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Dokumentenidentifikation DE60214394T2 13.09.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001415210
Titel IN EINEM MIKROVENTIL ZUR DRUCKREGELUNG UND IN EINEM PROPORTIONALMIKROVENTIL EINSETZBARE MIKROMECHANISCHE STRUKTUR
Anmelder Kelsey-Hayes Co., Livonia, Mich., US
Erfinder HUNNICUTT, A., Harry, Ann Arbor, MI 48105, US
Vertreter WUESTHOFF & WUESTHOFF Patent- und Rechtsanwälte, 81541 München
DE-Aktenzeichen 60214394
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, SK, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 31.07.2002
EP-Aktenzeichen 027633981
WO-Anmeldetag 31.07.2002
PCT-Aktenzeichen PCT/US02/24255
WO-Veröffentlichungsnummer 2003012566
WO-Veröffentlichungsdatum 13.02.2003
EP-Offenlegungsdatum 06.05.2004
EP date of grant 30.08.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.09.2007
IPC-Hauptklasse G05D 16/04(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse F15C 5/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft allgemein mikroelektromechanische Vorrichtungen und im Besonderen einen Mikroventilvorrichtung mit einer mikrobearbeiteten Struktur, die geeignet ist zur Verwendung in solchen Vorrichtungen wie einem Mikrodruckregelventil und einem proportional gesteuerten Mikroventil.

MEMS (mikroelektromechanische Systeme) sind eine Klasse von Systemen, die physikalisch klein sind, mit Größenmerkmalen im Mikrometerbereich. Der Bereich der Erfindung ist nicht durch den Weg beschränkt, auf dem das System hergestellt wird. Diese Systeme können sowohl elektrische als auch mechanische Komponenten aufweisen. Der Ausdruck "mikrobearbeitet" wird allgemein so verstanden, dass er die Herstellung dreidimensionaler Strukturen und beweglicher Teile von MEMS-Vorrichtungen bedeutet. MEMS verwendete ursprüngliche modifiziert Herstellungstechniken für integrierte Schaltungen (Computerchips) (wie beispielsweise chemisches Ätzen) und Materialien (wie beispielsweise Siliziumhalbleitermaterial), um diese sehr kleinen mechanischen Vorrichtungen mikrozubearbeiten. Heutzutage sind sehr viel mehr Mikrobearbeitungstechniken und -materialien verfügbar. Der Ausdruck "Mikroventil", wie er in dieser Anmeldung verwendet wird, bezeichnet ein Ventil mit Größenmerkmalen im Mikrometerbereich und wird daher nach Definition zumindest teilweise durch Mikrobearbeitung gebildet. Der Ausdruck "Mikroventilvorrichtung", wie er in dieser Anmeldung verwendet wird, meint eine Vorrichtung, die ein Mikroventil umfasst, und die anderen Komponenten umfassen kann. Es sollte angemerkt werden, dass, falls andere Komponenten als ein Mikroventil von der Mikroventilvorrichtung umfasst werden, diese anderen Komponenten mikrobearbeitete Komponenten oder (größere) Komponenten makroskopischer Größe sein können.

Verschiedene Mikroventilvorrichtungen sind zum Steuern eines Fluidflusses innerhalb eines Fluidkreislaufs vorgeschlagen worden. Eine typische Mikroventilvorrichtung umfasst ein verschiebbares Element, das durch einen Körper beweglich gestützt wird und mit einem Aktuator zur Bewegung zwischen einer geschlossenen Stellung und einer vollständig offenen Stellung funktional gekoppelt ist. Wenn es in die geschlossene Stellung gebracht wird, sperrt das verschiebbare Element einen ersten Fluidanschluss ab oder verschließt diesen, der sich in fluidischer Kommunikation mit einem zweiten Fluidanschluss befindet, wodurch es Fluid daran hindert, zwischen den Fluidanschlüssen zu fließen. Wenn das verschiebbare Element sich von der geschlossenen Stellung zur vollständig offenen Stellung bewegt, wird es Fluid zunehmend ermöglicht, zwischen den Fluidanschlüssen zu fließen.

Eine typische Mikroventilvorrichtung umfasst typischerweise auch ein Federelement, welches das verschiebbare Element in Richtung der offenen Position (in einem üblicherweise offenen Mikroventil) oder in Richtung der geschlossenen Position (in einem üblicherweise geschlossenen Mikroventil) drückt bzw. drängt. Das Federelement kann vom verschiebbaren Element getrennt sein oder mag ein integraler Teil des verschiebbaren Elements sein, wobei es unter dem Druck des Aktuators verzogen wird, wobei der verzogene Teil eine Kraft entwickelt, die dem Aktuator entgegenwirkt und das verschiebbare Element zurück zu der Position drängt, in welcher das Federelement unverzogen ist (oder am wenigsten verzogenen). Beispielsweise beschreibt US 4,821,997 an Zdeblick eine Art von Mikroventil, in welchem der Aktuator für das verschiebbare Element aus einem Fluid mit einem abgedichteten Hohlraum mit einer dünnen Wand besteht. Wenn das Fluid aufgeheizt wird, dehnt sich das Fluid aus, und die dünne Wand beult sich nach außen auf. Die dünne Wand ist benachbart einem Ventilsitz in einem Fluiddurchgang angeordnet und steuert, wenn die Wand in Richtung des Ventilsitzes verzogen ist, den Fluss eines Fluids durch den Ventilsitz. Die Wand arbeitet aufgrund ihrer elastischen Verformung ebenfalls als ein Federelement, wodurch sie eine Kraft entwickelt, welche die Wand zurück in ihre unverzogene (sich nicht ausbeulende) Stellung drängt.

Im Betrieb zwingt der Aktuator das verschiebbare Element dazu, sich in Richtung der Stellung zu bewegen, die der Stellung entgegengesetzt ist, in welche das Federelement das verschiebbare Element drängt. Der Aktuator muss eine Kraft erzeugen, die ausreicht, um die Federkraft zu überwinden, die dem verschiebbaren Element zugeordnet ist. Als eine allgemeine Regel erhöht sich die Ausgangskraft, die vom Aktuator benötigt wird, um das verschiebbare Element gegen das Federelement zu bewegen, wenn sich die Verschiebung des verschiebbaren Elements erhöht.

Zusätzlich zum Erzeugen einer Kraft, die ausreicht, um die dem Federelement zugeordnete Federkraft zu überwinden, muss der Aktuator eine Kraft erzeugen, die in der Lage ist, die Fluidflusskräfte zu überwinden, die auf das verschiebbare Element wirken, die der vorgesehenen Verschiebung des verschiebbaren Elements entgegenwirken. Diese Fluidflusskräfte erhöhen sich allgemein, wenn sich die Durchflussrate durch die Fluidanschlüsse erhöht.

US 5,178,190 beschreibt eine elektrostatisch betreibbare Mikroventilanordnung, in welcher elektrostatische Kräfte, die an ein verschiebbares Element angelegt werden, dieses Element gegen die Federvorspannung beweglicher Balkenelemente bewegt, um einen Fluidfluss durch das offenliegende Mikroventil zu erzeugen.

Als solches muss die Anforderung an die Ausgabekraft des Aktuators, und dann wiederum an die Größe des Aktuators und an die zum Antreiben des Aktuators benötigte Leistung, allgemein erhöht werden, wenn die Anforderung an die Verschiebung des verschiebbaren Elements sich erhöht und/oder wenn sich die Anforderung an die Durchflussrate durch die Fluidanschlüsse erhöht.

Die veröffentliche internationale Patentanmeldung WO 01/98688 A2 beschreibt eine frühere Entwicklung des vorliegenden Anmelders, die nicht nach dem Prioritätstag des vorliegenden Falls veröffentlicht worden ist. Dieses Dokument betrifft ebenfalls eine Mikroventilvorrichtung, aber lässt Raum für eine Verbesserung und Optimierung dieser Technologie.

Dementsprechend besteht ein Bedarf an einer Mikroventilvorrichtung, die in der Lage ist, relativ große Durchflussraten zu steuern und/oder die ein verschiebbares Element aufweist, das zu relativ großen Verschiebungen mit einem relativ kompakten und niedrigleistenden Aktuator in der Lage ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt eine Mikroventilvorrichtung nach Anspruch 1 bereit. Bevorzugte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Mikroventilvorrichtung mit einer ersten Platte, einer zweiten Platte und einer dritten Platte. Die zweite Platte ist zwischen der ersten Platte und der dritten Platte verbunden. Die zweite Platte enthält ein feststehendes Element und ein bewegliches Plattenventilgleitelement. Das Gleitelement beschränkt den Durchfluss eines Fluids durch die Mikroventilvorrichtung veränderlich. Die zweite Platte definiert einen ersten Zufuhranschluss, einen Ausgabekanal und einen Rücklaufanschluss. In einer Druckerhöhungsstellung ermöglicht das Gleitelement es dem Fluid, von dem ersten Zufuhranschluss zum Ausgabekanal zu fließen. In einer Druckhaltestellung isoliert das Gleitelement den Ausgabekanal sowohl von dem ersten Zufuhranschluss als auch von dem Rücklaufanschluss. Die Druckerniedrigungsstellung ermöglicht es Fluid, vom Ausgabekanal zum Rücklaufanschluss zu fließen. Druck vom Ausgabekanal arbeitet gegen eine erste axiale Endfläche des Gleitelements. Vorzugsweise erstreckt sich ein Pufferkolben axial von der ersten axialen Endfläche, um eine Bewegung des Gleitelements zu dämpfen, und um als ein Lager zu dienen, um das Gleitelement seitlich zu stützen. In einer Druckreglungsventil-Ausführungsform der Mikroventilvorrichtung wird auf die zweite axiale Endfläche des Gleitelements (gegenüber der ersten axialen Endfläche) mittels einer Feder eingewirkt, wobei die Stellung des Gleitelements durch ein ins Gleichgewicht Bringen der Kraft bestimmt wird, die durch die Feder ausgeübt wird, und der Kraft, die durch das Fluid ausgeübt wird, das gegen die erste axiale Endfläche wirkt. In einer Mikroproportionalventil-Ausführungsform der Mikroventilvorrichtung wird auf die zweite axiale Endfläche des Gleitelements (gegenüber der ersten axialen Endfläche) mittels eines druckbeaufschlagten Fluids in einer Steuerkammer gewirkt, wobei die Stellung des Gleitelements durch ein ins Gleichgewicht Bringen der Kraft bestimmt wird, die durch das Fluid ausgeübt wird, das gegen die erste axiale Endfläche wirkt, mit der Kraft, die durch das Fluid ausgeübt wird, das gegen die zweite axiale Endfläche wirkt. Der Druck in der Steuerkammer wird vorzugsweise mittels eines Mikrovorsteuerventils gesteuert, so dass das Gleitelement ein vorgesteuertes Mikroventil bildet.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Mikroventilvorrichtung, mit einer ersten Platte davon entfernt, um auf eine zweite Platte und Teile einer dritten Platte sehen zu können.

2a ist eine Schnittansicht eines Mikrodruckregelventils, das in 1 gezeigt ist, und zwar betrachtet entlang einer Linie A-A von 1, welche die erste, die zweite und die dritte Platte zeigt.

2b ist eine Schnittansicht des in 1 gezeigten Mikrodruckregelventils, und zwar betrachtet entlang der Linie B-B von 1.

2c ist eine Schnittansicht des in 1 gezeigten Mikrodruckregelventils, und zwar betrachtet entlang einer Linie C-C von 1.

3 ist eine Aufsicht auf das in 1 gezeigte Mikrodruckregelventil, mit der ersten Platte entfernt, dass das Mikrodruckregelventil in einer fabrikneuen Stellung zeigt.

4 ist eine Aufsicht auf das in 1 gezeigte Mikrodruckregelventil mit der ersten Platte entfernt, die das Mikrodruckregelventil in einer ersten Zwischenstellung zeigt.

5 ist eine Aufsicht auf das in 1 gezeigte Mikrodruckregelventil, mit der ersten Platte entfernt, die das Mikrodruckregelventil in einer zweiten Zwischenstellung zeigt.

6 ist eine Aufsicht auf das in 1 gezeigte Mikrodruckregelventil, mit der ersten Platte entfernt, die das Mikrodruckregelventil in einer Druckerhöhungsstellung zeigt.

7 ist eine Aufsicht auf das in 1 gezeigte Mikrodruckregelventil, mit der ersten Platte entfernt, die das Mikrodruckregelventil in einer Druckhaltestellung zeigt.

8 ist eine Aufsicht auf das in 1 gezeigte Mikrodruckregelventil, mit der ersten Platte entfernt, die das Mikrodruckregelventil in einer Druckerniedrigungsstellung zeigt.

9 ist eine Aufsicht auf ein in 1 gezeigtes Mikroproportionalventil.

10 ist eine Aufsicht auf das in 1 gezeigte vorgesteuerte Mikroventil, mit der ersten Platte entfernt, die das vorgesteuerte Mikroventil in einer fabrikneuen Stellung zeigt.

11 ist eine Aufsicht auf das in 1 gezeigte vorgesteuerte Mikroventil, mit der ersten Platte entfernt, welche das vorgesteuerte Mikroventil in einer ersten Zwischenstellung zeigt.

12 ist eine Aufsicht auf das in 1 gezeigte vorgesteuerte Mikroventil, mit der ersten Platte entfernt, die das vorgesteuerte Mikroventil in einer zweiten Zwischenstellung zeigt.

13 ist eine Aufsicht auf das in 1 gezeigte vorgesteuerte Mikroventil, mit der ersten Platte entfernt, die das vorgesteuerte Mikroventil in einer Druckerhöhungsstellung zeigt.

14 ist eine Aufsicht auf das in 1 gezeigte vorgesteuerte Mikroventil, mit der ersten Platte entfernt, die das vorgesteuerte Mikroventil in einer Druckhaltestellung zeigt.

15 ist eine Aufsicht auf das in 1 gezeigte vorgesteuerte Mikroventil, mit der ersten Platte entfernt, die das vorgesteuerte Mikroventil in einer Druckerniedrigungsstellung zeigt.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Es sollte im Voraus angemerkt werden, dass bestimmte hierin verwendete Ausdrücke, wie beispielsweise "obere", "untere", "oben", "unten", "vorne", "hinten" und "Seite" verwendet werden, um die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zu vereinfachen. Solange nicht anders festgelegt oder durch den Zusammenhang der Beschreibung klargemacht, sollten solche Ausdrücke in Bezug auf die gerade beschriebene Figur ausgelegt werden. Solche Ausdrücke sind nicht als eine Beschränkung der Stellung gedacht, in welcher die Komponenten der Erfindung verwendet werden können.

Es wird vorgeschlagen, eine erfindungsgemäße mikrobearbeitete Struktur herzustellen, die in Mikroventilen verwendet werden kann. Zur Darstellung und nicht zur Begrenzung sind zwei Mikroventile dargestellt und beschrieben, welche die erfindungsgemäße mikrobearbeitete Struktur verwenden: Ein Mikrodruckregelventil und ein Mikroproportionalventil. Das Mikroproportionalventil ist vorzugsweise mit einer Quelle eines druckbeaufschlagten Fluids ausgerüstet, welches geregelt bzw. eingestellt wird. Das Mikroproportionalventil wird vorzugsweise ausgestaltet und betrieben, um relativ hohe Durchflussraten von Fluid dort hindurch bei relativ hohen Drücken aufzunehmen.

Bezug nehmend auf 1 ist eine Mikroventilvorrichtung dargestellt und allgemein mit 5 bezeichnet. Die Mikroventilvorrichtung 5 umfasst ein Gehäuse, allgemein als 6 angegeben. Definiert innerhalb des Gehäuses 6 sind zwei Mikroventile, die erfindungsgemäß aufgebaut sind: Ein Mikrodruckregelventil, allgemein mit 7 bezeichnet, und ein Mikroproportionalventil, allgemein mit 8 bezeichnet. Das Mikroproportionalventil 8 umfasst ein Mikrovorsteuerventil 9 und ein vorgesteuertes Mikroventil 10 von denen jedes weiter unten genauer beschrieben werden wird.

Bezug nehmend auf die 2a, 2b und 2c umfasst das Gehäuse 6 eine erste, eine zweite und eine dritte Platte 14, 16 bzw. 18. Die zweite Platte 16 ist mit und zwischen der ersten Platte 14 und der dritten Platte 18 befestigt. Vorzugsweise ist jede Platte 14, 16, 18 aus einem Halbleitermaterial hergestellt, wie beispielsweise polykristallinem Silizium oder einkristallinem Silizium. Vorzugsweise können die Platten 14, 16, 18 aus jedem anderen geeigneten Material hergestellt sein, wie beispielsweise aus Glas, Keramik, Aluminium oder dergleichen.

Die Komponenten des Mikrodruckregelventils 7 und des Mikroproportionalventils 8, und die Verbindungen dahin, werden durch die Platten 14, 16 und 18 durch jedes geeignete Mittel gebildet, einschließlich durch selektives Ätzen, Laserschneiden, usw. Ein besonders geeigneter Prozess ist das tiefe reaktive Ionenätzen, welches beispielsweise in US 6,171,972 beschrieben ist, deren Offenbarung hierin durch Bezug inhaltlich aufgenommen wird.

Es sollte verstanden sein, dass der Ausdruck "Fluidvolumen", wie er in dieser Anwendung verwendet wird, lediglich eine Menge an Fluid meint. Das Fluidvolumen mag sich auf einem relativ "hohen Druck" befinden, wie beispielsweise der Ausstoß einer laufenden Pumpe, in welchem Fall Fluid dazu neigen wird, von dem Fluidvolumen zu dem interessierenden Gebiet zu fließen. Alternativ kann das Fluid von relativ "niedrigem Druck" sein, wie beispielsweise beim Ansaugen einer laufenden Pumpe, in welchem Fall das Fluid dazu neigt, von dem interessierenden Bereich zum Fluidvolumen zu fließen. Der Ausdruck "nicht-eben", wie er in dieser Anwendung verwendet wird, meint, dass der Fluidfluss, die Kraft, oder ein anderes Subjekt des Ausdrucks eine wesentliche Komponente aufweist, die senkrecht zu den parallelen Ebenen wirkt, die durch die Platten 14, 16 und 18 definiert werden, wie es am besten in den 2a, 2b und 2c zu sehen ist. Andere Ausdrücke, welche in dieser Anmeldung verwendet werden können, umfassen obere, untere, oberhalb, unterhalb, hoch, herunter und dergleichen. Diese Ausdrücke sind in dieser Anmeldung in Bezug auf ein beliebiges Bezugssystem definiert, in welchem die Richtung senkrecht zur zweiten Platte 16 in Richtung der ersten Platte 14 als "nach unten" definiert ist und die Richtung senkrecht zur zweiten Platte 16 in Richtung der dritten Platte 18 als "nach oben" definiert ist. Diese Vereinbarung wird zur einfachen Diskussion eingeführt und ist nicht als eine Beschränkung der Ausrichtung der hierin beschriebenen Vorrichtungen im tatsächlichen Gebrauch oder als eine Beschränkung der Ansprüche gemeint. Die Ausdrücke "innere" und "äußere" sind in Bezug auf die relative Nähe der diskutierten Komponenten zur Längsachse definiert, die allgemein durch die diskutierte Anordnung definiert ist (allgemein ein Mikroventil), wobei eine innere Komponente relativ näher zur Achse liegt als eine äußere Komponente.

In dieser Offenbarung wird sich manchmal darauf bezogen, dass ein Mikroventil "geschlossen" ist, oder dass ein Anschluss, ein Kanal oder eine ähnliche Struktur "abgedeckt" oder "abgesperrt" oder "beschränkt" ist. Es sollte verständlich sein, dass diese Ausdrücke so zu verstehen sind, dass sie es umfassen, dass der Fluss durch die Struktur ausreichend verringert wird, so dass jeglicher Leckagefluss, der verbleibt, relativ gering in Anwendungen ist, in welchen die hierin beschriebenen Mikroventilvorrichtungen verwendet werden sollten.

Bezug nehmend auf das in 3 gezeigte Mikrodruckregelventil 7, definiert die zweite Platte 16 einen ersten Zufuhranschluss 20 in fluidischer Kommunikation mit einem vorderen Kanal 21. Das Mikrodruckregelventil 7 ist symmetrisch um die Längsachse "A". Der Kanal 21 ist tatsächlich allgemein C-förmig mit einem Anschluss 20, der die Mitte des Kanals 21 verbindet. Jedes Ende des Kanals 21 endet an einem entsprechenden Paar gegenüberliegender Anschlüsse 22. Wie es aus der folgenden Diskussion und dem Bezug zu den Zeichnungen verständlich wird, ist das Mikrodruckregelventil 7 mit beidseitig symmetrischen Anschlüssen, Vorsprüngen und anderen Merkmalen ausgerüstet, um die darauf wirkende Fluidkraft auszubalancieren. Solange nicht anders speziell angemerkt, wird jedes Merkmal, welches als ein Merkmal eines Paars beschrieben wird, das andere Merkmal des Paars symmetrisch an der entgegengesetzten Seite der Achse "A" angeordnet haben (diese Merkmale mögen auch als "gegenüberliegend" bezeichnet werden, was so aufgenommen werden sollte, dass es meint, dass diese Merkmale beidseitig symmetrische Merkmale sind, außer wenn eine andere Bedeutung aus der bestimmten Diskussion und den Darstellungen dieser Diskussion in den Zeichnungen klar herauskommt). Tatsächlich mag, aus Gründen der Knappheit, die Diskussion sich nur auf ein Merkmal eines Paars von beidseitig symmetrischen Merkmalen beziehen, die in den Figuren dargestellt sind. Es sollte angenommen werden, dass, solange nicht speziell anders angemerkt, die Diskussion der Anordnung und die Funktion eines Merkmals eines Paars dargestellter Merkmale, ob sie insbesondere als eines Merkmal eines Paars von Merkmalen angesprochen werden, oder nicht, gleich anwendbar auf das Merkmal ist, das beidseitig symmetrisch um die Achse "A" angeordnet ist, und zwar unabhängig davon, ob oder ob nicht das symmetrische Merkmal durch eine Bezugsziffer in den Zeichnungen vermerkt ist oder nicht.

Es sollte auch angemerkt werden, dass der erste Zufuhranschluss 20, wie der weiter unten beschriebene Ausgabekanal 26 und Rücklaufanschluss 30, nur teilweise dargestellt ist. Der Anschluss 20 ist daran angepasst, mit einem Fluidkanal (nicht dargestellt) verbunden zu werden, der in Bezug auf das Mikrodruckregelventil 7 außerhalb angeordnet ist. Die Art der Verbindung des Anschlusses 20 zum externen Fluidkanal ist nicht dargestellt, aber kann auf jede für die gewünschte Anwendung geeignete Art durchgeführt werden. Beispielsweise würde eine Erweiterung des Hohlraums, der den Anschluss 20 in der zweiten Platte 16 zur Kante der zweiten Platte 16 bildet, zu einer Öffnung führen, die durch die Seite des Mikrodruckregelventils 7 gebildet wird, welche mit dem Anschluss 20 kommuniziert. Vorzugsweise jedoch wird der Hohlraum in der zweiten Platte 16, die den Anschluss 20 bildet, mit dem externen Fluidkanal durch eine benachbarte Öffnung (nicht dargestellt) der ersten Platte 14 und/oder der dritten Platte 18 kommunizieren. Der Ausgabekanal 26 und der Rücklaufanschluss 30 mögen auf gleiche Weise mit einer externen hydraulischen Komponente bzw. einem externen Niedrigdruck-Fluidreservoir verbunden sein, und zwar durch eine nicht gezeigte Erweiterung des entsprechenden Hohlraums, der den Ausgabekanal 6 und den Rücklaufanschluss 30 bildet, und zwar zur Kante der zweiten Platte 16, oder durch nicht dargestellte Öffnungen durch die ersten Platte 14 und die dritte Platte 18.

Im Besonderen ist der erste Zufuhranschluss 20 zur Verbindung durch den nicht dargestellten externen Fluidkanal mit einem "Hochdruck"-Fluidmedium oder Fluidvolumen angepasst (nicht gezeigt). Die zweite Platte 16 definiert auch ein erstes Paar gegenüberliegender Anschlüsse 24, die mit einem Ausgabekanal 26 für einen weiter unten beschriebenen Zweck verbunden sind. Die zweite Platte 16 definiert auf gleiche Weise ein zweites Paar gegenüberliegende Anschlüsse 28, die mit einem "Niedrigdruck"-Reservoir durch einen Rücklaufanschluss 30 für einen weiter unten beschriebenen Zweck verbunden sind. Die zweite Platte 16 definiert auch ein drittes Paar gegenüberliegender Anschlüsse 32, die mit dem Rücklaufanschluss 30 für einen weiter unten beschriebenen Zweck verbunden sind. Die zweite Platte 16 definiert auch eine Gleitkammer 36, in fluidischer Kommunikation mit dem vorderen Paar gegenüberliegender Anschlüsse 22, das erste Paar gegenüberliegender Anschlüsse 24, das zweite Paar gegenüberliegender Anschlüsse 28 und das dritte Paar gegenüberliegender Anschlüsse 32 für einen weiter unten beschriebenen Zweck.

Die zweite Platte 16 umfasst vorzugsweise auch die folgenden Hauptkomponenten, von denen jede ein bewegliches Element des Mikrodruckregelventils 7 ist: Ein Gleitelement 40, das mit einem rückwärtigen Arm 42 verbunden ist, der mit einer Feder 44 verbunden ist, und einen Pufferkolben 46, der an dem Gleitelement 40 mittels eines vorderseitigen Arms 48 für einen weiter unten beschriebenen Zweck befestigt ist. Diese Komponenten zusammen mit den anderen Komponenten der zweiten Platte 16 sind weiter unten beschrieben.

Die zweite Platte 16 des Gehäuses bzw. Körpers definiert vorzugsweise die folgenden Hauptkomponenten, von denen alle feststehende Elemente des Mikrodruckregelventils 7 sind: Einen vorderen Vorsprung 50 in die Gleitkammer 36 zum Eingriff mit dem Gleitelement 40 zum Öffnen des Mikrodruckregelventils 7 und Schließen des ersten Zufuhranschlusses 20, einen ersten mittleren Vorsprung 54 in die Gleitkammer 36 zum Eingriff mit dem Gleitelement 40 zum Öffnen und Schließen des ersten Zufuhranschlusses 20 und des Ausgabekanals 26, einen zweiten mittleren Vorsprung 58 in die Gleitkammer 36 und einen hinteren Vorsprung 62 in die Gleitkammer 63. Der vordere Vorsprung 50 und der ersten mittlere Vorsprung 54 arbeiten zusammen, um eine vordere Aussparung 66 zu definieren, deren Zweck weiter unten beschrieben wird. Der zweite mittlere Vorsprung 58 und der hintere Vorsprung 62 arbeiten zusammen, um eine hintere Aussparung 70 zu definieren, deren Zweck weiter unten beschrieben wird.

Die Mikroventilvorrichtung 5 kann Spalte zwischen der ersten Platte 14 und/oder der dritten Platte 18 und jedem der beweglichen Elemente der zweiten Platte 16 aufweisen, einschließlich des Gleitelements 40, der Feder 44 und des Pufferkolbens 46. Die Feder 44 ist ein Vorspannmittel (Federelement), und kann durch jedes andere geeignete Vorspannmittel ersetzt werden. Diese Spalte können durch Herunterdünnen der beweglichen Elemente ausgebildet werden, d.h., des Gleitelements 40, der Feder 44 und des Pufferkolbens 46. Zusätzlich zu oder anstatt des Herunterdünnens der beweglichen Elemente können diese Spalte erzeugt werden durch Bilden einer Aussparung in der ersten Platte 14 und der dritten Platte 18 benachbart zum Gleitelement 40, der Feder 44 und dem Pufferkolben 46. Die Spaltgrößen der Spalte zwischen der ersten Platte 14 und der dritten Platte 18 und den beweglichen Elementen 40, 44 und 45 sollten ausreichend groß sein, um eine freie Bewegung der beweglichen Elemente des Mikrodruckregelventils 7 zu ermöglichen, ohne eine übergroße Leckage durch das Mikrodruckregelventil 7 während des Betriebs in der gewünschten Dienstleistungsumgebung zu ermöglichen. In einer bevorzugten Ausführungsform betragen die Spalte zwischen der feststehenden ersten Platte 14 und den beweglichen Elementen des Mikrodruckregelventils 7, als auch zwischen der stationären dritten Platte 18 und den beweglichen Elementen des Mikrodruckregelventils 7 ungefähr zehn Mikrometer in der Größe.

Die Mikroventilvorrichtung 5 wird auf ähnliche Weise Spalte zwischen den beweglichen Elementen der zweiten Platte 16, einschließlich des Gleitelements 40, der Feder 44 und dem Pufferkolben 46 und den feststehenden Elementen der ersten Platte 14 und der dritten Platte 18 aufweisen. Die Größen dieser Spalte sind groß genug, um einen freien Betrieb der beweglichen Komponenten zu erlauben. Solche Komponenten, die nicht direkt den Fluidfluss steuern, wie beispielsweise die Feder 44, können mit einem relativ großen Spalt versehen sein, wie beispielsweise einem von 10 Mikrometern. Der Spalt oberhalb und unterhalb des Gleitelements 40 kann auf gleiche Weise über einige nicht-kritische Bereiche des Gleitelements ausgebildet sein. Wo das Gleitelement 40 bewegt wird, um Anschlüsse zu verschließen (abzusperren), wie beispielsweise das vordere Paar gegenüberliegender Anschlüsse 22, das erste Paar gegenüberliegender Anschlüsse 24, das zweite Paar gegenüberliegender Anschlüsse 28 und das dritte Paar gegenüberliegender Anschlüsse 32, sollte der Spalt klein genug sein, um ein Fluid geeignet daran zu hindern, am Gleitelement 40 vorbei zu lecken. In einer bevorzugten Ausführungsform wird angenommen, dass Spalte von ungefähr einem Mikrometer in der Größe in solchen Gebieten geeignet sind. Selbstverständlich hängt die Eignung verschiedener Spalte von dem Betriebseinsatz ab, in welchem das Mikroventil angeordnet ist, wie beispielsweise der Viskosität des Fluids, das durch das Mikroventil läuft, der Größe von Feststoffen, die in dem Fluid mitgerissen werden, der Akzeptanz von Leckage durch das Mikroventil und dem Einfluss von fehlender Betriebsfähigkeit des Mikroventils aufgrund von nicht geeignet bereitgestellten Abständen, und Spalte von mindestens einer Größenordnung höher und niedriger als die hier beschriebenen sind sowohl für das Mikrodruckregelventil 7 als auch das Mikroproportionalventil 8 oder andere Mikroventilvorrichtungen angedacht, welche die erfindungsgemäße mikrobearbeitete Struktur verwenden, die sowohl dem Mikrodruckregelventil 7 als auch dem Mikroproportionalventil 8 gemeinsam ist.

Immer noch in Bezug auf 3 wird das Mikrodruckregelventil 7 in einer "fabrikneuen" Stellung gezeigt. Das Gleitelement 40 ist entlang der Längsachse "A" beweglich. Das Gleitelement 40 ist vorzugsweise eine allgemein vierseitige Struktur, welche ein erstes Ende 74 und ein zweites Ende 76 umfasst.

Der Pufferkolben 46 ist an dem ersten Ende 74 des Gleitelements 40 vorgesehen. Es sollte verstanden werden, dass der Pufferkolben 46 sich in eine längliche Aussparung 75 erstreckt. Das erste Ende 74 des Gleitelements 40 umfasst vorzugsweise auch eine vordere Oberfläche 80. Die vordere Oberfläche 80 des Gleitelements 40 ist vorzugsweise ungefähr senkrecht zur Längsachse "A". In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Gleitelement 40 einen ersten Vorsprung 82, der allgemein ungefähr senkrecht zur vorderen Oberfläche 80 und parallel zur Längsachse "A" ist. Ein zweiter Vorsprung 84 und ein rückwärtiger Vorsprung 86 des Gleitelements 40 sind auf ähnliche Weise allgemein parallel zur Längsachse "A" für einen weiter unten beschriebenen Zweck angeordnet. Eine erste Einkerbung 88 wird durch den ersten Vorsprung 82 und den zweiten Vorsprung 84 des Gleitelements 40 definiert.

Das zweite Ende 76 des Gleitelements 40 ist an einem ersten Ende 90 der Feder 44 befestigt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gleitelement 40 von der Feder 44 durch den rückwärtigen Arm bzw. Ausleger 42 beabstandet. Ein festes Ende 92 der Feder 44 ist vorteilhafterweise an der zweiten Platte 16 befestigt.

In der "fabrikneuen" Stellung, die in 3 gezeigt ist, wird das Gleitelement 40 in der Gleitkammer 36 durch die Feder 44 positioniert. Die Feder 44 hält das Gleitelement 40 mit der vorderen Oberfläche 80 des Gleitelements 40 in Richtung einer Wand 96 der Gleitkammer 36.

Während eines anfänglichen Betriebs des Mikrodruckregelventils 7 fließt Fluid, das von dem externen druckbeaufschlagten Fluidvolumen unter Druck gesetzt wird, mit welchem der erste Zufuhranschluss 20 verbunden ist, von dem ersten Zufuhranschluss 20 durch den vorderen Kanal 21 und das vordere Paar gegenüberliegender Anschlüsse 22 in die Gleitkammer 36. Der Druck des Fluids in der Gleitkammer 36 erzeugt eine Kraft an der vorderen Oberfläche 80 des Gleitelements 40, wodurch das Gleitelement von der Wand 96 weggedrängt bzw. weggedrückt wird.

Nun Bezug nehmend auf 4 ist die vordere Oberfläche 80 des Gleitelements 40 des Mikrodruckregelventils 7 von der Wand 96 wegbewegt gezeigt. Der erste Zufuhranschluss 20 befindet sich nicht länger in fluidischer Kommunikation bzw. Verbindung mit dem Ausgabekanal 26, weil der erste mittlere Vorsprung 54 in der Gleitkammer 36 mit dem zweiten Vorsprung 84 des Gleitelements 40 zusammenarbeitet, um einen Fluidfluss von dem vorderen Paar gegenüberliegender Anschlüsse 22 in den Ausgabekanal 26 zu unterbinden. Mit dem Gleitelement 40 in der in 4 gezeigten Stellung verbleibt der Ausgabekanal 26 in fluidischer Kommunikation mit dem Rücklaufanschluss 30, wie es der Fall war, als sich Gleitelement 40 in der in 3 gezeigten fabrikneuen Stellung befand.

Der erste Zufuhranschluss 20 verbleibt in fluidischer Kommunikation mit dem Teil der Gleitkammer 36 zwischen der Wand 96 und der vorderen Oberfläche 80 des Gleitelements 40. Es ist anzumerken, dass der Pfad zwischen dem ersten Vorsprung 50 in die Gleitkammer 36 und dem ersten Vorsprung des Gleitelements 40 in den Teil der Gleitkammer 36 zwischen der Wand 96 und der vorderen Oberfläche 80 des Gleitelements 40 zusammengeschnürt ist und letztendlich verschlossen wird, wenn das Gleitelement 40 weiter nach rechts verschoben wird (wie in 4 gezeigt). Jedoch ist ein Gleitventilkanal 100 als ein alternativer Flusspfad zum Teil der Gleitkammer 36 zwischen der Wand 96 und der vorderen Oberfläche 80 des Gleitelements 40 verfügbar, wenn das Gleitelement sich in der in 4 gezeigten Stellung befindet (und in Positionen des Gleitventils weiter zur Rechten von der in 4 dargestellten Stellung). Fluid von dem ersten Zufuhranschluss 20 fließt von dem vorderen Paar gegenüberliegender Anschlüsse 22 in das Gebiet, das durch die benachbarten ersten Einkerbungen 88 am Gleitelement 40 begrenzt wird. Ein Fluss tritt in den Gleitventilkanal 100 ein, wenn der Fluss aus diesem Gebiet nach oben in die Ecken einer überlagernden ersten Aussparung 106 in der ersten Platte 14 fließt (in 2a gezeigt). Fluss von den Ecken der ersten Aussparung 106 läuft dann zur Mittellinie der Aussparung und fließt über das Gleitelement 40 zu einem runden Loch 103, das durch das Gleitelement 40 hindurch gebildet wird. Das Loch 103 befindet sich in fluidischer Kommunikation mit der ersten Aussparung 106 in allen Stellungen des Gleitelements 40 (außer in der fabrikneuen Stellung, in welcher Stellung Fluid von dem Teil der Gleitkammer 36, der durch die ersten Einkerbungen 88 begrenzt wird, in den Spalt zwischen dem ersten Vorsprung 50 in die Gleitkammer 36 gerichtet wird und den ersten Vorsprung des Gleitelements 40 in den Teil der Gleitkammer 36 zwischen der Wand 96 und der vorderen Oberfläche 80 des Gleitelements 40). Ein Fluss durch den Gleitventilkanal 100 wird daher durch das Loch 103 im Gleitelement 40 in eine dritte Einkerbung 109 in der dritten Platte 18 nach unten geleitet (in 2a gezeigt). Die dritte Einkerbung 109 ist entlang der Achse "A" verlängert und befindet sich in fluidischer Kommunikation mit dem Loch 103 in allen Stellungen des Gleitelements 40. Die dritte Einkerbung 109 kommuniziert auch mit dem Teil der Gleitkammer 36 zwischen der Wand 96 und der vorderen Oberfläche 80 des Gleitelements 40 in allen Stellungen des Gleitelements außer in der fabrikneuen Stellung, in welcher Stellung, wie oben beschrieben, ein anderer Flusspfad zwischen dem Teil der Gleitkammer 36 besteht, die durch die ersten Einkerbungen 88 begrenzt wird, und dem Teil der Gleitkammer 36 zwischen der Wand 96 und der vorderen Oberfläche 80 des Gleitelements 40. Daher ist der Gleitventilkanal 100 aus der ersten Aussparung 106, dem Loch 108 und der dritten Einkerbung 109 aufgebaut.

Der Gleitventilkanal 100 stellt eine fluidische Kommunikation für den Teil der Gleitkammer 36 dar, die durch die ersten Einkerbungen 88 zu und von dem Teil der Gleitkammer 36 zwischen der Wand 96 und der vorderen Oberfläche 80 des Gleitelements 40 in allen normalen Betriebsstellungen des Gleitelements 40 begrenzt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die ersten Aussparung 106 und die dritte Einkerbung 109 vierseitig geformte Hohlräume. Die ersten Aussparung 106 und die dritte Einkerbung 109 können von jeder geeigneten Form sein, so wie es auch das Loch 103 sein kann. Der Gleitventilkanal 100 kann auch eine geeignet konturierte Aussparung (nicht gezeigt) in einem Teil des vorderen Arms 48 des Pufferkolbens 46 aufweisen und/oder eine geeignet konturierte Aussparung (nicht gezeigt) im Gleitelement 40, anstatt die dritte Einkerbung 109 oder die ersten Aussparung 106 (entsprechend) vorzusehen, um einen Flusspfad zwischen dem Teil der Gleitkammer 36 vorzusehen, der durch die ersten Einkerbungen 88 und den Teil der Gleitkammer 36 zwischen der Wand 96 und der vorderen Oberfläche 80 des Gleitelements 40 begrenzt ist. In der Tat kann der Gleitventilkanal 100 durch jede geeignete Kombination von Einkerbungen, Aussparungen, Löchern oder Bohrungen jeder geeigneten Form ausgebildet sein, um einen solchen Flusspfad bereitzustellen.

Nun Bezug nehmend auf 5 hat zusätzliches druckbeaufschlagtes Fluid, das durch den ersten Zufuhranschluss 20 zugeführt worden ist, und das in den Teil der Gleitventilkammer 36 zwischen der Wand 96 und der vorderen Oberfläche 80 des Gleitelements 40 gerichtet worden ist, das Gleitelement 40 des Mikrodruckregelventils 70 weiter von der Wand 96 weg bewegt (nach rechts von der in 4 gezeigten Stellung). Der vordere Vorsprung 50 arbeitet nun mit dem ersten Vorsprung 82 des Gleitelements 40 zusammen, um jeglichen Fluidfluss dadurch von dem ersten Zufuhranschluss 20 direkt zum Teil der Gleitventilkammer 36 zwischen der Wand 96 und dem Gleitelement 40 zu unterbinden. Der erste mittlere Vorsprung 54 arbeitet ähnlich mit dem zweiten Vorsprung 84 des Gleitelements 40 zusammen, um im Wesentlichen jeglichen Fluidfluss dadurch von dem ersten Zufuhranschluss 20 zum Ausgabekanal 26 abzusperren. Jedoch kann, wie in 4, Fluid von den ersten Zufuhranschluss 20 in den Teil der Gleitkammer 36 zwischen der Wand 96 und der vorderen Oberfläche 80 des Gleitelements 40 mittels des Gleitventilkanals 100 gerichtet werden.

Wie auch in 5 zu sehen, sind die seitlichen Kanten des Pufferkolbens 46 gezeigt, wie sie sich im Eingriff mit den benachbarten feststehenden Kanten befinden, welche die verlängerte Aussparung 75 definieren. Dies erreicht zwei Zwecke. Erstens wird der beschränkte Durchlass um den Pufferkolben 46 herum eine Bewegung des Gleitelements 40 dämpfen, so dass die Druckausgabe des Mikrodruckregelventils 7 eine weniger schnelle Veränderung aufweisen wird, wodurch dabei geholfen wird, solche weniger wünschenswerten Eigenschaften wie ein "Nachlauf" und eine Überkorrektur der Fluiddruckausgabe zu vermeiden. Zusätzlich wird der Pufferkolben 46 als ein Lager dienen, das dabei hilft, das Gleitelement 40 seitlich innerhalb der Gleitventilkammer 36 zentriert zu halten.

Bezug nehmend nun auf 6 ist das Gleitelement 40 in einer normalen Betriebsstellung gezeigt, insbesondere in einer zugehörigen Druckerhöhungsstellung. Druckbeaufschlagtes Fluid, wird durch den ersten Zufuhranschluss 20 in den Bereich der Gleitkammer 36 zugelassen, der durch die erste Einkerbung 88 begrenzt ist, und wird von dort durch den Ausgabekanal 26 zu der mit dem Ausgabekanal 26 verbundenen Last geführt. Das Gleitelement 40 des Mikrodruckregelventils 7 wird in der Druckerhöhungsstellung, wenn der Druck am Ausgabekanal (und dadurch an der Last) geringer ist als der Druck, auf welchen das Mikrodruckregelventil 7 ausgelegt ist, auszugeben. Wenn sich der Druck im Bereich der Gleitkammer 36, der durch die erste Einkerbung 88 begrenzt ist, erhöht, was passieren wird, wenn sich der Druck an der Last erhöht, wird sich auch der Druck des Fluids im Bereich der Gleitkammer 36 zwischen der Wand 96 und der vorderen Oberfläche 80 des Gleitelements 40 aufgrund der Kommunikation dazwischen über den Gleitventilkanal 100 erhöhen. Ein erhöhter Druck in dem Teil der Gleitventilkammer 36 zwischen der Wand 96 und der vorderen Oberfläche 80 des Gleitelements 40 wird das Gleitelement weiter dazu drängen, sich nach rechts zu bewegen (wie in 6 gezeigt).

Diese nach rechts gerichtete Bewegung des Gleitelements 40 erhöht die Kompression in der Feder 44 (in 3 gezeigt), welche eine Kraft entwickelt, die der nach rechts gerichteten Bewegung des Gleitelements entgegenwirkt, welche Kraft sich erhöht, wenn sich das Gleitelement weiter nach rechts bewegt. Die zusammengedrückte Feder 44 drängt das Gleitelement 40 in Richtung der Wand 96.

Nun Bezug nehmend auf 7 hat das Mikrodruckregelventil 7 eine Druckhaltestellung erreicht. Der erste Zufuhranschluss 20 befindet sich nicht in fluidischer Kommunikation mit dem Ausgabekanal 26 oder dem Bereich der Gleitkammer 36, die durch die erste Einkerbung 88 begrenzt ist. Der vordere Anschluss 22, der den ersten Zufuhranschluss 20 mit der Gleitkammer 36 verbindet, ist durch das Gleitelement 40 versperrt. Im Besonderen arbeitet der vordere Vorsprung 50 mit dem ersten Vorsprung 82 des Gleitelements 40 zusammen, um einen Fluidfluss im Wesentlichen dadurch vom ersten Zufuhranschluss 20 des Teils der Gleitkammer 36 zwischen der Wand 96 und der vorderen Oberfläche 80 des Gleitelements 40 abzusperren. Auf gleiche Weise arbeitet der erste mittlere Vorsprung 54 mit dem ersten Vorsprung 82des Gleitelements 40 zusammen, um im Wesentlichen dadurch den Fluidfluss vom ersten Zufuhranschluss 20 zum Ausgabekanal 26 abzusperren. Da Fluid nicht vom ersten Zufuhranschluss 20 zum Ausgabekanal 26 fließen kann, kann sich der Druck im Ausgabekanal 26 nicht erhöhen.

Der Ausgabekanal 26 befindet sich auch nicht in fluidischer Kommunikation mit dem Rücklaufanschluss 30. Der zweite mittlere Vorsprung 58 arbeitet mit dem zweiten Vorsprung 84 des Gleitelements 40 zusammen, um im Wesentlichen dadurch einen Fluidfluss vom Ausgabekanal 26 zum Rücklaufanschluss 30 zu versperren. Da Fluid nicht vom Ausgabekanal 26 zum Rücklaufanschluss 30 fließen kann, kann sich der Druck im Ausgabekanal 26 nicht erniedrigen.

Der Ausgabekanal 26 befindet sich in fluidischer Kommunikation mit dem Teil der Gleitkammer 36 zwischen der Wand 96 und der vorderen Oberfläche 30 des Gleitelements 40. In der Druckhaltestellung sind die Kräfte, die auf das Gleitelement 40 wirken, im Gleichgewicht; die durch den Druck im Bereich zwischen der Wand 96 und der vorderen Oberfläche 80 entwickelte Kraft, die auf die Fläche der vorderen Oberfläche 80 wirkt, ist gleich der Federkraft, die auf das Gleitelement 40 wirkt. Falls die durch den Druck, der auf die vordere Oberfläche 80 wirkt, entwickelte Kraft geringer als die durch die Feder 44 ausgeübte Kraft ist, wird die Feder 44 das Gleitelement 40 in die Druckerhöhungsstellung bewegen (in 6 gezeigt), wo ein Durchflusspfad zwischen dem ersten mittleren Vorsprung 54 und dem ersten Vorsprung 82 des Gleitelements 40 geöffnet wird, wodurch es dem Druck, der auf die vordere Oberfläche 80 wirkt, ermöglicht wird, sich zu erhöhen, bis ein Kräftegleichgewicht erreicht ist, und das Gleitelement 40 zurück zur Druckhaltestellung bewegt wird. Falls andererseits die durch die Feder 44 ausgeübte Kraft kleiner als die Kraft ist, die durch den Druck, der auf die vordere Oberfläche 80 wirkt, entwickelt wird, wird das Gleitelement 40 durch dieses Ungleichgewicht der Kräfte in eine Druckerniedrigungsstellung bewegt, wie weiter unten beschrieben. Das Gleitelement 40 des Mikrodruckregelventils 70 befindet sich in der Druckhaltestellung, wenn der Druck am Ausgabekanal 26 auf dem vorgesehenen Ausgabedruck des Mikrodruckregelventils 7 befindet und kein Fluidfluss zu der mit dem Ausgabekanal 26 verbundenen Last vorhanden ist.

Falls natürlich Fluid von dem Ausgabekanal 26 durch die Last fließen würde, d.h., falls die Last eine erhebliche Leckage zurück zum Reservoir aufweist, das mit dem Rücklaufanschluss 30 (oder sonst wohin) verbunden ist, würde das Gleitventil sich zur Linken von der in 7 gezeigten Stellung bewegen, da der ausgehende Fluidfluss den Druck im Ausgabekanal 26 verringert hat, wodurch der Druck in dem Teil der Gleitkammer 36 zwischen der Wand 96 und der vorderen Oberfläche 80 des Gleitelements 40 verringert wird, und damit die nach rechts gerichtete Kraft, die auf das Gleitelement 40 wirkt. Dies würde die Verbindung zwischen dem ersten Zufuhranschluss 20 und dem Ausgabekanal 26 (siehe 6) wieder in geringem Maß öffnen, das ausreicht, den Fluidfluss zum Ausgabekanal 26 bei einer Rate zuzuführen, mit der Fluid durch die Last fließt, während der Druck in dem Ausgabekanal 26 (und dem Teil der Gleitkammer 36 zwischen der Wand 96 und der vorderen Oberfläche 80 des Gleitelements 40) im Wesentlichen auf dem vorbestimmten Druck des Mikrodruckregelventils 7 wiederhergestellt und gehalten wird. Während diese Stellung eine Druckerhöhungsstellung zum Zweck der Darstellung der Erfindung genannt wird, da der erste Zufuhranschluss 20 und der Ausgabekanal 26 sich in fluidischer Kommunikation befinden, würde diese Stellung die benötigte Stellung sein, um den Druck im Ausgabekanal 26 konstant zu halten, falls die Last einen kontinuierlichen Fluss eines Fluids mit geregeltem Druck dadurch benötigt.

Nun Bezug nehmend auf 8 ist das Mikrodruckregelventil 7 in der Druckerniedrigungsstellung gezeigt. Der erste Zufuhranschluss 20 wird durch das Gleitelement 40 versperrt. Der Ausgabekanal 26 befindet sich in fluidischer Kommunikation mit dem Rücklaufanschluss 30 über das Gebiet der Gleitkammer 36, die durch die erste Einkerbung 88 begrenzt wird, wodurch es dem Druck in dem Ausgabekanal 26 ermöglicht wird, sich zu verringern. Der zweite mittlere Vorsprung 58 ist vom zweiten Vorsprung 84 des Gleitelements 40 weit genug beabstandet, um einen Fluidfluss dadurch vom Ausgabekanal 26 zum Rücklaufkanal 30 zu ermöglichen. Es sollte verstanden werden, dass die Feder 44 in der Druckerniedrigungsstellung weiter zusammengedrückt ist als in der Druckerhöhungsstellung (in 6 gezeigt) oder der Druckhaltestellung (in 7 gezeigt). Wenn sich der Druck in dem Ausgabekanal 26 verringert (und dadurch der Druck in dem Teil der Gleitkammer 36 zwischen der Wand 96 und der vorderen Oberfläche 80 des Gleitelements 40), drängt die Feder 44 das Gleitelement 40 in Richtung der Wand 96, wodurch es das Gleitelement 40 auf die Druckhaltestellung von 7 zurückholt, wenn der Druck in dem Ausgabekanal 26 auf den nominalen Ausgabedruck des Mikrodruckregelventils 7 zurückkehrt.

Wieder Bezug nehmend auf 1, ist der Ausgabekanal 26 des Mikrodruckregelventils 7 in fluidischer Kommunikation mit dem Mikroproportionalventil 8 dargestellt. Bezug nehmend auf die genaue Ansicht des Mikroproportionalventils 8 in 9, ist der Ausgabekanal 26 mit einer Steuerkammer 125 des Mikroproportionalventils 8 über eine Steueröffnung 128 verbunden. Wie oben angezeigt, umfasst das Mikroproportionalventil 8, das in 9 dargestellt ist, tatsächlich zwei getrennte Ventile: Das Mikrovorsteuerventil 9 und das vorgesteuerte Mikroventil 10. Das Mikrovorsteuerventil 9 ist ein direktwirkendes Mikroventil. Vorrichtungen, die der Struktur des Mikrovorsteuerventils 9 ähnlich sind, sind bereits in der US-Anmeldung 09/532,604, angemeldet am 22. März 2000, und der US-Anmeldung 09/148,026, angemeldet am 3. September 1998 offenbart, deren Offenbarungen hierin durch Bezug eingebracht werden. Kurz gesagt umfasst das Mikrovorsteuerventil 9 mehrfache Paare gegenüberliegender Rippen 131a und 131b. Jede Rippe 131a, 131b umfasst ein erstes Ende 134a, 134b und ein zweites Ende 137a, 137b. Die ersten Enden 134a, 134b der Rippen 131a, 131b sind mit einem festen Teil 140 gegenüber den elektrischen Kontakten 143a bzw. 143b befestigt. Die zweiten Enden 137a, 137b der Rippen 131a und 131b sind an einer Säule 146 unter entsprechenden Winkeln dazu angebracht. Jedes Paar von Rippen 131a und 131b befindet sich allgemein unter einem Winkel zueinander, um eine Manschette mit einem Scheitelpunkt an der Säule 146 zu bilden.

Wenn die elektrischen Kontakte 143a und 143b elektrisch betätigt werden, läuft elektrischer Strom zwischen den elektrischen Kontakten 143a und 143b durch die Rippen 131a und 131b. Die Rippen 131a und 131b wiederum heizen sich auf und dehnen sich aus. Wenn sich die Rippen 131a und 131b ausdehnen, verlängern sich die Rippen 131a und 131b, was wiederum die Säule 146 dazu veranlasst, verschoben zu werden. Dementsprechend ist es bevorzugt, dass die Rippen 131a und 131b aus einem Leiter- oder Halbleiter-Material mit einem geeigneten Wärmeausdehnungskoeffizienten gebildet werden, wie beispielsweise Silizium. Zusätzlich wird es bevorzugt, dass die Rippen 131a und 131b, die Säule 146 und der befestigte Teil 140 integral ausgebildet sind. Durch Regeln der Menge des durch die Rippen 131a und 131b geführten Stroms kann die Größe der Ausdehnung der Rippen 131a und 131b gesteuert werden, wodurch die Größe der Verschiebung der Säule 146 gesteuert wird. Die Kombination der Zahl der Rippen 131a und 131b und des Winkels, der zwischen den Rippen 131a und 131b und der Säule 146 gebildet wird, bestimmt die Kraft die auf die Säule 146 ausgeübt wird, und die Größe der Verschiebung, die durch die Säule 146 für einen gegebenen zugeführten Strom realisiert wird.

Wenn sie verschoben wird, übermittelt die Säule 146 eine Kraft an das Mikrovorsteuerventil 9, das ein Moment auf einen Aktuator 150 erzeugt. Das Moment veranlasst den Aktuator 150 dazu, sich elastisch aus einer Druckerhöhungsstellung in eine Druckhaltestellung und weiter in eine Druckerniedrigungsstellung zu verbiegen. Wenn die elektrischen Kontakte 143a und 143b nicht mehr betätigt werden, kühlen die Rippen 131a und 131b ab und ziehen sich daraufhin zusammen. Das Zusammenziehen der Rippen 131a und 131b bewirkt, dass die Säule 146 in einer Richtung entgegengesetzt der Richtung der Verschiebung der Säule 146 aufgrund der Ausdehnung der Rippen 131a und 131b verschoben wird, wodurch sie den Aktuator 150 von der Druckverminderungsstellung zurück durch die Druckhaltestellung zur Druckerhöhungsstellung bewegt.

In 9 ist die Funktion der Feder aus 7 vorzugsweise durch ein in Reihe geschaltetes Paar von Öffnungen ersetzt worden: Eine "veränderliche" Steueröffnung 128 mit einer veränderlichen Querschnittsfläche A1 und eine festen Öffnung 128a mit einer Querschnittsfläche A2. Die Öffnungen 128 und 128a arbeiten wie eine Feder von veränderlicher Kraft, so dass ein veränderlicher Druck in dem Ausgabekanal 226 erzeugt werden kann (im Gegensatz zum festen Druck im Ausgabekanal 26 in dem Mikrodruckregelventil 7 von 7). Fluid, das vom höheren Druck am Einlass der Steueröffnung 128 (PS) zum niedrigeren Druck (nahe Null) am Auslass der festen Öffnung 128a fließt, erzeugt einen gesteuerten Zwischendruck (PC) im Hohlraum 125 zwischen den Öffnungen 128 und 128a. Dieser gesteuerte Zwischendruck PC wird verändert durch Verändern der Größe der Steueröffnung 128, die gemäß der folgenden Beziehung abgedeckt wird: PC = PS × (A12)/(A12 + A22).

Der gesteuerte Zwischendruck PC wird dann einen Wert erreichen und halten, der durch die Größe der Steueröffnung 128 bestimmt wird, die abgedeckt ist, und der sich ergebenden Größe der veränderlichen Querschnittsfläche A1, die nicht abgedeckt ist. Dies wird wiederum von der Größe des elektrischen Stroms abhängen, der den Rippen 131a und 131b des Mikrovorsteuerventils zugeführt wird, als auch der sich ergebenden Stellung des Aktuators 150. Es ist zu bemerken, dass geringe Mengen an Fluss verwendet werden, um den Druck in dem Hohlraum 125 zu erzeugen, während der Fluss von der Vorrichtung (wie beispielsweise dem Mikroproportionalventil 8) unter Verwendung des gesteuerten Zwischendrucks PC eine Größenordnung größer sein kann.

Es sollte erkannt werden, dass das Mikrovorsteuerventil 9 ein Mikroventil mit veränderlicher Stellung ist und tatsächlich eine unendliche Zahl von Stellungen aufweist, und zwar abhängig von der Menge des elektrischen Stroms, der den Rippen 131a und 131b des Aktuators 150 zugeführt wird. Wenn den Rippen 131a und 131b kein elektrischer Strom zugeführt wird, deckt der Aktuator 150 mehr der Steueröffnung 128 ab, als in jedem anderen Betriebszustand des Mikrovorsteuerventils 9, und der Aktuator 150 befindet sich in einer Maximaldruckstellung, wodurch der höchste mögliche Druck in der Steuerkammer 125 bewirkt wird. Wenn den Rippen 131a und 131b ein maximaler Wert des elektrischen Stroms zugeführt wird, bewegt sich der Aktuator 150 in eine Minimaldruckstellung, in welcher der Aktuator 150 mehr von der Steueröffnung 128 als in jedem anderen Betriebszustand des Mikrovorsteuerventils 9 abdeckt, wodurch der niedrigstmögliche Druck bewirkt wird, in der Steuerkammer 125 zu herrschen. Wenn der Aktuator 150 sich aus der Maximaldruckstellung (kein Strom zugeführt) bewegt, wenn ein steigender Strom an den Aktuator 150 angelegt wird, deckt der Aktuator 150 die Steueröffnung 128 immer mehr ab. Wenn die unbedeckte Fläche der Steueröffnung 128 gleich der Fläche der festen Öffnung 128a ist, wird der Druck in der Steuerkammer 125 dann auf einen Wert gesetzt, der sich auf halben Wege zwischen dem maximalen und dem minimalen Wert befindet. Falls der dem Aktuator 150 zugeführte elektrische Strom konstant gehalten wird, wird der Aktuator 150 eine feste Stellung halten, und der Druck der Steuerkammer 124 wird auf einem konstanten Wert bleiben, da die Querschnittsfläche A1 der veränderlichen Steueröffnung 128 einen festen Wert beibehalten wird, und zwar gemäß der obigen Formel, die den gesteuerten Zwischendruck PC mit PS, A1 und A2 verknüpft.

Herabsetzen der dem Aktuator 150 zugeführten Strommenge auf einen kleineren Wert (aber nicht Null) wird den Aktuator 150 dazu veranlassen, sich zu bewegen, um die unbedeckte Fläche der Steueröffnung 128 zu vergrößern, wodurch der gesteuerte Zwischendruck PC in der Steuerkammer 125 dazu veranlasst wird, anzusteigen. Im umgekehrten Fall wird ein Erhöhen der dem Aktuator 150 zugeführten Strommenge auf einen größeren Wert (aber kleiner als das Maximum) den Aktuator 150 dazu veranlassen, sich so zu bewegen, dass die unabgedeckte Fläche der Steueröffnung 128 verringert wird, wodurch der gesteuerte Zwischendruck PC in der Steuerkammer 125 dazu veranlasst wird, abzunehmen. Wie weiter unten erklärt werden wird, folgt der durch das Mikroventil 10 gesteuerte Fluiddruck den Druckänderungen in der Steuerkammer 125.

Es sollte auch verstanden werden, dass das Mikrovorsteuerventil 9 durch jedes geeignete Mikroventil ersetzt werden kann, das in der Lage ist, Fluidanschlüsse auf proportionale Art zu öffnen und zu schließen. Zusätzlich kann der Aktuator 150 durch jedes Betätigungsmittel ersetzt werden, das zum Betätigen des Mikrovorsteuerventils 9 oder eines geeigneten alternativen Mikroventils geeignet ist. In der Tat braucht der Aktuator 150 keine mikrobearbeitete Vorrichtung sein, obwohl es üblicherweise für sie vorteilhaft ist, eine solche zu sein, und zwar aufgrund einer verbesserten Packung und anderer Überlegungen. Die Beschreibung bezüglich der Alternativen zu dem Mikrovorsteuerventil 9 und dem Aktuator 150 trifft auch auf die alternativen Ausführungsformen der weiter unten offenbarten Mikroventilvorrichtungen zu.

Nun Bezug nehmend auf die 10 bis 15 ist das vorgesteuerte Mikroventil 10 gezeigt. Die Komponenten des vorgesteuerten Mikroventils 10 und ihre Funktionen sind an vielen Stellen gleich dem Mikrodruckregelventil 7, das in dieser Anmeldung offenbart ist. Aus Gründen der Klarheit werden solche Komponenten unter Verwendung der Bezugsziffern des Mikrodruckregelventils 7, zuzüglich 200, bezeichnet, falls nicht anders angezeigt. Solange nicht anderweitig angegeben, kann, wo eine gegebene Komponente gezeigt oder besprochen wird, seine Funktion und Struktur als gleich zu denen der gleich nummerierten Komponente des Mikrodruckregelventils 7 angenommen werden. Es sollte verstanden werden, dass das vorgesteuerte Mikroventil 10 mit der erfinderischen mikrobearbeiteten Struktur (Gleitelement- und Gleitraum-Anordnung) vorgesehen ist, die oben in Bezug auf das Mikrodruckregelventil beschrieben worden ist. Daher wird angenommen, dass ein erster Zufuhranschluss 220 für das vorgesteuerte Mikroventil 10 eine im Wesentlichen gleiche Struktur und Funktion zu dem Zufuhranschluss 20 im Mikrodruckregelventil 7 aufweist, da die Bezugsziffer 220 um 200 größer ist als die Bezugsziffer 20.

Bezug nehmend auf das in 10 gezeigte vorgesteuerte Mikroventil 10, definiert die zweite Platte 16 den ersten Zufuhranschluss 220, der sich in fluidischer Kommunikation mit einem vorderen Kanal 221 befindet, der in einem vorderen Paar gegenüberliegender Anschlüsse 222 endet. Der erste Zufuhranschluss 220 ist für eine Verbindung mit einem "Hochdruck"-Fluidmedium oder -Fluidvolumen (nicht gezeigt) ausgelegt, welches das gleiche Fluidvolumen sein kann, das den ersten Fluidzufuhranschluss 20 im Mikrodruckregelventil 7 beliefert. Die zweite Platte 16 definiert auch ein erstes Paar gegenüberliegende Anschlüsse 224, die mit einem Ausgabekanal 226 für einen weiter unten beschriebenen Zweck verbunden sind. Die zweite Platte 16 definiert auf ähnliche Weise ein zweites Paar gegenüberliegender Anschlüsse 228, die mit einem "Niedrigdruck"-Reservoir über den Rücklaufanschluss 230 für einen weiter unten diskutierten Zweck verbunden sind. Die zweite Platte 16 definiert auch eine Gleitkammer 236 in fluidischer Kommunikation mit dem vorderen Paar gegenüberliegender Anschlüsse 222, dem ersten Paar gegenüberliegender Anschlüsse 224 und dem zweiten Paar gegenüberliegender Anschlüsse 228 für einen weiter unten beschriebenen Zweck.

Die zweite Platte 16 umfasst vorzugsweise auch die folgenden hauptsächlichen Komponenten, von denen jede ein bewegliches Element des vorgesteuerten Mikroventils 10 ist: ein Gleitelement 240, einen Pufferkolben 246, der an dem Gleitelement 240 durch einen vorderen Arm 248 aus einem weiter unten beschriebenen Grund befestigt ist. Diese Komponenten, zusammen mit den anderen Komponenten der zweiten Platte 16, werden weiter unten beschrieben.

Die zweite Platte 16 des Körpers definiert vorzugsweise die folgenden hauptsächlichen Komponenten, von denen jede ein feststehendes Element des vorgesteuerten Mikroventils 10 ist: einen vorderen Vorsprung 250 zum Eingriff mit dem Gleitelement 240 zum Öffnen des vorgesteuerten Mikroventils 10 und zum Schließen des ersten Zufuhranschlusses 220, einen ersten mittleren Vorsprung 254 zum Eingriff mit dem Gleitelement 240 zum Öffnen und Schließen des ersten Zufuhranschlusses 220 und des Ausgabekanals 226, einen zweiten mittleren Vorsprung 258 und einen rückwärtigen Vorsprung 262. Der vordere Vorsprung 250 und der erste mittlere Vorsprung 254 definieren eine vordere Einkerbung 266, deren Zweck weiter unten beschrieben wird. Der zweite mittlere Vorsprung 258 und der rückwärtige Vorsprung 262 definieren eine rückwärtige Einkerbung 270, deren Zweck weiter unten beschrieben wird.

Das vorgesteuerte Mikroventil 10 mag Spalte bzw. Lücken zwischen der ersten und/oder dritten Platte 14, 18 und jedem der beweglichen Elemente der zweiten Platte 16, einschließlich des Gleitelements 240 und dem Pufferkolben 246 aufweist. Diese Spalte können durch Verdünnen der beweglichen Elemente 240, 246 und/oder durch Bilden einer Aussparung in der ersten Platte 14 und der dritten Platte 18 benachbart zu den beweglichen Elementen 240, 246 gebildet werden. Die Spaltgrößen der Spalte zwischen der ersten Platte 14 und der dritten Platte 18 und den beweglichen Elementen 240 und 245 sind groß genug, um eine freie Bewegung der beweglichen Elemente 240 und 246 bereitzustellen. Vorzugsweise sind diese Spalte ungefähr 10 Mikrometer groß.

Das vorgesteuerte Mikroventil 10 kann auch Spalte zwischen den beweglichen Elementen der zweiten Platte 16, einschließlich des Gleitelements 240 und dem Pufferkolben 246, und den oben aufgeführten feststehenden Elementen aufweisen. Die Größen dieser Spalte sind klein genug, um ein Fluid geeignet daran zu hindern, am Gleitelement 240 vorbei zu lecken, wenn das vordere Paar gegenüberliegender Anschlüsse 222, das erste Paar gegenüberliegender Anschlüsse 224 und das zweite Paar gegenüberliegender Anschlüsse 228 durch das Gleitelement 240 versperrt sind. Vorzugsweise sind diese Spalte ungefähr ein Mikrometer groß. Wie mit dem Mikrodruckregelventil 7 reichen die Spaltgrößen von einem und zehn Mikrometern. Wie bei dem Mikrodruckregelventil 10, sind die Spaltgrößen von einem und zehn Mikrometern, die in Bezug auf das vorgesteuerte Mikroventil besprochen worden sind, diejenigen, von denen angenommen wird, dass sie für eine bevorzugte Ausführungsform in einer Anwendung geeignet sind, und andere Spaltbreiten mögen für andere Anwendungen geeignet sein.

Immer noch bezüglich 10 ist das vorgesteuerte Mikroventil 10 in einer fabrikneuen Stellung gezeigt. Das Gleitelement 240 ist beweglich entlang einer Längsachse "B", ähnlich der in 3 gezeigten Längsachse "A". Das Gleitelement 240 ist vorzugsweise eine im Allgemeinen vierseitige Struktur, welche ein erstes Ende 274 und ein zweites Ende 276 umfasst.

Der Pufferkolben 246 ist mit dem ersten Ende 274 des Gleitelements 240 ausgerüstet. Das erste Ende 274 des Gleitelements 240 umfasst eine vordere Oberfläche 280. Die vordere Oberfläche 280 des Gleitelements 240 ist vorzugsweise ungefähr senkrecht zur Längsachse "A". In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Gleitelement 240 einen ersten Vorsprung 282, der allgemein ungefähr senkrecht zur vorderen Oberfläche 280 und parallel zur Längsachse "A" liegt. Ein zweiter Vorsprung 284 und ein rückwärtiger Vorsprung 286 des Gleitelements 240 sind auf ähnliche Weise parallel zur Längsachse "B" für einen weiter unten beschriebenen Zweck vorgesehen. Eine erste Auskerbung 288 wird durch den ersten Vorsprung 282 und den zweiten Vorsprung 284 des Gleitelements 240 definiert.

Das zweite Ende 276 des Gleitelements 240 endet an der Steuerkammer 225 (in 9 gezeigt). Im Gegensatz zum Mikrodruckregelventil 7 weist das vorgesteuerte Mikroventil 10 vorzugsweise keine Feder 44 (in 3 gezeigt) auf. In der "fabrikneuen" Stellung ist das Gleitelement 240 in der Gleitkammer 236 durch die Kraft positioniert, die durch den gesteuerten Zwischendruck PC in der Steuerkammer 125 erzeugt wird, der gegen die axiale Vorderfläche des zweiten Endes 276 des Gleitelements 240 wirkt. Die durch das Fluid in der Steuerkammer 125 erzeugte Kraft drängt die vordere Oberfläche 280 des Gleitelements 240 in Richtung einer Wand 296 der zweiten Platte 16. Fluid unter Druck vom ersten Zufuhranschluss 220 fließt durch den vorderen Kanal 221 und das vordere Paar gegenüberliegender Anschlüsse 222 in die Gleitkammer 236. Das Fluid in der Gleitkammer 236 erzeugt eine Kraft an der vorderen Oberfläche 280 des Gleitelements 240. Wenn die auf das Gleitelement durch den Druck des Fluids, das auf die vordere Oberfläche 280 wirkt, ausgeübte Kraft die Kraft übersteigt, die in der gegenüberliegenden Richtung durch den gesteuerten Zwischendruck PC in der Steuerkammer 125 ausgeübt wird, der gegen die axiale Vorderfläche des zweiten Endes 226 des Gleitelements 240 wirkt, drängt die sich ergebende Nettokraft das Gleitelement 240 von der Wand 296 weg.

Nun Bezug nehmend auf 11 hat sich die vordere Oberfläche 280 des Gleitelements 240 des vorgesteuerten Mikroventils 10 von der Wand 296 wegbewegt. Der erste Zufuhranschluss 220 befindet sich nicht länger in fluidischer Kommunikation mit dem Ausgabekanal 226. Der erste mittlere Vorsprung 254 arbeitet mit dem zweiten Vorsprung 284 des Gleitelements 240 zusammen, um einen Fluidfluss dadurch im Wesentlichen zu versperren. Jedoch bleibt der erste Zufuhranschluss 220 in fluidischer Kommunikation mit der Gleitkammer 236.

Der Ausgabekanal 226 befindet sich im fluidischer Kommunikation mit dem Rücklaufanschluss 230. Fluid vom ersten Zufuhr- bzw. Versorgungsanschluss 222 kann mittels eines Gleitventilkanals 300 zu dem Teil der Gleitkammer 226 zwischen der Wand 296 und der vorderen Oberfläche 280 des Gleitelements 240 gerichtet werden. Der Gleitventilkanal 300 wird durch ein rundes Loch 303 in dem Gleitelement 240 gebildet, welches es Fluid erlaubt, zu und von einer ersten Aussparung 306 in der ersten Platte 14 (ähnlich der ersten Aussparung 106, die in 2 gezeigt ist) und einer dritten Einkerbung 309 in der dritten Platte (ähnlich der in 2a gezeigten dritten Einkerbung 109) zu fließen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die erste Aussparung 306 und die dritte Einkerbung 309 vierseitig geformte Hohlräume. Die erste Aussparung 306 und die dritte Einkerbung 309 können jede geeignete Form aufweisen, so wie es auch das Loch 303 tun kann. Der Gleitventilkanal 300 kann auch eine geeignet konturierte Aussparung (nicht gezeigt) in einem Teil des vorderen Arms 248 des Pufferkolbens 246 umfassen und/oder eine geeignet konturierte Aussparung (nicht gezeigt) im Gleitelement 240.

Nun Bezug nehmend auf 12 hat sich das Gleitelement 240 des vorgesteuerten Mikroventils 10 von der Wand 296 wegbewegt. Der erste mittlere Vorsprung 254 arbeitet mit dem zweiten Vorsprung 284 des Gleitelements 240 zusammen, um dadurch einen Fluidfluss vom ersten Zufuhranschluss 220 direkt zum Ausgabekanal 226 im Wesentlichen zu verhindern. Der vordere Vorsprung 240 arbeitet auf ähnliche Weise mit dem ersten Vorsprung 282 des Gleitelements 240 zusammen, um dadurch einen Fluidfluss von dem ersten Zufuhranschluss 220 direkt zu dem Teil der Gleitkammer 236 zwischen der Wand 296 und der vorderen Oberfläche 280 des Gleitelements 240 zu begrenzen. Jedoch, wie in 11 gezeigt, wird mittels des Gleitventilkanals 300 Fluid von dem ersten Zufuhranschluss 220 zu dem Teil der Gleitkammer 236 zwischen der Wand 296 und der vorderen Oberfläche 280 des Gleitelements 240 gerichtet.

Nun Bezug nehmend auf 13 ist das vorgesteuerte Mikroventil 10 in einer Druckerhöhungsstellung gezeigt. Die erste Auskerbung 288 des Gleitelements 240 ist vom ersten mittleren Vorsprung 244 beabstandet, so dass der erste Zufuhranschluss 220 sich in fluidischer Kommunikation mit dem Ausgabekanal 226 befindet, um den Druck des Fluids in dem Ausgabekanal 226 anzuheben. Der vordere Vorsprung 250 arbeitet mit dem ersten Vorsprung 282 des Gleitelements 240 zusammen, um dadurch einen Fluidfluss von dem ersten Zufuhranschluss 220 zu demjenigen Teil der Gleitkammer 236 zwischen der Wand 296 und der vorderen Oberfläche 280 des Gleitelements 240 im Wesentlichen zu versperren. Jedoch wird mittels des Gleitventilkanals 300 Fluid aus dem Bereich der Gleitventilkammer 236, der durch die erste Einkerbung 288 begrenzt wird, zu dem Teil der Gleitkammer 236 zwischen der Wand 296 und der vorderen Oberfläche 280 des Gleitelements 240 gleitet. Der zweite mittlere Vorsprung 258 arbeitet mit dem zweiten Vorsprung 284 des Gleitelements 240 zusammen, um dadurch einen Fluidfluss von dem Ausgabekanal 226 zum Rückflussanschluss 230 im Wesentlichen zu versperren. Die durch das Fluid bei einem mittleren Steuerdruck PC in der Steuerkammer 125 (in 9 gezeigt) erzeugte Kraft arbeitet gegen das zweite Ende 276 des Gleitelements 240 und drängt daher die vordere Oberfläche 280 des Gleitelements 240 in Richtung der Wand 296. Druck in diesem Teil der Gleitkammer 236 zwischen der Wand 296 und der vorderen Oberfläche 280 des Gleitelements 240 muss auf das Gleitelements 240 mit genug Kraft einwirken, um die Kraft zu überwinden, die durch das Fluid erzeugt wird, das der Steuerkammer 125 zugeführt wird, um das Gleitelements aus der Druckerhöhungsstellung, die in 13 gezeigt ist, in die in 14 gezeigte Stellung zu bewegen.

Nun bezogen auf 14 hat das vorgesteuerte Mikroventil 10 eine Druckhaltestellung erreicht. Der erste Zufuhranschluss 220 befindet sich nicht in fluidischer Kommunikation mit dem Ausgabekanal 226. Die fluidische Kommunikation zwischen der Gleitkammer 236 und dem ersten Zufuhranschluss 220 wird durch das Gleitelement 240 versperrt. Der erste Vorsprung 250 arbeitet mit dem ersten Vorsprung 282 des Gleitelements 240 zusammen, um dadurch einen Fluidfluss von dem ersten Zufuhranschluss 220 zu dem Teil der Gleitkammer 236 zwischen der Wand 296 und der vorderen Oberfläche 280 des Gleitelements 240 im Wesentlichen zu verschließen. Auf gleiche Art arbeitet der erste mittlere Vorsprung 254 mit dem ersten Vorsprung 282 des Gleitelements 240 zusammen, um dadurch einen Fluidfluss vorbei vom ersten Zufuhranschluss 220 zum Ausgabekanal 226 im Wesentlichen abzusperren. Der Ausgabekanal 226 wird durch das Gleitelement 240 versperrt. Da Fluid nicht vom ersten Zufuhranschluss 220 zum Ausgabekanal 226 fließen kann, kann sich der Druck in dem Ausgabekanal 226 nicht erhöhen. Der Teil der Gleitkammer 236, der durch die Kerbe 288 begrenzt ist, befindet sich immer noch (über den Gleitventilkanal 300) in Kommunikation mit den Drücken zwischen dem Ausgabekanal 226 und demjenigen Teil der Gleitkammer 236 zwischen der Wand 296 und der vorderen Oberfläche 280 des Gleitelements 240, und gleicht diese aus.

Weder der Teil der Gleitkammer 236, der durch die Einkerbung 288 begrenzt ist, noch der Ausgabekanal 226 befindet sich in fluidischer Kommunikation mit dem Rücklaufanschluss 230. Der zweite mittlere Vorsprung 258 arbeitet mit dem zweiten Vorsprung 284 des Gleitelements 240 zusammen, um dadurch einen Fluidfluss vom Ausgabeanschluss 226 zum Rücklaufanschluss 230 im Wesentlichen abzusperren. Da Fluid nicht vom Ausgabekanal 226 zum Rücklaufanschluss 230 fließen kann, kann sich der Druck im Ausgabekanal 226 nicht verringern.

Wie oben angedeutet, befindet sich der Ausgabekanal 226 in fluidischer Kommunikation mit dem Teil der Gleitkammer 236 zwischen der Wand 296 und der vorderen Oberfläche 280 des Gleitelements 240 durch den Gleitventilkanal 300. In der Druckhaltestellung befinden sich die Kräfte, die auf das Gleitelement 240 wirken, im Gleichgewicht; die Kraft, die durch den Druck in demjenigen Teil der Gleitkammer 236 zwischen der Wand 296 und der vorderen Oberfläche 280 des Gleitelements 240 entwickelt wird, der über die Fläche der vorderen Oberfläche 280 wirkt, ist gleich der Kraft, die durch den gesteuerten Zwischendruck PC in der Steuerkammer 124 entwickelt wird, der auf die axiale Vorderfläche des zweiten Endes 276 des Gleitelements 240 wirkt. Falls die durch den auf die vordere Oberfläche 280 wirkenden Druck entwickelte Kraft kleiner ist als die Kraft, die durch den gesteuerten Zwischendruck PC ausgeübt wird, wird die sich ergebende Nettokraft das Gleitelement 240 in die Druckerhöhungsstellung bewegen (in 13 gezeigt), wo ein Flusspfad zwischen dem ersten mittleren Vorsprung 254 und dem ersten Vorsprung 282 des Gleitelements 240 und durch den Gleitventilkanal 300 geöffnet wird, was es dem Druck, der auf die vordere Oberfläche 280 des Gleitelements 240 wirkt, ermöglicht, erhöht zu werden, bis ein Kräftegleichgewicht erreicht wird und das Gleitelement 240 zurück in die Druckhaltestellung bewegt wird. Falls andererseits die durch den gesteuerten Zwischendruck PC in der Steuerkammer 125, welcher auf das zweite Ende 176 (10) des Gleitelements 240 wirkt, entwickelte Kraft kleiner ist als die Kraft, die durch den Fluiddruck entwickelt ist, der auf die vordere Oberfläche 280 wirkt, wird das Gleitelement 240 durch dieses Kräfteungleichgewicht auf eine Druckerniedrigungsstellung bewegt, wie unten beschrieben. Das Gleitelement 240 des vorgesteuerten Mikroventils 10 befindet sich stationär in der Druckhaltestellung, wenn die durch den Druck des Fluids, der gegen die axiale Vorderfläche des zweiten Endes 276 wirkt, erzeugte Kraft gleich der Kraft ist, die durch den Druck des Fluids erzeugt wird, das gegen die vordere Oberfläche 280 wirkt. Falls das Flächenmaß der Oberfläche der axialen Vorderflächen des zweiten Endes 276, das dem gesteuerten Zwischendruck PC unterworfen ist, gleich dem Flächenmaß der Oberfläche der vorderen Oberfläche 280 ist, welche dem Druck des Fluids in diesem Teil der Gleitkammer 236 zwischen der Wand 296 und der vorderen Oberfläche 280 des Gleitelements 240 unterworfen ist, und kein Fluidfluss zu der Last auftritt, die mit dem Ausgabekanal 226 verbunden ist, wird der Druck des Ausgabekanals 226 gleich dem gesteuerten Zwischendruck PC sein. Falls es ein Unterschied in den Flächenmaßen der zwei Endflächen des Gleitelements 240 geben würde, so dass ein Flächenverhältnis ein anderes als 1:1 ist, würde der Druck in dem Ausgabekanal 226 sich vom gesteuerten Zwischendruck PC um ein entsprechendes Verhältnis unterscheiden.

Falls natürlich Fluid vom Ausgabekanal 226 durch die Last fließen würde, d.h., falls die Last eine signifikante Leckage zurück zum Reservoir aufweisen würde, das mit dem Rücklaufanschluss 230 (oder mit etwas Anderem) verbunden wäre, würde sich das Gleitventil aus der in 14 gezeigten Stellung nach links bewegen, da der ausgehende Fluss des Fluids den Druck in dem Ausgabekanal 226 verringert, wodurch der Druck in dem Teil der Gleitkammer 236 zwischen der Wand 296 und der vorderen Oberfläche 280 des Gleitelements 240 verringert wird, und wodurch die nach rechts gerichtete Kraft, die auf das Gleitelement 240 wirkt, verringert wird. Das sich ergebende Kräfteungleichgewicht würde das Gleitelement 226 zur Linken drängen, und zwar in Richtung der Druckerhöhungsstellung, die in 13 gezeigt ist. Dies würde die Verbindung zwischen dem ersten Zufuhranschluss 220 und dem Ausgabekanal 226 wieder öffnen, wodurch ein kleines Maß an Fluidfluss ermöglicht würde, der ausreicht, um den Fluidfluss zum Ausgabekanal 226 mit der Rate des Fluids nachzuführen, das durch die Last fließt, während er den Druck in dem Ausgabekanal 226 wiederherstellt und aufrecht erhält (und in dem Teil der Gleitkammer 236 zwischen der Wand 296 und der vorderen Oberfläche 280 des Gleitelements 240). Während die in 13 gezeigte Stellung als eine Druckerhöhungsstellung zu Zwecken der Darstellung der Erfindung benannt worden ist, da sich der erste Zufuhranschluss 220 und der Ausgabekanal 226 in fluidischer Kommunikation befinden, würde die in 13 gezeigte Stellung diejenige Stellung sein, die benötigt würde, um den Druck in dem Ausgabekanal 226 konstant zu halten, falls die Last einen kontinuierlichen Fluss eines geregelten druckbeaufschlagten Fluids dahin benötigen würde.

Nun Bezug nehmend auf 15 ist das vorgesteuerte Mikroventil 10 in einer Druckerniedrigungsstellung gezeigt. Der erste Zufuhranschluss 220 wird durch das Gleitelement 240 versperrt. Der Ausgabekanal 226 befindet sich in fluidischer Kommunikation mit dem Rückkehranschluss 230, wodurch er es dem Druck im Ausgabekanal 226 erlaubt, abzusinken. Der zweite mittlere Vorsprung 258 ist vom zweiten Vorsprung 284 des Gleitelements 240 ausreichend beabstandet, um dadurch einen Fluidfluss vom Ausgabekanal 226 zum Rücklaufanschluss 230 zu ermöglichen. Während sich der Druck in dem Ausgabekanal 226 verringert, drängt die Kraft, die durch das der Steuerkammer 225 zugeführte Fluid erzeugt wird, das Gleitelement 240 in Richtung der Wand 296 der zweiten Platte 16.

Es sollte verstanden werden, dass in einer bevorzugten Ausführungsform das Gleitelement 240 des vorgesteuerten Mikroventils 10 und das Gleitelement 40 des Mikrodruckregelventils 70 zwischen der Druckerhöhungsstellung und der Druckhaltestellung in einem Bereich von Druckerhöhungsstellungen drosseln können. Auf ähnliche Weise können in einer bevorzugten Ausführungsform das Gleitelement 240 des vorgesteuerten Mikroventils 10 und das Gleitelement 40 des Mikrodruckregelventils 7 zwischen der Druckerniedrigungsstellung und der Druckhaltestellung in einem Bereich von Druckerniedrigungsstellungen drosseln.

Ähnlich zum Pufferkolben 46 befinden sich die seitlichen Kanten des Pufferkolbens 246 im Eingriff mit den benachbarten feststehenden Kanten, welche die längliche Aussparung definieren, in welcher der Pufferkolben 246 angeordnet ist. Dies wird die Bewegung des Gleitelements 240 dämpfen, so dass der Druck in dem Ausgabekanal 226 eine weniger schnelle Schwankungsbreite aufweist, was dabei hilft, solche weniger wünschenswerten Eigenschaften wie einen "Nachlauf" und eine Überkorrektur des Fluiddrucks zu vermeiden. Zusätzlich wird der Pufferkolben 246 als ein Lager agieren, das dabei hilft, das Gleitelement 240 seitlich zentriert innerhalb der Gleitventilkammer 236 zu halten.

Während die erste Platte 14, die zweite Platte 16 und die dritte Platte 18 so beschrieben worden sind, dass sie einzelne Schichten der Mikroventilvorrichtung 5 darstellen, ist es denkbar, dass jede dieser Platten selbst aus mehrfachen Schichten gebildet wird, die miteinander verbunden sind.

Das Prinzip und die Betriebsart dieser Erfindung sind in den bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden.


Anspruch[de]
Mikroventilvorrichtung (5), umfassend:

eine erste Platte (14);

eine zweite Platte (15), die mit der ersten Platte (14) verbunden ist, wobei die zweite Platte (16) ein feststehendes Element definiert und ein bewegliches Gleitelement (40) enthält, das daran angepasst ist, sich entlang einer Achse (A) zu bewegen, um einen Fluss eines Fluids durch die Mikroventilvorrichtung (5) veränderlich und wählbar zu beschränken, wobei das Gleitelement (40) einen erste axiale Endfläche (80) aufweist, die zweite Platte (16) einen ersten Zufuhranschluss (20), einen Ausgabekanal (26) und/oder einen Rücklaufanschluss (30) definiert, einen Gleitkanal (100), der durch die erste Platte (14), das Gleitelement (40) der zweiten Platte (16) und/oder das feststehende Element der zweiten Platte (16) definiert wird, wobei der Gleitkanal (100) eine Fluidkommunikation zwischen dem Ausgabekanal (26) und der ersten axialen Endfläche (80) bereitstellt, wobei das Gleitelement (40) zwischen einer Druckerhöhungsstellung, eine Druckhaltestellung und einer Druckerniedrigungsstellung einstellbar ist, wobei die Druckerhöhungsstellung des Gleitelements (40) den ersten Zufuhranschluss (20) in eine Fluidkommunikation mit dem Ausgabekanal (26) bringt, wobei die Druckhaltestellung des Gleitelements (40) den Ausgabekanal (26) von der Fluidkommunikation mit dem ersten Zufuhranschluss (20) und dem Rücklaufanschluss (30) isoliert und wobei die Druckerniedrigungsstellung den Ausgabekanal (26) in Fluidkommunikation mit dem Rücklaufanschluss (30) bringt; und

eine dritte Platte (18), die mit der zweiten Platte (16) verbunden ist und mit der ersten Platte (14) und der zweiten Platte (16) zusammenarbeitet, um einen Hohlraum zu definieren, der das Gleitelement (40) enthält, wobei die erste, die zweite und die dritte Platte (14, 16, 18) ein Gehäuse definieren.
Mikroventilvorrichtung (5) nach Anspruch 1, wobei der Betrieb des Gleitelements (40) auf ein Steuersignal anspricht. Mikroventilvorrichtung (5) nach Anspruch 2, wobei das Steuersignal ein veränderlicher Fluiddruck in einer Steuerkammer (125) ist und gegen die erste axiale Endfläche (80) oder die zweite axiale Endfläche wirkt, wobei das Gleitelement (40) sich wahlweise zwischen der Druckerhöhungsstellung, der Druckhaltestellung und der Druckerniedrigungsstellung bewegt, um einen Fluiddruck in dem Ausgabekanal (26) als Antwort auf das Steuersignal nachzustellen. Mikroventilvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Mikrovorsteuerventil (9), welches das Steuersignal steuert. Mikroventilvorrichtung (5) nach Anspruch 4, wobei das Mikrovorsteuerventil (9) einen Stellantrieb (150) umfasst, der in der zweiten Platte (16) angeordnet ist, wobei die erste, die zweite und/oder die dritte Platte (14, 16, 18) eine Steueröffnung (128) definieren, die daran angepasst ist, mit einer Zuführung druckbeaufschlagten Fluids verbunden zu sein, wobei der Stellantrieb (150) die Steueröffnung (128) wahlweise abdeckt und freigibt, um das Steuersignal abzustimmen. Mikroventilvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mikrovorsteuerventil (9) ein direkt wirkendes thermisch betätigtes Mikrovorsteuerventil (9) ist, wobei das Mikrovorsteuerventil (9) auf ein elektrisches Signal anspricht, um die Steueröffnung (128) wahlweise und veränderbar zu blockieren und freizugeben, durch welche druckbeaufschlagtes Fluid zur Steuerkammer (125) zugeführt werden kann. Mikroventilvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite axiale Ende (76) des Gleitelements (40) und das Gehäuse zusammenarbeiten, um die Steuerkammer (125) zu definieren, und wobei das Gehäuse einen Anschluss definiert, der sich in einer Fluidkommunikation mit der Steuerkammer (125) befindet, durch welchen ein Fluid eingeführt werden kann, wobei der Druck des Fluids eine Kraft erzeugt, welche den Gleiter in Richtung der Druckerhöhungsstellung drängt, in welcher des Gleitelement (40) eine Fluidkommunikation zwischen dem Zufuhranschluss (20) und dem Ausgabekanal (26) gestattet, wobei die druckerzeugende Kraft auf das zweite Ende (76) des Gleitelements (40) entgegengerichtet zu jeder Kraft wirkt, die durch einen Druck eines Fluids erzeugt wird, welches gegen das erste Ende des Gleitelements (40) wirkt. Mikroventilvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine feste Öffnung (128a), welche eine Fluidkommunikation zwischen der Steuerkammer (125), die sich in fluidischer Kommunikation mit dem zweiten axialen Ende (76) des Gleitelements (40) befindet, und dem Rücklaufanschluss (30) bereitstellt. Mikroventilvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Platte (16) die Steuerkammer (125) definiert, und die feste Öffnung (128a) eine Fluidkommunikation zwischen der Steuerkammer (125) und dem Rücklaufanschluss (30) bereitstellt. Mikroventilvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Druck in der Steuerkammer (125) verändert wird durch Ändern der Größe der Steueröffnung (128), die gemäß der Beziehung PC = PS × (A12)/(A12 + A22) abgedeckt ist, wobei PC der Druck in der Steuerkammer (125) ist, PS der Druck des der Steueröffnung (128) zugeführten Fluids ist, A1 die Querschnittsfläche der Steueröffnung (128) ist, die durch das Mikrovorsteuerventil (9) nicht blockiert ist, und A2 die Querschnittsfläche der festen Öffnung (128a) ist. Mikroventilvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gleitelement (40) einen ersten Vorsprung (82), einen vom ersten Vorsprung (82) beabstandeten zweiten Vorsprung (84) und einen vom zweiten Vorsprung (84) beabstandeten rückwärtigen Vorsprung (86) aufweist und das erste axiale Ende (74, 80) sich benachbart zum ersten Vorsprung (82) befindet. Mikroventilvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gleitelement (40) sich entlang einer Längsachse (A) bewegt, wobei die Mikroventilvorrichtung (5) ferner ein Lagermittel zum seitlichen Positionieren des Gleitelements (40) im zentralen Hohlraum umfasst. Mikroventilvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das feststehende Element ferner eine längliche Aussparung (75) entlang der Längsachse (A) aufweist, und wobei das bewegliche Gleitelement (40) ferner einen Pufferkolben (46) umfasst, der wirkend mit dem Gleitelement (40) verbunden ist, wobei der Pufferkolben (40) sich in die längliche Aussparung (75) erstreckt. Mikroventilvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Pufferkolben (46) einen Teil des Lagermittels bildet, um eine Umkehrbewegung des beweglichen Gleitelements zu unterstützen. Mikroventilvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gleitelement (40) getrennt vom feststehenden Element gebildet wird. Mikroventilvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gleitelement (40) integral mit dem feststehenden Element gebildet wird. Mikroventilvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das feststehende Element und das bewegliche Gleitelement (40) in einer einzigen Platte (16) definiert werden. Mikroventilvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gleitelement (40) ein Loch (103) durch das Gleitelement (40) senkrecht zu einer Bewegungsebene des Gleitelements (40) definiert. Mikroventilvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Loch (103) in dem Gleitelement (40) sich in fluidischer Kommunikation mit dem Ausgabekanal (26) befindet und einen Bereich des Gleitkanals (100) bildet, wodurch es eine Fluidkommunikation zwischen dem Ausgabekanal (26) und dem ersten axialen Ende (74, 80) des Gleitelements (40) definiert. Mikroventilvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste axiale Ende (74, 80) des Gleitelements (40) daran angepasst ist, dem Fluiddruck von dem Ausgabekanal (26) ausgesetzt zu werden, wobei die Stellung des Gleitelements (40) durch ein Abgleichen von Kräften bestimmt wird, die durch den gegen die erste axiale Endfläche (80) wirkenden Fluiddruck ausgeübt werden und denen, die durch den gegen die zweite axiale Endfläche wirkenden Fluiddruck ausgeübt werden. Mikroventilvorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei auf das zweite axiale Ende (76) mittels eines elastische Elements (44) eingewirkt wird, wobei die Stellung des Gleitelements (40) durch ein Abgleichen einer Kraft, die durch das elastische Element (44) ausgeübt wird, und einer Kraft, die durch den auf die erste axiale Endfläche (80) wirkenden Fluiddruck ausgeübt wird, bestimmt wird. Mikroventilvorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 19 und 21, wobei das elastische Element (44) mit dem Gleitelement (40) verbunden ist, um das Gleitelement (40) in Richtung der Druckerhöhungsstellung zu drängen, in welcher das Gleitelement (40) eine Fluidkommunikation zwischen dem Zufuhranschluss (20) und dem Ausgabekanal (26) erlaubt, wobei das elastische Element (44) eine Kraft auf das Gleitelement (40) ausübt, die entgegengesetzt zu jeder Kraft wirkt, die durch einen Fluiddruck erzeugt wird, der gegen das erste Ende (74) des Gleitelements (40) wirkt. Mikroventilvorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, 21 und 22, wobei das elastische Element (44) eine Feder umfasst. Mikroventilvorrichtung (5) nach Anspruch 1, wobei das Gleitelement (40) entlang einer ersten Längsachse (A) innerhalb eines ersten Hohlraums (36), der in dem Gehäuse definiert ist, beweglich ist, wobei das Gleitelement (40) eine Feder (44) umfasst, die an dem feststehenden Element befestigt ist, wobei die Mikroventilvorrichtung (5) weiterhin umfasst:

ein Mikrovorsteuerventil (9) einschliesslich einer darin definierten Steuerkammer (125), eine Steueröffnung (128), die eine Fluidkommunikation zwischen dem Ausgabekanal (26) und der Steuerkammer (125) bereitstellt, einen Stellantrieb (150), der die Steueröffnung (128) wahlweise und veränderlich abdeckt, um einen Fluss von Fluid von dem Ausgabekanal (26) zur Steuerkammer (125) zu steuern, und eine feste Öffnung (128a), welche eine Fluidkommunikation zwischen der Steuerkammer (125) und einem zweiten Rücklaufanschluss (230) bereitstellt; und

ein vorgesteuertes Mikroventil (10) einschliesslich eines zweiten zentralen, darin definierten Hohlraums (236) und eines zweiten Gleitelements (240), das in dem zweiten zentralen Hohlraum (236) angeordnet ist, wobei das zweite Gleitelement (240) zur Bewegung entlang einer zweiten Längsachse (B) angebracht ist und daran angepasst ist, den Fluss eines Fluids wahlweise zu blockieren, welcher dem vorgesteuerten Mikroventil (10) durch einen zweiten Zufuhranschluss (220) zugeführt wird, einen zweiter Ausgabekanal (226) und einen zweiten Rücklaufanschluss (230), wobei das zweite Gleitelement (240) eine erste Endfläche (280) und eine zweite Endfläche aufweist, wobei das vorgesteuerte Mikroventil (10) ferner einen Gleitkanal (300) definiert, worin eine Fluidkommunikation zwischen dem zweiten Ausgabekanal (226) und der ersten Endfläche (280) des zweiten Gleitelements (240) bereitgestellt wird, wobei die Steuerkammer (125) sich in Fluidkommunikation mit der zweiten Endfläche des zweiten Gleitelements (240) befindet, wodurch ein Druck in dem zweiten Ausgabekanal (226) proportional zu einem Druck in der ersten Steuerkammer (125) ist, wobei der Druck in der Steuerkammer (125) verändert wird durch Verändern der Größe der Steueröffnung (128), die durch den Stellantrieb (150) des Vorsteuermikroventils (9) gemäß der Beziehung PC = PS × (A12)/(A12 + A22) abgedeckt ist, wobei PC der Druck in der Steuerkammer (125) ist, PS der Druck des der Steueröffnung (128) zugeführten Fluids ist, A1 die Querschnittsfläche der Steueröffnung (128) ist, die durch den Stellantrieb (150) nicht blockiert ist, und A2 die Querschnittsfläche der festen Öffnung (128a) ist.
Mikroventilvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Platte (16) den ersten Zufuhranschluss (20), den Ausgabekanal (26) und den Rücklaufanschluss (30) definiert. Mikroventilvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen sich seitlich erstreckenden ersten Vorsprung (82) am ersten axialen Ende (74, 80) des Gleitelements (40), einen sich seitlich erstreckenden zweiten Vorsprung (86) am zweiten axialen Ende (76) des Gleitelements (40) und einen sich seitlich erstreckenden mittleren Vorsprung (84), der zwischen dem ersten Vorsprung (82) und dem zweiten Vorsprung (86) angeordnet ist und dazu beabstandet ist, wobei der erste Vorsprung (82) und der mittlere Vorsprung (84) zusammenarbeiten, um eine erste Einkerbung (88) dazwischen zu definieren, wobei der mittlere Vorsprung (84) und der zweite Vorsprung (86) zusammenarbeiten, um eine zweite Einkerbung dazwischen zu definieren. Mikroventilvorrichtung (5) nach Anspruch 1, wobei das Gleitelement (40) eine zweite axiale Endfläche umfasst; und

wobei ein Positionieren des Gleitelements (40) ein Ergebnis eines Abgleichs von Kräften ist, die gegen das erste und das zweite axiale Ende (74, 76) des Gleitelements (40) wirken.






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