DE69820411T2 - Instabiles Klappenventil zur Durchflussregelung - Google Patents

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DE69820411T2
DE69820411T2 DE1998620411 DE69820411T DE69820411T2 DE 69820411 T2 DE69820411 T2 DE 69820411T2 DE 1998620411 DE1998620411 DE 1998620411 DE 69820411 T DE69820411 T DE 69820411T DE 69820411 T2 DE69820411 T2 DE 69820411T2
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Mark H. Palo Alto Yim
Warren B. San Francisco Jackson
James G. Palo Alto Chase
David K. Portola Valley Biegelsen
Patrick C.P. Castro Valley Cheung
Andrew A. San Jose Berlin
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    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/02Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
    • F16K11/04Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only lift valves
    • F16K11/052Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only lift valves with pivoted closure members, e.g. butterfly valves
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Strömungsumleitelemente zum Umleiten eines Fluidstroms. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf instabile Klappenventile, die elektrisch gesteuerte Verriegelungsmechanismen besitzen.
  • Viele Anwendungen erfordern ein Umleiten von kleinen Volumina einer Fluidströ mung. Zum Beispiel werden mit Ventil versehene Kanalsysteme weit verbreitet bei der chemischen Verarbeitung unter hohem Druck, bei Fluidinjektionssystemen, bei der Aerosol-Abgabe oder bei Objekt-Tragesystemen mit einem Bett aus einem gasförmigen Fluid verwendet. Der Fluidstrom mit hoher Geschwindigkeit kann intern (zum Beispiel ein umschaltendes Kanalsystem) oder extern (zum Beispiel ein Turbulenz-Reduktionssystem, das ein Öffnen oder Schließen von Mikroklappen in einem Luftebenen-Flügel oder -Körper erfordert) sein.
  • Traditionell ist die Steuerung solcher Systeme mit geringer Energie aufgrund der wesentlichen Energie, die erforderlich ist, um der Strömung während des Ventilschließens entgegenzuwirken oder diese umzuleiten, schwierig. Elektrostatische Ventilsysteme mit geringer Leistung waren, während sie oftmals ausreichend für Ventilanordnungen unter niedriger Geschwindigkeit sind, nicht ausreichend leistungsfähig zur Verwendung in Verbindung mit bestimmten Strömungssystemen.
  • Die DE-A-11 37 679 offenbart ein Klappenventil zum Kontrollieren einer Fluidströmung zwischen einem Einlass und einem Paar von Auslässen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Ventil zum Umleiten eines Fluidstroms auf:
    eine Ventilkammer, die Fluidstrom ermöglicht, wobei die Ventilkammer einen Einlass, einen ersten Auslass und einen zweiten Auslass aufweist,
    einen Klappenträger,
    ein Klappenelement mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei das erste Ende an dem Klappenträger angebracht ist und sich das zweite Ende wenigstens teilweise durch die Ventilkammer erstreckt und das Klappenelement so bewegt werden kann, dass es alternativ den ersten Auslass und den zweiten Auslass sperrt,
    ein erster und ein zweiter Arretiermechanismus, die einander gegenüberliegen und das Klappenelement gesteuert fixieren, um den ersten Auslass bzw. den zweiten Auslass zu sperren, wobei der erste und der zweite Arretiermechanismus einen deaktivierten Zustand zum Freigeben des Klappenelements und einen aktivierten Zustand zum Halten des Klappenelements haben, und
    einen Impulsmechanismus, der das Klappenelement von dem ersten oder dem zweiten Arretiermechanismus weg in die Ventilkammer hinein stößt, nachdem der erste oder der zweite Arretiermechanismus gesteuert in den deaktivierten Zustand gebracht worden ist, wobei Fluidströme das Klappenelement in seinem aktivierten Zustand in den Arretierbereich des ersten oder des zweiten Arretiermechanismus bringen können.
  • Die vorliegende Erfindung umgeht die Erfordernisse einer höheren Leistung für ein direktes Entgegenwirken einer Fluidströmung durch Vorsehen eines kostengünstigen und praktischen Mechanismus zum Aufnehmen eines Teils der Energie der Fluidströmung, was eine konsistente und zuverlässige Umleitung eines Fluidstroms ermöglicht. Während die vorliegende Erfindung noch die Verwendung einer elektromagnetischen oder mechanischen Ventilkontrolle ermöglicht, ermöglicht sie auch die Verwendung einer elektrostatischen oder elektromagnetischen Steuerung mit niedriger Leistung. Die vorliegende Erfindung umfasst ein Ventil zum Umleiten eines Fluidstroms, mit einer Ventilkammer, die einen Fluidstrom ermöglicht, wobei die Ventilkammer einen Einlass, einen ersten Auslass und einen zweiten Auslass besitzt. Die Ventilkammer kann geschlossen sein (z. B. eine Rohrleitungs-Strömungs-Umleiteinrichtung oder einen -Verteiler) oder kann teilweise offen sein (z. B. für externe Anwendungen, wie beispielsweise eine Luftströmungsumleitung auf einer Tragefläche eines Flugzeugs). Das Klappenelement, gehalten (durch einen Klappenträger) zumindest teilweise in der Ventilkammer, besitzt ein erstes und ein zweites Ende, wobei das erste Ende an dem Klappenträger befestigt ist und sich das zweite Ende in die Ventilkammer hinein erstreckt. Das Klappenelement ist so bewegbar, um alternativ den ersten Auslass und den zweiten Auslass (oder zusätzliche Auslässe, falls vorhanden), zu blockieren.
  • In der oder unmittelbar angrenzend an die Ventilkammer sind gegenüberliegende erste und zweite Arretiermechanismen zum kontrollierbaren Verriegeln des Klappenelements vorhanden, um jeweils den ersten Auslass und den zweiten Auslass zu blockieren. Der erste und der zweite Arretiermechanismus besitzen jeweils einen gesperrten Zustand und einen aktivierten Zustand für ein Halten und ein Freigeben des Klappenelements. Wenn einmal der erste und oder der zweite Arretiermechanismus gesperrt sind, ist das Klappenelement frei, sich zu einer anderen Position zu bewegen. Die vorliegende Erfindung schafft einen Impulsmechanismus, um das Klappenelement in die Ventilkammer hinein von einem des ersten und des zweiten Arretiermechanismus hineinzustoßen, nachdem entweder der erste oder der zweite Arretiermechanismus kontrolliert in einen gesperrten Zustand gebracht ist. Da das Klappenelement instabil ist, wenn es während typischer Fluidstrom-Zustände verriegelt ist, werden Oszillationen des Klappenelements in der Fluidströmung schließlich das Klappenelement in einen Arretierbereich entweder des ersten oder des zweiten Arretiermechanismus in einen aktivierten Zustand bringen. Der Impulsmechanismus kann aufgrund von Bernoulli-Kräften, ausgeübt auf ein flexibles Klappenelement, entstehen, das flatternde Oszillationen induziert, die die Klappe anheben, oder kann mechanische, elektromechanische oder elektromagnetische Kräfte umfassen, wie beispielsweise solche, die durch elektrisch aktivierte Formspeicher- bzw. Memory-Metalle, piezoreaktive Keramiken oder magnetische Materialien aufgebracht werden.
  • Der Arretiermechanismus kann eine erste, elektrostatische Platte, getrennt von dem Plattenelement durch ein erstes Dielektrikum, umfassen, wobei eine elektrische Ladeeinheit an mindestens entweder dem Klappenelement oder der elektrostatischen Platte verbunden ist, um ein Spannungsdifferenzial für ein elektrostatisches Anziehen und Halten des Klappenelements aufzubringen, um den ersten Auslass in dem aktivierten Zustand zu blockieren. Alternativ kann ein Elektromagnet, befestigt an irgendeinem (oder beiden) der Ventilkammer oder des Klappenelements, um elektromagnetisch das Klappenelement so zu halten, um den ersten Auslass in dem aktivierten Zustand zu blockieren, verwendet werden, wie dies eine lösbare, elektromechanische Verriegelung, befestigt an irgendeinem (oder beiden) der Ventilkammer und des Klappenelements sein kann, um mechanisch das Klappenelement so zu halten, um den ersten Auslass in dem aktivierten Zustand zu blockieren, und kann ein Lösen zulassen, wenn es gesperrt ist.
  • In bestimmten Ausführungsformen ist das Klappenelement im Wesentlichen entlang seiner Länge flexibel. Ein solches flexibles Klappenelement kann an dem Klappenträger durch ein Reed-Teil eines Musikinstruments befestigt sein, so dass es (in Bezug auf eine ankommende Fluidströmung) das zweite Ende, das sich in die Ventilkammer erstreckt, führt. Alternativ kann das zweite Ende, das sich in die Ventilkammer hinein erstreckt, so angeordnet sein, um das erste Ende, befestigt an dem Klappenträger, zu führen, so dass es ähnlich einer Fahne in Bezug auf den ankommenden Fluidstrom flattert.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Klappenelement an dem Klappenträger befestigt. Das Klappenelement besitzt auch eine gelenkige Klappe, ein Ruder oder ein anderes, vorschiebbares Element, befestigt darin mit einer Gelenkverbindung, wobei die gelenkig aufgehängte Klappe in den Fluidstrom hinein durch den Impulsmechanismus bewegbar ist. Wenn die gelenkig aufgehängte Klappe gering in den Fluidstrom hinein angehoben ist, verwendet sie die Energie des Fluidstroms, um sich selbst in den Fluidstrom hinein anzuheben, was schließlich zu einem Erfassen des entgegenwirkenden Arretiermechanismus führt (und zu einer Umleitung des Fluidstroms).
  • Da die vorliegende Erfindung auf der Verwendung eines instabilen Verschlusselements beruht (wie beispielsweise das vorstehend angegebene, flexible Klappenelement), um einen Fluidstrom in zwei oder mehr Richtungen umzuleiten, kann es sehr energieeffizient sein, und zwar mit sehr kleinen Anfangskräften, die durch den Fluidstrom zu großen Bewegungen des Klappenelements verstärkt werden. Wie ersichtlich werden wird, können, mit geeigneten Modifikationen, Ventile gemäß der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen flache Klappenelemente, vorstehende Klappen oder Flügel, dreidimensionale (z. B. Tragflächengeometrien), zylindrisch befestigte Klappen, Schrauben, Drehflügel oder irgendwelche anderen, geeignete Formen, geeignet zum kontrollierbaren Umleiten eines Luftstroms, verwenden. Wie unter Berücksichtigung der vorliegenden Offenbarung ersichtlich werden wird, erfordert ein Umleiten von Fluid keine geschlossenen Kanäle oder Kammern, sondern kann in Verbindung mit teilweise offenen Kammern durchgeführt werden, die Klappen, die externen Luftströmen über Flugzeugflügel oder andere Strukturen, die Fluidströmungen mit hoher Geschwindigkeit ausgesetzt sind, haben.
  • Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schafft Ventile, eingebettet oder befestigt unmittelbar angrenzend an Kanäle, Durchgangswege oder Öffnungen, definiert in dem oder gehalten durch das Laminat. Groß dimensionierte Feldanordnungen von Ventilen zum Kontrollieren eines Fluidstroms können leicht mit zentral angeordneten oder verteilten Steuereinrichtungen durch die fotolithografisch gebildeten, metallischen, elektrischen Verbindungen verbunden werden. In Verbindung mit geeigneten Sensoren bzw. Fühlern und Fluiddruckquellen können diese Feldanordnungen dazu verwendet werden, präzise einen Fluidstrom zu steuern, für eine dynamische Kontrolle von Fluid-Instabilitäten und zum Unterstützen von bewegbaren Objekten, wie beispielsweise Papier, oder zum Injizieren einer elektrischen Ladung, von Farbstoffen, von Farben oder Chemikalien in Kammern oder Kanalsystemen.
  • Wie durch Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich werden wird, haben große Feldanordnungen von Ventilen gemäß der vorliegenden Erfindung einen besonderen Nutzen in Verbindung mit einer Objekt-Transportvorrichtung oder einem anderen Materialverarbeitungssystem, das präzise eine Position und eine Geschwindigkeit von Papier oder anderen Objekten, die sich durch das System bewegen, steuern bzw. kontrollieren muss. Ein solches System ist, zum Beispiel, in dem US-Patent 5,634,636, übertragen auf die Xerox Corp., offenbart. Während die Verwendung von Luftstrahlmechanismen zum Unterstützen von festen Objekten allgemein unkompliziert ist, ist ein genaues Unterstützen von flexiblen Objekten, wie beispielsweise fortlaufende Rollen aus Papier, Papierblättern, extrudierten Kunststoffen, metallischen Folien, Drähten oder optischen Fasern, viel schwieriger. In solchen Systemen können die Auslenkmoden zu einem komplexen Objektverhalten führen, das eine konstante Hochgeschwindigkeitsumschaltung von zahlreichen, mit Ventil versehenen Hochgeschwindigkeitsluftstrahlen erfordern kann. Im Gegensatz zu festen Objekten sind flexible Objekte dynamisch instabil, wenn sie durch Luftstrahlen getragen werden, mit einer damit verbundenen Kantenwellung, einem Flattern oder anderen, nicht erwünschten, dynamischen Bewegungen, die kontinuierlich während einer Unterstützung und eines Transports auftreten. Solche nicht erwünschten Bewegungen der flexiblen Objekte können zu einer Fehlpositionierung, zu einem Transportfehler oder zu sogar einer Beschädigung der Kontaktoberfläche zwischen dem flexiblen Objekt und einer Luftstrahl-Fördereinrichtung führen.
  • Dementsprechend schafft die vorliegende Erfindung neuartige Ventilstrukturen zur Verwendung in Fluidtransportvorrichtungen. Die Ventile der vorliegenden Erfindung können effektiv in Verbindung mit irgendwelchen fortlaufenden oder diskreten, flexiblen Objekten zusammenarbeiten, die sich durch ein Materialverarbeitungssystem bewegen. In einer bevorzugtesten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung fallen Papier oder ein anderes, grafisch markierbares Material unter die flexiblen Objekte, geeignet dazu, durch ein Feld von instabilen Klappenventilen gemäß der vorliegenden Erfindung kontrolliert zu werden. Ein Papierhandhabungssystem umfasst eine Vielzahl von mit Ventil versehenen Luftstrahlen, eingestellt für einen Transport von Papier, wobei mindestens ein Teil der Vielzahl der Luftstrahlen individuell kontrollierbar ist. Ein Fühlerfeld bestimmt kontinuierlich (oder intermittierend) eine Papierposition, und eine Luftstrahlsteuereinheit, verbunden mit dem Fühlerfeld, ist so konfiguriert, um eine Papierlaufbahn in Abhängigkeit von Informationen, empfangen von dem Fühlerfeld, zu modifizieren. In Abhängigkeit der berechneten Position modifiziert die Luftstrahlsteuereinheit eine Papierbewegung oder -orientierung (zum Beispiel durch selektives Erhöhen oder Verringern einer Luftströmung von Luftstrahlen, die eine Momentenkraft auf definierte Unterbereiche des Papiers aufbringen), um nahezu augenblicklich Diskrepanzen in dem Bewegungszustand des Papiers, umfassend seine Position, Orientierung, Laufbahn, Geschwindigkeit, Auslenkung oder Krümmung, zu korrigieren. In bevorzugten Ausführungsformen kann die Vielzahl der mit Ventil versehenen Luftstrahlen dazu verwendet werden, Zug- oder Druckkräfte aufzubringen, um Papier abzuflachen, und die Luftstrahlsteuereinheit kann dazu verwendet werden, das Papier in seiner abgeflachten Position während des Transports beizubehalten. Natürlich können andere Positionen (zusätzlich zu flach) auch mit, zum Beispiel, der Vielzahl von gegenüberliegenden Luftstrahlen, die dazu verwendet werden, eine ausreichende Kraft zu erzeugen, um ausgewählte Unterbereiche des Papiers zu krümmen, beibehalten werden.
  • Einige Beispiele von Ventilen gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1 zeigt eine schematische, teilweise aufgebrochene Ansicht eines instabilen Klappenventils;
  • 2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Klappenelements ähnlich zu demjenigen, das in 1 dargestellt ist, und zwar in einer instabilen, nicht blockierenden Position;
  • 3 zeigt eine schematische Seitenansicht des Klappenelements der 2, wobei das Klappenelement so bewegt ist, um einen ersten Auslass zu blockieren, und an Ort und Stelle durch einen ersten, elektrischen Arretiermechanismus gehalten ist;
  • 4 zeigt eine schematische Seitenansicht des Klappenelements der 2, wobei sich das Klappenelement in einer flatternden Oszillation in Abhängigkeit einer Fluidströmung nach einer kontrollierten Freigabe des ersten, elektrischen Arretiermechanismus befindet;
  • 5 zeigt eine schematische Seitenansicht des Klappenelements der 2, wobei das Klappenelement durch eine Fluidströmung in einen Arretierbereich hinein eines zweiten, elektrischen Arretiermechanismus bewegt ist, um den zweiten Auslass zu blockieren;
  • 6 zeigt eine schematische, teilweise aufgebrochene Ansicht eines instabilen Klappenventils mit einem Klappenelement durch eine voranführende Kante unterstützt, um in der Fluidströmung zu laufen;
  • 7 zeigt eine schematische Seitenansicht des Klappenventils der 6; 8 zeigt eine schematische, teilweise aufgebrochene Ansicht des U-förmigen, instabilen Klappenventils mit einem Klappenelement durch eine voranführende Kante getragen;
  • 9 zeigt eine schematische Seitenansicht des Klappenventils der 8;
  • 10 zeigt eine schematische Seitenansicht eines instabilen Klappenventils, das ein gelenkiges Klappenelement besitzt;
  • 11 zeigt eine schematische Seitenansicht des Klappenelements der 10, wobei sich das gelenkig aufgehängte Klappenelement um ein Gelenk herum dreht;
  • 12 zeigt eine schematische Ansicht des gelenkig aufgehängten, instabilen Klappenventils der 10 nach einer Bewegung zu der gegenüberliegenden Seite;
  • 13 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Gelenk;
  • 14 zeigt eine schematische Seitenansicht von verschiedenen, an einem Ventilgehäuse befestigten Impulsmechanismen;
  • 15 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Strömungsumleitungsklappenelements zur Verwendung in Verbindung mit einer Tragfläche;
  • 16 zeigt eine andere, eine äußere Strömung umleitende Klappe für eine Tragfläche;
  • 17 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Dual-Klappensystems in einer offenen Position;
  • 18 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Dual-Klappensystems der 17 in einer geschlossenen Position;
  • 19 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht eines Klappenventils ähnlich zu demjenigen, das in den 17 und 18 dargestellt ist, aufgebaut unter Verwendung von dielektrischen Laminaten;
  • 20 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht eines Klappenventils, aufgebaut unter Verwendung von dielektrischen Laminaten;
  • 21 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht einer Klappenventilanordnung, aufgebaut unter Verwendung von dielektrischen Laminaten;
  • 22 zeigt eine Ansicht eines zusammengebauten Zustands der Klappenventilanordnung der 21; und
  • 23 zeigt eine Anordnung eines Luftstrahl-Papierfördersystems mit Ausstoßventilen, um Papier zu markieren.
  • 1 zeigt eine schematische, teilweise aufgebrochene Ansicht eines instabilen Klappenventilsystems 10 zum Umleiten einer Fluidströmung. Das Ventilsystem 10 umfasst einen Ventilkörper bzw. ein -gehäuse 12, gebildet so, um einen Einlass 25 zu definieren, um ein Fluid, in eine Ventilkammer 16, angeordnet zwischen Ventilwänden 20 und 22, hineinströmen zu lassen (angezeigt durch einen Strömungspfeil 40). Ein Fluidableitelement 14 ist gegenüberliegend dem Einlass 25 zwischen Ventilwänden 20 und 22 positioniert, um einen jeweiligen ersten Auslass 26 und einen zweiten Auslass 28 von der Ventilkammer 16 zu definieren. Ein Klappenelement 24 ist fest an einem Trageende 27 mit einem Fluidableitelement 14 befestigt, wobei ein freies Ende 29 des Klappenelements 24 so gerichtet wird, um sich bewegbar zumindest teilweise in die Ventilkammer 16 hinein zu erstrecken. Das Klappenelement 24 ist so bewegbar, um alternierend den ersten Auslass 26 und den zweiten Auslass 28 zu blockieren. Positioniert unmittelbar angrenzend an die Ventilkammer 16 sind gegenüberliegende erste und zweite elektrisch verbundene Platten 34 und 36. Die elektrisch verbundenen Platten 34 und 36 können entweder elektrostatische oder elektromagnetische Kräfte erzeugen, und arbeiten als ein Arretiermechanismus, um kontrollierbar das Klappenelement 24 zu verriegeln, um alternativ die Fluidströmung durch entweder den ersten Auslass 26 oder den zweiten Auslass 28 zu blockieren. Eine elektrische Steuerung wird durch Steuerleitungen 38, elektrisch verbunden zwischen den Platten 34 und 36, und eine Steuereinheit 32 vorgenommen. In 1 ist die Platte 34 eine aufgeladene, elektrostatische Platte, getrennt von dem freien Ende 29 des Klappenelements 24, durch ein isolierendes Dielektrikum, was effektiv das freie Ende 29 angrenzend an die Platte 34 mit elektrostatischen Kräften niedriger Energie blockiert.
  • Wie für Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich werden wird, können verschiedene Materialien und Techniken verwendet werden, um ein Ventilsystem 10 mit instabiler Klappe aufzubauen. Zum Beispiel kann der Ventilkörper 12 aus gegossenen, extrudierten, geätzten, geschnittenen, gestanzten, geformten, gedrehten, geschliffenen oder gebohrten Kunststoff- oder anderen Metallteilen aufgebaut werden. In bestimmten Ausführungsformen der Erfindung wird der Aufbau aus verschiedenen gebohrten oder geätzten Laminaten vorgenommen. Dieses kann Faserglas oder imprägnierte Epoxidharze umfassen, wie beispielsweise solche, die bei der herkömmlichen Herstellung von gedruckten Schaltungsleiterplatten verwendet werden. Zusätzlich liegt ein einteiliger Aufbau der mehreren, beschriebenen Elemente in dem vorstehenden Ventilsystem (z. B. einteilige Seitenwände oder Extrusionsklappen) innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung.
  • In einer geeigneten Modifikation können Ventile so aufgebaut werden, um mehrere Einlässe, mehrere Auslässe zu haben, oder können sogar komplexe Verteiler definieren. Mehrere Klappenelemente können optional verwendet werden, um mehrere Auslässe abzudecken, wobei Strömungsvolumina präzise durch die Verwendung von mehrfachen Auslässen (dies lässt zu, dass eine größere oder geringere Anzahl von Auslässen selektiv blockiert werden kann) gesteuert bzw. kontrolliert werden, die zurück in einen einzelnen Endauslass führen.
  • Eine große Vielzahl von Designs von Klappenelementen ist auch möglich, wobei einige Klappenelemente im Wesentlichen entlang deren Länge flexibel sein können, eine verringerte Flexibilität haben können, einige besonders flexibel über einen bestimmten Bereich deren Länge sein können, oder auch einige alternative feste und flexible Segmente haben können. In bestimmten Ausführungsformen kann das Klappenelement im Wesentlichen fest für zumindest einen Bereich seiner Länge sein, mit optionalen Gelenkverbindungen, die eine begrenzte Flexibilität zulassen. Kunststoffe, Laminate oder elastische Metalle können zum Aufbau der Klappenelemente verwendet werden. Das Klappenelement kann von einem einteiligen Aufbau sein (z. B. ein homogenes, rechtwinkliges Kunststoffband mit konstanter Dicke), oder kann gelenkig sein, verstiftet sein oder kann aus verschiedenen, unterschiedlichen Materialien aufgebaut sein. In bestimmten Ausführungsformen können ferroelektrische Materialien, innen befindliche, ebene, elektromagnetische Spulen, oder ein anderer Mechanismus zum Induzieren oder Erzeugen von elektromagnetischen Kräften, um einen Arretiermechanismus zu unterstützen, in Verbindung mit der Klappe verwendet werden. Klappen sind nicht auf einen dünnen, rechtwinkligen, ebenen Aufbau mit sich nicht variierenden Dimensionen beschränkt, wie dies in 1 dargestellt ist, sondern können verschiedene polygonale, gebogene, ovale oder unregelmäßige Formen haben, wie dies erforderlich ist. Zusätzlich muss die Dicke oder muss der Querschnitt der Klappe nicht konstant sein, sondern kann optional dreieckförmige, diamantartige, unregelmäßige oder andere, geeignete Querschnitte haben. Solche komplexen Klappenelemente, die mehrere Fluidblockierflächen haben, können speziell in Verbindung mit einem komplexeren Design von einem Verteilerventil verwendet werden.
  • Elektromagnetische oder elektrostatische Steuerungen werden allgemein verwendet, um die Klappe in einer geschlossenen (oder offenen) Position zu arretieren. Der Arretiermechanismus umfasst allgemein eine elektrostatische Platte, getrennt von dem Klappenelement durch ein erstes Dielektrikum oder einen Isolator (wie beispielsweise ein Epoxidharzlaminat, eine Kunststoffbeschichtung oder ein isolierendes Element), wobei eine elektrische Aufladungseinheit mit entweder dem Klappenelement oder der elektrostatischen Platte verbunden ist, um ein Spannungsdifferenzial für ein elektrostatisches Anziehen und Halten anzulegen. Alternativ kann ein Elektromagnet, befestigt an irgendeinem (oder beiden) der Ventilkammer oder des Klappenelements, um elektromagnetisch das Klappenelement so zu halten, um den ersten Auslass in dem aktivierten Zustand zu blockieren, verwendet werden, wie beispielsweise lösbare, elektromagnetische Verriegelungen, befestigt an irgendeinem (oder beiden) der Ventilkammer oder des Klappenelements, um mechanisch das Klappenelement zu halten, um den ersten Auslass in dem aktivierten Zustand zu blockieren, und eine Sperrung zu ermöglichen, wenn gesperrt ist. In bestimmten Ausführungsformen können Fluiddruckdifferenziale auch dazu verwendet werden, beim Verstiften bzw. Anheften (durch Saugen) eines Klappenelements an einer Seitenwand zu unterstützen. Wie ersichtlich werden wird, können solche verschiedenen mechanische, Druck-, elektrostatische oder elektromagnetische Arretiermechanismen, geeignet zur Verwendung in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung, alleine oder in Kombination verwendet werden.
  • Die Steuereinheit 32 modifiziert typischerweise eine Spannung, zugeführt zu den Platten 34 und 36. Spannungsänderungen können irgendeinen vorgesehenen elektrostatischen, elektromagnetischen oder elektromechanischen Arretiermechanismus freigeben oder sperren. In bestimmten Ausführungsformen kann die Steuereinheit mit dem Ventil 12 integriert werden, oder kann alternativ an einer entfernten Stelle angeordnet werden. Obwohl eine einzelne Steuereinheit 32 in 1 angegeben ist, wird verständlich werden, dass mehrere Steuereinheiten verwendet werden können. Zusätzlich ist, während Steuereinheiten herkömmliche, systemspezifische eingebaute analoge oder digitale Steuerein heiten sein können, vorgesehen, Sensor/Steuereinheit-Systeme, geleitet durch digitale Computer für allgemeine Zwecke, zu verwenden. Eine Steuerung mittels programmierbarem Computer von großen Feldern aus Drucksensoren und individuellen Spannungssteuereinheiten ist mit besonderem Nutzen in Verbindung mit Luftbett-Systemen oder Fluideinspritzsystemen vorgesehen (z. B. wie viele solche, die zum Zuführen von chemischen Additiven oder zum Versorgen von Farb/Toner-Druckern).
  • Wie ersichtlich werden wird, umfasst eine Kontrolle oder eine Umleitung eines Fluidstroms gemäß der vorliegenden Erfindung eine breite Vielfalt von Fluiden, Fluidstromsystemen, und Fluidmischungen, Additiven oder Suspensionen. Ein Fluid kann gasförmig oder flüssig sein (z. B. Luft, Stickstoff, Kohlendioxid sind ein geeignetes Gas oder Gasmischungen, während Wasser oder Petroleumderivate übliche Flüssigkeiten sind), und kann suspendierte oder eingeschlossene, feste Partikel, Blasen, Micellen oder andere, nicht-homogene oder in der Phase unterteilte Additive zu einer Flüssigkeit oder einem Gas umfassen. Dementsprechend ermöglicht, zusätzlich zu reinen Flüssigkeiten oder Gasen, die vorliegende Erfindung, dass Schlämme, Aerosole oder sogar eine elektrische Ladung tragende Elemente mittels Ventil gesteuert oder umgeleitet werden. Wie ersichtlich werden wird, können verschiedene Fluid-Reservoire, die sich mit Ventilen gemäß der vorliegenden Erfindung verbinden, umfassend Druckkammern, Kompressoren, Pumpen oder andere, ein Fluid enthaltende Vorrichtungen, die für Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet bekannt sind, eingesetzt werden.
  • Ventile gemäß der vorliegenden Erfindung können dazu verwendet werden, um einen Fluidstrom sowohl intern umzuleiten, zu blockieren oder zu begrenzen, als auch einen externen Fluidstrom um ein Objekt herum, eingetaucht oder gehalten in einem Fluidmedium, umzuleiten. Zum Beispiel können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Anwendungen als Hochgeschwindigkeits-Luft- oder Fluid-Ventile für die chemische oder petrochemische Industrie haben, als mit Ventil versehene Injektoren für suspendierte Tröpfchen oder Feststoffe in einer Flüssigkeit oder einem Gas, oder sogar für eine Drucksteuerung von elektromechanischen Systemen, wie beispielsweise fühlbare Aktuatoren für eine Benutzer-Rückführung, verwendet werden. Anwendungen für eine Umleitung eines externen Fluidstroms sind ähnlich breit, und können eine Fluidstromumleitung in der Raumfahrt, bei der Marine haben, oder können extern angeordnete, mikroelektrochemische Vorrichtungen sein.
  • Die Betriebsweise eines instabilen Klappenventilsystems, geeignet für verschiedene Anwendungen, wird am besten unter Bezugnahme auf die 2 bis 5 dargestellt. 2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Ventilsystems 110 mit instabiler Klappe ähnlich dem System 10, das in der perspektivischen Ansicht in 1 dargestellt ist. Wie in 2 zu sehen ist, ist ein Klappenelement 124 (getragen durch eine Fluid-Umleiteinrichtung 114) in einer instabilen, nicht blockierenden Position in einem Ventilkörper 112 positioniert, wobei sich das freie Ende 129 des Klappenelements 124 in die Ventilkammer 116 hinein erstreckt. Das Klappenelement 124 ist aus einem im Wesentlichen flachen, flexiblen Kunststoffmaterial aufgebaut, um alternativ so bewegt zu werden, um einen ersten Auslass 126 und einen zweiten Auslass 128 zu blockieren. Gegenüberliegende erste und zweite, elektrisch verbundene Platten 134 und 136 sind so konfiguriert, um kontrollierbar elektrostatische Kräfte in Abhängigkeit einer angelegten Spannung zu erzeugen, und arbeiten als ein Arretiermechanismus, um kontrollierbar das Klappenelement 124 zu verriegeln, um alternativ einen Fluidfluss durch entweder den ersten Auslass 126 oder den zweiten Auslass 128 zu blockieren. Im Betrieb besitzen die erste und die zweite Platte 134 und 136 jeweils einen gesperrten Zustand und einen aktivierten Zustand zum Halten und einer Freigabe des freien Endes 129 des Klappenelements 124.
  • In 3 befindet sich die Platte 134 in einem freigegebenen Zustand, um eine elektrostatische Kraft zu liefern, die ausreichend ist, um das Klappenelement 124 zu verriegeln bzw. zu verbinden, während sich die Platte 136 in entweder einem freigegebenen Zustand oder einem gesperrten Zustand befinden kann (wobei die elektrostatische Kraft ausreichend ist, um das Klappenelement 124 von seiner Position angrenzend an die Platte 134 in jedem Fall zu ziehen). Wie durch Betrachten der 3 gesehen werden kann, wird der Fluidstrom 140 durch den Auslass 126 durch das Klappenelement 124 blockiert, anstelle davon, dass er durch den Auslass 128 strömt, angezeigt durch die Fluidströmungspfeile 141.
  • Um einen Fluidstrom von dem Auslass 128 zu einem alternativen Auslass 126 umzuschalten, erfordert dies einfach ein Verringern oder Beseitigen einer elektrostatischen Anziehung zwischen dem freien Ende 129 des Klappenelements 124 und der Platte 134 (die Platte 134 ist in einen gesperrten Zustand versetzt). Wie in 4 zu sehen ist, unterliegt das freie Ende 129 eines Klappenelements 124 einer klappenden Oszillation aufgrund von Bernoulli-Kräften, induziert durch den Fluidstrom 140. Das Klappenelement 124 wird von seiner Position angrenzend an die Platte 134 weggezogen oder weggedrückt, und aufgrund von durch ein Klappen erzeugte Zug- und Druckkräfte, in Verbindung mit Fluidkräften von dem Fluidstrom 140, wird sie sich schließlich zu der Platte 136 hin bewegen. Wenn die Platte 136 so freigegeben wird, um elektrostatisch angezogen zu werden, kann das Klappenelement angrenzend an die Platte 136 gehalten werden, wie dies in 5 zu sehen ist. Wie ersichtlich werden wird, wird ein Sperren der Platte 136 durch Verringern einer elektrostatischen Anziehung dem Klappenelement 124 ermöglichen, sich zurück zu der Platte 134 hin zu bewegen.
  • In dem vorstehenden Beispiel führt der Aufbau des Klappenelements, das ein flexibles, freies Ende 129 besitzt, zu einem Impulsmechanismus, um das Klappenelement von entweder der ersten oder der zweiten Platte 134 und 136 wegzustoßen, nachdem entweder die erste oder die zweite Platte 134 und 136 kontrolliert in den gesperrten Zustand gebracht ist. Da das Klappenelement instabil ist, werden Oszillationen des Klappenelements in dem Fluidstrom schließlich das Klappenelement in irgendeinem Arretierbereich entweder der ersten oder der zweiten Platte 134 und 136 in einen aktivierten Zustand bringen. Wie für Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich werden wird, kann der Impulsmechanismus aus Bernoulli-Kräften entstehen, die auf ein flexibles Klappenelement ausgeübt werden, die flatternde Oszillationen induzieren, die die Klappe anheben (wie in 4 zu sehen ist), oder kann mechanische, elektromechanische oder elektromagnetische Kräfte umfassen, wie später in Verbindung mit 14 diskutiert wird, die, zum Beispiel, durch elektrisch aktivierte Formspeichermetalle, piezoreaktive Keramiken oder magnetische Materialien aufgebracht werden können.
  • Vorteilhafterweise besitzen die Ventile gemäß der vorliegenden Erfindung einen Hochgeschwindigkeits-Umschaltvorgang in einer Vielzahl von Strömungsbereichen. Im Gegensatz zu vielen herkömmlichen Ventil-Designs, die unter Bedingungen von hohen Fluidströmungsgeschwindigkeiten nicht arbeiten oder langsam sind, werden die instabilen Ventile gemäß der vorliegenden Erfindung allgemein schneller umschalten als sich die Fluidströmungsgeschwindigkeit erhöht. Dies erfolgt aufgrund der Unterstützung des Fluidstroms, das Ventil zu bewegen (umzuschalten), so dass sich dann, wenn sich der Fluidstrom erhöht, die verfügbare Energie, um das Klappenelement zu bewegen, erhöht.
  • Bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglichen andere Klappenbefestigungsanordnungen, wie dies in den 6 und 7 dargestellt ist. Zum Beispiel kann ein flexibles Klappenelement 224 an dem Klappenträger 214 so befestigt werden, dass er (in Bezug auf den ankommenden Fluidstrom 240) ein freies Ende 229, das sich in die Ventilkammer 216 hinein erstreckt, führt. In vorteilhafter Weise kann ein solches Klappenelement 224 hoch flexibel sein, da ein Krümmen aufgrund eines Fluidstroms viel unwahrscheinlicher auftritt als bei solchen Ausführungsformen, bei denen eine voranführende Kante eines Klappenelements in einen Fluidstrom hineinweist. Wie in den 6 und 7 dargestellt ist, umfasst das Ventilsystem 210 einen Ventilkörper 212, gebildet so, um einen Einlass 225 zu definieren, damit Fluid in eine Ventilkammer 216 hineinfließen kann (angegeben durch einen Strömungspfeil 240). Das flexible Klappenelement 224 ist fest an einem schmaleren Trageende 227 an einem Klappenträger 214 befestigt, wobei das freie Ende 229 des Klappenelements 224 so bewegbar ist, um alternativ einen ersten Auslass 226 und einen zweiten Auslass 228 zu blockieren. Positioniert unmittelbar angrenzend an die erste Ventilkammer 216 (jeweils einen ersten Auslass 226 und einen zweiten Auslass 228 umgebend) sind gegenüberliegende erste und zweite elektrisch verbundene Platten 234 und 246 vorhanden. Ähnlich der Ausführungsform der Erfindung, die in Verbindung mit 1 beschrieben ist, können die elektrisch verbundenen Platten 234 und 236 entweder elektrostatische oder elektromagnetische Kräfte erzeugen, und arbeiten als ein Arretiermechanismus zum kontrollierbaren Verriegeln des Klappenelements 224, um alternativ einen Fluidstrom durch entweder den ersten Auslass 226 oder den zweiten Auslass 228 zu blockieren. Im Betrieb klappt das Klappenelement 224 oder flattert (ähnlich einer Fahne in starken Winden), so dass es zwischen einer Position angrenzend an den ersten Auslass 226 und den zweiten Auslass 228 hin- und herspringt. Falls entweder die Platte 234 oder 236 elektrisch freigegeben wird, wird das freie Ende 229 eingefangen und elektrisch verriegelt, um einen Fluidstrom dort hindurch zu blockieren, zumindest bis die entsprechende Platte 234 oder 236 gesperrt wird und Bernoulli- oder andere Kräfte das freie Ende 224 zurück zu einem oszillierenden Klappen bzw. Flattern in der Strömung 240 stoßen.
  • Eine noch andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Bezug auf die 8 und 9 dargestellt, die jeweils eine Oberseitenansicht und einen Querschnitt (entlang der Linie 9-9 in 8) eines im Wesentlichen U-förmigen Ventilsystems 310 darstellen, das ein U-förmiges Ventilgehäuse 312 mit einem einzelnen Einlass 325, einem ersten Auslass 326 und einem zweiten Auslass 328 haben. Das Gehäuse enthält weiterhin ein U-förmiges Verbund-Klappenelement 324, das ein flexibles Segment 331 umfasst, das einen Arm der U-Form definiert, ein festes Segment 329, das einen Verbindungsabschnitt definiert, und ein festes bzw. steifes Segment 327, das einen anderen Arm der U-Form definiert. Das steife Element 324 ist so dimensioniert, um im Wesentlichen eine vertikale Strömung in dem Gehäuse zu blockieren, was nur einen horizontalen Fluidstrom in entweder den Auslass 326 oder 328 zulässt. In den 8 und 9 wird die Strömung durch den Auslass 326 durch die Position des steifen Segments 327 blockiert. Um zu bestimmen, welches Auslass-Fluid herausfließt, werden die gegenüberliegende erste und zweite elektrisch verbundene Platte 334 und 336 in dem Ventilgehäuse 312 so positioniert, um jeweils das steife Segment 329 anzuziehen. Ähnlich der Ausführungsform der Erfindung, wie sie in Verbindung mit 1 beschrieben ist, können die elektrisch verbundenen Platten 334 und 336 entweder elektrostatische oder elektromagnetische Kräfte erzeugen, und arbeiten als ein Arretiermechanismus zum kontrollierbaren Verriegeln des Klappenelements 324, um alternativ einen Fluidstrom durch entweder den ersten Auslass 326 oder den zweiten Auslass 328 zu blockieren. Im Betrieb klappt das flexible Segment 331 des Klappenelements 324 hin und her oder flattert, was ermöglicht, dass das steife Segment 329 durch entweder die Platte 334 oder 336 eingefangen wird. Die Strömung wird durch die Position des steifen Segments 327 (durch die verbundenen Segmente 329 und 331 nach oben oder nach unten gezogen) in entweder den Auslass 326 oder 328 hinein gerichtet. Wenn die jeweilige Platte 334 oder 336 gesperrt ist und Bernoulli- oder andere Kräfte das flexible Segment 331 zurück in ein oszillierendes Hin- und Herklappen in der Strömung 340 stoßen, wird eine Strömung durch beide Auslässe 326 und 328 zugelassen, zumindest bis die eine oder die andere Verriegelungsplatte 334 und 336 freigegeben wird.
  • Ein alternativer Klappmechanismus, der nicht notwendigerweise Klappenelemente für eine Freigabe eines freien Endes der Klappe erfordert, wird unter Bezugnahme auf die schematischen Seitenansichten der 10, 11 und 12 dargestellt, die ein Ventil ähnlich zu demjenigen darstellen, das in Verbindung mit 1, und den 25, beschrieben ist. Wie in 10 zu sehen ist, besitzt ein instabiles Klappenventilsystem 410 ein im Wesentlichen steifes Klappenelement 424 (gehalten durch eine Fluidaufteilungseinrichtung 414), das in dem Ventilkörper 412 positioniert ist, wobei das freie Ende 429 der Klappe durch ein Gelenk 427 verbunden ist, um eine begrenzte Flexibilität zuzulassen. Das Gelenk kann integral definiert sein (wie in Verbindung mit 13 diskutiert ist), oder kann Stifte, Haken oder andere, geeignete Verbindungselemente umfassen, die eine Drehbewegung zulassen. Das Klappenelement 424 ist so bewegbar, um alternativ einen ersten Auslass 426 und einen zweiten Auslass 428 zu blockieren. Gegenüberliegende erste und zweite elektrisch verbundene Platten 434 und 436 sind so konfiguriert, um kontrollierbar elektrostatische Kräfte in Abhängigkeit einer angelegten Spannung zu erzeugen, und arbeiten als ein Arretiermechanismus zum kontrollierbaren Verriegeln des Klappenelements 424, um alternativ einen Fluidstrom durch entweder den ersten Auslass 426 oder den zweiten Auslass 428 zu blockieren. In 10 befindet sich die Platte 434 in einem freigegebenen Zustand, um eine elektrostatische Kraft zu erzielen, die ausreichend ist, um das Klappenelement 424 festzuhalten. Der Fluidstrom 440 durch den Auslass 426 wird durch das Klappenelement 424 blockiert, anstelle davon, durch den Auslass 428 zu fließen, wie dies durch Fluidstrompfeile 441 angezeigt ist.
  • Um einen Fluidstrom von dem Auslass 428 zu dem Auslass 426 umzuschalten, erfordert dies einfach nur ein Verringern oder Beseitigen einer elektrostatischen Anziehung zwischen dem freien Ende 429 des Klappenelements 424 und der Platte 434 (die Platte 434 ist in einen gesperrten Zustand versetzt). Wie in 11 zu sehen ist, kann sich das freie Ende 429 des Klappenelements 424 um das Gelenk 427 herum drehen, was eine Lippe ergibt, gegen die der Fluidstrom drücken kann, um das Klappenelement 424 von der Platte 434 wegzudrehen. Wenn die Platte 436 freigegeben ist, um elektrostatisch anziehbar zu sein, kann das Klappenelement angrenzend an der Platte 436 gehalten werden, wie in 12 zu sehen ist. Wie ersichtlich werden wird, wird ein Sperren der Platte 436 durch Verringern einer elektrostatischen Anziehung dem Klappenelement 424 ermöglichen, sich zurück zu der Platte 434 zu bewegen.
  • In dem vorstehenden Beispiel liefert ein Aufbau des Klappenelements so, um ein gelenkig aufgehängtes, freies Ende 429 zu haben, einen Impulsmechanismus, um das Klappenelement entweder von der ersten oder der zweiten Platte 434 und 436 wegzudrücken, nachdem entweder die erste oder die zweite Platte 434 und 436 kontrollierbar in den gesperrten Zustand gebracht ist. Wie für Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich werden wird, kann der Impulsmechanismus aufgrund von Bernoulli-Kräften, ausgeübt auf ein gelenkig aufgehängtes Klappenelement, entstehen, oder kann mechanische, elektromechanische oder elektromagnetische Kräfte umfassen, wie nachfolgend in Verbindung mit 14 diskutiert wird, die durch elektrisch aktivierte Formspeichermetal le, piezoreaktive Keramiken, induzierte Druckdifferenziale, ein Widerstandsheizen von Fluiden, durch thermisches Aktivieren von expandierenden Materialien oder bimorphen Aktuatoren, oder magnetischen Materialien, aufgebracht werden können.
  • 13 stellt einen möglichen Gelenkmechanismus dar, der zur Verwendung in Verbindung mit dem gelenkig aufgehängten Plattenelement 424 geeignet ist, wie dieses in Verbindung mit den 10, 11 und 12 beschrieben ist. Ein Doppelgelenk ist durch Entfernen eines zentralen Bereichs 433 des Klappenelements 424 definiert, was zwei hoch flexible Verbindungsgelenkteile 427 ergibt, die ein freies Ende 429 des Rests des Klappenelements 424 befestigen. Das Klappenelement 424 ist mit Impulsmechanismen zum Initiieren einer Drehung des freien Endes 429 relativ zu dem Rest des Klappenelements 424 versehen. Zum Beispiel können Formspeicherlegierungen 452 und 453 elektrisch induziert werden, um durch Bewegen von einer flachen zu einer gekrümmten Form anzusprechen, was eine Drehung des freien Endes 429 um das Gelenk 427 herum bewirkt. Alternativ kann ein Elektromagnet 450 (definiert durch eine spiralförmig gemusterte, leitende Spule in dem Klappenelement 424) konstruiert werden. Eine elektromagnetische Wechselwirkung mit einem Permanentmagneten (oder einem anderen Elektromagneten) in einem Ventilgehäuse (nicht dargestellt) kann dazu verwendet werden, eine Drehung des freien Endes 429 um das Gelenk 427 herum zu induzieren.
  • Wie ersichtlich werden wird, sind Impulsmechanismen für ein anfängliches Wegstoßen eines Klappenelements von einer anziehenden Platte weg in einen Fluidstrom hinein nicht erforderlich dahingehend, dass sie nur in der Klappe vorhanden sind. Wie in 14 dargestellt ist, können verschiedene, optionale Impulsmechanismen vollständig oder teilweise in dem Ventilgehäuse 422 angrenzend an das Klappenelement 424 angeordnet werden. Zum Beispiel können induktiv bewegbare Stifte 460, elektrisch aktivierte Formspeichermetalle 462, piezoreaktive Keramiken 464, die sich ausdehnen und zusammenziehen, oder magnetische Materialien 466 (elektromagnetisch gegen ähnlich gepolte Klappenelemente 424 reaktiv), induzierte Druckdifferenziale (z. B. durch einen mit Ventil versehenen Fluidkanal 470), ein Widerstandsheizen von Fluiden (z. B. thermisches Beheizen einer Flüssigkeit in einer Tasche 468, um einen expansiven Gasdruck zu erzeugen) oder irgendein anderer, herkömmlicher Impulsmechanismus alleine oder in Verbindung mit anderen Impulsmechanismen verwendet werden, um das Klappenelement 424 zu bewegen. Typischerweise werden einer oder mehrere dieser Impulsmechanismus (Impulsme chanismen) durch eine Steuereinheit 32 (nicht dargestellt), kontrolliert, wie dies in Verbindung mit 1 diskutiert ist, um in Verbindung mit einer Deaktivierung von Platten oder anderen das Plattenelement verriegelnden Mechanismen zu wirken.
  • Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung, geeignet zum Kontrollieren oder Umleiten mindestens eines Teils einer externen Luftströmung 551, werden unter Bezugnahme auf die 15 und 16 beschrieben. Wie in 15 dargestellt ist, besitzt eine Tragfläche 550 einen Einlass 552, einen ersten Auslass 554 und einen zweiten Auslass 556. Ein Klappenelement 560, befestigt an einem Träger 562, erstreckt sich zu dem Einlass 552 hin. Eine Betriebsweise des Klappenelements 560 ist ähnlich zu derjenigen, die in Verbindung mit 1 und den 25 diskutiert ist, wobei das instabile Klappenelement dazu in der Lage ist, sich so zu bewegen, um alternativ einen Fluidstrom 553 durch den Auslass 554 oder 556 zu blockieren. Ähnlich solcher Klappenelemente, die zuvor diskutiert sind, wird das Klappenelement 560 an seiner Stelle durch elektrische Verriegelungsmechanismen 564 und 566 gehalten.
  • 16 stellt ein Klappenelement 582 dar, das außerhalb einer Tragfläche 580 so führt, um eine Außenluftströmung 551 umzuleiten. Das Klappenelement 582 wird an seiner Stelle durch elektrische Verriegelungsmechanismen 584 und 586 gehalten, und wird zwischen alternativen Positionen (wie durch eine durchgezogene Linie und eine unterbrochene Linie 582 in 16 angezeigt ist) mit der Hilfe der Außenluftströmung 551 und Wirbeln 555, die eine Oszillation des nicht verriegelten Klappenelements verursachen, bewegt. Diese besondere Anwendung ist von besonderem Nutzen für Anwendungen in der Luftfahrt und der Marine, allerdings könnten andere Objekte, positioniert in Hochgeschwindigkeits-Fluidströmungen, ähnliche Fluidumleitungssysteme verwenden.
  • Zusätzlich zu Systemen mit einer einzelnen Klappe, die ein einzelnes, bewegbares, einen Fluidstrom blockierendes Element haben, sieht die vorliegende Erfindung auch die Verwendung von Mehrfachklappen oder Mehrfach-Bewegungselementsystemen vor, die zwei oder mehr zusammenarbeitende Steuerelemente für eine bewegbare Strömung haben. Zum Beispiel stellen die 16 und 17 ein Doppelklappensystem 610 dar, das eine kontinuierliche oder pulsierende Kontrolle eines Fluidstroms 640 ermöglichen, der flüssige oder feste Teilchen 655 mit sich führt. Die Teilchen 655 können flüssige Farbe oder fester Toner sein, zugeführt von einem Reservoir für ein Markiermittel (wie beispielsweise die Ventilkammer oder irgendeine extern verbundene Kammer), und können dazu verwendet werden, ein Substrat zu beschichten, zu bedrucken oder zu markieren, wie beispielsweise markierbare Medien 650 (z. B. Papier), angeordnet nahe dem Ventilauslass. Das Ventilsystem 610 umfasst einen Ventilkörper 612, der so gebildet ist, um einen Einlass 625 zu definieren, damit Fluid (angezeigt durch einen Strömungspfeil 640) in eine Ventilkammer 616, vorhanden zwischen Ventilwänden 620 und 622, fließt. Das Doppelklappenelement 624 umfasst ein erstes Klappenelement 627 und ein passendes, zweites Klappenelement 629. Unmittelbar angrenzend an die Doppelklappenelemente in der Ventilkammer 616 positioniert sind sich gegenüberliegende erste und zweite elektrisch verbundene Platten 634 und 636. Die elektrisch verbundenen Platten 634 und 636 können entweder elektrostatische oder elektromagnetische Kräfte erzeugen, und arbeiten als ein Arretiermechanismus zum kontrollierbaren Verriegeln jeder Platte 627 und 629 des Klappenelements 624 in einer offenen Position, wie dies in 17 zu sehen ist, oder in einer geschlossenen Position, wie dies in 18 zu sehen ist. Eine elektrische Steuerung wird über eine Steuerleitung 638, elektrisch verbunden zwischen den Platten 634 und 636 und einer Steuereinheit 632, erreicht. In den 17 und 18 ist die Platte 634 eine aufgeladene, elektrostatische Platte, separiert durch isolierende, dielektrische Platten 635 und 637. Wie ersichtlich werden wird, können alternative Arretiermechanismen, wie sie in Verbindung mit den vorstehenden Figuren diskutiert sind, alternativ eingesetzt werden, und zwar mit elektromagnetischen Arretierungen, die elektromagnetische Schaltungen verwenden, die spiralförmig in die Klappen hineingelegt oder darauf gemustert sind, und Permanentmagnete, eingesetzt in den Ventilkörper 612, sind bevorzugt.
  • Jede Klappe kann optional verschiedene, piezoelektrische Segmente, Rippen oder Segmente aus Formspeicherlegierungen, oder einen elektromagnetischen oder elektrostatischen, aktiven Bereich haben, um eine Versteifung, ein Lösen bzw. Lockern oder ein in sonstiger Weise kontrollierbares Modifizieren der Flexibilität der Klappen zu ermöglichen. In vorteilhafter Weise ermöglicht dies einen fein abgestimmten Betrieb der Oszillationsparameter der Klappen.
  • In einem bevorzugten Betriebsmode kann ein Doppelventilsystem 610 in einem pulsierenden Mode betrieben werden, der auf einer komplexen Wechselwirkung zwischen einem Druck in der Kammer 616 und den Klappen 627 und 629 beruht. Wenn die Klappen 627 und 629 aneinander so befestigt sind, um nur einen schmalen Spalt zu belassen, wie dies in 17 dargestellt ist, wird Fluid, das durch den Spalt strömt, einen Druck zwi schen den Platten verringern, was ein Verschließen der Klappen hervorruft, wie dies in 18 zu sehen ist. Dies wiederum beseitigt eine Strömung des Fluidstroms 640 und ermöglicht, dass die Eigenelastizität der Klappen die Klappen zu einer offenen Stellung federn lässt, was einen schmalen Spalt belässt, und initiiert eine Wiederholung des Öffnungs/Schließ-Zyklus. Wie ersichtlich werden wird, kann der Pulsierzyklus intermittierend durch Einfangen bzw. Arretieren der Klappen in einer offenen Position (mit einem Arretiermechanismus zwischen jeder Klappe und den Seitenwänden 620 und 622 des Ventilkörpers 612) oder in einer geschlossenen Position (mit einem Arretiermechanismus zwischen den Klappen) gestoppt werden. In vorteilhafter Weise ermöglicht die zyklische Art der Oszillationen diskrete Zeitpunkte zum Öffnen oder Schließen, sogar dann, wenn ein akkurates Steuerschema nicht vorhanden ist, da die Klappen allgemein nur in einer geschlossenen Position verriegelt werden, wenn die Klappen zu deren normaler, geschlossener Position oszilliert wurden (oder voneinander weg zu Seitenwänden 620 und 622 für den offenen Zustand bewegt wurden). Wie ersichtlich werden wird, ist der vorstehende, zyklische Betrieb nur bei bestimmten Strömungsdrücken möglich, wobei niedrigere Drücke nicht ausreichend sind, um eine pulsierende Strömung aufrechtzuerhalten, und höhere Drücke bewirken, dass die Klappen geschlossen beim Nichtvorhandensein einer äußeren Rückstellkraft verbleiben (wie dies beispielsweise durch eine elektromagnetische Betätigung der Fall sein kann).
  • Der Aufbau eines oszillierenden Ventils erfordert nicht immer ein Doppelklappensystem. Zum Beispiel kann, wie in 19 zu sehen ist, ein System mit einer einzelnen, oszillierenden Klappe unter Verwendung einer Metallklappe 624, befestigt an einem Träger 660 und sandwichartig in einem Laminat zwischen einem Kammerabstandsteil 662 zwischengefügt, und einer oberen und einer unteren, elektrostatischen Platte 634 und 636 aufgebaut sein. In einem solchen System wirkt die untere, elektrostatische Platte 636 effektiv als eine steife, passende Klappe, die in Verbindung mit einer flexiblen Klappe 624 arbeitet. In vorteilhafter Weise ermöglicht dieses Verfahren eines Aufbauens eine Herstellung in Chargen einer großen Anzahl von pulsierenden Klappenventilen unter Verwendung einer Stanz-, Ätz- oder anderen ein Muster bildenden Techniken, die auch zum Modifizieren von gedruckten Schaltungsleiterplatten geeignet sind. Verschiedene Steuer- und Aufbautechniken, geeignet für die vorliegende Erfindung, sind in der US-A-5839722 diskutiert.
  • Laminat-Aufbau-Techniken mit einer chargenweisen Verarbeitung, geeignet zum Herstellen von Elementen für die vorstehenden Ventilsysteme, werden auch in Verbindung mit 20 dargestellt. Wie in 20 zu sehen ist, kann ein Ventil 710 durch Zusammenlaminieren einer leitfähigen, oberen Schicht 712, von Abstandsteilen 714 und 715, um dabei zu helfen, eine Ventilkammer zu definieren, einem dielektrischen, beschichteten Klappenträger 716 mit einer mittels dielektrischem Metall beschichteten Klappe 717, weiteren Abstandsteilen 718 und 719, und einer unteren, leitfähigen Schicht 720 aufgebaut sein. Wenn diese Teile montiert sind, werden ein einzelner Einlass und zwei alternativ blockierbare Auslässe definiert, und zwar mit einer elektrostatischen Anziehung zwischen der Klappe 717 und entweder der oberen Schicht 712 oder der unteren Schicht 720, die als ein Arretiermechanismus arbeiten, um das Ventil 710 zu steuern.
  • Wie ersichtlich werden wird, können Chargen-Aufbau-Techniken einfach so erweitert werden, um die Erzeugung von großen Ventilfeldanordnungen 730 zu ermöglichen, wie dies in den 21 und 22 zu sehen ist. Wie in diesen Figuren zu sehen ist, können eine leitfähige, obere Schicht 732 mit integralen Abstandselementen, ein dielektrischer, beschichteter Klappenträger 734 mit mehreren, dielektrischen, mit Metall beschichteten Klappen, und einer leitfähigen, unteren Schicht 720 mit integralen Abstandsteilen kombiniert werden, um ein großes Feld aus instabilen Klappenventilen gemäß der vorliegenden Erfindung zu bilden.
  • In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Ventile gemäß der vorliegenden Erfindung zumindest teilweise aus einem dielektrischen Material, das ein Laminat bildet, aufgebaut werden. Das Ventil ist typischerweise innerhalb von mehreren Laminatschichten eingebettet, wobei elektrische Verbindungen, elektrostatische oder elektromagnetische Steuerstrukturen innerhalb oder zwischen Laminatschichten eingeschlossen werden. Das Dielektrikum kann ein fasriges, gewebtes bzw. gewirktes, extrudiertes oder niedergeschlagenes Polymer; eine Keramik oder ein anderes dielektrisches Material, sein. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Laminatschicht ein dielektrisches Basismaterial und ein imprägniertes Bindeharz, wie dies zum Beispiel üblicherweise in dem Aufbau einer herkömmlichen, gedruckten Schaltungsleiterplatte eingesetzt wird. Das instabile Ventil kann in dem Laminat eingebettet sein und kann mit mindestens einer elektrischen Verbindung verbunden sein, um dem Ventil zu ermöglichen, elektrisch angetrieben und kontrolliert zu werden (unter Verwendung, zum Beispiel, von elek trostatischen Platten oder elektromagnetischen Spulen). Wenn eine dimensionsmäßige Stabilität oder eine akkurate Beabstandungen von großen Feldanordnungen aus Ventilen wichtig ist, kann das Laminat fest bzw. steif aus einem gewebten Glas und Harzen mit hoher Bindefestigkeit, wie beispielsweise Epoxidharzen oder Polyimiden, aufgebaut werden. Umgekehrt kann, falls eine Flexibilität oder weiche Kurven in einer bestimmten Anwendung benötigt werden (z. B. in einem Feld aus mit Mikroventilen versehenen Luftstrahlen zum Tragen von Objekten, die in einem eng gekrümmten Durchgangsweg bewegt werden), ein flexibles Laminat, aufgebaut teilweise aus Polyimid, Polyethylenterephthalat, Aramid oder dielektrischen Polyesterfilmen, und flexible Polyesterharze geeignet sein.
  • Das vorstehende, in einem Laminat eingebettete Ventil kann in großer Anzahl von ein-, zwei- oder dreidimensionalen Feldern aus aktiv oder passiv adressierbaren Feldern gruppiert werden. Da solche Felder eine Positionierung, Befestigung und Energieversorgungs- und Steueradressierleitungen zu einigen zehntausend von Ventilen erfordern, werden kostengünstige und zuverlässige Steuersysteme benötigt. In einer bevorzugten Ausführungsform können Ventile miteinander verbunden sein (passive Adressierung) oder können individuell (aktive Adressierung) mit Energie- und Steuerleitungen durch fotolithografisch definierte und geätzte Leitungen verbunden sein. Herkömmliche Aufbautechniken für gedruckte Schaltungsleiterplatten können verwendet werden, und zwar mit galvanisch niedergeschlagenen Metallen (z. B. Kupfer, Blei, Gold oder verschiedenen Standardlegierungen), adhäsiv befestigt und gemustert als Teil eines fotochemischen Ätzprozesses, was elektrische Verbindungen für eine Energieversorgung, ein Steuern oder ein Empfangen von erfassten Informationen von den Ventilen liefert. Wie ersichtlich werden wird, können, wenn umfangreiche, elektrische Verbindungen erforderlich sind, fotolithografisch geätzte Mehrschicht-Leiterplatten vorteilhaft verwendet werden. Zusätzlich zu einem Stanzschneiden, einem Bohren oder Stanztechniken können bewegbare oder teilweise nicht unterstützte Komponenten (wie beispielsweise eine Klappe) durch Opferätztechniken oder andere, geeignete Chargenverarbeitungstechniken zum Unterschneiden oder dreidimensionalen Formen von Komponenten bzw. Bauelementen definiert werden. Die Verwendung solcher Opferätztechniken in Verbindung mit Laminaten aus gedruckten Schaltungsleiterplatten ermöglicht in vorteilhafter Weise einen kostengünstigen Aufbau von Ventilen, Sensoren und Kanalsystemen mit großer Anzahl. Alternativ können klein dimensionierte Ventile durch verschiedene, herkömmliche, mikroelektromechanische Techniken, umfassend, allerdings nicht darauf eingeschränkt, Oberflächen- oder Massenätzen, Mikromaschinenbearbeitung, Techniken basierend auf LIGA, oder irgendwelche anderen, bekannten Techniken für eine Herstellung unter kleinem Maßstab erzeugt werden.
  • Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung führt zu Ventilen, eingebettet in oder befestigt unmittelbar angrenzend an Kanäle, Durchgangswege oder Öffnungen, definiert in dem Laminat oder getragen durch dieses. Groß dimensionierte Felder aus Ventilen zum Kontrollieren eines Fluidstroms können einfach mit zentralisierten oder verteilten Steuereinheiten durch fotolithografisch gebildete, metallische, elektrische Verbindungen verbunden werden. In Verbindung mit geeigneten Sensoren und Fluiddruckquellen können diese Felder dazu verwendet werden, präzise einen Fluidstrom zu steuern, können für eine dynamische Kontrolle von Fluid-Instabilitäten, zum Unterstützen von bewegbaren Objekten, wie beispielsweise Papier, oder zum Injizieren einer elektrischen Ladung, von Farbstoffen, von Farben oder Chemikalien in Kammern oder Kanalsystemen, verwendet werden.
  • Wie für Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich werden wird, können verschiedene Ventilsysteme für eine erwünschte Anwendung kombiniert werden. Zum Beispiel offenbart 23 ein Druckersystem 810 zum Markieren von Papier 815. Das Papier 815 kann durch zahlreiche Luftstrahlen, abgegeben durch eine Vielzahl von aktiv oder passiv adressierten Ventilen 820, gemäß der vorliegenden Erfindung, unterstützt und bewegt werden, die zusammen eine Luftstrahl-Fördereinrichtung 812 definieren. Eine Papierbewegung und ein Ventilbetrieb auf der Fördereinrichtung 812 können durch ein eingebettetes Sensorfeld 816 (das verschiedene optische, mechanische oder thermische Sensoren umfassen kann, verteilt innerhalb der Luftstrahl-Fördereinrichtung 812 oder in der Nähe davon) und einer Ventilbetätigung, gesteuert durch eine Sensor/Steuereinheit 832 (verbunden durch Sensor/Steuerleitungen 838 mit dem Sensorfeld 816 und Ventilen in der Luftstrahl-Fördereinrichtung 812) geleitet werden. Wie für Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich werden wird, besitzen große Felder von Ventilen gemäß der vorliegenden Erfindung einen besonderen Nutzen in Verbindung mit einer Objekt-Transportvorrichtung oder einem anderen Materialverarbeitungssystem, das präzise eine Position und eine Geschwindigkeit von Papier oder anderen Objekten, die sich durch das System bewegen, steuern muss. Ein solches System ist, zum Beispiel, in dem US-Patent 5,634,636 offenbart.
  • Die vorliegende Erfindung einer durch einen Sensor freigegebenen Luftstrahl-Fördereinrichtung 812 ist dazu geeignet, akkurat flexible Objekte, wie beispielsweise fortlaufende Rollen aus Papier, Papierblätter, extrudierte Kunststoffe, metallische Folien, Drähte oder optische Fasern, zu unterstützen. In solchen Systemen können die Auslenkmoden zu einem komplexen Objektverhalten führen, was eine konstante Hochgeschwindigkeitsumschaltung von zahlreichen mit Ventil versehenen Hochgeschwindigkeitsluftstrahlen gemäß der vorliegenden Erfindung erfordern kann. Im Gegensatz zu steifen Objekten sind flexible Objekte dynamisch instabil, wenn sie durch Luftstrahlen getragen werden, mit einer Kantenwellung, einem Flattern oder anderen, nicht erwünschten, dynamischen Bewegungen, die kontinuierlich während eines Unterstützens und eines Transports auftreten. Im Betrieb bestimmt das Fühlerfeld kontinuierlich (oder intermittierend) eine Papierposition, und die Sensor/Steuereinheit 832, verbunden mit dem Fühlerfeld 816, ist so konfiguriert, um eine Papierlaufbahn (d. h. den dreidimensionalen Laufweg des Papiers als Ganzes, einschließlich der verschiedenen Unterbereiche des Papiers, wie beispielsweise einer nach oben gewellten Kante oder einer nach unten umgebogenen Ecke) in Abhängigkeit von Informationen, empfangen von dem Fühlerfeld 816, zu modifizieren. Auf die berechnete Papierlaufbahn hin modifiziert die Luftstrahl-Sensor/Steuereinheit 832 eine Papierbewegung oder -orientierung (zum Beispiel durch selektives Erhöhen oder Verringern einer Luftströmung von den Luftstrahlen, die ein Moment auf definierte Unterbereiche des Papiers aufbringen), um nahezu augenblicklich die Unzulänglichkeiten in dem Bewegungszustand des Papiers, einschließlich dessen Position, Orientierung, Laufbahn, Geschwindigkeit, Auslenkung oder Krümmung, zu korrigieren. In bevorzugten Ausführungsformen kann die Vielzahl von mit Ventil versehenen Luftstrahlen dazu verwendet werden, Zug- oder Druckkräfte aufzubringen, um Papier abzuflachen (z. B. zu entwellen), und die Luftstrahl-Sensor/Steuereinheit 832 kann dazu verwendet werden, Papier in dieser abgeflachten Position während des Transports zu halten. Natürlich können andere Papierpositionen (zusätzlich zu flach) auch mit, zum Beispiel, der Vielzahl von gegenüberliegenden Luftstrahlen beibehalten werden, die dazu verwendet werden, eine ausreichende Kraft zu erzeugen, um ausgewählte Unterbereiche des Papiers zu krümmen. Weitere Details, die zu der Ventilsteuerung und dem entsprechenden Betrieb in einem auf Luft basierenden Papierfördersystem in Bezug stehen, sind in dem US-Patent 5,634,636 offenbart.
  • Zusätzlich können pulsierende Ventile, wie beispielsweise solche, die in Verbindung mit den 17 bis 19 offenbart sind, oder andere Ventil-Designs gemäß der vorliegenden Erfindung, in Verbindung mit Markiermitteln, um Papier zu markieren, verwendet werden, wie dies durch Ausstoßventile 824 in 23 angegeben ist. Markierungen können durch Ausstoßen von diskreten Tröpfchen aus schwebender Farbe durch die Ausstoßventile 824 gemäß der vorliegenden Erfindung oder durch Ausstoßen von festen Tonerteilchen, die dazu geeignet sind, später auf Papier aufgeschmolzen zu werden, gebildet werden. Obwohl verschiedene Ausstoßventil-Arten geeignet sind, umfassen, in einer bevorzugten Ausführungsform, Ausstoßventile 824 oszillierende Dual-(oder Einzel-)Klappenventile, die so konfiguriert sind, um Farb- oder Tonerteilchen auszustoßen, wie dies zuvor in Verbindung mit den 17, 18 und 19 beschrieben ist.

Claims (6)

  1. Ventil zum Umleiten von Fluidstrom, das umfasst: eine Ventilkammer (16), die Fluidstrom ermöglicht, wobei die Ventilkammer einen Einlass (25), einen ersten Auslass (26) und einen zweiten Auslass (28) aufweist, einen Klappenträger (14), ein Klappenelement (24) mit einem ersten (27) und einem zweiten (29) Ende, wobei das erste Ende an dem Klappenträger angebracht ist und sich das zweite Ende wenigstens teilweise durch die Ventilkammer erstreckt und das Klappenelement so bewegt werden kann, dass es alternativ den ersten Auslass und den zweiten Auslass sperrt, ein erster und ein zweiter Arretiermechanismus (34, 36), die einander gegenüberliegen und das Klappenelement gesteuert fixieren, um den ersten Auslass bzw. den zweiten Auslass zu sperren, wobei der erste und der zweite Arretiermechanismus einen deaktivierten Zustand zum Freigeben des Klappenelementes und einen aktvierten Zustand zum Halten des Klappenelementes haben, gekennzeichnet durch: einen Impulsmechanismus, der das Klappenelement (24) von dem ersten oder dem zweiten Arretiermechanismus (34, 36) weg in die Ventilkammer (16) hinein stößt, nachdem der erste oder der zweite Arretiermechanismus gesteuert in den deaktivierten Zustand gebracht worden ist, wobei Fluidströme das Klappenelement in seinem aktivierten Zustand in den Arretierbereich des ersten oder des zweiten Arretiermechanismus bringen können.
  2. Ventil zum Umleiten von Fluidstrom nach Anspruch 1, wobei der erste Arretiermechanismus des Weiteren eine erste elektrostatische Platte (34) umfasst, die von dem Klappenelement durch ein erstes Dielektrikum getrennt ist, und eine elektrische Ladeeinheit wenigstens mit dem Klappenelement oder der ersten elektrostatischen Klappe verbunden ist, um eine Spannungsdifferenz zu erzeugen und das Klappenelement in dem aktivierten Zustand elektrostatisch anzuziehen und zu halten und den ersten Auslass zu sperren.
  3. Ventil zum Umleiten von Fluidstrom nach Anspruch 1, wobei der erste Arretiermechanismus des Weiteren einen ersten Elektromagneten umfasst, der an der Ventilkammer oder dem Klappenelement angebracht ist, um in dem aktivierten Zustand das Klappenelement elektromagnetisch zu halten und den ersten Auslass zu sperren.
  4. Ventil zum Umleiten von Fluidstrom nach Anspruch 1, wobei der erste Arretiermechanismus des Weiteren eine lösbare elektromechanische Fixiereinrichtung umfasst, die an der Ventilkammer oder dem Klappenelement angebracht ist, um in dem aktivierten Zustand das Klappenelement mechanisch zu halten und den ersten Auslass zu sperren, und, wenn deaktiviert, Freigeben zu ermöglichen.
  5. Ventil zum Umleiten von Fluidstrom nach Anspruch 4, wobei die erste lösbare elektromechanische Fixiereinrichtung ein elektrisch ansteuerbares Formgedächtnismetall (452, 453) enthält.
  6. Ventil zum Umleiten von Fluidstrom nach Anspruch 1, wobei der Impulsmechanismus, der das Klappenelement von dem ersten oder dem zweiten Arretiermechanismus weg in die Ventilkammer hinein stößt, nachdem der erste oder der zweite Arretiermechanismus gesteuert in den deaktivierten Zustand gebracht worden ist, ein elektrisch ansteuerbares Formgedächtnismetall oder ein piezoreaktives Element enthält.
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