so entkoppelt sind, daß die auf das Ge häuse einwirkenden mechanischen und/oder thermischen Bela stungen zu einem Großteil abgehalten werden. Dabei kann durch die Ausgestaltung des Ventilträgers und insbesondere durch entsprechende Materialwahl eine spezifische Anpassung an die im industriellen Einsatz der Mikroventilanordnung üblicher weise auftretenden Umgebungseinflüsse erfolgen. Dabei kommt für den Ventilträger insbesondere ein Material mit hoher me chanischer Festigkeit, geringem Wärmeausdehnungskoeffizient, hoher Wärmeleitfähigkeit und elektrischem Isolationsvermögen in Frage. Vorteilhaft ist ein Werkstoff, dessen Elastizitäts modul größer oder gleich dem Elastizitätsmodul des Grundkör pers der am Ventilträger angeordneten Mikroventile ist. Kera mikmaterial, insbesondere Aluminiumoxid, hat sich als beson ders empfehlenswert für den Aufbau des Ventilträgers erwie sen.In this way, there is a microvalve arrangement, the Micro valves are shielded from the environment by the housing and, moreover, by interposing the valve carrier, are decoupled from the housing so that the Ge mechanical and / or thermal load acting on the housing to a large extent. It can by the design of the valve carrier and in particular by appropriate choice of materials a specific adaptation to the more common in industrial use of the microvalve arrangement wise environmental influences occur. Here comes for the valve carrier in particular a material with high me mechanical strength, low coefficient of thermal expansion, high thermal conductivity and electrical insulation in question. A material whose elasticity is advantageous modulus greater than or equal to the elastic modulus of the basic body pers of the micro valves arranged on the valve carrier. Kera Mikmaterial, especially aluminum oxide, has proven to be special recommended for the construction of the valve carrier sen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Un teransprüchen hervor.Advantageous developments of the invention go from the Un claims.
Der Ventilträger verfügt zweckmäßigerweise über einen plat tenförmigen Aufbau und kann gleichzeitig mit mehreren Mikro ventilen bestückt sein. Eine besonders zweckmäßige Ausfüh rungsform sieht vor, daß an dem Ventilträger zwei Mikroventi le angebracht sind, die auf einander entgegengesetzten Seiten des Ventilträgers sitzen.The valve carrier expediently has a plat ten-shaped structure and can simultaneously with several micro valves. A particularly practical version tion form provides that on the valve carrier two micro-valves le are attached on opposite sides of the valve carrier.
Bei einer Mehrfachanordnung von Mikroventilen besteht die vorteilhafte Möglichkeit, aufbauend auf Mikroventilen einer niederwertigen Funktionalität durch entsprechende Verknüpfung über das Fluidkanalsystem des Ventilträgers eine insgesamt höherwertige Ventilfunktionalität zu realisieren, die sich an entsprechenden Anschlüssen der Mikroventilanordnung abgreifen läßt. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, ausgehend von zwei 2/2-Mikroventilen, deren eines in der Bauform "nor malerweise geschlossen" und deren anderes in der Bauform "normalerweise geöffnet" ausgeführt ist, eine Mikroventil anordnung mit einer 3/2-Ventilfunktionalität zu erhalten.With a multiple arrangement of micro valves, there is advantageous possibility, building on a micro valves low-value functionality through appropriate linkage a total of about the fluid channel system of the valve carrier to realize higher-quality valve functionality tap the corresponding connections of the microvalve arrangement leaves. For example, there is the option of starting of two 2/2 micro valves, one of which is in the "nor sometimes closed "and their other design "normally open" is a microvalve arrangement with a 3/2-valve functionality.
Die Befestigung der Mikroventile auf dem Ventilträger erfolgt zweckmäßigerweise durch ein Klebeverfahren, wobei der Kleber beispielsweise im Siebdruckverfahren oder mit einem Dispenser auf den Ventilträger aufgebracht wird. Elektrisch leitende Flächen oder Leiterbahnen aus Leitpaste, die für die elektri sche Ansteuerung der einzelnen Mikroventile benötigt werden, können ebenfalls im Siebdruckverfahren auf den Ventilträger aufgebracht werden.The microvalves are attached to the valve carrier expediently by an adhesive process, the adhesive for example in the screen printing process or with a dispenser is applied to the valve carrier. Electrically conductive Surfaces or conductor tracks made of conductive paste, which are used for the electri control of the individual micro valves are required, can also be screen printed onto the valve carrier be applied.
Um die Herstellung des Fluidkanalsystems des Ventilträgers zu vereinfachen, können die Fluidkanäle zumindest partiell in Form nutartiger Oberflächenvertiefungen ausgeführt werden, die in den Ventilträger eingebracht sind und vom jeweils an gesetzten Mikroventil überdeckt werden.To manufacture the fluid channel system of the valve carrier too simplify, the fluid channels can at least partially in Form groove-like surface depressions, which are inserted in the valve carrier and from each micro valve are covered.
Der Ventilträger kann durch geeignete Befestigungsmaßnahmen im Gehäuse der Mikroventilanordnung fixiert werden. Dabei kommen zweckmäßigerweise auch Zentriermittel zum Einsatz, die die exakte Lage des Ventilträgers bezüglich dem Gehäuse vor geben.The valve carrier can be secured using suitable fastening measures be fixed in the housing of the microvalve arrangement. Here Centering means are also expediently used, which the exact position of the valve carrier with respect to the housing give.
Um eine optimale Entkopplung der Mikroventile vom umgebenden Gehäuse zu erhalten, ist die Anordnung zweckmäßigerweise so getroffen, daß die Mikroventile ausschließlich mit dem Ven tilträger in Kontakt stehen und keine direkten Berührstellen mit dem Gehäuse haben.In order to optimally decouple the micro valves from the surrounding one To get housing, the arrangement is conveniently so met that the microvalves exclusively with the Ven tilträger are in contact and no direct contact points with the housing.
Die Kommunikation der Mikroventile mit externen Fluidleitun gen erfolgt über das Fluidkanalsystem und zweckmäßigerweise mehrere das Gehäuse durchsetzende Verbindungskanäle, die mit dem Fluidkanalsystem verbunden sind. Ein abgedichteter Fluid übertritt kann hier insbesondere durch Zwischenfügung eines geeigneten Dichtelementes erfolgen, das gleichzeitig bezüg lich sämtlicher Fluidübertrittsstellungen die Dichtfunktion übernimmt. The communication of the micro valves with external fluid lines gene takes place via the fluid channel system and expediently several connecting channels passing through the housing, which with are connected to the fluid channel system. A sealed fluid can be transferred here in particular by interposing a suitable sealing element take place that at the same time Lich all fluid transfer positions the sealing function takes over.
Die zum Einsatz kommenden Mikroventile können insbesondere einen mikromechanisch strukturierten Aufbau haben, wobei eine Herstellung in Ätztechnik oder Abformtechnik möglich ist. Vorteilhafte Bauformen sehen Ventilkonzepte vor, die auf pie zoelektrischem oder magnetostriktivem Funktionsprinzip basie ren, oder aber auf einem Memorymetall-Funktionsprinzip.The microvalves used can in particular have a micromechanically structured structure, one Manufacture in etching technology or impression technology is possible. Valve designs that use pie zoelectric or magnetostrictive principle of operation ren, or on a memory metal functional principle.
Die zur Ansteuerung der Mikroventile verwendete Ventilelek tronik befindet sich zweckmäßigerweise ebenfalls im Innern des Gehäuses.The valve electronics used to control the micro valves tronics is also conveniently located inside of the housing.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Mikroven tilanordnung ist das Gehäuse zumindest teilweise als MID- Körper ("Molded Interconnect Device") ausgeführt, wobei es unmittelbar mit einer zur elektrischen Kontaktierung der Ven tilelektronikbauteile und/oder des mindestens einen Mikroven tils dienenden Leiterstruktur versehen ist. Im Vergleich zu einer konventionellen planaren Leiterplattentechnologie, wie sie beispielsweise in der US 5 640 995 beschrieben wird, kön nen auf diese Weise wesentlich komplexere und bei Bedarf auch dreidimensionale Leiterstrukturen realisiert werden, die zu dem Bestandteil des Gehäuses sind, so daß sich unter Einsatz einer geringen Anzahl von Bauteilen kompakte elektrische Ver knüpfungen realisieren lassen.In a particularly advantageous embodiment of the microven til the housing is at least partially as a MID Body ("Molded Interconnect Device") running, where it directly with an electrical contact to the Ven tilelectronic components and / or the at least one microven tils serving conductor structure is provided. Compared to a conventional planar circuit board technology, such as it is described, for example, in US Pat. No. 5,640,995 This way, they are much more complex and, if necessary, also three-dimensional conductor structures can be realized, too are part of the housing so that it can be used a small number of components compact electrical Ver let ties be realized.
Die Leiterstruktur kann sich an der Innenseite der Außenwan dung des Gehäuses und/oder an einer oder mehreren, im Ge häuseinnern angeordneten Zwischenwänden des Gehäuses befin den. Die zum Einsatz kommende MID-Technologie gestattet hier eine sehr variable Realisierung bedarfsgerechter Formgebung.The ladder structure can be found on the inside of the outer wall extension of the housing and / or on one or more, in Ge located inside the partition walls of the housing the. The MID technology used allows this a very variable realization of needs-based shaping.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeich nung näher erläutert. In dieser zeigen:The invention based on the accompanying drawing tion explained in more detail. In this show:
Fig. 1 eine bevorzugte Bauform der erfindungsgemäßen Mi kroventilanordnung, wobei das Gehäuse nur teil weise abgebildet ist, um die im Gehäuseinnern be findlichen Komponenten sichtbar zu machen, FIG. 1 kroventilanordnung a preferred design of the Mi invention, the housing only partially depicted example, to visualize the be inside the case-sensitive components,
Fig. 2 das bei der Mikroventilanordnung gemäß Fig. 1 verwendete und wiederum nur in Teildarstellung abgebildete Gehäuse in Einzeldarstellung, Fig. 2 shows the housing used in the micro-valve arrangement according to FIG. 1 and again shown only in partial view in individual representation,
Fig. 3 das Gehäuse aus Fig. 2, zusätzlich mit instal lierter Ventilelektronik und Abdichtmaßnahmen für die Fluidverbindung zum Ventilträger, Fig. 3, the housing of FIG. 2, in addition to instal profiled valve electronics and sealing measures for the fluid connection to the valve carrier,
Fig. 4 eine Seitenansicht der Mikroventilanordnung mit Blickrichtung gemäß Pfeil IV aus Fig. 1 auf die Anschlußseite der Anordnung, Fig. 4 is a side view of the micro valve assembly looking in the direction according to arrow IV of FIG. 1 on the terminal side of the assembly,
Fig. 5 den bei der Mikroventilanordnung gemäß Fig. 1 bis 4 zum Einsatz gelangenden Ventilträger in perspektivischer Einzeldarstellung, wobei strich punktiert die an ihm sitzenden Mikroventile ange deutet sind und Fig. 5 the valve carrier used in the microvalve arrangement according to FIGS. 1 to 4 in a perspective individual representation, with dash-dotted lines the micro valves seated on it are indicated and
Fig. 6 eine alternative Bauform des Ventilträgers. Fig. 6 shows an alternative design of the valve carrier.
Die Mikroventilanordnung 1 des Ausführungsbeispiels besitzt ein Gehäuse 2 mit vorzugsweise quaderförmiger und insbesonde re würfelartiger Außenkontur. In der Zeichnung ist die Außen wandung 3 des Gehäuses 2, die normalerweise einen zusammen hängenden Hohlkörper bildet, der einen Innenraum 4 definiert, zur Verbesserung der Übersichtlichkeit nur teilweise abgebil det. Sichtbar ist eine Bodenwand 5 und eine zur Anschlußseite der Mikroventilanordnung 1 orientierte, rechtwinkelig zur Bo denwand 5 verlaufende Seitenwand 6.The microvalve arrangement 1 of the embodiment has a housing 2 with a preferably cuboid and in particular re cube-like outer contour. In the drawing, the outer wall 3 of the housing 2 , which normally forms a coherent hollow body that defines an interior 4 , only partially in order to improve the clarity. Visible is a bottom wall 5 and a side wall 6 oriented to the connection side of the microvalve arrangement 1 and at right angles to the bottom wall 5 .
Das Gehäuse 2 verfügt desweiteren über eine den Innenraum 4 unterteilende Zwischenwand 7. Sie ist fest mit der Außenwan dung 3 verbunden, wobei vorzugsweise eine integrale Bauweise vorgesehen ist.The housing 2 has a further dividing the interior space 4 intermediate wall. 7 It is firmly connected to the outer wall 3 , preferably an integral construction is provided.
Beim Ausführungsbeispiel ist die Zwischenwand 7 sowohl mit der Bodenwand 5 als auch mit der Seitenwand 6 einstückig ver bunden.In the exemplary embodiment the intermediate wall 7, both the bottom wall 5 connected as well as one piece with the side wall ver. 6
Benachbart zur Zwischenwand 7 sind in dem Innenraum 4 zwei nur schematisch angedeutete Mikroventile 8, 8' untergebracht. Sie befinden sich beim Ausführungsbeispiel in einem ersten (12) der beiden durch die Zwischenwand 7 voneinander abge teilten Teilräume 12, 13 des Innenraumes 4.Adjacent to the intermediate wall 7 , two micro valves 8 , 8 ′, which are only indicated schematically, are accommodated in the interior 4 . You are in the embodiment in a first ( 12 ) of the two by the intermediate wall 7 abge divided partitions 12 , 13 of the interior 4th
Die beiden Mikroventile 8, 8' verfügen über einen ein- oder mehrteiligen, beispielsweise in Schichtbauweise ausgeführten Grundkörper 14, der jeweils mindestens ein nicht näher darge stelltes Ventilglied und eine zugehörige Aktorik enthält. Es kann sich beispielsweise um Piezoventile handeln oder um Ven tile, deren Aktivierung durch Magnetostriktion oder auf Basis des sogenannten Memorymetall-Effektes hervorgerufen wird. Das Ventilglied kann beispielsweise als Biegeelement oder als Membranelement ausgeführt sein, wobei auch eine elektrostati sche Betätigung denkbar wäre. Zur Fertigung kommen insbeson dere die aus der Mikrosystemtechnik bekannten Verfahren zum Einsatz, beispielsweise unter Verwendung einer Silizium-Ätz technik oder eines Kunststoff-Abformungsverfahrens.The two microvalves 8 , 8 'have a one-part or multi-part base body 14 , for example in a layered construction, each of which contains at least one valve member (not shown in more detail) and an associated actuator system. It can be, for example, piezo valves or Ven tiles whose activation is caused by magnetostriction or on the basis of the so-called memory metal effect. The valve member can be designed, for example, as a bending element or as a membrane element, an electrostatic actuation being conceivable as well. The processes known from microsystem technology are used in particular for production, for example using a silicon etching technique or a plastic molding process.
Die Mikroventile 8, 8' sind nicht direkt am Gehäuse 2 ange bracht, die gehäusefeste Fixierung erfolgt vielmehr nur mit telbar unter Zwischenschaltung eines als Ventilträger 15 be zeichneten Zwischenkörpers. Die Mikroventile 8, 8' sind an dem Ventilträger 15 befestigt, der seinerseits am Gehäuse 2 festgelegt ist. Zwischen den Mikroventilen 8, 8' und dem Ge häuse 2 liegt zweckmäßigerweise ein allseitiger Abstand vor, der aber sehr gering sein kann und daher in der Zeichnung nicht im einzelnen ausgewiesen ist.The microvalves 8 , 8 'are not placed directly on the housing 2 , the housing-fixed fixation takes place rather only with telbar with the interposition of an intermediate body designated as valve carrier 15 be. The microvalves 8 , 8 'are fastened to the valve carrier 15 , which in turn is fixed on the housing 2 . Between the micro valves 8 , 8 'and the Ge housing 2 there is expediently an all-round distance, which can be very small and is therefore not shown in detail in the drawing.
Der Ventilträger 15 beinhaltet ein aus mehreren Fluidkanälen zusammengesetztes Fluidkanalsystem 16, das auch aus Fig. 5 und 6 gut ersichtlich ist. Es mündet mit Verbindungsöffnungen 17, 17' zu zwei äußeren Bestückungsflächen 18, 18' des Ven tilträgers 15 aus, an denen die beiden Mikroventile 8, 8' fi xiert sind. Über die Verbindungsöffnungen 17, 17' kommuni ziert das Fluidkanalsystem 16 mit nicht näher dargestellten Ventilkanälen der Mikroventile 8, 8'. The valve carrier 15 contains a fluid channel system 16 composed of a plurality of fluid channels, which is also clearly visible from FIGS . 5 and 6. It opens with connection openings 17 , 17 'to two outer mounting surfaces 18 , 18 ' of the Ven tilträger 15 , on which the two micro valves 8 , 8 'fi xed. Via the connection openings 17 , 17 ', the fluid channel system 16 communicates with valve channels of the microvalves 8 , 8 ', which are not shown in detail.
Zur optimalen Ausnutzung des verfügbaren Einbauraumes ist der Ventilträger 15 plattenartig ausgeführt, wobei sich die bei den Bestückungsflächen 18, 18' an den beiden einander entge gengesetzt orientierten größeren Plattenflächen befinden. Es ergibt sich dadurch ein sandwichartiger Aufbau, wobei die beiden Mikroventile 8, 8' den Ventilträger 15 zwischen sich einschließen.For optimal use of the available installation space, the valve carrier 15 is designed in the manner of a plate, the ones in the assembly surfaces 18 , 18 'being located on the two larger plate surfaces oriented opposite one another. This results in a sandwich-like structure, the two micro-valves 8 , 8 'enclosing the valve carrier 15 between them.
Zweckmäßigerweise ist die Anordnung so getroffen, daß die Ausdehnungsebene des Ventilträgers 15 parallel zur Ausdeh nungsebene der Zwischenwand 7 verläuft.The arrangement is expediently such that the plane of expansion of the valve carrier 15 extends parallel to the plane of expansion of the intermediate wall 7 .
Das Fluidkanalsystem 16 verfügt über weitere Verbindungsöff nungen 22, die die Schnittstelle des Fluidkanalsystems 16 zur Umgebung der Mikroventilanordnung 1 darstellen. Sie befinden sich an einer Außenfläche des Ventilträgers 15 und vorliegend an der der Innenfläche der Seitenwand 6 zugewandten Schmal seite des Ventilträges 15.The fluid channel system 16 has further connection openings 22 , which represent the interface of the fluid channel system 16 to the surroundings of the microvalve arrangement 1 . They are located on an outer surface of the valve carrier 15 and in the present case on the narrow side of the valve carrier 15 facing the inner surface of the side wall 6 .
Würde das Gehäuse 2 im Bereich der weiteren Verbindungsöff nungen 22 über geeignete Aussparungen verfügen, könnten die weiteren Verbindungsöffnungen 22 unmittelbar zum Anschluß weiterführender Fluidleitungen oder Fluidkanäle herangezogen werden. Beim Ausführungsbeispiel ist jedoch vorgesehen, daß die Außenwandung 3 des Gehäuses 2 von Verbindungskanälen 23 durchsetzt ist, die zum einen über Anschlußöffnungen 24 an der Außenfläche der Außenwandung 3 ausmünden und die anderer seits den weiteren Verbindungsöffnungen 22 derart gegenüber liegend an der Innenfläche der Seitenwand 6 münden, daß eine Verbindung zum Fluidkanalsystem 16 vorliegt. Dabei ist die fluidische Schnittstelle zwischen dem Ventilträger 15 und dem Gehäuse 2 abgedichtet, was beim Ausführungsbeispiel durch Zwischenschaltung eines aus geeignetem Dichtmaterial beste henden Dichtelementes 25 geschieht. Dieses verfügt über einen maskenartigen Aufbau mit einer der Anzahl der Kanalübergänge entsprechenden Anzahl von Löchern, so daß es zur gleichzeiti gen Abdichtung sämtlicher Kanalübergänge dient. Auf diese Weise erspart man sich eine Mehrzahl von Einzeldichtungen.If the housing 2 in the region of the further calculations Verbindungsöff 22 have appropriate recesses, which further connection openings 22 could be used directly for the connection of continuing fluid lines or fluid conduits. In the exemplary embodiment, however, it is provided that the outer wall 3 of the housing 2 is penetrated by connecting channels 23 , which on the one hand open out via connection openings 24 on the outer surface of the outer wall 3 and on the other hand open out on the other side of the further connecting openings 22 in such a manner that they lie opposite on the inner surface of the side wall 6 that there is a connection to the fluid channel system 16 . The fluidic interface between the valve carrier 15 and the housing 2 is sealed, which is done in the exemplary embodiment by interposing a sealing element 25 consisting of a suitable sealing material. This has a mask-like structure with a number of holes corresponding to the number of channel transitions, so that it serves for simultaneous sealing of all channel transitions. In this way, a number of individual seals are saved.
Der Ventilträger 15 ist durch geeignete Befestigungsmaßnahmen am Gehäuse 2 festgelegt. Beim Ausführungsbeispiel greift er mit einem randseitigen Halteabschnitt 26 formschlüssig in ei ne an der Innenfläche der Außenwandung 3 ausgenommene Halte vertiefung 27 ein, die einen Beitrag zur exakten Positionie rung bzw. Zentrierung leistet. Zusätzlich ist der Ventilträ ger 15 durch Verkleben stoffschlüssig am Gehäuse 2 festge legt. Denkbar sind aber auch andere, beispielsweise kraft- und/oder formschlüssige Verbindungen, zum Beispiel durch Ver schrauben oder Verstiften. Jedenfalls bleiben die beiden Mi kroventile 8, 8' von den gewählten Befestigungsmaßnahmen zweckmäßigerweise nicht unmittelbar beeinflußt.The valve carrier 15 is fixed to the housing 2 by suitable fastening measures. In the exemplary embodiment, it engages with an edge-side holding section 26 in a form-fitting manner in egg ne on the inner surface of the outer wall 3 recessed holding recess 27 , which contributes to the exact positioning or centering. In addition, the Ventilträ ger 15 is firmly bonded to the housing 2 by gluing. But other, for example non-positive and / or positive connections, for example by screwing or pinning, are also conceivable. In any case, the two micro valves 8 , 8 'are advantageously not directly influenced by the chosen fastening measures.
Somit hat der Ventilträger 15 eine Mehrfachfunktion. Neben der Bereitstellung des der Zufuhr und Abfuhr des von den Mi kroventilen zu steuernden Fluides dienenden Fluidkanalsystems 16 hat er die Funktion eines Entkopplungskörpers, der die an ihm befestigten Mikroventile 8, 8' von auf das Gehäuse 2 ex tern einwirkenden mechanischen und/oder thermischen Einflüs sen entkoppelt. Auf diese Weise wird verhindert, daß die im Betrieb auf die Mikroventilanordnung 1 einwirkenden Umge bungseinflüsse - beispielsweise Temperaturschwankungen, Stöße oder Vibrationen - in einem schädlichen Maße auf die Mikro ventile 8, 8' übertragen werden.The valve carrier 15 thus has a multiple function. In addition to the provision of the supply and discharge of the fluid channel system 16 to be controlled by the micro-valves to be controlled, it has the function of a decoupling body, which has the micro-valves 8 , 8 ′ attached to it from mechanical and / or thermal influences acting externally on the housing 2 decoupled. In this way it is prevented that the environmental influences acting on the microvalve arrangement 1 during operation - for example temperature fluctuations, shocks or vibrations - are transmitted to the microvalves 8 , 8 'to a harmful extent.
Diese Vorgaben erfüllt der Ventilträger 15 im wesentlichen durch eine auf den Aufbau der Mikroventile 8, 8' abgestimmte Materialwahl. Beim Ausführungsbeispiel besteht er aus Kera mikmaterial, wobei sich Aluminiumoxidmaterial als besonders zweckmäßig erwiesen hat. Material dieser Art zeichnet sich durch eine hohe mechanische Festigkeit, geringen Wärmeausdeh nungskoeffizient, hohe Wärmeleitfähigkeit und elektrisch iso lierende Eigenschaften aus. Der Elastizitätsmodul (E-Modul) des Ventilträges 15 ist dabei vorzugsweise gleich oder größer als der Elastizitätsmodul der Grundkörper 14 der am Ventil träger 15 befestigten Mikroventile 8, 8'.The valve carrier 15 essentially fulfills these requirements by choosing a material that is matched to the structure of the microvalves 8 , 8 ′. In the exemplary embodiment, it consists of ceramic material, alumina material having proven particularly expedient. Material of this type is characterized by high mechanical strength, low thermal expansion coefficient, high thermal conductivity and electrically insulating properties. The modulus of elasticity (E-modulus) of the valve wearer 15 is preferably equal to or greater than the elastic modulus of the base body 14 of the carrier to the valve 15 attached micro-valves 8, 8 '.
Die Mikroventile 8, 8' sind zweckmäßigerweise auf den Ventil träger 15 aufgeklebt. Der Kleber kann hier im Siebdruckver fahren oder mit einem Dispenser auf den Ventilträger 15 auf gebracht werden. Ebenfalls im Siebdruckverfahren lassen sich elektrisch leitende Flächen oder Leiterbahnen aus Leitpaste auf den Ventilträger 15 aufbringen, um elektrische Leiter 28, 28' zu erhalten, die zur Verbindung mit der elektrisch betä tigten Aktorik der Mikroventile 8, 8' dienen.The micro valves 8 , 8 'are expediently glued to the valve carrier 15 . The adhesive can move here in Siebdruckver or be brought onto valve carrier 15 with a dispenser. Also in the screen printing process, electrically conductive surfaces or conductor tracks made of conductive paste can be applied to the valve carrier 15 in order to obtain electrical conductors 28 , 28 'which are used for connection to the electrically actuated actuators of the micro valves 8 , 8 '.
Die bedarfsgemäße Betätigung der Mikroventile 8, 8' erfolgt unter Vermittlung einer Ventilelektronik 32, die zweckmäßi gerweise im Innenraum 4 des Gehäuses 2 plaziert ist. Ver schiedenen Bauteile 33 der Ventilelektronik sind in Fig. 1 und 3 exemplarisch angedeutet. Im Zusammenhang mit den beim Ausführungsbeispiel als Piezoventile ausgebildeten Mikroven tilen 8, 8' beinhaltet die Ventilelektronik 32 zweckmäßiger weise ein Hilfsspannungs-Modul, einen DC/DC-Wandler und ein Entlader-Modul. Zentrales Element ist dabei der DC/DC-Wand ler, durch den die Spannungskonvertierung der regelmäßig vor handenen Eingangsspannung von 24 Volt auf die erforderliche Aktoransteuerspannung erfolgt. Das diesem Wandler vorgeschal tete Hilfsspannungs-Modul dient dazu, die Eingangsspannung auf eine konstante Versorgungsspannung von etwa 10 bis 11 Volt zu reduzieren, um negative Auswirkungen toleranzbeding ter Schwankungen der Eingangsspannung zu verhindern. Das Ent lader-Modul hat die Aufgabe, beim Abschalten der Eingangs spannung den DC/DC-Wandler abzuschalten und den von einem Piezobieger gebildeten Aktor, der hier eine kapazitive Wir kung hat, zu entladen. Zu diesem Zweck wird vom Entlader- Modul ständig die anliegende Eingangsspannung gemessen und bei Unterschreitung von 15 Volt eine Transistorschaltung ak tiviert, die diesen Entlade- und Abschaltvorgang auslöst (nicht dargestellt).The actuation of the microvalves 8 , 8 'as required takes place through the intermediation of valve electronics 32 , which is conveniently placed in the interior 4 of the housing 2 . Ver different components 33 of the valve electronics are exemplified in FIGS . 1 and 3. In connection with the Mikroven valves 8 , 8 'formed in the exemplary embodiment as piezo valves, the valve electronics 32 expediently includes an auxiliary voltage module, a DC / DC converter and a discharger module. The central element is the DC / DC converter, through which the voltage conversion of the regularly available input voltage of 24 volts to the required actuator drive voltage takes place. The auxiliary voltage module connected upstream of this converter serves to reduce the input voltage to a constant supply voltage of approximately 10 to 11 volts in order to prevent negative effects of tolerance-related fluctuations in the input voltage. The unloader module has the task of switching off the DC / DC converter when the input voltage is switched off and discharging the actuator formed by a piezo bender, which has a capacitive effect here. For this purpose, the input voltage is continuously measured by the discharger module and a transistor circuit is activated when the voltage falls below 15 volts, which triggers this discharge and switch-off process (not shown).
Die notwendige elektrische Schaltung wird zweckmäßigerweise in Teilfunktionen oder vollständig in einem ASIC auf einem Silizium-Chip zusammengefaßt.The necessary electrical circuit is convenient in partial functions or completely in an ASIC on one Silicon chip summarized.
Die Ventilelektronikbauteile 33 sitzen an einer aus Fig. 2 gut ersichtlichen, elektrisch leitfähigen Leiterstruktur 34, die auch zur Kontaktierung der Mikroventile 8, 8' dient, in dem sie mit den elektrischen Leitern 28 des Ventilträgers 15 in Verbindung steht. The valve electronic components 33 are seated on an electrically conductive conductor structure 34 , which can be clearly seen in FIG. 2 and which also serves for contacting the microvalves 8 , 8 'by being connected to the electrical conductors 28 of the valve carrier 15 .
Ein großer Vorteil der beispielsgemäßen Mikroventilanordnung 1 besteht nun darin, daß die gesamte Leiterstruktur 34 unmit telbar am Gehäuse 2 der Mikroventilanordnung 1 vorgesehen ist, das hierbei, zumindest in den die Leiterstruktur 34 auf weisenden Bereichen, als MID-Körper ausgeführt ist, wobei "MID" für "Molded Interconnect Device" steht, also für ein regelmäßig spritzgegossenes Formteil mit strukturiertem Lei terbild.A great advantage of the exemplary microvalve arrangement 1 now consists in the fact that the entire conductor structure 34 is provided directly on the housing 2 of the microvalve arrangement 1 , which in this case is embodied as a MID body, at least in the region of the conductor structure 34 , wherein "MID "stands for" Molded Interconnect Device ", in other words for a regularly injection molded part with a structured conductor pattern.
Die MID-Technik macht es möglich, die Leiterstruktur 34 an ders als bei der konventionellen planaren Leiterplattentech nik mehr als zweidimensional auszuführen und insbesondere dreidimensionale Lösungen zu realisieren, wie sie in der Zeichnung zum Ausdruck kommen. Die erforderlichen Leiter strukturen lassen sich damit wesentlich einfacher auf engstem Raum realisieren, wobei eine praktisch uneingeschränkte Ge staltungsfreiheit herrscht. Indem das Gehäuse 2 selbst den MID-Körper bildet, kann zudem auf separate Leiterstruktur- Träger verzichtet werden, was ein weiteres Einsparpotential bei den Herstell- und Materialkosten zur Folge hat.The MID technology makes it possible to carry out the conductor structure 34 more than two-dimensionally than in the conventional planar circuit-board technology, and in particular to implement three-dimensional solutions such as are shown in the drawing. This makes it much easier to implement the required conductor structures in the smallest of spaces, with virtually unlimited design freedom. Since the housing 2 itself forms the MID body, it is also possible to dispense with separate conductor structure carriers, which results in further savings potential in terms of manufacturing and material costs.
Beim Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Leiterstruktur 34 sowohl über die Zwischenwand 7 als auch über die Innenfläche der Außenwandung 3, wobei sie zweckmäßigerweise auf beiden einander entgegengesetzten Wandflächen der Zwischenwand 7 verläuft. Es versteht sich jedoch, daß je nach Gestaltung des Gehäuses 2 beliebige Bestandteile desselben als Träger für die Leiterstruktur 34 fungieren können. Möglich ist insbeson dere auch ein mehrteiliger Gehäuseaufbau in der Weise, daß ein die Leiterstruktur 34 aufweisender Teil als MID-Körper und die übrigen Bestandteile in konventioneller Gehäusetech nik ausgeführt sind.In the exemplary embodiment, the conductor structure 34 extends both over the intermediate wall 7 and also over the inner surface of the outer wall 3 , it expediently running on both opposite wall surfaces of the intermediate wall 7 . However, it goes without saying that, depending on the design of the housing 2, any components of the same can act as a carrier for the conductor structure 34 . It is also possible in particular a multi-part housing structure in such a way that a part comprising the conductor structure 34 as an MID body and the other components are designed in conventional housing technology.
Die Ventilelektronikbauteile befinden sich zweckmäßigerweise in ihrer Gesamtheit an der Zwischenwand 7, wobei sie über die beiden Wandflächen verteilt sind, um eine optimale Raumaus nutzung zu erhalten.The valve electronics components are expediently in their entirety on the intermediate wall 7 , whereby they are distributed over the two wall surfaces in order to obtain optimal space utilization.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, erstrecken sich einige Leiter der Leiterstruktur 34 an der Innenfläche der Seitenwand 6 und en den in ersten Verbindungsabschnitten 35, die mit zweiten Ver bindungsabschnitten 36 der elektrischen Leiter 28 des Ventil trägers 15 in Verbindung stehen, um auf diese Weise die Ven tilelektronik 32 mit der Aktorik der Mikroventile 8, 8' steuerungstechnisch zu verknüpfen.As is apparent from Fig. 2, some conductors of the conductor structure 34 extend on the inner surface of the side wall 6 and in the first connecting sections 35 , which are connected to second connecting sections 36 of the electrical conductors 28 of the valve carrier 15, in order in this way the Ven electronics electronics 32 to link the actuation of the micro valves 8 , 8 'control technology.
An der Außenfläche der Seitenwand 6 sind schließlich noch elektrische Anschlußmittel 37 vorgesehen, die ebenfalls mit der Leiterstruktur 34 des Gehäuses 2 verbunden sind und die den Anschluß einer externen Steuereinrichtung und/oder Strom versorgungseinrichtung ermöglichen.Finally, electrical connection means 37 are also provided on the outer surface of the side wall 6 , which are also connected to the conductor structure 34 of the housing 2 and which enable the connection of an external control device and / or power supply device.
Bei der Herstellung des MID-Gehäuses 2 können verschiedene Verfahren zur Anwendung gelangen. Möglich sind beispielsweise Zwei-Komponenten-Spritzgußverfahren, Heißprägeverfahren, La ser-Direktstrukturierung oder 3D-Maskenbelichtung. Bei Anwen dung eines Zwei-Komponenten-Spritzgußverfahrens wird bei spielsweise so vorgegangen, daß zuerst ein Körper aus metal lisierbarem Kunststoff gespritzt wird, der die Strukturen für die späteren Leiterbahnen formt. In einem Zwischenschritt wird dieser Vorspritzling gebeizt und mit Palladiumkeimen ak tiviert. Nach dieser chemischen Behandlung wird in einem wei teren Spritzprozeß ein nicht metallisierbarer Kunststoff um die erste Form gespritzt, der die Zwischenräume des Vor spritzlings auffüllt und die endgültige Form des MID-Körpers erzeugt. In der anschließenden chemischen Metallisierung wird auf der nicht bekeimten Oberfläche des zweiten Spritzvorgan ges kein Metall abgeschieden, so daß nur auf der freiliegen den Oberfläche des ersten Spritzvorganges Leiterbahnen ent stehen, die in einem weiteren Schritt galvanisch verstärkt werden können und die die Leiterstruktur 34 bilden.Various methods can be used in the manufacture of the MID housing 2 . For example, two-component injection molding processes, hot stamping processes, laser direct structuring or 3D mask exposure are possible. When applying a two-component injection molding process, for example, the procedure is such that first a body made of metalizable plastic is injected, which forms the structures for the later conductor tracks. In an intermediate step, this pre-molded part is pickled and activated with palladium seeds. After this chemical treatment, a non-metallizable plastic is injected around the first mold in a white injection process, which fills the gaps between the pre-molded parts and produces the final shape of the MID body. In the subsequent chemical metallization, no metal is deposited on the non-germinated surface of the second spraying process, so that conductor tracks are only formed on the exposed surface of the first spraying process, which can be galvanically reinforced in a further step and which form the conductor structure 34 .
Die beiden beim Ausführungsbeispiel vorhandenen Mikroventile 8, 8' sind als 2/2-Wegeventile ausgeführt, wobei es sich im einen Falle um eine Bauform des Typs "normalerweise geschlos sen" und im anderen Fall um eine Bauform des Typs "normaler weise geöffnet" handelt. Diese beiden Mikroventile 8, 8' sind nun durch die Ventilelektronik 32 derart ansteuerbar, daß sich in Verbindung mit einer entsprechenden fluidischen Ver knüpfung unter Vermittlung des Fluidkanalsystems 16 an den äußeren Anschlußöffnungen 24 eine 3/2-Ventilfunktion abgrei fen läßt. Aufbauend auf zwei identischen Ventilen einer ein fachen, niedrigen Funktionalität kann auf diese Weise eine Mikroventilanordnung mit höherer Ventilfunktionalität reali siert werden. In der Regel ermöglicht dies einen einfacheren und kostengünstigeren Aufbau als eine vergleichsweise Lösung, bei der nur ein einziges Mikroventil installiert ist, das un mittelbar bereits eine 3/2-Ventilfunktion beinhaltet. The two microvalves 8 , 8 'present in the exemplary embodiment are designed as 2/2-way valves, in one case it is a design of the "normally closed" type and in the other case it is a "normally open" design . These two microvalves 8 , 8 'are now controllable by the valve electronics 32 such that, in conjunction with a corresponding fluidic connection by means of the fluid channel system 16 at the outer connection openings 24, a 3/2-valve function can be performed. Building on two identical valves with a simple, low functionality, a microvalve arrangement with higher valve functionality can be realized in this way. As a rule, this enables a simpler and more cost-effective construction than a comparative solution in which only a single microvalve is installed, which already includes a 3/2-valve function.
Zu dem Ventilträger 15 sei noch angemerkt, daß sich das Fluidkanalsystem 16 auch zumindest teilweise in Gestalt nut artiger Oberflächenvertiefungen 38 des Ventilträges 15 reali sieren läßt, wie dies exemplarisch in Fig. 6 angedeutet ist. Die Oberflächenvertiefungen 38 werden hier vom jeweils ange setzten Mikroventil 8, 8' unter Bildung von Fluidkanälen überdeckt.Regarding the valve carrier 15, it should also be noted that the fluid channel system 16 can also be realized at least partially in the form of groove-like surface depressions 38 of the valve carrier 15 , as is exemplified in FIG. 6. The surface depressions 38 are covered here by the respectively placed microvalve 8 , 8 'to form fluid channels.
Claims (22)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999121660 DE19921660A1 (en) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | Micro valve assembly has micro valve fixed on housing by valve support which defines fluid duct system for valve and uncouples micro valve from mechanical and thermal influences of housing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999121660 DE19921660A1 (en) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | Micro valve assembly has micro valve fixed on housing by valve support which defines fluid duct system for valve and uncouples micro valve from mechanical and thermal influences of housing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19921660A1 true DE19921660A1 (en) | 2000-11-30 |
Family
ID=7907686
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1999121660 Ceased DE19921660A1 (en) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | Micro valve assembly has micro valve fixed on housing by valve support which defines fluid duct system for valve and uncouples micro valve from mechanical and thermal influences of housing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19921660A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1383360A1 (en) * | 2002-07-18 | 2004-01-21 | FESTO AG & Co | Injection moulded lead carrier and method of producing the same |
CN103674525A (en) * | 2013-12-03 | 2014-03-26 | 合肥今典机械科技有限公司 | Assistive device assembly for inching valve assembly |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2074293A (en) * | 1980-04-02 | 1981-10-28 | Gewerk Eisenhuette Westfalia | Control unit for an electro-hydraulic roof support control arrangement |
DE3810788A1 (en) * | 1988-03-30 | 1989-10-12 | Teves Gmbh Alfred | Valve-block unit |
WO1992020942A1 (en) * | 1991-05-20 | 1992-11-26 | Photovac International, Inc. | Fluid control valve arrangement |
US5301717A (en) * | 1991-04-09 | 1994-04-12 | Mannesmann Aktiengesellschaft | Valve base plate assembly |
US5640995A (en) * | 1995-03-14 | 1997-06-24 | Baxter International Inc. | Electrofluidic standard module and custom circuit board assembly |
DE19722925C1 (en) * | 1997-05-27 | 1998-09-10 | Mannesmann Ag | Electrical connecting element for valve unit electromagnets |
-
1999
- 1999-05-11 DE DE1999121660 patent/DE19921660A1/en not_active Ceased
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2074293A (en) * | 1980-04-02 | 1981-10-28 | Gewerk Eisenhuette Westfalia | Control unit for an electro-hydraulic roof support control arrangement |
DE3810788A1 (en) * | 1988-03-30 | 1989-10-12 | Teves Gmbh Alfred | Valve-block unit |
US5301717A (en) * | 1991-04-09 | 1994-04-12 | Mannesmann Aktiengesellschaft | Valve base plate assembly |
WO1992020942A1 (en) * | 1991-05-20 | 1992-11-26 | Photovac International, Inc. | Fluid control valve arrangement |
US5640995A (en) * | 1995-03-14 | 1997-06-24 | Baxter International Inc. | Electrofluidic standard module and custom circuit board assembly |
DE19722925C1 (en) * | 1997-05-27 | 1998-09-10 | Mannesmann Ag | Electrical connecting element for valve unit electromagnets |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1383360A1 (en) * | 2002-07-18 | 2004-01-21 | FESTO AG & Co | Injection moulded lead carrier and method of producing the same |
US7276267B2 (en) | 2002-07-18 | 2007-10-02 | Festo Ag & Co. | Method for the manufacture of an injection molded conductor carrying means |
CN103674525A (en) * | 2013-12-03 | 2014-03-26 | 合肥今典机械科技有限公司 | Assistive device assembly for inching valve assembly |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1367307B1 (en) | Piezo-electric valve | |
WO2008138371A1 (en) | Modular valve arrangement for different throughflow categories | |
DE102014114212A1 (en) | diaphragm valve | |
WO2001089004A1 (en) | Piezoelectric bending transducer and use thereof | |
DE4138491A1 (en) | MICROMECHANICAL VALVE FOR MICROMECHANICAL DOSING DEVICES | |
EP1306598B1 (en) | Microvalve | |
EP0606048A1 (en) | Fluid valve assembly | |
DE19921659C2 (en) | Micro-valve arrangement | |
EP2140183B1 (en) | Piezoelectric valve battery | |
DE19921660A1 (en) | Micro valve assembly has micro valve fixed on housing by valve support which defines fluid duct system for valve and uncouples micro valve from mechanical and thermal influences of housing | |
WO2012025197A1 (en) | Piezoelectric valve | |
DE19937974B4 (en) | valve means | |
EP1345483A2 (en) | Contact device for a valve drive and a valve assembly provided therewith | |
DE102009023308B3 (en) | Pneumatic device i.e. valve device, for use in production of electricity, has energy transducer serving for transformation of compressed air energy into electricity, where energy transducer is attached at input side of venting channels | |
DE19916839C1 (en) | Pre-control valve device for modular fluid control valve unit has standard pre-control module combined with adaption part matched to main fluid control valve type | |
DE10243699B4 (en) | Method for producing a microvalve | |
DE102020209594B3 (en) | Fluid device | |
DE102010031922A1 (en) | Valve unit e.g. bistable valve unit, has control valve modules equipped with contact units, where connection end of one of contact units is arranged at growing surface of one control valve module | |
DE102017219434B4 (en) | Actuator assembly, membrane polymer actuator equipped therewith and method of manufacture | |
EP2396535B1 (en) | Piezoelectric actuator, method for producing the actuator, and injector | |
EP1752693B1 (en) | Solenoid actuated valve | |
DE10243995B3 (en) | Multi-layer microvalve with integrated electrical drive, has contact and signal line for application of control voltage for operation of valve element at corner edge of control layer and/or valve opening layer | |
DE19727552A1 (en) | Micro flow control valve | |
DE102006030466B4 (en) | Valve carrier device and associated valve arrangement | |
DE10027354A1 (en) | Actuator array with fluidic drive |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |