SE531121C2 - Engångsventil - Google Patents

Description

20 25 30 531 121 2 Sådana problem undviks i en ventil visad i [2], avsedd för fluid-system i rymdtillämpningar. En kanal år etsad i en tunn skiva av kisel och är täckt med en glasskiva. En tunn plugg av kisel sparas över kanalen, för att tillhandahålla en säker tätning. Pluggen dopas för att öka dess elektriska ledningsförmåga. Metalledningar deponeras på den tunna skivan av kisel för att ansluta pluggens två ändar. Genom att sända en ström genom pluggen fås kislet att smälta och därigenom öppna en passage genom kiselkanalen.

Kanalen år försedd med böjar för att fånga lpluggskräp, vilket förhindrar det från att lämna ventilen. En nackdel med en sådan lösning är att om pluggen bryts sönder med en tunn spricka eller att smältningen av pluggen blir mycket lokal kan den öppning som tillhandahålls i kanalen kanske inte bli särskilt stor och åtminstone inte kontrollerbar. Strömmen hindras emellertid att ledas genom den brutna pluggen och ingen ytterligare öppning kan åstadkommas.

Det är inte tekniskt möjligt att kombinera [1] och [2], eftersom den första är baserad på att fliken täcker ventilens utgångshål, medan den senare fordrar att pluggen år placerad vid ventilens ingång, dvs. före skräpfällorna.

SAMMANFATTNING Ett problem med engångsventiler enligt teknikens ståndpunkt är att de inte klarar av att tillhandahålla välkontrollerad öppning av ett skräpfritt flöde.

Ett allmänt syfte med den föreliggande uppfinningen är därför att tillhandahålla förbättrade engångsventiler. Ett ytterligare syfte med den föreliggande uppfinningen är att tillhandahålla en välkontrollerad öppning av en engångsventil. Ett annat vidare syfte är att tillhandahålla engångsventiler som har en väldefinierad filterfunktion. Ytterligare ett annat vidare syfte är att tillhandahålla engångsventiler som har en införlivad trycksensor.

Syftena ovan åstadkoms genom förfaranden och anordningar enligt de bifogade patentkraven. I allmänna ordalag innefattar en engängsventil en 10 15 20 25 30 531 121 3 skiva som har en inre filterstruktur. En tätningssubstans täcker en ingång till ñlterstrukturen. Ett värmararrangemang år arrangerat på skivan i närheten av tätningssubstansen för att omvandla elektrisk ström till värme och därigenom smälta eller förånga tätningssubstansen.

Vårmararrangemanget leder åtminstone en del av strömmen, och företrädesvis hela strömmen, längs en ledningsväg som inte inbegriper tätningssubstansen. Smältningen av i tätningssubstansen blir därmed oberoende av existensen av en fullständig elektrisk anslutning genom tåtningssubstansen. Värmararrangemanget har därför företrädesvis sin huvudsakliga värmeavgivning i ett område som omger tätningssubstansen.

Tätningssubstansen kan vara av något icke-poröst material, såsom en metall, en legering, glas, paraffin, en polymer eller till och med is. En legering (t.ex. ett lod) âr för tillfället den föredragna utföringsformen i de flesta tillämpningarna. Valet av tätningssubstans beror på t.ex. den fordrade tillâmpningstemperaturen.

I föredragna utföringsformer tillhandahålls ingången på en motsatt sida relativt utgången. Värmararrangemanget kan tillhandahållas på vilken sida av skivan som helst och skivan kan vara försedd med ett inert täckskikt.

Skivan innefattar företrädesvis två tunna skivor försedda med filterstrukturer och ihopsatta. Skivan undanskaffningsutxymme. Skivan innefattar företrädesvis annan integrerad funktionalitet, t.ex. en trycksensor. innefattar vidare ett Den föreliggande uppfinningen presenterar vidare en tillverkningsmetod för en engångsventil som använder värmararrangemanget.

Den föreliggande uppfinningen presenterar vidare en metod för drift av en engångsventil.

En fördel med den föreliggande uppfinningen är att den tillhandahåller en engångsventil som har ett integrerat filter. Ventilen blir därigenom lätt och tillförlitlig att använda. Ventilen tillhandahåller även möjligheter att 10 15 20 25 30 531 121 4 kombineras med ytterligare funktionaliteter som efterfrågas i olika fluidsystem.

KORT FIGURBESKRIVNIN G Uppfinningen, tillsammans med vidare syften och fördelar därav, förstås bäst genom hänvisning till den följande beskrivningen gjord tillsammans med de medföljande ritningarna, i vilka: _ FIG. 1 är en schematisk illustration av ett typiskt system i vilket en anordning enligt den föreliggande uppfinningen med fördel kan tillämpas; FIG. 2 är en vy framifrån av en utföringsform av en anordning enligt den föreliggande uppfinningen, utan tätningssubstans tillhandahållen; FIG. 3 är en vy framifrån av utföringsformen i Fig. 2, med tätningssubstansen tillhandahållen; FIG. 4 år en vy bakifrån av utföringsformen i Fig. 2; FIG. 5 är en tvärsnittsvy av utföringsformen i Fig. 2; FIG. 6 är en tvärsnittsvy av utföringsforrnen i Fig. 2, när den är öppnad; i FIG. 7A-D år schematiska illustrationer av en utföringsform av ett filter som med fördel kan användas i en anordning enligt den föreliggande uppfinningen; FIG. 8 är en tvärsnittsvy av en annan utföringsform av en anordning enligt den föreliggande uppfinningen; ' FIG. 9 år en schematisk illustration av en tryckmonitor; FIG. 10 är en schematisk vy av en 'dubbelventilskivæ FIG. 1 1 år ett flödesdiagram över huvudsteg av en utföringsform av ett tillverkningsförfarande enligt den föreliggande uppfinningen; samt FIG. 12 är ett flödesdiagram över huvudsteg av en utföringsform av ett driftsförfarande enligt den föreliggande uppfinningen. 10 15 20 25 30 531 121 5 DETALJERAD BESKRIVNING Fig. 1 illustrerar ett typiskt system i vilket en anordning enligt den föreliggande uppfmningen med fördel kan tillämpas. En sluten kammare 1 innefattar fluid under ett högre tryck än omgivningen. Ett rör 2 förbinder den slutna kammaren med en engångsventil 10. När engångsventilen 10 är öppnad flödar fluid genom röret 2, passerar engångsventilen och via ett andra rör 3 når en volym 4, där fluiden kan utnyttjas på olika sätt. Fluiden kan t.ex. delta i kemiska reaktioner i volymen. Fluiden kan innehålla läkemedel som kan distribueras i t.ex. en däggdjurskropp. Fluidens massflöde kan t.ex. användas i rymdtilläinpningar såsom framdrivningsmedel.

I ñg. 2 illustreras schematiskt en sida av en utföringsform av en engångsventil 10 enligt den föreliggande uppfinningen, innan engängs- ventilen 10 tätas. Denna särskilda utföringsform är främst avsedd för att täta en gasbehållare. En skiva 12, i denna särskilda utföringsform innefattande två ihopsatta tunna skivor av kisel, är försedd med en ingång 14. Skivan 12 är täckt med ett tunt SiOg-skikt, och år alltså elektriskt isolerande. I alternativa utföringsformer kan andra typer av isolerande material även användas. Ingången 14 är förbunden med ett filterarrangemang i skivans 12 inre, vilket filterarrangemang diskuteras mer i detalj vidare nedan. Området runt ingången 14 år täckt med ett vätningsskikt 18, i denna särskilda utföringsform ett tunt skikt av koppar och titan. Ett värrnararrangemang 16 tillhandahålls i ett område som omger ingången 14 på samma skivyta som ingången 14. Värmararrangemanget 16 år arrangerat för att omvandla en elektrisk ström till värme. I den föreliggande utföringsformen innefattar värmararrangemanget 16 ett förångat koppar/ titan-mönster. När en spänning tillhandahålls över mönstret kommer en ström att flyta genom mönstret och på grund av den elektriska resistensen bilda värme. Mönstret är format som en ledningsväg arrangerad på skivan runt och i en närhet av ingången 14. Den huvudsakliga värmeavgivningen sker därmed i en närhet av ingången 14. 10 15 20 25 30 531 121 Den föreliggande uppfinningen utnyttjar små strukturer och ytspänningen för flytande och/ eller fasta material för att tillhandahålla tätningen.

Engångsventilens ingång 14 är därför högst ett par millimeter i diameter och typiskt sett mindre än 1 mm. Till exempel, en storlek av en ingång 14 i en tillverkad testventil var 420 mikrometer.

I ñg. 3 illustreras samma utföringsfonn som i Fig. 2, när den är tâtad. En tätningssubstans 20 är där arrangerad för att täcka ingången 14.

Tâtningssubstansen 20 är innan användning av ventilen i en fast fas. I den föreliggande utföringsformen innebegrips inte vätningsskiktet 18 och tätningssubstansen 20 i vägen för den elektriska strömmen. Med andra ord, värmararrangemanget 16 är anordnat för att leda den elektriska strömmen längs en väg som exkluderar tätningssubstansen 20. Emellertid, ett värrnararrangemang 16 som också inkluderar vätningsskiktet 18 och/ eller tåtningssubstansen är möjligt om tätningssubstansen 20 är elektriskt ledande. I ett sådant fall bör värmararrangemanget 16 anordnas för att leda åtminstone en del av den elektriska strömmen längs en väg som exkluderar tätningssubstansen 20. Detta möjliggör för värmararrangemangets 16 funktion att fortsätta även om tätningssubstansen 20 avlägsnas.

Värmararrangemanget 16 är därigenom anordnat för att tillhandahålla den huvudsakliga värmeavgivningen i en närhet till tätningssubstansen 20, för att kunna orsaka en fasövergång av nämnda tätningssubstans, från fast till flytande fas eller från fast fas till gasfas. l den föreliggande utföringsformen är tätningssubstansen ett lod. Vätningsskiktet 18 är därvid nödvändigt för att tillförsäkra en tillförlitlig bindning till den ttmna skivan 14.

Andra icke-porösa material kan också användas som tätningssubstans 20.

Tätningssubstansen 20 är företrädesvis vald beroende på den avsedda tillämpningen och på. den elektriska effekt som finns tillgänglig för värmararrangemanget 16. Icke-exklusiva exempel på möjliga tätnings- substanser 20 är Lex. andra legeringar, metaller, paraffin, olika typer av 10 15 20 25 30 -531 121 7 termoplastiska polymerer och is. Beroende den valda tätningssubstansen 20 måste materialet i vätningsskiktet 18_ anpassas därtill, eller till och med uteslutas, om en tillförlitlig bindning direkt till skivans 14 yta ska kunna tillförsålcras i alla fall.

Fig. 4 illustrerar baksidan av utföringsformen i figurerna 2 och 3. Skivan 12 är där försedd med fyra utgångar 22. En inre filterstruktur, diskuterad mer i detalj nedan, år anordnad inuti skivan 14 mellan ingången och utgångarna 22.

Fig. 5 illustrerar en tvärsnittsvy av skivan 12 i utföringsformen av en engångsventil enligt den föreliggande uppfinningen enligt figurerna 2-4. De relativa storlekarna, i synnerhet förhållandena mellan laterala och tjockleks- dimensioner år inte ritade i en verklig skala. Allmänt sett år tjocklekarna överdrivna för att bättre illustrera principerna för den föreliggande uppfinningen. Ingången 14 är i denna utföringsform formad med en yttre konform 15 som övergår till ett inre cylindriskt hål 17. Konformen 15 täcks åtminstone delvis av vätningsskiktet 18. Tätningssubstansen 20 tillhandahålls över ingången 14 för att täta den, och penetrerar därvid ned in ikonformen 15.

Inuti ingången 14 finns ett undanskaffningsutryrnme 24 tillhandahållet, vilket har en volym som överskrider tåtningssubstansens 20 volym. undan- skaffningsutrymmet 24 är förbundet med ett antal ingångsdistributions- kanaler 26, vilka är ingångarna till en filterstruktur 28, vilken endast illustreras schematiskt i Fig. 5. Utgångsdistributionskanaler 30 för filterstrukturen 28 leder till utgångarna 22. Utgångarna 22 och ingången 14 tillhandahålls på motsatta sidor av skivan 12. Det antas att i ett normalt fall finns det en tryckskíllnad över engångsventilen 10, där det högre trycket finns på ingångssidan och det lägre trycket finns på utgångssidan. Det skulle i princip vara möjligt att tillhandahålla ingångar och utgångar på samma sida av skivan 12, men i ett sådant fall måste tillkommande tätningsstrukturer tillhandahållas. 10 15 20 25 30 531 121 När engångsventilen 10 ska öppnas ansluts en ström genom värmararrangemanget 16, vilket därigenom alstrar värme runt tätningssubstansen 20. Den pålagda effekten bör anpassas för att tillförsäkra att den alstrade värmen som leds till tätningssubstansen 20 år lämplig för att orsaka en fasövergång av tätningssubstansen 20, typiskt sett att smälta den. Tryckskillnaden över skivan 12 kommer att pressa den smälta tätningssubstansen genom ingången 14, ned in i undan- skaffningsutrymmet 24. Företrädesvis år undanskaffningsutrymmet anordnat på ett sådant sätt att åtminstone delar av väggarna i undanskaffningsutrymmet har en temperatur under tätningssubstansens 20 smälttemperatur, vilken då typiskt sett kommer att deponeras inuti undanskaffningsutrymmet som fast material igen. En sådan situation illustreras i fig. 6, där referenssiffra 21 hänvisar till den återdeponerade tätningssubstansen. Den relativt stora volymen för undanskaffnings- utrymmet 24 gör det troligt att åtminstoneen ingångsdistributionskanal 26 kommer att vara otäckt av den återdeponerade tätningssubstansen 2 1. Detta kommer att resultera i att det finns en fn' flödesväg öppnad mellan ingångssidan till utgångssidan genom filterstrukturen 28. Eventuellt material som inte fångats i undanskaffriingsutrymmet kommer att fångas längre in i filterstrukturen 28, och alltså tillhandahålla ett partikelfritt flöde av fluid, i den föreliggande utföringsformen gas, ut från skivan 14 på utgångssidan.

Eftersom strömflödet genom värmararrangemanget 16 påverkas, eller åtminstone inte fullständigt bryts, om delar av tätningssubstansen 20 avlägsnas från ingången 14, kan vårmningen fortsätta tills en lämplig mängd tätningssubstans 20 har avlägsnats.

Filterstrukturen 28 som utnyttjats i den föreliggande utföringsformen diskuteras flyktigt i [3], och är därför inte ny som sådan. Filterstruktiiren 28 tillhandahålls genom att etsa två tunna skivor, vilka slutligen sätts ihop, vilket ger den inre filter-strukturen. Figurema 7A till 7D illustrerar 10 15 20 25 30 531 121 filterstrukturens 28 egenskaper. Fig. 7A illustrerar en del av filterstrukturens 28 ingångssida. Ingångsdistributionskanalerna 26 förgrenas till ett antal smalare ingängstransportkanaler 50. Dessa kanaler är typiskt sett etsade in i ytan av en första tunn skiva av kisel.

Ingängstransportkanalerna 50 förgrenas ytterligare till ingångsfllterspår 52, i denna utföringsform runt 2 mikrometer breda och 2 mikrometer djupa. Även dessa ingångsfilterspår 52 är etsade in i den första tunna skivan av kisel. En ände av ingångsñlterspåren 52 är alltså i kontakt med en ingångstransportkanal 50, medan den andra änden slutar vid en ingångsavdelriingsrygg 54. Ingångsñlterspåren 52 tillhandahålls i denna utföringsform i en vinkel i förhållande till íngångstransportkanalerna 50, företrädesvis runt 45 grader.

FIG. 7B illustrerar en motsvarande del av filterstrukturens 28 utgångssida.

Utgångsdistributionskanaler 30, utgångstransportkanaler 56 och utgångs- filterspår 58 tillhandahålls i en andra tunn skiva av kisel på. ett liknande sätt. Mellan uppställningarna av utgångsfilterspår 58 tillhandahålls utgångsavdelningsryggar 60.

Fig. 7C illustrerar en transparent vy när den första tunna skivan är placerad mot den andra tunna skivan med de etsade strukturerna vända mot varandra. Vid tillverkning sätts de tunna skivorna ihop vilket ger en tät tätning. Ingängsdistributionskanalerna 26 och utgångsdistributions» kanalerna 30 ses vara belägna på motsatta sidor om transportkanalerna 50, 56. Vidare placeras en utgängstransportkanal 56 mot en ingängsavdelnings- rygg 54 och en ingängstransportkanal 50 placeras mot en utgångs~ avdelningsrygg 60. Områdena med filterspår 52, 58 är överlagrade, emellertid sträcker sig ñlterspåren pä ingångssidan respektive utgångssidan i olika vinklar. Det finns alltså ett antal förbindelser mellan ett enstaka ingångsfilterspår 52 och ett antal utgångsfilterspår 58. På samma sätt finns det ett antal förbindelser mellan ett enstaka utgångsfilterspår 58 och ett antal ingångsfilterspår 52. Gas som kommer in i ingångsdistributions~ kanalen 26 måste föras vidare till en ingångstransportkanal 50, eftersom 10 15 20 25 30 530 121 10 ingångsdistributionskanalen försluts av den motstående tunna skivan.

Gasen från ingångsdistributionskanalen 26 måste flöda in i ett ingångsfilterspår 52, eftersom ingångsdistributionskanalen 26 är försluten av utgångsavdelningsryggen 60. I ingångsfilterspåret 52 finns emellertid ett antal möjligheter för gasen att flöda över till ett utgångsfilterspår 58. Från detta utgångsñlterspår 58 kommer gasen att transporteras genom en utgångstransportkanal 56 till utgångsdistributionskanalen 30, eftersom båda dessa kanaler också är förslutna av den motstående tunna skivan.

Som en sammanfattning, filterstrukturen 28 innefattar i flödesriktningen kanaler (ingångsdistributionskanaler 26) som förgrenar sig i mindre kanaler (ingångstransportkanaler 50). En övergång från ännu mindre förgreningar (ingångsñlterspår 52) till motsvarande ännu mindre förgreningar (utgångsñlterspår 58) tillåts, vilket alltså tvingar eventuell flödande gas att passera många, men små öppningar. Eventuellt fast material och flytande material som har tillräcklig ytspânning kommer därför att fångas någonstans på filtrets ingångssida. Vid utgångssidan slås mindre kanaler (utgångstransportkanaler 56) ihop till större kanaler (utgångsdistributions- kanaler 30) för ihopsamling av gasflödet till en eller några få gasströmmar.

Fig. 7D illustrerar en transparent vy av skivan 12, där endast distributionskanalerna visas. I denna utföringsform är fyra radiella ingångsdistributionskanaler 26R förbundna med ett centralt undan- skaffningsutiymme 24. De radiella íngångsdistributionskanalernas 26R yttre ändar år förbundna av en cirkulär ingångsdistributionskanal 26C. Vid utgångssidan tillhandahålls utgångsdistributionskanalerna 30 i en radiell riktning och avslutas i var sin utgång 22. En sådan konfiguration förser varje ingångstransportkanal 50 med åtminstone två separata förbindelser från undanskaffningsutryrnmet 24 och ingången. Detta kan vara användbart om tätningsmaterialet som kommer in i undanskaffningsutrymmet 24 vid öppning av ventilen blockerar en eller flera av de radiella ingångsdistributionskanalerna 26R. Det finns då en alternativ flödesvåg för 10 15 20 25 30 531 121 11 gasen att nå varje ingångstransportkanal 50 och därigenom kan hela den finmaskiga delen av filterstrukturen 28 fortfarande vara aktiv.

I utföringsformen beskriven ovan tillhandahålls vårmararrangemanget på ingångssidan av engångsventilen. I vissa tillämpningar kan gasen som tillhandahålls vid ingångssidan vara aggressiv. Skivans 12 ingångssídeyta kan emellertid påverkas. I utföringsformer tunna skivor av kisel används och där ytan oxideras t.ex. i' samband med ihopsättningsproceduren tillhandahålls ett visst skydd mot t.ex. korrosiva gaser.

Värmararrangemanget år emellertid typiskt sett mindre motståndskraftigt och om värmararrangemanget går sönder är hela ventilen oanvändbar.

Fig. 8 illustrerar en utföringsform som visar upp två angreppssätt för att skydda engångsventilen. I denna utföringsforrn tillhandahålls värmar- arrangemanget 16 på skivans 12 utgångssida, dvs. på en skivyta som är motsatt till ingången 14. På denna sida förväntas inga aggressiva gaser uppehålla sig under några längre tider och i synnerhet inte innan ventilen har öppnats. Om skivan 12 är tillräckligt tunn och innefattar material som har en hög värmeledningsförmåga kan den avgivna värmeeffekten vid värmararrangemanget 16 fortfarande vara tillräcklig för att orsaka en fasövergång av tätningssubstansen 20. Värmararrangemanget 16 tillhandahålls fortfarande i närheten av tätningssubstansen 20, nu emellertid på den motsatta sidan av skivan 14. Kom ihåg att tjockleksdimensionen år ritad i en mycket större skala än den laterala dimensionen. Att placera vårmararrangemanget på utgångssidan kan emellertid skapa tillkommande villkor att beakta vid design av undanskaffningsutrymmets form, storlek och position, eftersom det kan vara fördelaktigt att ha relativt kalla väggar i detta utrymme.

I Fig. 8 täcks också skivan 14 med ett inert tåckskikt 32 på ingångssidan.

Detta inerta tåckskikt 32 hjälper till att förhindra korrosion av skivan 14.

Typiskt sett är tätningssubstansens tjocklek tillräcklig för att motstå vissa kemikaliska angrepp och täcks därför inte i de flesta tillämpningar. Om 10 15 20 25 30 531 121 12 emellertid tätningssubstansen 20 också är känslig för korrosion kan det inerta täckskiktet 32 också täcka tätningssubstansen. I en sådan situation måste man tillförsäkra att det inerta täckskiktet 32 också smälter eller är tillräckligt bräckligt för att gå sönder när tåtningssubstansen 20 trycks genom ingången 14.

När tätningssubstansen 20 försvinner från ingången 14 in i undan- skaffnirigsutrymmet 24 och tillhandahåller en lämplig gasflödesväg genom engångsventilen 10, finns ingen användning för någon fortsatt uppvärmning av skivan 14. I ventiler enligt teknikens ståndpunkt tillhandahålls detta stoppande av värmningen implicit genom att bryta strömförbindelsen som utgjordes av tätningen själv. I den föreliggande uppfinningen passerar åtminstone en del av strömmen inte tätningssubstansen. I de flesta fall passerar ingen ström tätningssubstansen, till exempel när elektriskt isolerande material används. Om elektriskt ledande tätningssubstanser används och om en del av vännningssüömmen leds genom tätningssubstansen kan en plötslig ändring av den elektriska resistansen för värrnararrangemanget informera om en försvunnen tätning. En ventilanvändningsindikator kan, om en ledande tätningssubstans används, alltså anordnas genom att övervaka den elektriska resistansen över tåtningsstrukturen. Sådana kontrollmetoder har emellertid i grunden vissa nackdelar gemensamt med lösningar enligt teknikens ståndpunkt.

Ett föredraget sätt att bestämma ifall en lämplig flödesväg har skapats, dvs. en ventilanvändningsindikator, baserar 'sig på tryckmätningar eller tryckskillnadsövervakning. En ventilanvändningsindikator som innefattar en tryck- eller tryckskillnads-sensor kan företrädesvis tillhandahållas inuti skivan eller vid skivans utgångssida.

Fig. 9 illustrerar en utföringsform av en trycksensor 41 integrerad i engångsventilsskivan 12. Ett tryckmämingshålrum 34 tillhandahålls i skivan 12. Tryckmätningshälrummet 34 är företrädesvis i tryck- kommunicerande kontakt med kanalerna genom skivan 12 eller åtminstone 10 15 20 25 30 531 121 13 med utgången. En sektion av hålrumsväggen 40 är tillräckligt tunn för att tillhandahålla elasticitet. Två elektriska ledare 36, 38 som företrädesvis har en icke försumbar utsträckning i två dimensioner, tillhandahålls på motstående sidor av tryckmätningshålrummet 34. De elektriska ledarna 36, 38 är anslutna till en elektrisk krets (ej visad) för detektering av en kapacitansskillnad mellan nämnda två elektriska ledare. När en tryckskillnad mellan en volym 46 på skivans 12 ingångssida och tryckmätningshålrummet 34 finns kommer den tunna hålrumsväggen 40 att böja sig, såsom illustreras av de streckade linjema 44. En sådan geometrisk konfiguration kommer att ge upphov till en viss kapacitans mellan de två elektriska ledarna 36, 38. När tryckskillnaden ändrar sig, t.ex. när ventilen öppnar sig och gas flödar genom tryckmätningshälrummet 34, kommer hålrumsväggen 40 att böja sig tillbaka, och kapacitansen mellan de två elektriska ledarna 36, 38 kommer att ändra sig. En sådan ändring i kapacitans är indíkativ på tryckskillnaden-över den tunna hålrumsväggen 40, och kan användas som en indikator att ventilen har öppnats ordentligt.

Strömmen genom värmararrangemanget kan då stängas av.

Engångsventiler tillämpas ofta i situationerdär ett misslyckande att öppna skulle leda till mycket stora ekonomiska förluster. Till exempel, om en ventil som är installerad i en rymdsond inte skulle fungera, finns det inga praktiska möjligheter att reparera eller byta ut ventilen. En redundans i ventilfunktion efterfrågas därför ofta. Det typiska sättet är att tillhandahålla två separata ventiler. I samband med den föreliggande uppfinningen, är det lätt att innefatta mer än en ventil i en enda skiva 12. Fig. 10 illustrerar en utföringsform, där en skiva 12 innefattar två uppsättningar av ventilutrustning. Två separata ingångar 14 tillhandahålls, förknippade med ett respektive värmararrangemang 16. Olika nivåer av redundans är tänkbar. En möjlighet är att varje ingång 14 är ansluten till ett separat inre filter och separata utgångar. Eftersom funktionen av det faktiska inre filtret emellertid beaktas vara mycket tillförlitligt och eventuella misslyckanden förväntas inträffa vid öppning av ingången 14, kan de redundanta ingångarna också vara anslutna till ett och samma inre filter. 10 15 20 25 30 531 121 14 Fig. 11 är ett flödesdiagram över huvudsteg i en utfóringsform av ett tillverkningsförfarande enligt den föreliggande uppfinningen. Proceduren börjar i steg 200. I steg 205 tillhandahålls en skiva. Skivan har en inre filterstnikttir mellan en ingång och en utgång. I steg 212 anordnas ett värmararrangemang för omvandling av elektrisk ström till värme vid skivan i en närhet av ingången. Detta steg utförs företrädesvis genom att täcka en första yta av skivan med metalledare, ivilka elektrisk ström omvandlas till värme. Andra tekniker kan emellertid också utnyttjas, t.ex. att skapa dopade vägar i en halvledarskiva. Av sådana orsaker kan steg 212 i vissa utföringsfonner inträffa före eller samtidigt som t.ex. tillhandahållandet av den inre filterstrukturen i steg 205. En tätningssubstans tillhandahålls att täta över ingången i steg 214. I steg 216 värms tåtningssubstansen för att tillhandahålla en tät tätning mot skivan. Eftersom en sådan process är avsedd att utföras utan någon tryckskillnad över skivan är ytspänningen typiskt sett tillräcklig för att hindra tätningssubstansen från att tränga in för långt i ingången. Såsom nämnts vidare ovan fordrar detta att ingångens 14 dimensioner är tillräckligt små. Vårnmingen kan med fördel utföras genom att använda precis samma värmer-arrangemang som redan finns på skivan.

Detta tillförsäkrar även att värmararrangemanget fungerar och tillhandahåller tillräcklig värme för dess senare öppningssyftenl. För detta skickas en elektrisk ström genom värmararrangemanget varvid, enligt de ovan beskrivna egenskaperna, åtminstone en del av den elektriska strömmen leds i en bana som undantar tätningssubstansen. Under tillverkningen kan emellertid vännningen av tämingsstrukturen även utföras med andra mer traditionella medel, t.ex. genom att placera skivan i en ugn, bestråla elektromekaniska vågor etc.

Tätníngssubstansen tillåts i steg 218 att kallna av igen för att uppnå det fasta tillståndet som tillförsäkrar tätningen av ingången. Proceduren slutar i steg 249. i tätningssubstansen med I en föredragen utföringsform utnyttjas tekniker för mikroelektromekaniska system (MEMS), i synnerhet i stegen 205, 212 och/ eller 214, och mest i 10 15 20 25 30 531 121 15 synnerhet steg 205. Även om den faktiska engångsventilen typiskt sett är en miniatyranordning är procedurema för att åstadkomma de aktiva strukturerna för anordningen lämpliga att implementeras genom MEMS.

Steget att tillhandahålla en skiva 205 kan företrädesvis innefatta de följande delstegen. I steg 206 formas filterstrukturer i två tunna skivor av kisel. I steg 207 sätts de två tunna skivorna av kisel ihop, vilket ger upphov till en inre filterstruktur. ' Tillverkningen kan såsom indikeras ovan även innefatta ett tillkommande steg av att täcka en sida av skivan, där ingången tillhandahålls, med ett inert täckskikt.

Fig. 12 år ett flödesdiagram över huvudsteg av en utföringsform av ett förfarande för att öppna en engångsventil som har en skiva med en inre filterstrliktur mellan en ingång och en utgång och en tâtningssubstans i en fast fas som täcker ingången, enligt den föreliggande uppfinningen.

Proceduren' börjar i steg 250. I steg 252 leds en ström genom ett värmararrangemang, anordnat för att omvandla en elektrisk ström till värme, anordnat på skivan i en närhet av tätningssubstansen, för att orsaka en fasövergång hos nämnda tätningssubstans. Åtminstone en del av den elektriska strömmen leds därvid längs en väg som exkluderar tätningssubstansen. Företrådesvis leds all ström längs en väg som exkluderar tätningssubstansen. Smältningen av tätningssubstansen blir därmed oberoende av existensen av en fullständig elektrisk ledning genom tâtningssubstansen. Proceduren avslutas i steg 299.

Utiöringsforrrierna beskrivna ovan ska förstås som några illustrativa exempel på den föreliggande uppfinningen. Det inses av fackmännen att olika modifieringar, kombinationer och ändringar kan göras på utföringsformerna utan att avlägsna sig från uppfinningensi omfång. I synnerhet kan olika dellösningar i de olika utföringsformerna kombineras i andra 10 15 53% 121 16 konfigurationer, där så är tekniskt möjligt. Den föreliggande uppfinningens omfång avgränsas emellertid av de medföljande kraven.

REFERENSER [1] L.J. Guérin et al, "Miniature one-shot valve", Proceeding of the IEEE Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) 1998, IEEE, Piscataway, NJ, USA, 98CH36176, sid. 425-428. [2] J. Mueller et al, "Towards micropropulsion systems on-a-chip: Initial results of component feasibility studies", IEEE Aerospace Conference Proceedings, v 4, 2000, sid. 149-168. [3] J. Köhler et al, "A hybrid cold gas microthruster system for spacecraft", Sensors and Actuators A97-98 (2002), sid. 587-598.

Claims (23)

10 15 20 25 30 531 121 17 PATENTKRAV

1. En engångsventil (10), innefattande en skiva (12), som har en inre filterstrulctllr (28) mellan en ingång (14) och en utgång (22); en tâtningssubstans (20) i en fast fas, som täcker ingången (14) ; samt värmararrangemang (16) anordnat för att omvandla en elektrisk ström till värme, anordnat på skivan (12) i en närhet av tätningssubstansen (20), för att orsaka en fasövergång av tätningssubstansen (20); vilket värmaranangemang (16) år anordnat för att leda åtminstone en del av den elektriska strömmen längs en väg som exkluderar tätningssubstansen (20).

2. En engångsventil enligt krav 1, vari värmararrangemanget ( 16) år anordnat för att leda all elektrisk ström i en bana som exkluderar tätningssubstansen (20).

3. En engångsventil enligt krav 1 eller 2, vari värma-arrangemanget (16) har sin huvudsakliga värmeavgivning i ett område som omger tätningssubstansen (20).

4. En engångsventil enligt något av kraven 1 till 3, vari fasövergången är en övergång från fast till flytande fas.

5. En engångsventil enligt något av kraven 1 till 4, vari tätningssubstansen (20) innefattar något icke-poröst material valt från listan: metall; lod; legering; glas; paraffm; polymer; samt lS. 10 15 20 25 30 531 121 18

6. En engångsventil enligt krav 5, vari tåtningssubstansen (20) år ett lod.

7. En engångsventil enligt något av kraven 1 till 6, vidare innefattande ett våtningsskikt (18) mellan skivan (12) och tåtningssubstansen (20).

8. En engångsventil enligt något av kraven 1 till 7, vari ingången (14) tillhandahålls på en första yta av skivan (12) och utgången (22) tillhandahålls på en andra yta av skivan ( 12), motstående till den första ytan.

9. En engångsventil enligt något av kraven 1 till 8, vari vårmararrangemanget (16) tillhandahålls på samma skivyta som ingången (14).

10. En engångsventil enligt något av kraven 1 till 8, vari vårmararrangemanget (16) tillhandahålls på en skivyta motstående till ingången (14).

11. En engångsventil enligt något av kraven 1 till 10, vidare innefattande ett inert tåckskikt (32) som täcker en skivyta vid vilken ingången (14) tillhandahålls.

12. En engàngsventil enligt något av kraven 1 till 11, vari skivan (12) innefattar åtminstone två ihopsatta tunna skivor försedda med filterspår (52, 58).

13. En engångsventil enligt något av kraven 1 till 12, vari iilterstmktiiren (28) innefattar kanaler (26, 30) som förgrenar sig till mindre kanaler (50, 56).

14. En engångsventil enligt krav 13, vari de mindre kanalema (50, 56) har åtrninstone två åtskiljda anslutningar från ingången (14). 10 15 20 25 30 531 121 19

15. En engångsventil enligt något av kraven 1 till 14, vari skivan ( 12) vidare innefattar ett undanskaffningsutrymme (24) mellan ingången (14) och filterstrukturen (28).

16. En engångsventil enligt något av kraven 1 till 15, vidare innefattande en ventilanvändningsindikator, som indikerar ifall engångsventilen har öppnats eller inte.

17. En engångsventil enligt krav 16, vari ventilanvändningsindikatorn är en trycksensor (4 1).

18. En redundansengångsventil, innefattande åtminstone två engångs- ventiler enligt något av kraven 1 till 17 tillhandahållna på samma skiva (12).

19. Förfarande för tillverkning av en engångsventil (10), innefattande stegen: g tillhandahållande (205) av en skiva (12) med en inre filterstruktur (28) mellan en ingång (14) och en utgång (22); anordnande (212) av ett värmararrangemang (16) för omvandling av elektrisk ström till värme på skivan (12) i en närhet av ingången (14); tillhandahållande (214) av en tåtningssubstans (20) över ingången (14); vårmning (216) av tåtningssubstansen (20) för att smälta; samt avkylning (218) av tätníngssubstansen (20) lör att uppnå en fast fas.

20. Förfarande enligt krav 19, vari steget värmning (216) av tâtningssubstansen (20) För att smälta innefattar steget att skicka en elektrisk ström genom värmararrangemanget (16), varvid åtminstone en del av den elektriska strömmen leds längs en väg som exkluderar tätningssubstansen (20).

21. Förfarande enligt krav 19 eller 20, vari åtminstone ett av: steget tillhandahållande (205) av en skiva, steget anordnande (212) av ett vårmararrangemang (16), och steget tillhandahållande (214) av en 10 15 20 531 121 20 tätningssubstans över ingången (14) utförs med tekniker för mikroelektro- mekaniska system, MEMS.

22. Förfarande enligt något av kraven 19 till 21, vari steget tillhandahållande (205) av en skiva (12) med en inre ñlterstruktur (28) i sin tur innefattar stegen: bildande (206) av filterstrukturer (28) i två tunna skivor; samt ihopsåttning (207) av de två tunna skivorna.

23. Förfarande för öppning av en engångsventil (10) som har en skiva (12) med en inre filten-struktur (28) mellan en ingång (14) och en utgång (22) och en tätningssubstans (20) i en fast fas som täcker ingången (14), innefattande stegen: att skicka (2 52) en ström genom ett värmararrangemang (16) anordnat för omvandling av en elektrisk ström till värme, anordnat på skivan (12) i en närhet av tåtningssubstansen (20) för att orsaka en fasövergång av tätningssubstansen (20); varvid åtminstone en del av den elektriska strömmen leds längs en väg som exkluderar tåtningssubstansen (20).