EP4259956A1 - Vakuumventil für ein vakuum-transportsystem - Google Patents

Vakuumventil für ein vakuum-transportsystem

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Publication number
EP4259956A1
EP4259956A1 EP21836004.8A EP21836004A EP4259956A1 EP 4259956 A1 EP4259956 A1 EP 4259956A1 EP 21836004 A EP21836004 A EP 21836004A EP 4259956 A1 EP4259956 A1 EP 4259956A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
vacuum
sealing surface
closure element
opening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21836004.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hanspeter Frehner
Martin NETZER
Pascal Manuel Finker
Aurel Neff
Doré DE MORSIER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
VAT Holding AG
Original Assignee
VAT Holding AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by VAT Holding AG filed Critical VAT Holding AG
Publication of EP4259956A1 publication Critical patent/EP4259956A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K51/00—Other details not peculiar to particular types of valves or cut-off apparatus
    • F16K51/02—Other details not peculiar to particular types of valves or cut-off apparatus specially adapted for high-vacuum installations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K3/00—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • F16K3/02—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor
    • F16K3/0245—Curtain gate valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K3/00—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • F16K3/02—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor
    • F16K3/16—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor with special arrangements for separating the sealing faces or for pressing them together
    • F16K3/18—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor with special arrangements for separating the sealing faces or for pressing them together by movement of the closure members
    • F16K3/188—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor with special arrangements for separating the sealing faces or for pressing them together by movement of the closure members by means of hydraulic forces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K3/00—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • F16K3/02—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor
    • F16K3/16—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor with special arrangements for separating the sealing faces or for pressing them together
    • F16K3/20—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor with special arrangements for separating the sealing faces or for pressing them together by movement of the seats
    • F16K3/207—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor with special arrangements for separating the sealing faces or for pressing them together by movement of the seats by means of hydraulic forces

Definitions

  • the invention relates to a vacuum valve system for essentially gas-tight sealing of an opening or a volume for a vacuum transport system.
  • vacuum valves for essentially gas-tight closing of a flow path, flow path or beam path, which leads through an opening formed in a valve housing, are known in various embodiments from the prior art.
  • Vacuum valves are used in particular in the area of IC and semiconductor production, but also, for example, in the area of electron microscopy, which must also take place in a protected atmosphere with as few contaminating particles as possible.
  • the highly sensitive semiconductor or liquid crystal elements sequentially pass through a plurality of process chambers in which the semiconductor elements located within the process chamber are each processed using a processing device.
  • the highly sensitive semiconductor elements must always be in a protected atmosphere, especially in a vacuum, both during the processing within the process chamber and during transport from process chamber to process chamber.
  • vacuum valves are also used in the area of battery production, where an atmospheric separation of a process area from an ambient atmosphere is also provided here.
  • the process chambers are connected to each other, for example, via connecting passages, the process chambers by means of so-called Vacuum slide valves can be opened to transfer the parts from one process chamber to the next and then closed gas-tight to carry out the respective production step. Because of the area of application described, such valves are also referred to as vacuum transfer valves.
  • the closure element can be correspondingly much larger than z. B. necessary for closing a vacuum chamber of an electron microscope.
  • the closure must be designed in such a way that large parts can also be introduced into the vacuum chamber.
  • the closure element can be designed in the form of a door or a gate for this purpose. In this case, the weight of the closure alone causes additional stress on the valve.
  • a critical factor for the vacuum valves mentioned above is always the time required for the safe opening and closing of the valve. This has a significant impact on process and processing times.
  • Another application of vacuum valves can be found, for example, in the field of transport systems.
  • Pneumatic tube systems and vacuum transport systems should be mentioned here.
  • the pneumatic tube is a form of fast and low-personnel transport of objects in small, cylindrical containers by z.
  • a vacuum transport system as understood here differs from a pneumatic tube system in particular in the size of the objects being transported (significantly larger than 20 cm) and in the lower internal pressure present in the tube system. Such systems are currently still in the development phase.
  • these vacuum transport systems each propose a similar basic principle. It is in each case a high-speed transport system in which capsules or other vehicles are located in a largely evacuated tube with a guidance system, e.g. B. move on a rail system, an air cushion or magnetically repulsively gliding at very high speed.
  • a guidance system e.g. B. move on a rail system
  • an air cushion or magnetically repulsively gliding at very high speed In the vicinity of stations, linear motors can enable high accelerations, as in a magnetic levitation train, while electrically operated compressors can generate sufficient propulsion when the cruising speed is reached.
  • a corresponding drive can be provided by the object moving in the tube.
  • Such a vacuum transport system has, for example, reinforced concrete supports with two adjacent travel tubes made of steel or another suitable material, e.g. B. metal-like, metal-containing or concrete-like material, in which at least one coarse or fine vacuum prevails.
  • the vacuum is said to enable travel speeds to just above the speed of sound through the resulting reduction in air resistance within the transport tube.
  • Capsules or vehicles with space for several passengers can be moved or transported in the tubes. loads are transported (e.g.
  • the capsules or vehicles should be moved with as little friction as possible.
  • z. B. proposed the use of an electromagnetic levitation system.
  • the capsules or vehicles can, for example, be made primarily of aluminum or alternative lightweight materials and have a diameter of at least two meters. Furthermore, an unladen weight of 3 to 3.5 tons is proposed, with a payload of between 12 and 25 tons being possible.
  • the transport tubes can have an inner diameter slightly larger than the capsule diameter and a wall thickness of at least 20 mm.
  • the internal pressure can z. B. at approx. 100 pascals (1 millibar) are maintained.
  • the pillars that support the transport tubes can be positioned at an average distance of about 30 meters and protected against earthquakes by damping elements. It goes without saying that the transport tubes are also at least partially underground, for example in analogy to a subway etc. , or can be implemented as a tunnel .
  • a problem in the operation of such a vacuum transport system is generally the creation and maintenance of a desired vacuum within the system. Especially when unloading or loading or When a transport vehicle is removed or inserted into the transport tube, large losses of the internal vacuum can occur.
  • a further problem is the fulfillment of, in particular, official safety requirements, so that possible dangers can be avoided as far as possible when operating the system.
  • the safety equipment provided ensures that salvage or transport is undamaged in an emergency. Allow people or goods to be evacuated from the transport tube.
  • One object of the invention is in particular to provide a vacuum valve which provides improved closing and opening of the transport system, in particular with regard to speed and reliability.
  • the approach of the present invention to solve the above problems in the field of vacuum transport systems is based on an integration of a plurality of isolation devices (valves) along the transport tube.
  • the proposed separation devices can on the one hand certain station areas along the route are atmospherically separated from the tube and ventilated and made accessible for loading and unloading. After loading, the area is closed again, evacuated and the valves opened.
  • the separating devices can be provided at certain regular intervals along the route. In an emergency, this allows a specific section of the transport tube to be closed and then ventilated so that people and/or goods can be rescued.
  • a vacuum valve according to the invention When closed, a vacuum valve according to the invention provides a reliable and robust sealing of the transport tube. In addition, there is reliable reproducibility of the sealing effect with multiple opening and closing processes.
  • the approach of the present invention to solving the above problems in the field of (classic) vacuum valves for vacuum machining processes is based on such a design of the valve that the closure can be closed and opened quickly and reliably.
  • the invention relates to a vacuum valve for (at least essentially) sealing a first valve opening in a gas-tight manner, in particular for a vacuum transport system with a transport tube for transporting an object inside along the transport tube or for a vacuum treatment process.
  • the transport system can be constructed according to an approach described above.
  • the vacuum valve has a valve seat, which in turn has the first valve opening, which defines an opening axis, and has a first sealing surface.
  • a closure element of the vacuum valve is provided for the essentially gas-tight closure of the first valve opening with a second sealing surface corresponding to the first sealing surface.
  • valve seat, valve opening and closure element can in particular be designed and dimensioned in such a way that the vacuum valve can be integrated into the vacuum transport system in terms of size and shape (diameter), in particular can be integrated in such a way that a transport tube diameter can be completely closed and completely released.
  • the valve opening thus corresponds in particular to a tube diameter or can be provided concentrically to the tube opening.
  • first and/or the second sealing surface can have a sealing element (seal, sealing material).
  • the sealing element is in particular vulcanized, glued or clamped on.
  • the vacuum valve also has a drive unit for providing a movement of the closure element relative to the valve seat in such a way that the closure element moves from an open position, in which the closure element at least partially opens the first valve opening, into a closed position, in which the closure element opens the first valve opening completely covered to provide a gas-tight closure of the first valve opening, and can be adjusted back.
  • the closure element is designed to be flexible in such a way that a spatial extension of the closure element in the closed position in a direction parallel to the opening axis is variable as a function of an applied differential pressure.
  • the closure element can thus be curved in particular when a differential pressure is present.
  • this element can be designed to be less massive and therefore lighter. A faster movement of the closure element can thus be provided.
  • the opening axis can be present in such a way that the first sealing surface points in a direction parallel to the opening axis and the first sealing surface extends orthogonally to the opening axis.
  • a first sealing plane can be defined by an extension of the first sealing surface and the opening axis can extend orthogonally to the first sealing plane.
  • a surface profile or a surface size of the closure element can be variable as a function of an applied differential pressure. For example, when there is very little or no differential pressure, the surface of the closure element can lie largely in a flat plane, with the closure surface being curved and thus enlarged when the differential pressure increases.
  • One embodiment of the vacuum valve according to the invention relates to a direction of extension of the closure element, which in the open position can be different from a direction of extension of the closure element in the closed position.
  • Z. B. the closure element extends essentially orthogonally to the opening axis in the closed position, wherein the closure element extends largely parallel to the opening axis in the open position or extends along a roll-up axis in a rolled-up state.
  • the roll-up axis can be orthogonal to the opening axis and orthogonal to the direction in which the closure element extends in the closed position.
  • extension direction of the closure element can change during or during an adjustment from the open position to the closed position (or in the opposite direction).
  • the orientation of the second sealing surface on the closure side can change during a movement from the open position to the closed position or from the closed position to the open position, in particular with the second sealing surface being essentially in one plane in the closed position and in is curved or spiral (eg rolled up) in the open position.
  • the closure element can be designed so that it can be rolled up.
  • the closure element can be designed, for example, as a kind of curtain or segmented.
  • the closure element can therefore be designed like a curtain or like a roller shutter.
  • the closure element can be segmented, with individual segments of the closure element being rigid and adjacent segments being connected by means of a flexible connection, e.g. by means of a cable or by means of respective intermediate membranes (e.g. gas-tightly connected to the segments) and/or the Segments have a sealing element, in particular a sealing element in each case.
  • the flexible connection can provide mobility of the entire closure element.
  • the flexible connection is designed as a pull cable and connects the segments, the closure element can, for example, be guided laterally in a rail into a defined position with respect to the valve opening, e.g. by rolling up or unrolling the pull cable.
  • the closure element has a textile-based and/or fabric-like material or is made from this.
  • a material can be, for example, a metallic fabric, a metal mesh or another textile (e.g. containing aramid fibers).
  • a textile raw material e.g. natural fibers, man-made fibers
  • a non-textile raw material are also included as textile-based and/or tissue-like material. These raw materials can be processed into linear, planar and three-dimensional structures and thus at least partially embody the closure element in this form.
  • the textile-based and/or fabric-like material can in particular provide the robustness and resilience of the closure element required for use in a vacuum transport system.
  • this material can absorb and dissipate forces that act on the closure element due to an applied differential pressure.
  • the closure element has a flexible and gas-tight shut-off component.
  • the blocking component can z. B. have a foil, rubber or membrane-like material.
  • the blocking component can in particular be designed as a gas-tight mat or metal sealing foil.
  • the closure element has a laminate.
  • the laminate can be a combination of the textile-based and/or fabric-like material and the barrier component.
  • the vacuum valve can have a further valve seat and the further valve seat can in turn have a second valve opening and a third sealing surface surrounding the second valve opening, the second valve opening being opposite the first valve opening and a through the second valve opening opening defined opening axis runs coaxially or parallel to the opening axis of the first valve opening.
  • the further valve seat is arranged opposite the valve seat and the closure element is designed to close the second valve opening in a substantially gas-tight manner and has a fourth sealing surface corresponding to the third sealing surface, the fourth sealing surface pointing in an opposite direction relative to the second sealing surface.
  • the valve seat of the vacuum valve can have two sealing surfaces, in particular the first and the third sealing surface. In this case, the sealing surfaces are in particular arranged opposite one another.
  • the vacuum valve here has one valve seat instead of two valve seats. Both variants with two seat-side sealing surfaces ensure that the transport tube or of two valve openings at least partially delimited by the sealing surfaces.
  • valve is used as an emergency system to shut off a tunnel section.
  • the side of the valve on which such an emergency occurs remains undetermined.
  • the system must preferably provide the possibility of sealing both sides.
  • the vacuum valve can have an actuator and the actuator can be coupled to the valve seat and/or to the first sealing surface in such a way that the actuator provides controlled mobility of the first sealing surface in a direction parallel to the opening axis.
  • the actuator can z. B. be designed as an electric motor or be operated pneumatically or hydraulically.
  • the vacuum valve can have a control unit and the control unit can be set up to control at least the actuator in such a way that when the closure element is in the closed position, in particular after a movement of the closure element from the open position into the Closing position, the first sealing surface is moved in the direction of the closure element and pressed in the direction of the second sealing surface.
  • the first and/or the second sealing surface can have a sealing material and a gas-tight closure of the valve opening can be provided by contacting the sealing material through the first and the second sealing surface.
  • the first sealing surface surrounds the first valve opening at least partially, in particular completely.
  • a combination or superimposition of several sealing surfaces can be provided in order to provide a complete sealing of the valve opening.
  • one sealing surface can be provided for lateral sealing and another sealing surface for lower sealing.
  • the closure element can have an expansion element, the volume and/or surface of which is variable as a function of an internal pressure present in the expansion element.
  • the expansion element has the second sealing surface.
  • the expansion element can run around the first valve opening in the closed position and the second sealing surface can be brought into contact, in particular pressed, with the first sealing surface by increasing the internal pressure.
  • the expansion element can be designed in the form of a hose or as a hose.
  • the expansion element can thus seal the valve opening by applying pressure inside the expansion element.
  • An increase in internal pressure leads to expansion or increasing expansion of the volume or surface area of the expansion element.
  • the second sealing surface reaches the first sealing surface of the valve seat in the closed position, it being possible for the valve opening to be sealed by means of a seal lying in between.
  • the expansion element may be pushed or pulled against a surface or edge of the valve seat (due to a force exerted by a differential pressure on the expansion element), thereby providing sealing of the valve orifice.
  • the invention also relates to a vacuum transport system with a transport tube for transporting an object inside along the transport tube, with a negative pressure, in particular a vacuum, being able to be provided inside the transport tube relative to the surrounding atmosphere.
  • the vacuum transport system also has a vacuum valve according to the invention that is integrated into the vacuum transport system and connected to the transport tube, as described herein.
  • the valve seat provides the first valve opening and the first sealing surface inside the vacuum transport system.
  • the first valve opening essentially corresponds to a tube cross section.
  • a controlled movement of the closure element from the open position to the closed position and back can be provided by means of the drive unit.
  • an inner volume of the Vacuum transport system can be closed as a whole or in segments, in particular separable, and can be opened.
  • the object that can be moved in the transport tube can be a means of transport, in particular a capsule or a vehicle, the means of transport being designed to transport a person and/or goods.
  • the vacuum transport system can have a tube diameter of several meters, in particular at least two meters.
  • the vacuum transport system can be designed by integrating the vacuum valve with an emergency system for blocking off a tunnel section or can have a lock device for introducing and removing objects into and out of the transport system.
  • the invention is not limited to use in a vacuum transport system. Rather, a vacuum valve according to the invention can be used, for example, as a transfer valve or as a pump valve. In general, the use of the vacuum valve according to the invention is conceivable for all vacuum-related areas of application, in particular for the area of semiconductor production or other applications in connection with a vacuum process chamber.
  • Fig. 1 an embodiment of a
  • Vacuum transport system with a vacuum valve for closing or separating a transport tube of the vacuum transport system
  • FIG. 4a-b show a further embodiment of a vacuum valve according to the invention for closing an opening or closing off a volume
  • FIG. 5a-b show a further embodiment of a vacuum valve according to the invention for closing an opening or closing off a volume
  • FIG. 6 shows a further embodiment of a vacuum valve according to the invention for closing an opening or closing off a volume.
  • FIG. 1 shows a section of an exemplary transport tube 1 of a vacuum transport system in a schematic manner.
  • the tube 1 is preferably composed of a large number of tube segments (see FIGS. 2a and 2b) which can be shut off from one another by vacuum valves (see FIGS. 3a and 3b).
  • a vehicle 4 moving inside the transport tube 1 could experience a complication K, such as a medical emergency , a leak in the vehicle body, or a fire. In such an emergency situation, it is desirable for the vehicle 4 to stop as quickly as possible. If the situation permits, the vehicle 4 could be held in a defined transport tube segment, or also in any segment, in which case sensors for detecting the vehicle 4 are then preferably present.
  • a complication K such as a medical emergency , a leak in the vehicle body, or a fire.
  • the vehicle 4 could be held in a defined transport tube segment, or also in any segment, in which case sensors for detecting the vehicle 4 are then preferably present.
  • the next available valve can advantageously be accessed. Otherwise, a device could also be provided which moves the vehicle 4 in such a way that the valve area becomes free and the valve can close.
  • the vehicle 4 can be a capsule or a vehicle and can be designed to transport at least one person and/or goods.
  • the transport system also has a controller (not shown), in particular a computer, which can control two adjacent vacuum valves 3a and 3b in such a way that they close or open an internal volume of the intermediate transport tube segment 2a.
  • a provided ventilation device 15 can then (after closing the segment 2a), z. B. likewise controlled by the controller, in order to eliminate a vacuum or negative pressure prevailing in the interior volume of the intermediate transport tube segment 2a by ventilation.
  • a loading/unloading hatch z. B. provided for a removal or insertion of the vehicle 4 (not shown).
  • a vacuum valve for closing the transport tube is proposed, with which the process of closing or opening can be carried out relatively quickly and reliably.
  • FIG. 2 shows a vacuum valve 10 according to the invention with a valve seat 30 and a closure element 20 .
  • a valve opening 31 and an opening axis A are defined by the valve seat 30 .
  • a first sealing surface 32 surrounds the valve opening 31 .
  • the closure element 20 has a second sealing surface 22 which corresponds to the first sealing surface 32 .
  • a drive unit 40 is provided for moving the closure element 20 .
  • the closure element 20 is flexible in such a way that a spatial extension of the closure element 20 in the closed position, in particular when the valve is closed, is variable in a direction parallel to the opening axis A depending on an applied differential pressure.
  • FIG. 3 shows an example of the flexibility of the closure element 20 according to the invention.
  • the valve 10 is closed here.
  • the first and the second sealing surface are formed by pressing the valve seat 30 against the Closure element 20 in contact.
  • the valve seat 30 can be designed to be movable in the direction towards the closure element 20 .
  • the valve 10 has two valve seats 30, 30', which are arranged on both sides of the closure element 20 and are movable. Sealing takes place here by means of the two valve seats being pressed against one another, with part of the closure element, in particular its sealing surface 22, being present between the valve seats.
  • the closure element 20 here has in particular two opposite sealing surfaces which correspond to the valve seats.
  • an embodiment with one-sided pressing (not shown) is also to be understood as an embodiment according to the invention.
  • Different pressures p1 and p2 are present in the tube segments separated from one another by the closed valve 10. As a result, a differential pressure ( ⁇ p) is applied to the valve closure 20 .
  • the pressure p1 is smaller (eg vacuum) than the pressure p2 in the tube segment in which the vehicle 4 is located. Such a case can occur, for example, when the segment with the vehicle 4 is ventilated, for example for rescue purposes.
  • the closure element 20 is changed in terms of its spatial extent, deflection or curvature as a result of the applied differential pressure. In other words: the valve closure 20 experiences a change in its surface profile as a result of the applied differential pressure.
  • the closure element 20 can have a flexible or elastic textile or fabric and/or a gas-tight shut-off component, for example a membrane or film-like layer.
  • the closure element 20 can be designed as a multi-layer arrangement of corresponding materials or as such a composite layer.
  • the closure element 20 can have at least one mechanically robust, resistant material, e.g. reinforced or containing metal, glass or carbon fibre, Kevlar or aramid fibre.
  • this material component provides a desired resistance to the application of force or pressure.
  • the closure element 20 can have at least one thermally stable and/or diffusion-resistant and/or gas-tight material, in particular a polymer-containing material.
  • the closure element 20 can be provided, for example, as a combination of layers or as a composite material made from a mechanically robust material and a sealing material.
  • the valve 10 has a guide for guiding the closure element 20 .
  • the guide can, for example, have a pulling device by means of which the closure element 20 can be pulled transversely to the opening through the transport stirrer.
  • the closure member 20 may be rolled up (as shown) and held or parked.
  • the closure element can be moved by means of two rollers and to be parked .
  • the rollers are arranged in opposite areas of the tunnel wall.
  • the closure element can be unrolled from the first roll while it is rolled onto the second roll.
  • the closure element e.g. B. a cloth or a tarpaulin can be used for this purpose when fully unrolled, e.g. B. enclose an area of at least twice the diameter of the tube.
  • a first partial area of the closure element can have a continuously closed surface for closing the valve opening.
  • a second partial area of the closure element can have an opening in the shape and size of the tube diameter.
  • the second partial area corresponds to the valve opening and releases the opening.
  • the first partial area corresponds to the valve opening and allows the opening to be closed.
  • this embodiment can provide a reduction in any turbulence or turbulence that may occur during closing or opening.
  • the valve seat or the two valve seats can be ring-shaped and designed to provide a sealing stroke.
  • an actuator coupled to the valve seat or integrated into the valve seat can be provided for this purpose. Due to the comparatively low weight of the closure element 20 , it can be moved and closed correspondingly quickly due to the small mass. This is particularly advantageous when an emergency occurs in or on the vacuum transport system.
  • the closure 20 is first moved in such a way that the valve opening is covered. This movement can be provided by means of the drive unit 40 and/or the guide. In this overlapping position there is still no contact between a closure sealing surface and a corresponding valve seat sealing surface.
  • the sealing can then take place by a subsequent active transverse movement of at least one valve seat in the direction of the closure element 20 .
  • Plungers or stamps can be provided, which are mechanically driven and move the valve seat and/or at least the first sealing surface. In the embodiment shown in FIGS. 2 and 3, a closing movement from bottom to top is provided. However, it goes without saying that the movement can also take place in the opposite direction or in the horizontal direction.
  • the valve closure 20 has, in particular, a circumferential sealing surface 22 with a seal (sealing material).
  • the valve seat 30 has a corresponding sealing surface.
  • the opening 31 can be sealed in a planned interruption in a guide system (eg rail) for the vehicle 4 .
  • a guide system eg rail
  • the dimension (width) of this interruption in the management system can be comparatively small and can therefore be integrated into the transport system without any noticeable disadvantages.
  • the valve can be integrated into the transport system in a comparatively simple manner.
  • FIGS. 4a and 4b show a further embodiment of a vacuum valve 100 according to the invention.
  • the vacuum valve 100 has a closure element 120 and a valve seat 130 .
  • the valve seat 130 can have a sealing surface 132 and/or a sealing surface 132' as the first sealing surface.
  • the second sealing surface of the closure 120 corresponding to this first sealing surface can be configured as a sealing surface 122 aligned parallel to the opening axis A and/or as a sealing surface 122 ′ aligned transversely to the opening axis A.
  • sealing surfaces 122 and 132 are provided, these sealing surfaces preferably encircle the valve opening 131, in particular in the closed position.
  • the flexibility of the spatial expansion or the spatial surface profile of the closure element 120 is provided here by a segmented structure.
  • the individual segments 125 are connected to one another, d. H . respective adjacent segments are coupled by respective connecting members 126 located therebetween.
  • the segments 125 are in particular designed to be mechanically robust and rigid and therefore each represent a gas-tight barrier.
  • the connecting elements 126 can also be made of a suitable, in particular elastic, sealing material, e.g. B. Foil, laminate or membrane to be manufactured.
  • the segments 125 and the connecting elements 126 can in particular be mounted such that they can rotate or tilt relative to one another.
  • the connecting elements 126 can be made of metal, in particular like a chain.
  • the segments 125 and the connecting elements 126 are connected to one another in such a way that the closure element as a whole (also in the open position) embodies a gas-tight valve closure.
  • the transitions between the respective segments 12 and the connecting elements 126 are already designed to be gas-tight.
  • the segmentation of the closure element 120 can, in particular, be like a roller shutter, e.g. B. similar to a garage roller door or a roller shutter. A comparatively compact design can be provided as a result of the segmentation.
  • the valve closure 120 requires particular in the off fenposition or. Parking position (FIG. 4a) little installation space.
  • the Segmentel25 are in particular guided with a rail and/or connected to a cable train, which can be formed by the connecting elements 126 .
  • FIG. 4b shows the valve closure 120 in a closed position.
  • the individual segments 125 are brought together in this case.
  • the valve opening 131 is closed in a gas-tight manner by the pressing together of respectively adjacent segments and the contact of the first sealing surfaces on the closure side with the second sealing surface on the seat side.
  • closure element 120 alternatively or additionally has a corresponding sealing surface on its left-hand side, which corresponds to a likewise corresponding sealing surface on the side of the valve seat in the closed position. In this way, a seal can also be provided when the differential pressure is opposite.
  • the sealing surfaces on the valve seat side can, in particular, be movably mounted and, in order to provide a seal, can be pressed onto the closure element 120 pneumatically or hydraulically by means of a motor.
  • the closure element 120 can be movable along the opening axis A and can be pressed onto a seal on the valve seat side to produce the seal.
  • closure member 120 can be sealed with respect to the guide for the closure member 120 .
  • a guide rail can have the first sealing surface.
  • a partial seal of opening 131 may also be provided by contact of sealing surfaces 122' and 132'.
  • the lower, free end of the closure element 120 is pressed onto a stop of corresponding shape and size.
  • the provision of a flat gas-tightness of the closure element 120 can be achieved by individual sealing surfaces on the respective front and rear sides (in the direction of movement during a closing movement) of the individual Segments 125 take place. By compressing the segments 125 and thus their sealing surfaces, as shown in FIG. 4 b , a closure covering the valve opening 131 in a completely gas-tight manner is then produced, comparable to a continuous closure wall.
  • FIGS. 5a and 5b show a further embodiment of a vacuum valve 200 according to the invention.
  • the vacuum valve 200 has a closure element 220 and a valve seat.
  • the valve seat has a first sealing surface 232 .
  • a second sealing surface 222 of the closure 220 corresponding to this first sealing surface 232 is assigned to an expansion element 225 of the closure element 220 .
  • the sealing surfaces are each labeled on the right-hand side of the closure 220.
  • the expansion element 225 is designed and arranged in such a way that the valve opening can be sealed by means of expansion of the expansion element 225 .
  • the closure element 220 can be moved into the closed position, with the expansion element 225 being expanded after the closed position has been reached.
  • the expansion element 225 is designed, for example, as a hose-like or bag-like component, in particular as a hose.
  • the expansion element 225 can be designed in particular so that it is in the Closing position, the valve opening rotates.
  • the expansion element 225 can in particular have an elastic material or be made of such.
  • FIG. 5a shows this state, which is present in particular after the closed position has been reached (starting from the open position) or after the expansion element 225 has contracted. In this case, the valve 200 is not tightly closed.
  • the expansion element 225 can be expanded. Such a stretching or expanding can take place, for example, by inflating the expansion element 225 .
  • the sealing surface 222 on the closure side can be pressed against the sealing surface 232 on the seat side (FIG. 5b) and the opening can thus be shut off gas-tight.
  • the valve seat is designed in particular in such a way that the expansion element 225 can be compressed in a gap or gap provided for this purpose.
  • FIG. 5b shows a state in which different pressures are present in areas separated from one another by the closed valve 200. This is a differential pressure ( Ap ) across valve closure 220 .
  • the closure element 220 is arched in the direction of the area with a lower relative pressure as a result of the applied differential pressure.
  • the expansion element 225 can be aerated or the fluid can be pumped out of the inner volume. This releases the compression and contact between the sealing surfaces 222 and 232 can be broken. Following the closure element 220 z. B. to be rolled up.
  • FIG. 6 shows a variant according to the invention of the vacuum valve 200 according to FIG. 5b in the closed state.
  • the closure element 220 also has an expansion element 225 here. This differs from the embodiment according to Figures 5a and 5b
  • expansion element 225 When the valve is closed, expansion element 225 is not directly in front of a gap or gap provided for this purpose, but is pressed against an (outer) edge or surface provided for this purpose.
  • valve seat can be beveled as shown, as a result of which a sealing surface that interacts with the expansion element 225 (e.g. balloon or tube) is provided.
  • the valve seat can also have a corner or edge that contacts the expansion element 225 .
  • this j ede surface of the valve seat that when closing the valve with the expansion element 225
  • Expansion element 225 interacts in a sealing manner and/or is intended for this purpose, can be understood as a corresponding sealing surface.
  • An advantage of this embodiment is that the expansion element 225 is additionally pressed onto the seat-side sealing surface by this arrangement when there is a differential pressure due to this differential pressure and the resulting curvature of the closure element 220 . The greater the differential pressure, the greater the force that can pull on the expansion element 225 and thus the compression force between the sealing surfaces (between the expansion element 225 and the valve seat).

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Abstract

Vakuumventil (10) zum im Wesentlichen gasdichten Verschliessen einer ersten Ventilöffnung (31), aufweisend einen Ventilsitz (30), ein Verschlusselement (20) zum im Wesentlichen gasdichten Verschliessen der ersten Ventilöffnung (31) und eine Antriebseinheit (40) zur Bereitstellung einer Bewegung des Verschlusselements (20,120) relativ zum Ventilsitz (30,130). Das Verschlusselement (20) ist derart flexibel ausgebildet, dass eine räumliche Ausdehnung des Verschlusselements (20) in der Schliessposition in eine Richtung parallel zur Öffnungsachse (A) in Abhängigkeit eines anliegenden Differenzdrucks variabel ist.

Description

Vakuumventil für ein Vakuum- Transportsystem
Die Erfindung betri f ft ein Vakuumventilsystem zum im Wesentlichen gasdichten Verschliessen einer Öf fnung oder eines Volumens für ein Vakuumtransportsystem .
Allgemein sind Vakuumventile zum im Wesentlichen gasdichten Schliessen eines Fliesswegs , Strömungswegs oder Strahlengangs , der durch eine in einem Ventilgehäuse ausgeformte Öf fnung führt , in unterschiedlichen Aus führungs formen aus dem Stand der Technik bekannt . Vakuumventile kommen insbesondere im Bereich der IC- und Halbleiterf ertigung aber beispielsweise auch im Bereich der Elektronenmikroskopie , die ebenfalls in einer geschützten Atmosphäre möglichst ohne das Vorhandensein verunreinigender Partikel stattfinden muss , zum Einsatz .
Beispielsweise durchlaufen in einer Fertigungsanlage für Halbleiter-Wafer oder Flüssigkristall-Substrate die hochsensiblen Halbleiter- oder Flüssigkristall-Elemente sequentiell mehrere Prozesskammern, in denen die innerhalb der Prozesskammer befindlichen Halbleiterelemente mittels j eweils einer Bearbeitungsvorrichtung bearbeitet werden . Sowohl während des Bearbeitungsprozesses innerhalb der Prozesskammer, als auch während des Transports von Prozesskammer zu Prozesskammer müssen sich die hochsensiblen Halbleiterelemente stets in geschützter Atmosphäre - insbesondere im Vakuum - befinden . Ausserdem werden Vakuumventile auch im Bereich der Batterieherstellung eingesetzt , wobei auch hier eine atmosphärische Trennung eines Prozessbereichs von einer Umgebungsatmosphäre bereitgestellt wird . Die Prozesskammern sind beispielsweise über Verbindungsgänge miteinander verbunden, wobei die Prozesskammern mittels sogenannter Vakuumschieberventile zum Trans fer der Teile von der einen zur nächsten Prozesskammer geöf fnet und im Anschluss zur Durchführung des j eweiligen Fertigungsschritts gasdicht verschlossen werden können . Derartige Ventile werden aufgrund des beschriebenen Anwendungsgebiets auch als Vakuum-Trans ferventile bezeichnet .
Bei einer spezi fischen Vakuum- oder Hochvakuumanwendung, bei welcher verhältnismässig grosse Werkstücke zu bearbeiten sind, kann das Verschlusselement entsprechend sehr viel grösser aus fallen als z . B . für das Verschliessen einer Vakuumkammer eines Elektronenmikroskops nötig . Der Verschluss muss hierzu derart gestaltet sein, dass auch grosse Teile in die Vakuumkammer eingebracht werden können . Insbesondere kann das Verschlusselement hierzu in Form einer Türe oder eines Tors ausgestaltet sein . Hierbei verursacht somit auch schon allein das Eigengewicht des Verschlusses eine zusätzliche Beanspruchung des Ventils .
Ein kritische Faktor für oben genannte Vakuumventile ist stets der Zeitbedarf für das sichere Öf fnen und Schliessen des Ventils . Hierdurch werden Prozess- und Bearbeitungs zeiten massgeblich beeinflusst . Je grösser und massiver ein Verschlusselement eines Vakuumventils ausgeführt ist , desto grössere Massen müssen bewegt werden und desto mehr Zeit wird für eine Bewegung des Verschlusselements benötigt .
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Vakuumventil bereitstellen, das ein verbessertes , insbesondere in Hinblick auf Schnelligkeit und Zuverlässigkeit , Schliessen und Öf fnen der Ventilöf fnung bereitstellt . Eine andere Anwendung von Vakuumventilen ist beispielsweise im Bereich von Transportsystemen zu finden . Hierbei sind Rohrpostsysteme sowie Vakuumtransportsysteme zu nennen . Die Rohrpost ist eine Form des schnellen und personalarmen Transports von Gegenständen in kleinen, zylindrischen Behältern mittels z . B . Druckluft oder/oder Unterdrück in Röhren konstanten Kalibers ( typischerweise bis ca . 20 cm) .
Ein Vakuumtransportsystem nach dem hierin vorliegenden Verständnis unterscheidet sich von einem Rohrpostsystem insbesondere in der Grösse der transportierten Obj ekte ( deutlich grösser als 20 cm) sowie dem in dem Röhrensystem vorliegenden geringeren Innendruck . Derartige Systeme befinden sich derzeit noch in der Entwicklungsphase .
Generell schlagen diese Vakuumtransportsysteme j eweils ein ähnliches Grundprinzip vor . Es handelt sich j eweils um ein Hochgeschwindigkeitsverkehrssystem, bei dem sich Kapseln oder andere Vehikel in einer weitgehend evakuierten Röhre mit einem Führungssystem, z . B . auf einem Schienensystem, einem Luftkissen oder magnetisch abstossend gleitend, mit sehr grosser Geschwindigkeit fortbewegen . In der Nähe von Stationen können Linearmotoren wie bei einer Magnetschwebebahn hohe Beschleunigungen ermöglichen, während bei erreichter Reisegeschwindigkeit elektrisch betriebene Kompressoren genügend Vortrieb erzeugen können . Alternativ kann ein entsprechender Antrieb seitens des in der Röhre bewegten Obj ekts vorgesehen sein .
Eines solches Vakuumtransportsystem weist beispielsweise Stahlbeton-Stützen mit zwei nebeneinander liegenden Fahrröhren aus Stahl oder einem anderen geeigneten Werkstof fen, z . B . metallartigem, metallhaltigem oder betonartigem Material , auf , in denen mindestens ein Grob- oder Feinvakuum herrscht . Das Vakuum soll durch die dadurch erzielte Reduzierung des Luftwiderstands innerhalb der Transportröhre Reisegeschwindigkeiten bis knapp oberhalb der Schallgeschwindigkeit ermöglichen . In den Röhren können Kapseln oder Fahrzeuge mit Platz für mehrere Passagiere bewegt werden bzw . Lasten transportiert werden ( z . B .
Autos ) .
Die Kapseln oder Fahrzeuge sollen möglichst reibungsarm gleitend bewegt werden . Hierzu ist z . B . die Verwendung eines elektromagnetischen Schwebesystems vorgeschlagen .
Die Kapseln oder Fahrzeuge können beispielsweise vorwiegend aus Aluminium oder alternativen Leichtbauwerkstof fen gefertigt sein und einen Durchmesser von mindestens zwei Metern aufweisen . Ferner ist ein Leergewicht von 3 bis 3 , 5 Tonnen vorgeschlagen, wobei eine Zuladung zwischen 12 und 25 Tonnen vorgesehen sein kann .
Die Transportröhren können einen Innendurchmesser von etwas mehr als dem Kapseldurchmesser und eine Wandstärke von mindestens 20 mm aufweisen . Der Innendruck kann z . B . bei ca . 100 Pascal ( 1 Millibar ) gehalten werden . Die Stützpfeiler, die die Transportröhren tragen, können mit einem mittleren Abstand von etwa 30 Meter positioniert sein und durch Dämpfungselemente gegen Erdbeben gesichert sein . Es versteht sich, dass die Transportröhren auch zumindest teilweise unterirdisch, beispielsweise in Analogie zu einer U-Bahn etc . , oder als Tunnel ausgeführt sein können .
Ein Problem für den Betrieb eines solchen Vakuumtransportsystems ist generell die Schaf fung und die Aufrechterhaltung eines gewünschten Vakuums innerhalb des Systems . Insbesondere bei einem Entladen oder Beladen oder einer Entnahme oder einem Einsetzen eines Transportvehikels in die Transportröhre können hierbei grosse Verluste des Innenvakuums auf treten .
Ein weiteres Problem ist die Erfüllung von insbesondere behördlichen Sicherheitsauflagen, damit beim Betrieb des Systems mögliche Gefahren möglichst vermieden werden können . Insbesondere beim Transport von Personen aber auch beim Transport von Gütern ( z . B . Gefahrengütern) ist es unerlässlich, dass vorgesehene Sicherheitseinrichtung in einem Notfall ein unversehrtes Bergen bzw . Evakuieren von Personen oder Gütern aus der Transportröhre ermöglichen .
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Abtrenneinrichtung, insbesondere ein Vakuumventil , für ein Vakuumtransportsystem vorzusehen, welche die oben genannten Nachteile reduziert oder vermeidet .
Eine Aufgabe der Erfindung ist es insbesondere ein Vakuumventil bereitzustellen, welches ein verbessertes , insbesondere in Hinblick auf Schnelligkeit und Zuverlässigkeit , Schliessen und Öf fnen des Transportsystems bereitstellt .
Die oben genannten Aufgaben werden durch die Verwirklichung der kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst . Merkmale , die die Erfindung in alternativer oder vorteilhafter Weise weiterbilden, sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen .
Der Ansatz der vorliegenden Erfindung zum Lösen der obigen Probleme im Bereich der Vakuumtransportsysteme basiert auf einer Integration einer Mehrzahl von Abtrenneinrichtungen (Ventile ) entlang der Transportröhre . Mit Hil fe der vorgeschlagenen Abtrenneinrichtungen können einerseits bestimmte Stationsbereiche entlang der Strecke atmosphärisch von der Röhre abgetrennt und für die Beladung und Entladung belüftete und zugänglich gemacht werden . Nach der Ladetätigkeit wird der Bereich dann wieder abgeschlossen, evakuiert und die Ventile geöf fnet .
Andererseits können die Abtrenneinrichtungen in bestimmten regelmässigen Abständen entlang der Strecke vorgesehen sein . Hiermit lässt sich im Notfall ein bestimmter Abschnitt der Transportröhre verschliessen und anschliessend belüften, damit eine Bergung von Personen und/oder Gütern eingeleitet werden kann .
Ein erfindungsgemässes Vakuumventil stellt im geschlossenen Zustand eine verlässliche und robuste Abdichtung der Transportröhre bereit . Zudem ist eine sichere Reproduzierbarkeit der Dichtwirkung bei mehrfachen Öf fnungs- und Schliessvorgängen gegeben .
Der Ansatz der vorliegenden Erfindung zum Lösen der obigen Probleme im Bereich der ( klassischen) Vakuumventile für Vakuumbearbeitungsprozesse basiert auf einer derartigen Ausgestaltung des Ventils , dass der Verschluss schnell und verlässlich geschlossen und geöf fnet werden kann .
Die Erfindung betri f ft ein Vakuumventil zum ( zumindest im Wesentlichen) gasdichten Verschliessen einer ersten Ventilöf fnung, insbesondere für ein Vakuumtransportsystem mit einer Transportröhre zum Transport eines Obj ekts im Inneren entlang der Transportröhre oder für einen Vakuumbearbeitungsprozess . Das Transportsystem kann nach einem oben beschriebenen Ansatz aufgebaut sein .
Das Vakuumventil weist einen Ventilsitz auf , der wiederum die eine Öf fnungsachse definierende erste Ventilöf fnung und eine erste Dichtfläche aufweist . Ein Verschlusselement des Vakuumventils ist zum im Wesentlichen gasdichten Verschliessen der ersten Ventilöf fnung mit einer zweiten zu der ersten Dichtfläche korrespondierenden Dichtfläche vorgesehen .
Die Komponenten Ventilsitz , Ventilöf fnung und Verschlusselement können insbesondere so ausgestaltet und dimensioniert sein, dass das Vakuumventil bezüglich Grösse und Form ( Durchmesser ) in das Vakuumtransportsystem integrierbar ist , insbesondere so integrierbar ist , dass damit ein Transportröhrendurchmesser vollständig verschliessbar ist und vollständig freigegeben werden kann . Die Ventilöf fnung korrespondiert also insbesondere mit einem Röhrendurchmesser oder ist konzentrisch zur Röhrenöf fnung bereitstellbar .
Insbesondere kann die erste und/oder die zweite Dichtfläche ein Dichtelement ( Dichtung, Dichtmaterial ) aufweisen . Das Dichtelement ist insbesondere aufvulkanisiert , geklebt oder geklemmt .
Das Vakuumventil weist zudem eine Antriebseinheit zur Bereitstellung einer Bewegung des Verschlusselements relativ zum Ventilsitz derart auf , dass das Verschlusselement von einer Of fenposition, in welcher das Verschlusselement die erste Ventilöf fnung zumindest teilweise freigibt , in eine Schliessposition, in welcher das Verschlusselement die erste Ventilöf fnung zur Bereitstellung eines gasdichten Verschliessens der ersten Ventilöf fnung vollständig überdeckt , und zurück verstellbar ist . Das Verschlusselement ist derart flexibel ausgebildet , dass eine räumliche Ausdehnung des Verschlusselements in der Schliessposition in eine Richtung parallel zur Öf fnungsachse in Abhängigkeit eines anliegenden Di f ferenzdrucks variabel ist .
In anderen Worten kann das Verschlusselement damit insbesondere bei einem anliegenden Di f ferenzdrucks gekrümmt werden .
Durch die flexible Ausgestaltung des Verschlusselements kann dieses Element weniger massiv und damit leichter ausgeführt sein . Damit kann eine schnellere Bewegung des Verschlusselements bereitgestellt werden .
In einer Aus führungs form des erfindungsgemässen Vakuumventils kann die Öf fnungsachse derart vorliegen, dass die erste Dichtfläche in eine Richtung parallel zur Öf fnungsachse weist und die erste Dichtfläche sich orthogonal zur Öf fnungsachse erstreckt .
In einer Aus führungs form kann durch eine Erstreckung der ersten Dichtfläche eine erste Dichtebene definiert sein und die Öf fnungsachse sich orthogonal zur ersten Dichtebene erstrecken .
Gemäss einer Aus führung der Erfindung kann ein Oberflächenverlauf oder eine Oberflächengrösse des Verschlusselements in Abhängigkeit eines anliegenden Di f ferenzdrucks variabel sein . Beispielsweise kann bei sehr geringem oder keinem Di f ferenzdruck die Oberfläche des Verschlusselements weitgehend in einer flachen Ebene liegen, wobei bei einer Vergrösserung des Di f ferenzdrucks die Verschlussoberfläche gekrümmt und damit vergrössert wird . Eine Aus führungs form des erfindungsgemässen Vakuumventils betri f ft eine Erstreckungsrichtung des Verschlusselements , die in der Of fenposition unterschiedlich zu einer Erstreckungsrichtung des Verschlusselements in der Schliessposition sein kann . Z . B . erstreckt sich das Verschlusselement in der Schliessposition im Wesentlichen orthogonal zur Öf fnungsachse , wobei das Verschlusselement sich in der Of fenposition weitgehend parallel zur Öf fnungsachse erstreckt oder in einem aufgerollten Zustand entlang einer Aufrollachse erstreckt . Die Aufrollachse kann insbesondere orthogonal zur Öf fnungsachse und orthogonal zur Erstreckungsrichtung des Verschlusselements in der Schliessposition liegen .
Insbesondere kann die Erstreckungsrichtung des Verschlusselements sich bei oder während einer Verstellung aus der Of fenposition in die Schliessposition ( oder in umgekehrter Richtung) ändern .
In einer Aus führungs form kann eine Ausrichtung der zweiten, verschlussseitigen Dichtfläche sich bei einer Bewegung von der Of fenposition in die Schliessposition oder von der Schliessposition in die Of fenposition ändern, insbesondere wobei die zweite Dichtfläche in der Schliessposition im Wesentlichen in einer Ebene vorliegt und in der Of fenposition gekrümmt oder spiral förmig ( z . B . aufgerollt ) vorliegt .
Das Verschlusselement kann aufrollbar ausgebildet sein . Das Verschlusselement kann hierzu beispielsweise als eine Art Vorhang oder segmentiert ausgeführt sein .
Das Verschlusselement kann also vorhangartig oder rolltorartig ausgebildet sein . In einer Ausführung kann das Verschlusselement segmentiert sein, wobei einzelne Segmente des Verschlusselements starr ausgebildet sind und benachbarte Segmente mittels einer flexiblen Verbindung, z.B. mittels eines Seilzuges oder mittels jeweiliger (z.B. gasdicht mit den Segmenten verbundenen) Zwischenmembranen, verbunden sind und/oder wobei die benachbarten Segmente ein Dichtelement, insbesondere jeweils ein Dichtelement, aufweisen.
Die flexible Verbindung kann eine Beweglichkeit des gesamten Verschlusselements bereitstellen . Insbesondere wenn die flexible Verbindung als Zugseil ausgebildet ist und die Segmente verbindet, kann das Verschlusselement z.B. seitlich geführt in einer Schiene in definierte Position bezüglich der Ventilöffnung gebracht werden, z.B. mittels Auf- oder Abrollen des Zugseils.
In einer Aus führungs form weist das Verschlusselement einen textilbasierten und/oder gewebeartigen Werkstoff auf oder ist aus diesem gefertigt. Ein derartiger Werkstoff kann z.B. ein metallisches Gewebe, ein Metallgestrick oder eine andere (z.B. aramidf aserhaltige ) Textilie sein.
Als textilbasierter und/oder gewebeartiger Werkstoff ist hier auch ein textiler Rohstoff (z.B. Naturfasern, Chemiefasern) und ein nichttextiler Rohstoff umfasst. Diese Rohstoffe können zu linien-, flächenförmigen und räumlichen Gebilden verarbeitet werden und in dieser Form damit zumindest teilweise das Verschlusselement verkörpern.
Der textilbasierte und/oder gewebeartige Werkstoff kann insbesondere eine für den Einsatz in einem Vakuumtransportsystem erforderliche Robustheit und Widerstandsfähigkeit des Verschlusselements bereitstellen . So kann dieser Werkstof f beispielsweise solche Kräfte aufnehmen und ableiten, die aufgrund eines anliegenden Di f ferenzdrucks auf das Verschlusselement wirken .
In einer Aus führungs form weist das Verschlusselement eine flexible und gasdichte Absperrkomponente auf . Die Absperrkomponente kann z . B . einen folien- , gummi- oder membranartigen Werkstof f aufweisen . Die Absperrkomponente kann insbesondere als gasdichte Matte oder metallische Dichtfolie ausgebildet sein .
In einer Aus führungs form weist das Verschlusselement ein Laminat auf . Das Laminat kann beispielsweise eine Kombination aus dem textilbasierten und/oder gewebeartigen Werkstof f und der Absperrkomponente sein .
Gemäss einer weiteren Aus führungs form kann das Vakuumventil einen weiteren Ventilsitz aufweisen und der weitere Ventilsitz kann wiederum eine zweite Ventilöf fnung und eine die zweite Ventilöf fnung umlaufende dritte Dichtfläche aufweisen, wobei die zweite Ventilöf fnung der ersten Ventilöf fnung gegenüberliegt und eine durch die zweite Ventilöf fnung definierte Öf fnungsachse koaxial oder parallel zur Öf fnungsachse der ersten Ventilöf fnung verläuft .
Der weitere Ventilsitz ist gegenüberliegend zum Ventilsitz angeordnet und das Verschlusselement ist zum im Wesentlichen gasdichten Verschliessen der zweiten Ventilöf fnung ausgebildet und weist eine mit der dritten Dichtfläche korrespondierende vierte Dichtfläche auf , wobei die vierte Dichtfläche in eine entgegengesetzte Richtung relativ zur zweiten Dichtfläche weist . Gemäss einer weiteren Aus führungs form kann der Ventilsitz des Vakuumventils zwei Dicht flächen, insbesondere die erste und die dritte Dichtfläche , aufweisen . Die Dichtflächen sind hierbei insbesondere gegenüberliegende angeordnet .
Im Unterschied zur vorgängig beschriebenen Aus führungs form verfügt das Vakuumventil hier über einen Ventilsitz , anstelle von zwei Ventilsitzen . Beide Varianten mit zwei sitzseitigen Dichtflächen stellen eine beidseitige Abdichtbarkeit der Transportröhre bzw . von zwei durch die Dichtflächen zumindest teilweise begrenzten Ventilöf fnungen bereit .
Dies kann insbesondere deshalb von Vorteil sein, wenn das Ventil als Notfallsystem zur Absperrung eines Tunnelabschnitts eingesetzt wird . Hierbei bleibt die Seite des Ventils , auf welcher ein solcher Notfall eintritt , unbestimmt . Somit muss das System bevorzugt die Möglichkeit der Abdichtung beider Seiten bereitstellen .
In einer Aus führungs form kann das Vakuumventil einen Aktor aufweisen und der Aktor kann mit dem Ventilsitz und/oder mit der ersten Dichtfläche derart gekoppelt sein, dass der Aktor eine gesteuerte Beweglichkeit der ersten Dichtfläche in eine Richtung parallel zur Öf fnungsachse bereitstellt . Der Aktor kann z . B . als Elektromotor ausgebildet sein oder pneumatisch oder hydraulisch betrieben sein .
Insbesondere kann das Vakuumventil eine Steuerungseinheit aufweisen und die Steuerungseinheit zur derartigen Ansteuerung zumindest des Aktors eingerichtet sein, dass bei Vorliegen des Verschlusselements in der Schliessposition, insbesondere nach einer Bewegung des Verschlusselements aus der Of fenposition in die Schliessposition, die erste Dichtfläche in Richtung des Verschlusselements bewegt und in Richtung der zweiten Dichtfläche gedrückt wird .
Gemäss einer Aus führung kann die erste und/oder die zweite Dichtfläche ein Dichtmaterial aufweisen und mittels Kontaktieren des Dichtmaterials durch die erste und die zweite Dichtfläche ein gasdichtes Verschliessen der Ventilöf fnung bereitstellbar sein .
In einer Aus führungs form des erfindungsgemässen Vakuumventils umläuft die erste Dichtfläche die erste Ventilöf fnung zumindest teilweise , insbesondere vollständig .
Zur Bereitstellung einer vollständigen Abdichtung der Ventilöf fnung kann eine Kombination oder Überlagerung von mehreren Dichtflächen vorgesehen sein . Beispielsweise kann eine Dichtfläche zur seitlichen und eine andere Dichtfläche zur unteren Abdichtung vorgesehen sein .
In einer Aus führungs form kann das Verschlusselement ein Expansionselement aufweisen, dessen Volumen und/oder Oberfläche in Abhängigkeit eines in dem Expansionselement vorliegenden Innendrucks variabel ist . Das Expansionselement weist die zweite Dichtfläche auf .
Insbesondere kann das Expansionselement in der Schliessposition die erste Ventilöf fnung umlaufen und die zweite Dichtfläche durch Vergrösserung des Innendrucks mit der ersten Dichtfläche in Kontakt gebracht werden, insbesondere verpresst werden .
Das Expansionselement kann schlauchartig oder als Schlauch ausgebildet sein . Das Expansionselement kann so durch eine Druckbeaufschlagung im Inneren des Expansionselements eine Abdichtung der Ventilöf fnung bereitstellen . Eine Vergrösserung des Innendrucks führt zu einer Expansion bzw . zunehmenden Ausdehnung des Volumens oder der Oberfläche des Expansionselements . Durch die Expansion erreicht die zweite Dichtfläche in der Schliessposition die erste Dichtfläche des Ventilsitzes , wobei mittels einer dazwischenliegenden Dichtung eine Abdichtung der Ventilöf fnung bereitgestellt werden kann .
Insbesondere kann das Expansionselement an eine Fläche oder Kante des Ventilsitzes ( aufgrund einer durch einen Di f ferenzdruck an dem Expansionselement anliegenden Kraft ) gedrückt oder gezogen werden und dadurch eine Abdichtung der Ventilöf fnung bereitstellen .
Die Erfindung betri f ft ferner ein Vakuumtransportsystem mit einer Transportröhre zum Transport eines Obj ekts im Inneren entlang der Transportröhre , wobei im Inneren der Transportröhre relativ zur umgebenden Atmosphäre ein Unterdrück, insbesondere Vakuum, bereitstellbar ist . Das Vakuumtransportsystem weist zudem ein in das Vakuumtransportsystem integriertes und mit der Transportröhre verbundenes erfindungsgemässes Vakuumventil wie hierin beschrieben auf . Der Ventilsitz stellt die erste Ventilöf fnung und die erste Dichtfläche im Inneren des Vakuumtransportsystems bereit . Die erste Ventilöf fnung korrespondiert im Wesentlichen mit einem Röhrenquerschnitt .
Mittels der Antriebseinheit ist eine gesteuerte Bewegung des Verschlusselements aus der Of fenposition in die Schliessposition, und zurück, bereitstellbar . Mittels des Vakuumventils ist ein Innenvolumen des Vakuumtransportsystems gesamthaft oder segmentartig verschliessbar, insbesondere abtrennbar, und kann geöf fnet werden .
Das in der Transportröhre bewegbare Obj ekt kann ein Transportmittel sein, insbesondere eine Kapsel oder ein Fahrzeug, wobei das Transportmittel zum Transport einer Person und/oder von Gütern ausgebildet ist .
Das Vakuumtransportsystem kann entsprechend einen Röhrendurchmesser von mehreren Metern, insbesondere mindestens zwei Meter, aufweisen . Das Vakuumtransportsystem kann durch die Integration des Vakuumventils mit einem Notfallsystem zur Absperrung eines Tunnelabschnitts ausgebildet sein oder eine Schleusenvorrichtung zum Einbringen und Herausnehmen von Obj ekten in und aus dem Transportsystem aufweisen .
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf den Einsatz in einem Vakuumtransportsystem . Vielmehr kann ein erfindungsgemässes Vakuumventil beispielsweise als Trans ferventil oder als Pumpenventil eingesetzt werden . Generell ist der Einsatz des erfindungsgemässen Vakuumventils für sämtliche vakuumbezogene Anwendungsbereiche denkbar, insbesondere für den Bereich der Halbleiterf ertigung oder andere Anwendungen in Verbindung mit einer Vakuumprozesskammer .
Die erfindungsgemässen Vorrichtungen werden nachfolgend anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten konkreten Aus führungsbeispielen rein beispielhaft näher beschrieben, wobei auch auf weitere Vorteile der Erfindung eingegangen wird . Im Einzelnen zeigen :
Fig . 1 eine Aus führungs form eines
Vakuumtransportsystems mit einem Vakuumventil zum Verschliessen oder Abtrennen einer Transportröhre des Vakuumtransportsystems;
Fig. 2 eine Aus führungs form eines erfindungsgemässen
Vakuumventils zum Verschliessen einer Öffnung bzw. zum Abschliessen eines Volumens;
Fig. 3 eine Aus führungs form eines erfindungsgemässen
Vakuumventils zum Verschliessen einer Öffnung bzw. zum Abschliessen eines Volumens im geschlossenen Zustand;
Fig. 4a-b eine weitere Aus führungs form eines erfindungsgemässen Vakuumventils zum Verschliessen einer Öffnung bzw. zum Abschliessen eines Volumens;
Fig. 5a-b eine weitere Aus führungs form eines erfindungsgemässen Vakuumventils zum Verschliessen einer Öffnung bzw. zum Abschliessen eines Volumens; und
Fig. 6 eine weitere Aus führungs form eines erfindungsgemässen Vakuumventils zum Verschliessen einer Öffnung bzw. zum Abschliessen eines Volumens.
Figur 1 zeigt auf schematische Weise einen Ausschnitt einer beispielhaften Transportröhre 1 eines Vakuumtransportsystems. Die Röhre 1 setzt sich bevorzugt aus einer Vielzahl von Röhrensegmenten zusammen (siehe 2a und 2b) , die durch Vakuumventile (siehe 3a und 3b) zueinander absperrbar sind.
Eine Flutung mit Luft bzw. ein Druckausgleich mit der
Umgebung ist aus Sicherheitsgründen relevant. Zum Beispiel könnte bei einem Vehikel 4 , das im Inneren der Transportröhre 1 bewegt wird, eine Komplikation K auftreten wie etwa ein medi zinischer Notfall , ein Leck im Vehikelgehäuse oder ein Brand . In einer solchen Notsituation ist gewünscht , dass das Vehikel 4 schnellstmöglich anhalten soll . Sofern die Lage es zulässt könnte das Vehikel 4 in einem definierten Transportröhrensegment halten, oder auch in einem beliebigen Segment , wobei dann bevorzugt Sensoren zur Detektierung des Vehikels 4 vorhanden sind .
Kommt das Vehikel 4 so zum Stehen, dass ein Ventil nicht schliessen kann, so kann vorteilhaft auf das nächstverfügbare Ventil zugegri f fen werden . Anderenfalls könnte auch eine Vorrichtung vorgesehen sein, die das Vehikel 4 derart verschiebt , dass der Ventilbereich frei wird und das Ventil schliessen kann .
Das Vehikel 4 kann etwa eine Kapsel oder ein Fahrzeug sein und zum Transport mindestens einer Person und/oder von Gütern ausgebildet sein .
Das Transportsystem verfügt zudem über eine Steuerung (nicht dargestellt ) , insbesondere Computer, die zwei benachbarte der Vakuumventile 3a und 3b derart ansteuern kann, dass sie ein Innenvolumen des zwischenliegenden Transportröhrensegments 2a verschliessen oder öf fnen . Eine vorgesehene Belüftungseinrichtung 15 kann dann (nach Verschliessen des Segments 2a ) , z . B . ebenfalls durch die Steuerung, angesteuert werden um durch Belüftung ein in dem Innenvolumen des zwischenliegenden Transportröhrensegments 2a vorherrschendes Vakuum oder vorherrschender Unterdrück auf zuheben . Insbesondere ist in einigen oder allen Röhrensegmenten eine Ent-/Beladeluke z . B . für eine Entnahme oder ein Einsetzen des Vehikels 4 vorgesehen (nicht dargestellt ) .
Für ein Vakuumtransportsystem, insbesondere bei einem Transport von Personen, ist ein kritischer Faktor bei Eintreten eines Notfalls die Dauer, die für das Verschliessen eines Transportröhrensegments 2a benötigt wird . Erfindungsgemäss wird ein Vakuumventil zum Verschliessen der Transportröhre vorgeschlagen, mit welchem der Vorgang des Verschliessens oder des Öf fnens verhältnismässig sehr schnell und verlässlich durchgeführt werden kann .
Figur 2 zeigt ein erfindungsgemässes Vakuumventil 10 mit einem Ventilsitz 30 und einem Verschlusselement 20 . Eine Ventilöf fnung 31 und eine Öf fnungsachse A sind durch den Ventilsitz 30 definiert . Eine erste Dichtfläche 32 umläuft die Ventilöf fnung 31 . Das Verschlusselement 20 weist eine zweite Dichtfläche 22 auf , die mit der ersten Dichtfläche 32 korrespondiert . Eine Antriebseinheit 40 ist zur Bewegung des Verschlusselements 20 vorgesehen .
Das Verschlusselement 20 ist derart flexibel ausgebildet , dass eine räumliche Ausdehnung des Verschlusselements 20 in der Schliessposition, insbesondere bei einem geschlossenen Ventil zustand, in eine Richtung parallel zur Öf fnungsachse A in Abhängigkeit eines anliegenden Di f ferenzdrucks variabel ist .
Figur 3 zeigt ein Beispiel für die Flexibilität des erfindungsgemässen Verschlusselements 20 . Das Ventil 10 ist hier geschlossen . Die erste und die zweite Dichtfläche sind durch ein Anpressen des Ventilsitzes 30 an das Verschlusselement 20 in Kontakt. Für eine derartige Kontaktierung bzw. Verpressung kann der Ventilsitz 30 beweglich in Richtung hin zum Verschlusselement 20 ausgeführt sein.
In der gezeigten Aus führungs form verfügt das Ventil 10 über zwei Ventilsitze 30,30', die beidseitig zu dem Verschlusselement 20 angeordnet und beweglich sind. Eine Abdichtung erfolgt hier mittels der gegenseitigen Verpressung beider Ventilsitze, wobei ein Teil des Verschlusselements, insbesondere dessen Dichtfläche 22, zwischen den Ventilsitzen vorliegt. Das Verschlusselement 20 weist hier insbesondere zwei gegenüberliegende, zu den Ventilsitzen korrespondierende Dichtflächen auf. Es versteht sich jedoch, dass eine Aus führungs form mit einer einseitigen Verpressung (nicht gezeigt) ebenso als eine erfindungsgemässe Aus führungs form zu verstehen ist.
In den voneinander durch das geschlossene Ventil 10 getrennten Röhrensegmenten liegen unterschiedliche Drücke pl und p2 vor. Hierdurch liegt ein Differenzdruck (Ap) an dem Ventilverschluss 20 an. Der Druck pl ist dabei kleiner (z.B. Vakuum) als der Druck p2 in dem Röhrensegment, in dem sich das Vehikel 4 befindet. Ein derartiger Fall kann z.B. eintreten, wenn das Segment mit dem Vehikel 4 beispielsweise zu Bergungszwecken belüftet ist. Durch den anliegenden Differenzdruck wird das Verschlusselement 20 hinsichtlich seiner räumliche Ausdehnung, Durchbiegung bzw. Krümmung verändert. In anderen Worten: der Ventilverschluss 20 erfährt durch den anliegenden Differenzdruck eine Veränderung von dessen Oberflächenverlauf . Das Verschlusselement 20 kann ein flexibles oder elastisches Textil oder Gewebe und/oder eine gasdichte Absperrkomponente, z.B. eine Membran oder folienartige Lage, aufweisen. Insbesondere kann das Verschlusselement 20 als mehrlagige Anordnung entsprechender Materialien oder als derartiger Lagenverbund ausgeführt sein.
Das Verschlusselement 20 kann zumindest einen mechanisch robusten, widerstandsfähigen, z.B. mit Metall, Glas- oder Kohlefaser, Kevlar oder Aramidfaser verstärkten oder enthaltenden, Werkstoff aufweisen. Diese Materialkomponente stellt insbesondere einen gewünschten Widerstand gegen Kraft- oder Druckbeaufschlagung bereit.
Das Verschlusselement 20 kann zumindest einen thermisch stabilen und/oder diffusionsbeständigen und/oder gasdichten, insbesondere polymerhaltigen, Werkstoff aufweisen .
Das Verschlusselement 20 kann z.B. als lagenweise Kombination oder als Verbundwerkstoff aus einem mechanisch robusten und einem abdichtenden Werkstoff bereitgestellt sein .
Das Ventil 10 weist eine Führung zur Führung des Verschlusselements 20 auf. Die Führung kann z.B. eine Zugvorrichtung aufweisen mittels derer das Verschlusselement 20 quer zur Öffnung durch die transportrühre gezogen werden kann.
In der Offenposition kann das Verschlusselement 20 aufgerollt (wie gezeigt) vorgehalten oder geparkt sein.
In einer alternativen Aus führungs form (nicht gezeigt) kann das Verschlusselement mittels zwei Rollen bewegt und geparkt werden . Die Rollen sind dabei an gegenüberliegenden Bereichen der Tunnelwand angeordnet . Das Verschlusselement kann dabei von der ersten Rolle abgerollt werden während es auf die zweite Rolle aufgerollt wird . Das Verschlusselement , z . B . ein Tuch oder eine Plane , kann hierfür im vollständig abgerollten Zustand z . B . eine Fläche von mindestens dem doppelten Röhrendurchmesser einschliessen .
Ein erster Teilbereich des Verschlusselements kann eine durchgängig geschlossenen Fläche zum Verschliessen des Ventilöf fnung aufweisen . Ein zweiter Teilbereich des Verschlusselements kann eine Öf fnung in Form und Grösse des Röhrendurchmesser aufweisen .
In der Of fenposition korrespondiert der zweite Teilbereich mit der Ventilöf fnung und gibt die Öf fnung frei . In der Schliessposition korrespondiert der erste Teilbereich mit der Ventilöf fnung und stellt eine Verschliessbarkeit der Öf fnung bereit .
Durch die derartige Ausgestaltung kann die Plane schnell durch die Transportröhre gezogen und damit die Öf fnung verschlossen werden . Diese Aus führungs form kann aufgrund der vergleichsweise geringen strukturellen Veränderungen im Röhreninneren zum Verschliessen der Öf fnung eine Verminderung von all fällig beim Verschliessen oder Öf fnen entstehenden Turbolenzen oder Verwirbelungen bereitstellen .
Der Ventilsitz oder die beiden Ventilsitze können ringförmig und zur Bereitstellung eines Dichthubes ausgebildet sein . Insbesondere kann hierzu ein mit dem Ventilsitz gekoppelter oder ein in den Ventilsitz integrierter Aktor vorgesehen sein . Durch das vergleichsweise geringe Gewicht des Verschlusselements 20 kann diese aufgrund der kleinen Masse entsprechend schnell bewegt und geschlossen werden . Dies ist insbesondere bei Eintreten einer Notsituation in oder an dem Vakuumtransportsystem vorteilhaft .
Die Entstehung eines entsprechenden Notfalls , d . h . beispielsweise das Auftreten eines Lecks an der Röhre oder der Aus fall der elektrischen Versorgung und damit der Aus fall des Antriebssystems , kann naturgemäss nicht vorhergesehen werden . Insbesondere kann der Ort eines solchen Notfalls nicht vorbestimmt werden . Ein solches Ereignis kann also auf beiden Seiten einer verbauten Verschlusskomponente 20 auftreten . Dies wiederum erfordert die Möglichkeit eine Abdichtung der Röhre gegen beide Seiten herstellen zu können . Dies kann durch die gezeigte beidseitige Abdichtung sichergestellt werden .
Zum Verschliessen des Vakuumventils 10 wird der Verschluss 20 zunächst derart bewegt , dass die Ventilöf fnung überdeckt ist . Diese Bewegung kann mittels der Antriebseinheit 40 und/oder der Führung bereitgestellt werden . In dieser überdeckenden Position liegt noch kein Kontakt einer Verschlussdicht fläche mit einer korrespondierenden Ventilsitzdicht fläche vor .
Durch eine nachfolgende aktive Querbewegung mindestens eines Ventilsitzes in Richtung des Verschlusselements 20 kann dann das Abdichten erfolgen . Zur Bereitstellung der Querbewegung können z . B . Stössel oder Stempel vorgesehen sein, die mechanisch angetrieben sind und den Ventilsitz und/oder zumindest die erste Dichtfläche bewegen . In der gezeigten Aus führung nach Figur 2 und 3 ist eine Schliessbewegung von unten nach oben vorgesehen . Es versteht sich j edoch, dass die Bewegung auch entgegengesetzt oder in hori zontaler Richtung erfolgen kann .
Der Ventilverschluss 20 weist insbesondere eine umlaufende Dichtfläche 22 mit Dichtung ( Dichtmaterial ) auf . Entsprechend verfügt der Ventilsitz 30 über eine korrespondierende Dichtf lache .
Aufgrund der aus führungs formbedingten vergleichsweise schlanken, d . h . wenig massive und dadurch dünne Wandstärke in Richtung der Öf fnungsachse , Aus führung des Verschlusses 20 kann das Abdichten der Öf fnung 31 in einem vorgesehenen Unterbruch in einem Führungssystem ( z . B . Schiene ) für das Vehikel 4 erfolgen . Aus führungsbedingt kann die Dimension (Breite ) dieses Führungssystemunterbruchs vergleichsweise klein sein und dadurch ohne merkliche Nachteile in das Transportsystem integriert werden . Durch Vorsehung einer solchen Unterbrechung kann die Integration des Ventils in das Transportsystem vergleichsweise einfach realisiert werden . Auch bringt dies den Vorteil , dass für das Verschliessen der Röhre nicht in einem ersten Schritt zunächst Teile des Führungssystems aus einem Ventilbereich entfernt werden müssen, damit eine hinreichende Kontaktierung und damit Abdichtung der Dichtflächen erreicht werden kann, sondern dass das Verschlusselement 20 direkt ohne vorangehende Schritte durch die Röhre gezogen werden kann und die gasdichte Absperrung der Röhre bereitgestellt werden kann . Hierdurch kann das Verschliessen deutlich schneller und zuverlässiger als mit bislang bekannten Lösungen durchgeführt werden . Die Figuren 4a und 4b zeigen eine weitere erfindungsgemässe Aus führungs form eines Vakuumventils 100 .
Das Vakuumventil 100 weist ein Verschlusselement 120 und eine Ventilsitz 130 auf . Der Ventilsitz 130 kann in dieser Ventilaus führung eine Dichtfläche 132 und/oder eine Dichtfläche 132 ' als erste Dichtfläche aufweisen .
Die zu dieser ersten Dichtfläche korrespondierende zweite Dichtfläche des Verschlusses 120 kann entsprechend als eine parallel zur Öf fnungsachse A ausgerichtete Dichtfläche 122 und/oder als eine quer zur Öf fnungsachse A gerichtete Dichtfläche 122 ' ausgebildet sein .
Bei Vorsehung der Dichtflächen 122 und 132 umlaufen diese Dichtflächen vorzugsweise die Ventilöf fnung 131 , insbesondere in der Schliessposition .
Die Flexibilität der räumlichen Ausdehnung oder des räumlichen Oberflächenverlaufs des Verschlusselements 120 ist hier durch einen segmentierten Aufbau bereitgestellt . Die einzelnen Segmente 125 sind miteinander verbunden, d . h . j eweils benachbarte Segmente sind mittels j eweiliger dazwischen befindlicher Verbindungselemente 126 gekoppelt .
Die Segmente 125 sind insbesondere mechanisch robust und starr ausgebildet und stellen damit j edes für sich eine gasdichte Barriere dar . Die Verbindungselemente 126 können ebenfalls aus einem geeigneten, insbesondere elastischen, Dichtmaterial , z . B . Folie , Laminat oder Membran, gefertigt sein . Die Segmente 125 und die Verbindungselemente 126 können insbesondere drehbar oder kippbar relativ zueinander gelagert sein . Dabei können die Verbindungselemente 126 aus Metall gefertigt sein, insbesondere kettenartig . In einer Aus führungs form sind die Segmente 125 und die Verbindungselemente 126 derart miteinander verbunden, dass das Verschlusselement als Ganzes ( auch in der Of fenposition) einen gasdichten Ventilverschluss verkörpert . Die Übergänge zwischen den j eweiligen Segmenten 12 und den Verbindungselementen 126 sind dabei bereits gasdicht ausgestaltet .
Die Segmentierung des Verschlusselements 120 kann insbesondere rolltorartig, z . B . ähnlich einem Garagenrolltor oder einem Rollladen, ausgeführt sein . Durch die Segmentierung kann eine vergleichsweise kompakte Bauweise bereitgestellt werden . Der Ventilverschluss 120 benötigt insbesondere in der Of fenposition bzw . Parkposition ( Figur 4a ) wenig Bauraum .
Die Segmentel25 sind insbesondere mit einer Schiene geführt und/oder mit einem Seil zug, der durch die Verbindungselemente 126 gebildet sein kann, verbunden .
Figur 4b zeigt den Ventilverschluss 120 in einer geschlossenen Position . Die einzelnen Segmente 125 sind dabei zusammengeführt . Durch das Zusammendrücken j eweils benachbarter Segmente und das Kontaktieren der verschlussseitigen ersten Dichtflächen mit der sitzseitigen zweiten Dichtfläche wird die Ventilöf fnung 131 gasdicht verschlossen .
Gezeigt ist ein Kontaktieren der rechts vom Verschluss 120 vorgesehenen Dicht flächen . Bei einem im rechten Röhrensegment vorliegenden geringeren Innendruck als im linken Röhrensegment kann eine solche Kontaktierung des Verschlusses 120 aufgrund der Druckdi f ferenz passiv erfolgen, d . h . der Verschluss 120 wird auf die Dichtfläche 132 gedrückt .
Es versteht sich, dass das Verschlusselement 120 alternativ oder zusätzlich auf dessen linker Seite eine entsprechende Dichtfläche aufweist , die mit einer ebenfalls entsprechenden Dichtfläche seitens des Ventilsitzes in der Schliessposition korrespondiert . Hierdurch kann auch eine Abdichtung bei entgegengesetztem Di f ferenzdruck bereitgestellt werden .
Die ventilsitzseitigen Dichtflächen können insbesondere beweglich gelagert sein und zur Bereitstellung einer Abdichtung mittels eines Motors , pneumatisch oder hydraulisch auf das Verschlusselement 120 gepresst werden . Alternativ oder zusätzlich kann das Verschlusselement 120 entlang der Öf fnungsachse A beweglich sein und zur Herstellung der Abdichtung auf eine ventilsitzseitige Dichtung gedrückt werden .
In einer Aus führungs form kann das Verschlusselement 120 bezüglich der Führung für das Verschlusselement 120 abgedichtet sein . Eine Führungsschiene kann dabei die erste Dichtfläche aufweisen .
Eine teilweise Abdichtung der Öf fnung 131 kann auch durch den Kontakt der Dichtflächen 122 ' und 132 ' bereitgestellt werden . Das untere , freie Ende des Verschlusselements 120 ist dabei auf einen bezüglich Form und Grösse korrespondierenden Anschlag gedrückt .
Das Bereitstellen einer flächigen Gasdichtheit des Verschlusselements 120 kann durch einzelne Dichtflächen an den j eweiligen Vorderseiten und Hinterseiten ( in Bewegungsrichtung bei einer Schliessbewegung) der einzelnen Segmente 125 erfolgen . Durch ein Zusammendrücken der Segmente 125 und damit derer Dichtflächen wie in Figur 4b gezeigt entsteht dann ein die Ventilöf fnung 131 vollständig gasdicht abdeckender Verschluss , vergleichbar mit einer durchgehenden Verschlusswand .
Die Figuren 5a und 5b zeigen eine weitere erfindungsgemässe Aus führungs form eines Vakuumventils 200 .
Das Vakuumventil 200 weist ein Verschlusselement 220 und einen Ventilsitz auf . Der Ventilsitz weist in dieser Ventilaus führung eine erste Dichtfläche 232 auf . Eine zu dieser ersten Dichtfläche 232 korrespondierende zweite Dichtfläche 222 des Verschlusses 220 ist einem Expansionselement 225 des Verschlusselements 220 zugeordnet . In den Figuren 5a und 5b sind die Dichtflächen j eweils auf der rechten Seite des Verschlusses 220 bezeichnet . Es versteht sich j edoch, dass entsprechende Dichtflächen (und Ventilsitz ) auch auf der linken Seite des Verschlusses 220 vorgesehen sein können und damit eine beidseitige Abdichtung bereitgestellt werden kann .
Das Expansionselement 225 ist derart ausgeführt und angeordnet , dass mittels Expansion des Expansionselements 225 eine Abdichtung der Ventilöf fnung bereitgestellt werden kann . Das Verschlusselement 220 kann hierzu in die Schliessposition versetzt werden, wobei nach Erreichen der Schliessposition das Expansionselement 225 expandiert wird .
Das Expansionselement 225 ist beispielsweise als schlauchartige oder taschenartige Komponente , insbesondere als Schlauch, ausgebildet . Das Expansionselement 225 kann insbesondere so gestaltet sein, dass es in der Schliessposition die Ventilöf fnung umläuft . Das Expansionselement 225 kann insbesondere ein elastisches Material aufweisen oder aus einem solchen gefertigt sein .
In der Schliessposition liegt das Expansionselement 225 in einer Gegenüberlage zum Ventilsitz vor . Figur 5a zeigt diesen Zustand, der insbesondere nach Erreichen der Schliessposition ( ausgehend von der Of fenposition) oder nach einem Zusammenziehen des Expansionselements 225 vorliegt . Das Ventil 200 ist hierbei nicht dicht verschlossen .
Zum Schliessen des Ventils 200 , insbesondere der Ventilöf fnung, kann das Expansionselement 225 ausgedehnt werden . Ein derartiges Ausdehnen oder Expandieren kann beispielsweise durch ein Aufblasen des Expansionselements 225 erfolgen . Hierzu wird das Innenvolumen des Expansionselements 225 z . B . mit Luft ( Druckluft ) oder einem anderen Fluid ( Gas , Flüssigkeit etc . ) gefüllt , es wird das Fluid insbesondere in das Innenvolumen des Expansionselements 225 gepumpt oder geblasen .
Durch die Ausdehnung des Expansionselements 225 kann die verschlussseitige Dichtfläche 222 an die sitzseitige Dichtfläche 232 gedrückt werden ( Figur 5b ) und so eine gasdichte Absperrung der Öf fnung erfolgen . Der Ventilsitz ist hierbei insbesondere so ausgestaltet , dass das Expansionselement 225 sich in einer dafür vorgesehenen Lücke oder einem Spalt verpressen kann .
Figur 5b zeigt einen Zustand, in dem in voneinander durch das geschlossene Ventil 200 getrennten Bereichen unterschiedliche Drücke vorliegen . Hierdurch liegt ein Di f ferenzdruck ( Ap ) an dem Ventilverschluss 220 an . Durch den anliegenden Di f ferenzdruck wird das Verschlusselement 220 in Richtung des Bereichs mit kleinerem Relativdruck gewölbt .
Zum Öf fnen des Ventils 200 kann das Expansionselement 225 belüftet bzw . das Fluid aus dem Innenvolumen abgepumpt werden . Hierdurch wird die Verpressung gelöst und ein Kontakt der Dichtflächen 222 und 232 kann aufgelöst werden . Im Anschluss kann das Verschlusselement 220 z . B . aufgerollt werden .
Figur 6 zeigt eine erfindungsgemässe Variante des Vakuumventils 200 nach Figur 5b in geschlossenem Zustand . Das Verschlusselement 220 weist hier ebenfalls ein Expansionselement 225 auf . Im Unterschied zu der Aus führung gemäss den Figuren 5a und 5b liegt das
Expansionselement 225 bei geschlossenem Ventil nicht direkt in einer dafür vorgesehenen Lücke oder einem Spalt vor, sondern wird an eine ( äussere ) Kante oder dafür vorgesehene Fläche gedrückt .
Der Ventilsitz kann hierfür wie gezeigt abgeschrägt sein, wodurch eine mit dem Expansionselement 225 ( z . B . Ballon oder Schlauch) zusammenwirkende Dichtfläche bereitgestellt ist . Alternativ kann der Ventilsitz auch eine Ecke oder Kante aufweisen, die das Expansionselement 225 kontaktiert . Generell kann hierbei j ede Oberfläche des Ventilsitzes , die beim Verschliessen des Ventils mit dem
Expansionselement 225 dichtend zusammenwirkt und/oder dafür vorgesehen ist , als korrespondierende Dichtfläche verstanden werden . Ein Vorteil dieser Aus führungs form besteht darin, dass das Expansionselement 225 durch diese Anordnung bei einem anliegenden Di f ferenzdruck aufgrund dieses Di f ferenzdrucks und die dadurch entstehende Wölbung des Verschlusselements 220 , insbesondere zusätzlich, auf die sitzseitige Dichtfläche gedrückt wird . Je grösser dabei der Di f ferenzdruck ist , desto grösser kann eine an dem Expansionselement 225 ziehende Kraft und damit die Verpresskraft zwischen den Dichtflächen ( zwischen Expansionselement 225 und Ventilsitz ) sein .
Es versteht sich, dass die dargestellten Figuren nur mögliche Aus führungsbeispiele schematisch darstellen . Die verschiedenen Ansätze können erfindungsgemäss ebenso miteinander sowie mit Ventilen zum Verschliessen von Transportsystemen des Stands der Technik kombiniert werden .

Claims

Patentansprüche
1. Vakuumventil (10,100,200) zum gasdichten Verschliessen einer ersten Ventilöffnung (31,131) , insbesondere für ein Vakuumtransportsystem mit einer Transportröhre (1) zum Transport eines Objekts (4) im Inneren entlang der Transportröhre (1) , aufweisend
• einen Ventilsitz (30,130) , der die eine Öffnungsachse (A) definierende erste Ventilöffnung (31,131) und eine erste Dichtfläche ( 32 , 132 , 132 ' , 232 ) aufweist,
• ein Verschlusselement (20,120,220) zum im Wesentlichen gasdichten Verschliessen der ersten Ventilöffnung (31,131) mit einer zweiten zu der ersten Dichtfläche korrespondierenden Dichtfläche ( 22 , 122 , 122 ’ , 222 ) und
• eine Antriebseinheit (40) zur Bereitstellung einer Bewegung des Verschlusselements (20,120,220) relativ zum Ventilsitz (30,130) derart, dass das Verschlusselement (20,120,220) von einer Offenposition, in welcher das Verschlusselement (20,120,220) die erste Ventilöffnung (31,131) zumindest teilweise freigibt, in eine Schliessposition, in welcher das Verschlusselement (20,120,220) die erste Ventilöffnung (31,131) vollständig überdeckt, und zurück verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (20,120,220) derart flexibel ausgebildet ist, dass eine räumliche Ausdehnung des Verschlusselements (20,120,220) in der Schliessposition in eine Richtung parallel zur Öffnungsachse (A) in Abhängigkeit eines anliegenden Differenzdrucks variabel ist . Vakuumventil (10,100,200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsachse (A) derart vorliegt, dass die erste Dichtfläche ( 32 , 132 , 132 ' , 232 ) in eine Richtung parallel zur Öffnungsachse (A) weist und die erste Dichtfläche ( 32 , 132 , 132 ' , 232 ) sich orthogonal zur Öffnungsachse (A) erstreckt. Vakuumventil (10,100,200) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Erstreckung der ersten Dichtfläche ( 32 , 132 , 132 ' , 232 ) eine erste Dichtebene definiert ist und die Öffnungsachse (A) sich orthogonal zur ersten Dichtebene erstreckt. Vakuumventil (10,100,200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Oberflächenverlauf oder eine Oberflächengrösse des Verschlusselements (20,120,220) in Abhängigkeit eines anliegenden Differenzdrucks variabel ist. Vakuumventil (10,100,200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erstreckungsrichtung des Verschlusselements (20,120,220) in der Offenposition unterschiedlich zu einer Erstreckungsrichtung des Verschlusselements (20,120,220) in der Schliessposition ist . Vakuumventil (10,100,200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckungsrichtung des Verschlusselements (20,120,220) sich bei einer Verstellung aus der Offenposition in die Schliessposition ändert. Vakuumventil (10,100,200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausrichtung der zweiten Dichtfläche ( 22 , 122 , 122 ' , 222 ) sich bei einer Bewegung von der Offenposition in die Schliessposition oder von der Schliessposition in die Offenposition ändert, insbesondere wobei die zweite Dichtfläche ( 22 , 122 , 122 ' , 222 ) in der Schliessposition im Wesentlichen in einer Ebene vorliegt und in der Offenposition gekrümmt oder spiralförmig vorliegt. Vakuumventil (10,100,200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (20,120,220) aufrollbar ausgebildet ist. Vakuumventil (10,100,200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (20,120,220) vorhangartig oder rolltorartig ausgebildet ist. Vakuumventil (10,100,200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (20,120,220) segmentiert ist, wobei einzelne Segmente (125) des
Verschlusselements (20,120,220) starr ausgebildet sind und benachbarte Segmente (125) mittels einer flexiblen Verbindung (126) verbunden sind und/oder ein Dichtelement, insbesondere jeweils ein Dichtelement, aufweisen . Vakuumventil (10,100,200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (20,120,220) einen textilbasierten und/oder gewebeartigen Werkstoff aufweist . Vakuumventil (10,100,200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (20,120,220) eine flexible und gasdichte Absperrkomponente aufweist. Vakuumventil (10,100,200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
• das Vakuumventil einen weiteren Ventilsitz aufweist und der weitere Ventilsitz eine zweite Ventilöffnung und eine die zweite Ventilöffnung umlaufende dritte Dichtfläche aufweist, wobei die zweite Ventilöffnung der ersten Ventilöffnung gegenüberliegt und eine durch die zweite Ventilöffnung definierte Öffnungsachse koaxial oder parallel zur Öffnungsachse (A) der ersten Ventilöffnung verläuft,
• der weitere Ventilsitz gegenüberliegend zum Ventilsitz angeordnet ist und
• das Verschlusselement (20,120,200) zum im Wesentlichen gasdichten Verschliessen der zweiten Ventilöffnung ausgebildet ist und eine mit der dritten Dichtfläche korrespondierende vierte Dichtfläche aufweist, wobei die vierte Dichtfläche in eine entgegengesetzte Richtung relativ zur zweiten Dichtfläche weist. Vakuumventil (10,100,200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuumventil (10,100,200) einen Aktor aufweist und der Aktor mit dem Ventilsitz (30,130) und/oder mit der ersten Dichtfläche ( 32 , 132 , 132 ' , 232 ) derart gekoppelt ist, dass der Aktor eine gesteuerte Beweglichkeit der ersten Dichtfläche ( 32 , 132 , 132 ' , 232 ) in eine Richtung parallel zur Öffnungsachse (A) bereitstellt . Vakuumventil (10,100,200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuumventil (10,100,200) eine Steuerungseinheit aufweist und die Steuerungseinheit zur derartigen Ansteuerung zumindest des Aktors eingerichtet ist, dass bei Vorliegen des Verschlusselements (20,120,220) in der Schliessposition, insbesondere nach einer Bewegung des Verschlusselements aus der Offenposition in die Schliessposition, die erste
Dichtfläche ( 32 , 132 , 132 ' , 232 ) in Richtung des Verschlusselements (20,120,220) bewegt und in Richtung der zweiten Dichtfläche ( 22 , 122 , 122 ' , 222 ) gedrückt wird . Vakuumventil (10,100,200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Dichtfläche ein Dichtmaterial aufweist und mittels Kontaktieren des Dichtmaterials durch die erste und die zweite Dichtfläche ein gasdichtes Verschliessen der Ventilöffnung (31,131) bereitstellbar ist. Vakuumventil (10,100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtfläche (32,132,132' ) die erste Ventilöffnung (31,131) umläuft. Vakuumventil (10,100,200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (20,120,220) ein
Expansionselement (225) aufweist, dessen Volumen und/oder Oberfläche in Abhängigkeit eines in dem Expansionselement (225) vorliegenden Innendrucks variabel ist, wobei das Expansionselement (225) die zweite Dichtfläche (222) aufweist. Vakuumventil (10,100,200) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Expansionselement (225) in der Schliessposition die erste Ventilöffnung (31,131) umläuft und die zweite Dichtfläche (222) durch Vergrösserung des Innendrucks mit der ersten Dichtfläche (232) in Kontakt bringbar ist, insbesondere verpressbar ist. Vakuumventil (10,100,200) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Expansionselement (225) schlauchartig oder als Schlauch ausgebildet ist. Vakuumtransportsystem mit
• einer Transportröhre (1) zum Transport eines Objekts (4) im Inneren entlang der Transportröhre (1) , wobei im Inneren der Transportröhre (1) relativ zur umgebenden Atmosphäre ein Unterdrück, insbesondere Vakuum, bereitstellbar ist und
• einem in das Vakuumtransportsystem integrierten und mit der Transportröhre verbundenen
Vakuumventil (10,100,200) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei
• der Ventilsitz (30,130) die erste Ventilöffnung (31,131) und die erste Dichtfläche ( 32 , 132 , 132 ' , 232 ) im Inneren des Vakuumtransportsystems bereitstellt,
• die erste Ventilöffnung (31,131) im Wesentlichen mit einem Röhrenquerschnitt korrespondiert,
• mittels der Antriebseinheit (40) eine gesteuerte Bewegung des Verschlusselements (20,120,220) in die Offenposition und die Schliessposition bereitstellbar ist, und • ein Innenvolumen des Vakuumtransportsystems gesamthaft oder segmentartig mittels des Vakuumventils (10,100,200) verschliessbar ist, insbesondere abtrennbar ist, und geöffnet werden kann. Vakuumtransportsystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt (4) ein Transportmittel ist, insbesondere eine Kapsel oder ein Fahrzeug, wobei das
Transportmittel zum Transport einer Person und/oder von Gütern ausgebildet ist.
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