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KR101450367B1 - 압전밸브 - Google Patents

압전밸브 Download PDF

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Publication number
KR101450367B1
KR101450367B1 KR1020107000327A KR20107000327A KR101450367B1 KR 101450367 B1 KR101450367 B1 KR 101450367B1 KR 1020107000327 A KR1020107000327 A KR 1020107000327A KR 20107000327 A KR20107000327 A KR 20107000327A KR 101450367 B1 KR101450367 B1 KR 101450367B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bending element
nozzle
housing
piezoelectric
nozzle insert
Prior art date
Application number
KR1020107000327A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100043177A (ko
Inventor
요헨 샤이블레
마르쿠스 그뢰들
Original Assignee
훼르비거 아우토마티지어룬스테크닉 홀딩 게엠베하
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 훼르비거 아우토마티지어룬스테크닉 홀딩 게엠베하 filed Critical 훼르비거 아우토마티지어룬스테크닉 홀딩 게엠베하
Publication of KR20100043177A publication Critical patent/KR20100043177A/ko
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Publication of KR101450367B1 publication Critical patent/KR101450367B1/ko

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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/004Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by piezoelectric means
    • F16K31/005Piezoelectric benders
    • F16K31/006Piezoelectric benders having a free end
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

본 발명은 압전밸브에 관한 것으로, 상기 압전밸브는 하우징 (1) 을 구비하며, 상기 하우징은 매체가 관류될 수 있는 내부 챔버 (2) 를 구비하고, 상기 내부 챔버 안에는 흐름 매체를 위한 할당된 연결부 (5; 6) 와 연통되며, 시트면을 가진 실링 시트를 구비한 적어도 하나의 노즐 (3, 3'; 4) 이 장착되고, 이때 하우징의 상기 내부 챔버 안에는 전기적 활성화를 통해 변형 가능한 압전 굽힘요소 (7) 가, 상기 굽힘요소 (7) 의 변형으로 인해 노즐에 대해 움직일 수 있는 굽힘요소의 섹션 (9) 에 의해 노즐이 (3, 3'; 4) 이 닫힐 수 있도록 수용되어 있으며, 그리고 상기 굽힘요소는 적어도 노즐과 마주하고 있는 그의 영역에 탄성적으로 유연한 재료로 만들어진 지지체 (13; 14) 를 구비한다. 이때, 상기 실링 시트는 정면쪽에서 노즐 인서트 (15; 30) 에 배치되어 있으며, 상기 노즐 인서트는 시트면 (17) 에 대해 본질적으로 수직으로 이동 가능하게, 하우징에 고정된 수용부 (24; 24') 안에 배치되어 있고, 이때 상기 수용부와 상기 할당된 노즐 인서트의 사이에는 열팽창 가능한 보상 부재 (25) 가 작용한다.

Description

압전밸브 {PIEZOELECTRIC VALVE}
본 발명은 압전밸브에 관한 것으로, 상기 압전밸브는 하우징을 구비하며, 상기 하우징은 매체가 관류될 수 있는 내부 챔버를 구비하고, 상기 내부 챔버 안에는 흐름 매체를 위한 할당된 연결부와 연통되며, 시트면을 가진 실링 시트를 구비한 적어도 하나의 노즐이 장착되고, 이때 하우징의 상기 내부 챔버 안에는 전기적 활성화를 통해 변형 가능한 압전 굽힘요소가, 상기 굽힘요소의 변형으로 인해 노즐에 대해 움직일 수 있는 굽힘요소의 섹션에 의해 노즐이 닫힐 수 있도록 수용되어 있으며, 그리고 상기 굽힘요소는 적어도 노즐과 마주하고 있는 그의 영역에 탄성적으로 유연한 재료로 만들어진 지지체를 구비한다.
압전밸브는 여러 형태로 예컨대 DE 2511752 A1, DE 3400645 A1, DE 3527069 A1, EP 0404082 B1, EP 0538236 A1, DE 4320909 C1, DE 4410153 C1, WO 97/09555 A1, DE 19547149 A1, EP 0191011 B1, EP 0565510 B1 에 공지되어 있다. 폐쇄 위치에서의 가능한 한 적은 누출과 관련하여 압전 굽힘요소가 적어도 노즐과 마주하고 있는 그의 영역에 탄성적으로 유연한 재료로 만들어진 지지체를 구비하는 동종의 압전밸브가 특히 EP 0907852 B1 과 EP 0943812 A1 에 기술되어 있다. 첫 번째에 언급된 EP 0907852 B1 에 따르면, 탄성적으로 유연한 재료로 만들어진 지지체는 굽힘요소 상에 국부적으로 설치된, 예컨대 플루오르 실리콘으로 구성된 엘라스토머 원판으로 실시된다. EP 0943812 A1 에 따르면, 자유로이 움직일 수 있고 클램핑부의 외부에 놓여 있는 압전 굽힘요소의 영역 상에는 엘라스토머로 만들어진 코팅이 제공되며, 상기 코팅은 단부쪽에 실링 불룩부를 구비하고, 상기 실링 불룩부는 바깥쪽으로 하우징의 내부 챔버를 밀봉한다.
전기식으로 제어 가능한 대부분의 다른 밸브와 비교하여, 압전밸브는 특히 높은 스위칭 동력 (switching dynamics) 으로 그 탁월함을 나타내며, 상기 스위칭 동력으로 인해 이 밸브 유형은 다수의 적용에 특히 유용하다. 하지만, 가능한 폐쇄력이 휨의 증가와 더불어 감소하기 때문에, 굽힘 변환기 (bending transducer) 의 특유의 힘-거리 특성곡선 (이러한 점에서는 특히 DE 4410153 C1 을 참조할 것) 은 압전밸브의 적용을 제한한다. 이로 인해, 압전밸브에 의해 스위칭될 수 있는 유동 성능 (상기 유동 성능은 스위칭될 수 있는 관류와 스위칭될 수 있는 압력차를 곱한 수에 대해 비례적이다) 이 일반적으로 제한된다.
본 발명의 목적은 - 특히 높은 스위칭 동력과 같은 공지의 장점을 유지하면서 또는 심지어 높이면서 - 공지의 동종의 압전밸브보다 실제로 더 높은 스위칭 성능이 달성될 수 있고, 실제에 보다 적합한, 도입부에 언급된 유형의 압전밸브를 제공하는 것이다.
상기 목적은 종래 유형의 압전밸브에 있어서 본 발명에 따르면 실링 시트 (sealing seat) 가 정면쪽에서 노즐 인서트 (nozzle insert) 에 배치되어 있고, 상기 노즐 인서트는 시트면 (seat surface) 에 대해 본질적으로 수직으로 이동 가능하게, 하우징에 고정된 수용부 안에 배치되어 있으며, 이때 상기 수용부와 상기 할당된 노즐 인서트의 사이에는 열팽창 가능한 보상 부재 (compensation member) 가 작용함으로써 달성된다. 그러므로, 본 발명의 근본적인 특징은, 노즐의 실링 시트가 하우징에 대해 변화 불가능한 또는 변하지 않게 설정된 위치를 차지하는 것이 아니라, 오히려 하우징에 대한 실링 시트의 위치는 하우징에 고정된 수용부 안에서의, 그 정면들 중 하나에 실링 시트를 구비한 노즐 인서트의 이동을 통해 변화할 수 있다는 데에 있다. 이때, 하우징에 대한 실링 시트의 위치는 열팽창 가능한 보상 부재의 치수에 따라 변하고, 상기 보상 부재는, 상기 보상 부재가 그의 열적 팽창 또는 수축에 상응하여 노즐 인서트를 할당된 수용부 안에서 이동시키도록, 하우징에 고정된 수용부와 상기 할당된 노즐 인서트의 사이에서 작용한다. 이때, 상기 언급된 열팽창 가능한 보상 부재는, 상기 보상 부재의 열팽창시 하우징에 고정된 수용부의 내부에서의 노즐 인서트가 굽힘요소로부터 멀리 움직여지도록 배치되어 있다. 그러므로, 상기 보상 부재는 커지고, 달리 얘기하면, 상기 보상 부재의 열팽창시 굽힘요소의 할당된 표면에 대한 상기 정면쪽에서 노즐 인서트에 배치된 실링 시트의 간격이 커진다. 이러한 방식으로, 엘라스토머 재료로 만들어지고 굽힘 변환기의 해당 표면에 배치된 지지체 (support) 의 열팽창에 의한 부풀어오름은, 엘라스토머 재료로 만들어진 상기 지지체의 표면이 밸브의 특정한 스위칭 상태에서 실링 시트의 시트면에 대해 유지하고 있는 간격이 밸브의 작동 온도에 관계 없이 본질적으로 일정하고 공지의 동종의 압전밸브의 경우에서보다 어쨌든 현저히 적게 변화한다는 의미에서 보상된다. 이는 압전밸브의 실용적인 사용에 결정적인 다수의 장점에서 그 영향을 나타낸다. 한편으로는, 공지의 동종의 압전밸브에서는 여러 작동온도에서의 이용과 관련하여 (전형적인 작동 범위: -30 내지 +80℃; 확대된 작동 범위: -50 내지 +100℃) 안전성이 누락되거나 또는 적어도 현저히 감소되는데, 이는 특히 확대된 온도범위에서의 사용시 매우 부정적인 영향을 미친다. 그 결과로서, 한편으로는 특히 얼마 안 되는 작동온도에서 공지의 동종의 밸브보다 적은 아이들 스트로크 (idle stroke) 를 갖고 작동하는 본 발명에 따른 압전밸브, 또한 그의 관류 성능이 온도영향을 받지 않거나 또는 선행기술에 비해 감소된 온도영향만을 받는 압전밸브가 설계될 수 있다. 이는 스위칭 동력에만 바람직하게 작용하는 것이 아니다. 이 이외에, 압전 굽힘요소의 전형적인 힘-거리 특성곡선을 고려하여, 또한 감소된 아이들 스트로크의 결과로서의 본 발명을 적용하여 보다 높은 유동 성능이 스위칭될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 압전밸브의 작동 특성곡선은 공지의 동종의 밸브에서보다 큰 온도범위에 걸쳐 더 잘 재생될 수 있다. 이는 본질적으로 압전밸브를 밸브의 스위칭 거동의 특히 좋은 재생 가능성이 필요한 영역에서 이용될 수 있게 한다. 또한, 본 발명에 따른 압전밸브는 선행기술을 통해 가능한 것보다 더 큰 온도범위에서 안정적으로 작동할 수 있으며, 이는 스위칭 동력과 관련하여 전기식으로 작동된 다른 밸브보다 월등한 압전밸브를 특히 보다 높은 온도범위에서 이용될 수 있게 한다.
상기 언급된 바람직한 작용들을 특히 확실하게 달성하기 위해, 특히 보상 부재와 굽힘요소의 지지체가 동일하거나 또는 서로 밀접히 연관된 재료로 구성됨으로써, 또한 동일하거나 또는 본질적으로 동일한 유효 두께를 가짐으로써 보상 부재가 본질적으로 굽힘요소의 지지체와 동일한 열팽창 거동을 가지면 바람직하다. 그러나, 이는 강제적인 것은 아닌다. 왜냐하면, 상기 기술된 장점들은 예컨대 보상 부재가 굽힘요소의 지지체보다 두껍게 설계됨으로써, 하지만 지지체의 재료보다 적은 열팽창계수를 가진 재료로 구성됨으로써 상기 보상 부재와 상기 지지체를 위한 여러 재료쌍을 갖고 달성될 수 있기 때문이다. 이러한 재료쌍들은, 예컨대 하우징에 고정된 수용부와 노즐 인서트와 보상 부재의 상응하는 두 표면들과의 신뢰성 있는 연결 (이로 인해, 보상 부재에 대해 노즐 인서트에 초기 응력을 가하는 별도의 스프링 요소 (아래 참조) 가 불필요해진다) 과 관련하여 특정한 조건들하에서 심지어 특히 바람직한 것으로 증명될 수 있다.
상기 보상 부재는 특히 바람직하게는 링 모양으로 설계되고, 노즐 인서트의 칼라와 수용부의 숄더의 사이에 배치된다. 이 경우, '링 모양' 이란 반드시 원형일 필요는 없다; 오히려 링 모양으로 닫힌 보상 부재는 그 자체가 닫혀 있는 모든 임의의 기하학적 형태를 가질 수 있다. 이러한 유형의 링 모양의 보상 부재와 함께, 노즐 인서트의 위치의 변경에 필요한 이동력은 특히 콤팩트한 밸브에서도 신뢰성 있게 제공될 수 있고, 이때 노즐 인서트의 축에 대해 대칭적인 이동력의 노즐 인서트 안으로의 도입은 기능 안전에 유리하다.
본 발명은 노즐 인서트를 위한 수용부가 바로 하우징 안에 형성되어 있는 밸브에서뿐만 아니라 노즐 인서트를 위한 수용부가 하우징 안에 삽입된 별도의 노즐 홀더 (nozzle holder) 안에 설계되어 있는 밸브에서도 실현될 수 있다. 두 번째에 언급된 실시형태는, 특히 노즐 홀더가 정밀한 나사산을 통해 하우징 안으로 나사결합되거나 또는 선택 가능한 깊이로 하우징 안으로 압입될 수 있음으로써 추가적인 기하학적 자유도 (degree of freedom) 를 통해 원하는 작동 특성곡선을 설정하기 위한 노즐의 조정이 가능하다는 점에서 유리하다.
노즐 인서트가 스프링 요소를 이용해 보상 부재에 대해 초기 응력을 받을 수 있다는 것은 이미 상기에서 언급되었다. 이 경우, 이러한 스프링은 특히 노즐 인서트를 위한, 하우징에 고정된 수용부에 지지될 수 있고, 여러 가지 구조로 설계될 수 있다. 보상 부재가 인장력 (tensile force) 의 전달에 적합한 방식으로, 예컨대 접착, 경화 등으로 노즐 인서트 및 할당된 수용부와 연결되면, 상응하는 별도의 스프링 요소가 생략될 수 있다. 이 이외에, 이러한 연결은 상응하는 부품들 간의 기밀적인 연결을 안전하게 할 수 있다는 장점을 가진다.
상기 언급된 장점들과 함께 본 발명은 단지 하나의 노즐을 가진 밸브에서뿐만 아니라 본질적으로 서로 마주하고 있는 2 개의 노즐 (상기 노즐들은 예컨대 3/2 웨이 시트 밸브 (way seat valve) 에서 사용되는 것과 같이 전기적 활성화로 인한 굽힘요소의 변형을 통해 선택적으로 닫힐 수 있다) 을 가진 밸브에서도 이용될 수 있다. 넓은 온도범위에 의한 본 발명에 따른 밸브의 특히 높은 정밀성 및 작동 특성곡선의 재생 가능성은 특히 3/2 웨이 밸브를 위해 매우 새로운 적용을 가능하게 한다. 특별한 방식으로, 본 발명의 장점들은, 굽힘요소가 정해진 대로 두 노즐들 중 각각 하나를 폐쇄하는 그의 마지막 위치로 스위칭될 수 있을뿐만 아니라 오히려 흐름저항의 변경을 통해 관류를 서로 상이한 비율로 제어하기 위해 두 노즐들 사이의 임의의 중간 위치를 차지할 수 있는, 비례적으로 작동하는 공압식 조정 부재 또는 조절기에서 그 효과를 발휘한다. 본 발명을 이용하여, 특히 온도영향하에서 작동 정확성과 재생 가능성에 대한 높은 요구를 충족시키며 압전식으로 가동된 흐름 스위치가 비로소 얻어진다. 비례적으로 작동하는 상응하는 스위치 밸브의 굽힘요소가 전기적으로 활성화되지 않은 그의 작동점 (operating point) 에서 어떤 위치를 차지해야만 하는가에 따라, 굽힘요소에는 1 개 또는 2 개의 복원 스프링이 작용할 수 있고, 상기 복원 스프링들은 각각 하우징에 고정된 받침대 (abutment) 에 지지되고, 전류가 흐르고 있지 않은 작동 동안 미리 주어진 굽힘요소의 위치로 상기 굽힘요소에게 초기 응력을 가하거나 또는 히스테리시스 효과를 감소하는 의미에서 작용하며, 그리고 전기적 활성화가 끝나면 굽힘요소의 복원을 돕는다.
이하, 본 발명을 도면에 도시되어 있는 바람직한 2 개의 실시예를 통해 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 제 1 압전밸브의 노즐쪽 영역의 종방향 단면이며, 상기 밸브는 도시되어 있지 않은 영역에서는 선행기술에 따라 구성되어 있고,
도 2 는 본 발명에 따른 제 2 압전밸브의 노즐쪽 영역의 종방향 단면이며, 상기 밸브도 역시 도시되어 있지 않은 영역에서는 선행기술에 따라 구성되어 있다.
도 1 에 도시되어 있는 바람직한 실시형태의 밸브는 그의 근본적인 구성에 있어서는 EP 943812 A1 (US 6143744 B1) 에 공지된 밸브와 일치한다. 그러므로, 도시되어 있는 밸브의 모든 상세 부분 및 그 밖의 설계 특징에 관한 상세한 설명을 생략하므로, 하기의 설명을 보충하기 위해서는 상기 언급된 문헌을 충분히 참조하도록 한다.
도 1 에 도시되어 있는 압전밸브는 하우징 (1) 을 포함하며, 상기 하우징은 매체가 관류될 수 있는 내부 챔버 (2) 를 구비한다. 내부 챔버 (2) 안에는 서로 마주하고 있는 2 개의 노즐 (3, 4) 이 장착되고, 상기 노즐들은 각각 흐름 매체를 위한 할당된 연결부 (5 또는 6) 와 연통된다. 이 이외에, 하우징 (1) 의 내부 챔버 (2) 안으로는 공지의 방식으로 - 도시되어 있지 않은 - 개구부가 합류한다. 전기적 활성화를 통해 변형 가능한 압전 굽힘요소 (7) 는, 전기적 활성화시 하우징에 대한 그의 위치를 변경하는 상기 굽힘요소의 영역 (8) 의 단부쪽 섹션 (9) 이 두 노즐 (3, 4) 의 사이로 돌출하도록 하우징 (1) 의 내부 챔버 (2) 안에 수용되어 있다. 그러므로, 전기적 활성화에 따라 굽힘요소 (7) 는 제 1 노즐 (3) 또는 제 2 노즐 (4) 을 폐쇄할 수 있고, 또는 두 노즐이 어느 정도 넓게 열려져 있는 임의의 중간 위치들을 차지할 수 있다.
자유로이 그의 클램핑 점을 넘어 돌출하는 영역 (8) 에서, 굽힘요소 (7) 의 위에는 탄성적으로 유연한 엘라스토머 재료로 구성된 코팅 (10) 이 제공되어 있고, 상기 코팅은 굽힘요소 (7) 의 윗면 (11) 과 아랫면 (12) 에서 각각 지지체 (13 또는 14) 를 형성한다.
도 1 에서 아래에 도시되어 있는 노즐 (3) 은 노즐 인서트 (nozzel insert, 15) 를 포함하며, 하우징의 내부 챔버 (2) 를 향한 상기 노즐 인서트의 정면은, 노즐 (3) 의 축 (16) 에서 본질적으로 수직으로 있는 시트면 (seat surface, 17) 을 형성한다. 노즐 인서트 (15) 를 수용하기 위해 하우징 (1) 은 계단형 보어 (stepped bore, 18) 를 구비하며, 보다 작은 보어 지름을 가진 그의 영역 (19) 은 하우징의 내부 챔버 (2) 와 이웃해 배치되어 있고 보다 큰 보어 지름을 가진 그의 영역 (20) 은 하우징 (1) 의 외면과 이웃해 배치되어 있다. 상이한 보어 지름들을 가지는 계단형 보어 (18) 의 두 영역 (19, 20) 은 숄더 (shoulder, 21) 에 의해 서로 분리되어 있다. 노즐 인서트 (15) 는 관 섹션 (22), 및 단부쪽에서 상기 관 섹션에 배치된 칼라 (collar, 23) 를 구비한다. 상기 노즐 인서트는 시트면 (17) 에 대해 본질적으로 수직으로 이동 가능하게 하우징 (1) 안에 안내되어 있다. 이를 위해, 노즐 인서트 (15) 의 관 섹션 (22) 은 특히 노즐 인서트를 위한 수용부 (24) 를 형성하는 계단형 보어 (18) 의 작은 보어 지름을 가진 영역 (19) 안에 축 (16) 을 따라 미끄러지게 수용되어 있다.
계단형 보어 (18) 의 숄더 (21) 와 노즐 인서트 (15) 의 칼라 (23) 사이에는 열팽창 가능한 보상 부재 (25) 가 엘라스토머 링 (26) 의 형태로 배치되어 있다. 계단형 보어 (18) 의 보다 큰 보어 지름을 가진 영역 (20) 의 벽에 지지되고, 노즐 인서트 (15) 의 보어 (28) 와 연통되는 보어 (29) 를 구비한 스프링 (27) 을 이용해, 노즐 인서트는 엘라스토머 링 (26) 에 밀착되기 위해 초기 응력을 받는다. 엘라스토머 링 (26) 은 굽힘요소 (7) 의 코팅 (10) 과 동일한 재료로 구성되고, 노즐 (3) 과 마주하고 있는 영역에서의 코팅 (10) 의 두께와 일치하는 두께를 가진다. 이 방식으로, 밸브의 작동 온도의 상승시 노즐 인서트 (15) 는 코팅 (10) 이 열에 의해 팽창되는 것과 동일한 정도로 되돌아간다 (즉, 굽힘요소 (7) 로부터 멀리 움직여진다). 그러므로, 굽힘 변환기의 폐쇄 위치는 온도에 따라 변화하는 코팅 (10) 의 두께에도 불구하고 일정하다. 열린 노즐 (3) 의 경우, 굽힘요소 (7) 의 미리 주어진 위치에서 시트면 (17) 에 대한 지지체 (14) 의 표면의 간격에도 마찬가지가 적용된다.
도 1 에서 위에 도시되어 있는 노즐 (4) 에는, 상응하는 노즐 인서트 (30) 가 직접 하우징 (1) 의 보어 안에 이동 가능하게 안내되어 있지 않고 오히려 - 역시 계단형 보어로 디자인된 - 노즐 홀더 (31) 의 보어 안에 안내되어 있다는 조건하에 상기 설명이 동일하게 적용된다. 이에 따르면, 노즐 인서트 (30) 를 위한 수용부 (24') 는 노즐 홀더 (31) 의 계단형 보어에 의해 형성된다. 노즐 홀더 (31) 는 나사산 연결부 (32) 를 통해 하우징 (1) 안으로 나사결합되어 있다. 그러므로, 노즐 홀더 (31) 의 위치는 밸브의 스위칭 특성곡선 또는 작동 특성곡선을 조정하기 위해 설정될 수 있다.
도 1 에는 또한 복원 스프링 (33) 이 도시되어 있으며, 상기 복원 스프링은, 굽힘요소의 코팅 (10) 이 노즐에 밀봉적으로 밀착함으로써 굽힘요소의 전기적 활성화 없이 노즐 (3) 이 신뢰성 있게 닫혀 있도록 노즐 (3) 에 대해 굽힘요소 (7) 에 초기 응력을 가한다.
도 2 에 도시되어 있는 압전밸브는 도 1 에 따른 압전밸브와는 2 가지 특징에서만 구별된다. 한편으로는, 두 노즐 (3', 4) 은 상기에서 도 1 에 따른 밸브의 노즐 (4) 과 관련하여 기술된 바와 같이 실시되고, 따라서 두 노즐 (3', 4) 은 상기 기술된 의미에서 설정될 수 있다. 이 이외에, 좌우대칭의 상을 형성하며 배치된 2 개의 복원 스프링 (33, 34) 이 설치되어 있으며, 상기 복원 스프링들은 서로 반대 방향으로 굽힘요소 (7) 에 작용하고, 따라서 상기 굽힘요소는 전기적 활성화 없이 두 노즐 (3', 4) 의 시트면들 사이에 있는 중간 위치를 신뢰성 있게 차지한다. 이러한 방식으로, 도 2 에 따른 밸브는 비례적으로 작동하는 조정 부재로서의 사용에 특히 적합하다.

Claims (11)

  1. 압전밸브로서, 상기 압전밸브는 하우징 (1) 을 구비하며, 상기 하우징은 매체가 관류될 수 있는 내부 챔버 (2) 를 구비하고,
    상기 내부 챔버 안에는 흐름 매체를 위한 할당된 연결부 (5; 6) 와 연통되며, 시트면을 가진 실링 시트를 구비한 적어도 하나의 노즐 (3, 3'; 4) 이 장착되고,
    하우징의 상기 내부 챔버 안에는, 전기적 활성화를 통해 변형 가능한 압전 굽힘요소 (7) 가, 상기 굽힘요소 (7) 의 변형으로 인해 노즐에 대해 움직일 수 있는 굽힘요소의 섹션 (9) 에 의해 노즐 (3, 3'; 4) 이 닫힐 수 있도록 수용되어 있으며,
    상기 굽힘요소는 적어도 노즐과 마주하고 있는 그의 영역에 탄성적으로 유연한 재료로 만들어진 지지체 (13; 14) 를 구비하고,
    상기 실링 시트는 정면쪽에서 노즐 인서트 (15; 30) 에 배치되어 있으며, 상기 노즐 인서트는 시트면 (17) 에 대해 본질적으로 수직으로 이동 가능하게, 하우징에 고정된 수용부 (24; 24') 안에 배치되어 있고,
    상기 수용부와 상기 할당된 노즐 인서트의 사이에는 열팽창 가능한 보상 부재 (25) 가 작용하는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보상 부재 (25) 는 링 모양으로 설계되고, 상기 노즐 인서트 (15; 30) 의 칼라 (23) 와 상기 수용부 (24; 24') 의 숄더 (21) 의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 보상 부재 (25) 는 상기 굽힘요소 (7) 의 지지체 (13; 14) 와 본질적으로 동일한 열팽창 거동을 갖는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 보상 부재 (25) 의 두께와 상기 지지체 (13; 14) 의 두께는 서로 본질적으로 일치하는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 수용부 (24') 는 상기 하우징 (1) 안에 삽입된 노즐 홀더 (31) 안에 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 노즐 인서트 (15; 30) 는 스프링 요소 (27) 에 의해 보상 부재 (25) 에 대해 예비 응력을 받는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 보상 부재 (25) 는 인장력의 전달을 위하여 노즐 인서트 (15; 30) 및 할당된 수용부 (24; 24') 와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 압전밸브는 서로 본질적으로 마주하고 있는 2 개의 노즐 (3, 3'; 4) 을 구비하며, 상기 노즐들은 전기적 활성화로 인한 굽힘요소 (7) 의 변형을 통해 선택적으로 닫힐 수 있는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 2 개의 노즐 (3; 4) 의 폐쇄를 위한 굽힘요소의 섹션 (9) 의 영역에서 굽힘요소 (7) 에 복원 스프링 (33) 이 작용하며, 상기 복원 스프링은 하우징에 고정된 받침대에 지지되고, 상기 복원 스프링은 상기 2 개의 노즐들 중 하나에 밀착시키기 위해 상기 굽힘요소에 예비 응력을 가하는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 2 개의 노즐 (3'; 4) 의 폐쇄를 위한 굽힘요소의 섹션 (9) 의 영역에서 굽힘요소 (7) 에 서로 반대 방향으로 향한 2 개의 복원 스프링 (33; 34) 이 작용하며, 상기 복원 스프링들은 상기 2 개의 노즐의 사이에 있는 중간 위치로 상기 굽힘요소에 예비 응력을 가하고, 상기 복원 스프링들은 각각 하우징에 고정된 받침대에 지지되는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
  11. 제 7 항에 있어서, 2 개의 노즐 (3'; 4) 에는 각각의 실링 시트가 정면쪽에서 노즐 인서트 (15; 30) 에 배치되어 있으며, 상기 노즐 인서트는 시트면 (17) 에 대해 본질적으로 수직으로 이동 가능하게, 하우징에 고정된 수용부 (24; 24') 안에 배치되어 있고, 각각 상기 수용부와 상기 할당된 노즐 인서트의 사이에는 열팽창 가능한 보상 부재 (25) 가 작용하는 것을 특징으로 하는 압전밸브.
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