WO2022084172A1 - Vakuumventil für ein vakuumtransportsystem - Google Patents

Vakuumventil für ein vakuumtransportsystem Download PDF

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WO2022084172A1
WO2022084172A1 PCT/EP2021/078571 EP2021078571W WO2022084172A1 WO 2022084172 A1 WO2022084172 A1 WO 2022084172A1 EP 2021078571 W EP2021078571 W EP 2021078571W WO 2022084172 A1 WO2022084172 A1 WO 2022084172A1
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vacuum
valve
transport tube
opening
axis
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PCT/EP2021/078571
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English (en)
French (fr)
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Hanspeter Frehner
Martin NETZER
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Vat Holding Ag
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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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61B—RAILWAY SYSTEMS; EQUIPMENT THEREFOR NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61B13/00—Other railway systems
    • B61B13/10—Tunnel systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G51/00—Conveying articles through pipes or tubes by fluid flow or pressure; Conveying articles over a flat surface, e.g. the base of a trough, by jets located in the surface
    • B65G51/04—Conveying the articles in carriers having a cross-section approximating that of the pipe or tube; Tube mail systems
    • B65G51/08—Controlling or conditioning the operating medium
    • B65G51/10—Controlling or conditioning the operating medium at section junctions of pneumatic systems
    • B65G51/12—Pneumatic gates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G51/00—Conveying articles through pipes or tubes by fluid flow or pressure; Conveying articles over a flat surface, e.g. the base of a trough, by jets located in the surface
    • B65G51/04—Conveying the articles in carriers having a cross-section approximating that of the pipe or tube; Tube mail systems
    • B65G51/18—Adaptations of pipes or tubes; Pipe or tube joints
    • 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
    • F16K3/0227—Packings

Definitions

  • the invention relates to a vacuum valve for essentially gas-tight sealing of a valve opening for a vacuum transport system. Furthermore, the invention relates to a vacuum transport system and a method for venting a transport tube segment of a vacuum transport system.
  • Vacuum transport systems are currently still in the development phase. These are each a high-speed transport system in which capsules are located in a (largely) evacuated tube z. B. move on guide systems, rail systems, air cushions or magnetically repulsively gliding at very high speeds. 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. Alternatively, 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 other suitable materials containing metal and/or concrete, in which there is at least a rough or fine vacuum.
  • the pipe system can also be constructed underground. By reducing the air resistance within the transport tube, the vacuum is intended to enable cruising speeds up to just above the speed of sound. Capsules or vehicles with space for several passengers can be placed in the tubes to be moved or loads are transported (e.g. cars).
  • 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.
  • a further problem is the fulfillment of, in particular, official safety requirements, so that possible dangers can be avoided when operating the system.
  • goods e.g. dangerous goods
  • the safety devices provided allow people or goods to be rescued from the transport tube unharmed in an emergency. It is therefore the object of the present invention to solve these problems.
  • the present invention's approach to solving the above problems is based on an integration of a plurality of vacuum valves along the transport tube.
  • certain station areas along the route can be atmospherically separated from the tube and ventilated for loading and unloading and made accessible. After loading, the area is closed again, evacuated and the valves opened.
  • valves 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.
  • the invention relates to a vacuum valve for gas-tight sealing of a valve opening for a vacuum transport system, the vacuum transport system having a transport tube with a plurality of transport tube segments for transporting a vehicle inside along the transport tube, the valve opening defining an opening axis, and the vacuum valve also having has : a sealing surface surrounding the valve opening , a closure component for gas-tight closure of the valve opening with a peripherally closed, one-piece seal which is designed to interact with the sealing surface, and a drive unit for providing such a movement of the closure component relative to the valve opening that the closure component is parallel to a closure axis from an open position can be moved into a closed position and back, with the closure component in the open position at least partially releasing the valve opening, with the seal contacting the sealing surface in the closed position and closing the valve opening in a gas-tight manner, and with the closure axis being perpendicular to the opening axis, the Profiles of the sealing surface and seal each have a first and second main section and two side sections
  • the side sections run in a U-shape in planes that are perpendicular to the axis of the closure.
  • surface normals of the sealing surface are always at right angles to the axis of the opening.
  • the seal has a Y-shaped cross section, with the two legs of the cross section making contact with the sealing surface in the closed position.
  • the closure component is flat in the area between the two main sections, viewed in a plane perpendicular to the axis of the opening, and has a shoulder which carries the seal in the first main section.
  • the sealing surface is arranged in its second main section on the track bed and in its first main section in the shaft.
  • the vacuum valve has a valve housing.
  • the valve housing can provide the valve opening and/or be designed to connect two transport tube segments of the vacuum transport system.
  • valve housing has a shaft in which the closure component is fully positioned in the open position.
  • valve housing has a slot which is designed in such a way that the closure component dips into the slot on its way from the open position to the closed position.
  • the slot is arranged and designed in such a way that the closure component is locked in the closed position in the direction of the opening axis by end faces on the slot.
  • the closure component is mounted linearly in the valve housing to the side of the valve opening.
  • the invention also relates to a vacuum transport system with a transport tube with several Transport tube segments for transporting a vehicle inside along the transport tube, wherein a negative pressure, in particular a vacuum, can be provided inside the transport tube relative to the surrounding atmosphere, the vacuum transport system having a plurality of vacuum valves each arranged between two adjacent transport tube segments according to the description herein and a controller, which is designed to control two adjacent vacuum valves in such a way that they close or open an internal volume of at least one intermediate transport tube segment.
  • the vacuum transport system has an aeration device, the controller being designed to actuate the aeration device in such a way that a vacuum or negative pressure prevailing in the interior volume of the intermediate transport tube segment is eliminated by aeration.
  • the vehicle is a capsule or a vehicle for transporting at least one person and/or goods.
  • the invention also relates to a method for venting a transport tube segment of a transport tube of a vacuum transport system according to the description herein, with the steps: braking a vehicle traveling in the transport tube to a standstill, gas-tight closing of those vacuum valves that delimit the transport tube segment in which the vehicle has come to a standstill, ventilating the transport tube segment in which the vehicle is located with a ventilation device.
  • the device according to the invention is described in more detail below, purely by way of example, on the basis of specific exemplary embodiments shown schematically in the drawings, with further advantages of the invention also being discussed. Show in detail:
  • Fig. 1 shows an embodiment of a transport tube
  • FIG. 2-4 an embodiment of a vacuum valve according to the invention
  • Fig. 5 an embodiment of one according to the invention
  • Fig. 6 an embodiment of a profile of a seal according to the invention.
  • 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 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 could experience a complication K, such as a patient medical emergency, a leak in the vehicle body 12, or a fire 14. In such an emergency situation, the vehicle 4 must 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. If the vehicle 4 comes to a standstill in such a way that a valve cannot close, 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.
  • a complication K such as a patient medical emergency, a leak in the vehicle body 12, or a fire 14. In such an emergency situation, the vehicle 4 must 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. If the vehicle 4 comes to a standstill in such
  • the vehicle 4 can be a capsule or a vehicle and can be designed to transport at least one person and/or goods.
  • the vacuum valve has in particular a housing 5 in which the closure component is mounted in a linearly displaceable manner.
  • the housing can also be provided by the transport tube system, i . H .
  • the valve opening and/or the sealing surface could also be regarded as an external part, that is to say as not belonging to the vacuum valve.
  • the housing 5 is part of the vacuum valve, but not the valve opening 6, which seen in this way is then part of the tube.
  • the valve opening 6 is integrated into the vacuum transport system, as can be seen from the continuous rails 7 .
  • the valve opening defines an opening axis Al.
  • FIG. 3 the sealing surface 8 is shown, which runs in mutually offset sections.
  • a first main section H11 of the sealing surface is located in shaft 9 on the outer wall of the tube.
  • the seal 10 rests here in the closed position.
  • the lateral mounting and guidance 11 of the closure component 12 can also be seen here, which advantageously saves space compared to conventional shaft guides that drive the locking component from above.
  • the closure component 12 is planar throughout, except for a shoulder in the upper part 12 which supports the seal in the main section H21.
  • the seal 10 rests in the closed position on the main section H12 of the sealing surface 8 .
  • the main sections H11 and H21 lie in a first plane which is perpendicular to the opening axis A1.
  • the main sections H12 and H22 lie in a second plane, which is also perpendicular to the opening axis A1.
  • the first level and the second level are offset axially (relative to the opening axis A1) with respect to one another. This offset is bridged by the side sections, which are covered here but are to be explained in more detail with reference to FIG.
  • the sealing surface 8 runs around the valve opening 6 and the peripherally closed, one-piece seal 10 is consequently designed to interact with the sealing surface 8 so that the valve opening can be closed in a gas-tight manner.
  • a drive unit 13 provides such a movement of the closure component 12 relative to the valve opening that the closure component is displaceable parallel to the closure axis A2 from the open position to the closed position and back.
  • the closure axis A2 is perpendicular to the opening axis Al.
  • FIG. 4 shows a sectional view of the vacuum valve in the closed position.
  • Closure component 12 is clearly visible in the upper area, which ultimately also causes the main sections H21 and H22 to be offset.
  • the flat area of the closure component enters the tube through the slot 14 .
  • the seal touches the sealing surface 8 on its respective first and second main section H11 and H12 and thus closes the valve opening in a gas-tight manner.
  • FIG. 6 shows an example of how the seal 10 is then applied to the sealing surface 8.
  • the seal 10 has in particular a sealing lip with a Y-shaped cross section or profile. By pressing against the sealing surface 8, the Y-legs spread, which promises additional security of the seal when the high pressure difference occurs when the pipe segment is flooded.
  • the (not necessarily symmetrical) Y-profile also ensures that sealing can take place in both directions.
  • the seal has any other type of profile, such as a circular, rectangular, triangular, square, polygonal, labyrinth-like, U-shaped, W-shaped, or M-shaped profile.
  • the pressure difference occurring due to the flooding of the segment also causes a very high force to be exerted on the closure component 12 .
  • the side sections S21 and S22 of the seal run in a U-shape, for example, in planes that are perpendicular to the closure axis A2 or lie parallel to the opening axis Al.
  • Side sections of the sealing surface S 11 and S 12 run correspondingly (see FIG. 3).
  • the legs of the U-shaped sections connect the two main sections of the seal or the sealing surface . This creates the axial offset, whereby the valve can be closed by vertical infeed (along the closure axis).
  • the surface normals of the sealing surface 8 or of the seal 10 are always at right angles to the opening axis Al. For this reason, sealing is always carried out perpendicularly to the pressure exertion at all points of the circumferential seal. In the compression direction, the seal itself is therefore never deflected or changed by the pressure difference - it is independent of the flooding. Retention of the closure component 12 is disengaged because it is taken care of by the faces of the slot 14 .
  • the seal 10 and, correspondingly, the course of the closure component 12 is designed in such a way that it is sealed against the track bed as a sealing surface 8.
  • this can mean that the shape of the closure component 12 and/or that of the seal 10 is adapted to a track bed. But it can also mean, as in the case of FIG. 4, that an uneven track bed can be covered by a closure component 12 that is flat in this area and a seal 10 by elastic "Clinging up" of the sealing material is bridged and sealed.
  • the seal 10 is designed to close the valve opening in a gas-tight manner in that the seal seals gas-tight against a track bed structure, which is encompassed by the sealing surface, by elastic deformation in the second main section.
  • An uneven track bed i. H . a track bed structure of whatever kind that is not a flat surface may, but does not have to, have a rail, as can be seen in FIGS. 2-4.
  • a sealing surface are of course also conceivable, e.g. B. a straight shape, so that the second main section H22 of the seal can at least partially dip into a flat groove in the track bed as a sealing surface (not shown).
  • Such grooves do not normally disturb the vehicle 4 since magnetic guides are preferably used and in particular also because the "plate", ie the closure component 12, can be designed very thin, as a result of which the groove in the base can be very thin.
  • Such an additional groove would additionally lock the closure component in the axial direction.
  • the transport tube segments of a vacuum transport system can each be connected to the housing 5, as shown in FIG.
  • a controller (not shown), in particular a computer, controls two adjacent vacuum valves 3a and 3b in such a way that they close an internal volume of the transport tube segment in between or open .
  • a ventilation device 15 is then z. B. also controlled by the controller in order to lift 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. to be provided for a vehicle (not shown in FIG. 1).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Vakuumventil zum gasdichten Verschliessen einer Ventilöffnung für ein Vakuumtransportsystem, wobei das Vakuumtransportsystem eine Transportröhre mit mehreren Transportröhrensegmenten zum Transport eines Vehikels im Inneren entlang der Transportröhre aufweist, wobei die Ventilöffnung eine Öffnungsachse definiert, und wobei das Vakuumventil ferner aufweist: eine Dichtfläche, die die Ventilöffnung umläuft, eine Verschlusskomponente zum gasdichten Verschliessen der Ventilöffnung mit einer umfangsgeschlossenen, einstückigen Dichtung, die zum Zusammenwirken mit der Dichtfläche ausgebildet ist, und eine Antriebseinheit zur Bereitstellung einer derartigen Bewegung der Verschlusskomponente relativ zur Ventilöffnung, dass die Verschlusskomponente parallel zu einer Verschlussachse von einer Offenposition in eine Schliessposition und zurück verstellbar ist, wobei die Verschlusskomponente in der Offenposition die Ventilöffnung zumindest teilweise freigibt, wobei die Dichtung die Dichtfläche in der Schliessposition kontaktiert und die Ventilöffnung gasdicht verschliesst, und wobei die Verschlussachse senkrecht zur Öffnungsachse ist, wobei die Verläufe von Dichtfläche und Dichtung jeweils einen ersten und zweiten Hauptabschnitt sowie zwei Seitenabschnitte aufweisen, die zwei Hauptabschnitte in Ebenen liegen, welche rechtwinkelig zur Öffnungsachse stehen und voneinander beabstandet sind, und an zwei gegenüberliegenden Hauptabschnittseiten jeweils durch einen der Seitenabschnitte verbunden sind.

Description

Vakuumventil für ein Vakuumtransportsystem
Die Erfindung betri f ft ein Vakuumventil zum im Wesentlichen gasdichten Verschliessen einer Ventilöf fnung für ein Vakuumtransportsystem . Weiterhin betri f ft die Erfindung ein Vakuumtransportsystem sowie ein Verfahren zum Belüften eines Transportröhrensegments eines Vakuumtransportsystems .
Vakuumtransportsysteme sind derzeit noch in der Entwicklungsphase . Es handelt sich hierbei j eweils um ein Hochgeschwindigkeitsverkehrssystem, bei dem sich Kapseln in einer (weitgehend) evakuierten Röhre z . B . auf Führungssystemen, Schienensystemen, 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 .
Ein solches Vakuumtransportsystem weist beispielsweise auf Stahlbeton-Stützen mit zwei nebeneinanderliegenden Fahrröhren aus Stahl oder anderen geeigneten, Metall und/oder Beton enthaltenden Werkstof fen auf , in denen mindestens ein Grob- oder Feinvakuum herrscht . Anstelle einer Anordnung auf Stützen kann das Röhrensystem auch unterirdisch ausgebaut sein . Das Vakuum soll durch die 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 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 .
Generell ist es ein Problem für den Betrieb eines solchen Vakuumtransportsystems ein gewünschtes Vakuum innerhalb des Systems zu schaf fen und auf recht zuerhalten . 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 vermieden werden können . Insbesondere beim Transport von Personen aber auch beim Transport von Gütern ( z . B . Gefahrengütern) ist es unerlässlich, dass vorgesehene Sicherheitseinrichtungen in einem Notfall ein unversehrtes Bergen von Personen oder Gütern aus der Transportröhre ermöglichen . Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung diese Probleme zu lösen .
Diese 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 basiert auf einer Integration einer Mehrzahl von Vakuumventilen entlang der Transportröhre dar . Mit Hil fe der Vakuumventile können einerseits bestimmte Stationsbereiche entlang der Strecke atmosphärisch von der Röhre abgetrennt und für die Beladung und Entladung belüftetet und zugänglich gemacht werden . Nach der Ladetätigkeit wird der Bereich dann wieder abgeschlossen, evakuiert und die Ventile geöf fnet .
Andererseits können die Ventile 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 .
Die Erfindung betri f ft ein Vakuumventil zum gasdichten Verschliessen einer Ventilöf fnung für ein Vakuumtransportsystem, wobei das Vakuumtransportsystem eine Transportröhre mit mehreren Transportröhrensegmenten zum Transport eines Vehikels im Inneren entlang der Transportröhre aufweist , wobei die Ventilöf fnung eine Öf fnungsachse definiert , und wobei das Vakuumventil ferner aufweist : eine Dichtfläche , die die Ventilöf fnung umläuft , eine Verschlusskomponente zum gasdichten Verschliessen der Ventilöf fnung mit einer umfangsgeschlossenen, einstückigen Dichtung, die zum Zusammenwirken mit der Dichtfläche ausgebildet ist , und eine Antriebseinheit zur Bereitstellung einer derartigen Bewegung der Verschlusskomponente relativ zur Ventilöf fnung, dass die Verschlusskomponente parallel zu einer Verschlussachse von einer Of fenposition in eine Schliessposition und zurück verstellbar ist , wobei die Verschlusskomponente in der Of fenposition die Ventilöf fnung zumindest teilweise freigibt , wobei die Dichtung die Dichtfläche in der Schliessposition kontaktiert und die Ventilöf fnung gasdicht verschliesst , und wobei die Verschlussachse senkrecht zur Öf fnungsachse ist , wobei die Verläufe von Dichtfläche und Dichtung j eweils einen ersten und zweiten Hauptabschnitt sowie zwei Seitenabschnitte aufweisen, die zwei Hauptabschnitte in Ebenen liegen, welche rechtwinkelig zur Öf fnungsachse stehen und voneinander beabstandet sind, und an zwei gegenüberliegenden Hauptabschnittseiten j eweils durch einen der Seitenabschnitte verbunden sind .
In einer Aus führungs form verlaufen die Seitenabschnitte U- förmig in Ebenen, welche rechtwinklig zur Verschlussachse liegen .
In einer weiteren Aus führungs form stehen Flächennormalen der Dichtfläche stets rechtwinkelig zur Öf fnungsachse .
In einer weiteren Aus führungs form weist die Dichtung einen Y- förmigen Querschnitt auf , wobei die beiden Schenkel des Querschnitts in der Schliessposition die Dichtfläche kontaktieren . In einer weiteren Aus führungs form ist die Verschlusskomponente , betrachtet in einer Ebene senkrecht zur Öf fnungsachse , im Bereich zwischen den beiden Hauptabschnitten plan und weist einen Absatz auf , der im ersten Hauptabschnitt die Dichtung trägt .
In einer weiteren Aus führungs form ist die Dichtfläche in ihrem zweiten Hauptabschnitt am Gleisbett und in ihrem ersten Hauptabschnitt im Schacht angeordnet .
In einer weiteren Aus führungs form weist das Vakuumventil ein Ventilgehäuse auf . Insbesondere kann das Ventilgehäuse die Ventilöf fnung bereitstellen und/oder dazu ausgebildet sein zwei Transportröhrensegmente des Vakuumtransportsystems zu verbinden .
In einer weiteren Aus führungs formweist das Ventilgehäuse einen Schacht auf , in welchem die Verschlusskomponente in der Of fenposition vollständig positioniert ist .
In einer weiteren Aus führungs form weist das Ventilgehäuse einen Schlitz auf , der so ausgebildet ist , dass die Verschlusskomponente auf ihrem Weg von der Of fenposition in die Schliessposition in den Schlitz eintaucht .
In einer weiteren Aus führungs form ist der Schlitz derart angeordnet und ausgebildet , dass die Verschlusskomponente in der Schliessposition in Richtung der Öf fnungsachse durch Stirnflächen am Schlitz arretiert wird .
In einer weiteren Aus führungs form ist die Verschlusskomponente seitlich der Ventilöf fnung im Ventilgehäuse linear gelagert .
Die Erfindung betri f ft weiterhin ein Vakuumtransportsystem mit einer Transportröhre mit mehreren Transportröhrensegmenten zum Transport eines Vehikels im Inneren entlang der Transportröhre , wobei im Inneren der Transportröhre relativ zur umgebenden Atmosphäre ein Unterdrück, insbesondere Vakuum, bereitstellbar ist , wobei das Vakuumtransportsystem mehrere j eweils zwischen zwei benachbarte Transportröhrensegmenten angeordnete Vakuumventile gemäss der Beschreibung hierin und eine Steuerung aufweist , die ausgebildet ist um zwei benachbarte der Vakuumventile so anzusteuern, dass sie ein Innenvolumen mindestens eines zwischenliegenden Transportröhrensegments verschliessen oder öf fnen .
In einer Aus führungs form weist das Vakuumtransportsystem eine Belüftungseinrichtung auf , wobei die Steuerung ausgebildet ist um die Belüftungseinrichtung so anzusteuern, dass durch Belüftung ein in dem Innenvolumen des zwischenliegenden Transportröhrensegments vorherrschendes Vakuum oder vorherrschender Unterdrück aufgehoben wird .
In einer weiteren Aus führungs form ist das Vehikel eine Kapsel oder ein Fahrzeug zum Transport mindestens einer Person und/oder von Gütern ausgebildet .
Die Erfindung betri f ft weiterhin ein Verfahren zum Belüften eines Transportröhrensegments einer Transportröhre eines Vakuumtransportsystems gemäss der Beschreibung hierin, mit den Schritten : Abbremsen eines in der Transportröhre reisenden Vehikels bis zum Stillstand, gasdichtes Schliessen derj enigen Vakuumventile , die das Transportröhrensegment begrenzen, in dem das Vehikel zum Stillstand gekommen ist , Belüften des Transportröhrensegments , in dem sich das Vehikel befindet , mit einer Belüftungseinrichtung . Die erfindungsgemässe Vorrichtung wird 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 einer Transportröhre eines
Vakuumtransportsystems ;
Fig . 2-4 eine Aus führungs form eines erfindungsgemässen Vakuumventils ;
Fig . 5 eine Aus führungs form einer erfindungsgemässen
Verschlusskomponente ;
Fig . 6 eine Aus führungs form eines Profils einer erfindungsgemässen Dichtung .
Figur 1 zeigt auf schematische Weise einen Ausschnitt einer beispielhaften Transportröhre 1 eines Vakuumtransportsystems . Die Röhre 1 setzt sich bevorzugt aus einer Viel zahl von Segmenten 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 ein Vehikel 4 eine Komplikation K auftreten wie etwa ein medi zinischer Notfall eines Patienten, ein Leck im Vehikelgehäuse , oder ein Brand . In einer solchen Notsituation muss das Vehikel 4 schnellstmöglich anhalten . 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 .
Wie Figur 2 im Detail zeigt , verfügt das Vakuumventil insbesondere über ein Gehäuse 5 , in welchem die Verschlusskomponente linear verschiebbar gelagert ist . Das Gehäuse kann aber auch durch das Transportröhrensystem bereitgestellt sein, d . h . die Ventilöf fnung und/oder die Dichtfläche könnten auch als externes Teil , also als nicht dem Vakuumventil zugehörig, aufgefasst werden . Als dritte Variante ist das Gehäuse 5 Teil des Vakuumventils , nicht j edoch die Ventilöf fnung 6 , die so gesehen dann Teil der Röhre ist .
Die Ventilöf fnung 6 ist in das Vakuumtransportsystem integriert wie man an den durchgängigen Schienen 7 erkennen kann . Die Ventilöf fnung definiert eine Öf fnungsachse Al .
In Figur 3 ist die Dichtfläche 8 gezeigt , die in voneinander versetzten Abschnitten verläuft . Ein erster Hauptabschnitt Hl l der Dichtfläche befindet sich im Schacht 9 an der Aussenwand der Röhre . Die Dichtung 10 liegt hier in der Schliessposition auf . Zu erkennen ist hier auch die seitliche Lagerung und Führung 11 der Verschlusskomponente 12 , welche vorteilhaft Platz einspart gegenüber konventionellen Schaft-Führungen, die die Verschlusskomponente von oben antreiben .
Die Verschlusskomponente 12 ist durchgängig plan, bis auf einen Absatz im oberen Teil , welcher die Dichtung im Hauptabschnitt H21 trägt . Im Hauptabschnitt H22 liegt die Dichtung 10 in der Schliessposition am Hauptabschnitt H12 der Dichtfläche 8 an . Die Hauptabschnitte Hl l und H21 liegen in einer ersten Ebene , welche senkrecht zur Öf fnungsachse Al steht . Die Hauptabschnitte H12 und H22 liegen in einer zweiten Ebene , die ebenfalls senkrecht zur Öf fnungsachse Al steht . Die erste Ebene und die zweite Ebene sind axial (bezogen auf die Öf fnungsachse Al ) zueinander versetzt . Diesen Versatz überbrücken die Seitenabschnitte , die hier verdeckt sind, aber anhand von Figur 5 näher erläutert werden sollen .
Die Dichtfläche 8 umläuft die Ventilöf fnung 6 und die umfangsgeschlossene , einstückige Dichtung 10 ist folglich zum Zusammenwirken mit der Dichtfläche 8 ausgebildet , sodass die Ventilöf fnung gasdicht verschlossen werden kann .
Eine Antriebseinheit 13 stellt eine derartige Bewegung der Verschlusskomponente 12 relativ zur Ventilöf fnung bereit , dass die Verschlusskomponente parallel zu der Verschlussachse A2 von der Of fenposition in die Schliessposition und zurück verstellbar ist . Die Verschlussachse A2 steht senkrecht zur Öf fnungsachse Al .
I st das Vakuumventil vollständig geöf fnet , so taucht die Verschlusskomponente 12 durch den Schlitz 14 ganz in den Schacht 9 ein .
Figur 4 zeigt eine Schnittansicht des Vakuumventils in der Schliessposition . Hier ist der besagte Absatz im Verschlusskomponente 12 im oberen Bereich gut zu erkennen, der letztlich auch für den Versatz der Hauptabschnitte H21 und H22 sorgt.
Auf dem Weg von der Offenposition in die Schliessposition taucht die Verschlusskomponente mit dem planen Bereich durch den Schlitz 14 in die Röhre ein. Die Dichtung berührt dann in ihrem ersten und zweiten Hauptabschnitt H21 und H22 die Dichtfläche 8 an deren jeweiligen ersten und zweiten Hauptabschnitt Hll und H12 und verschliesst damit die Ventilöffnung gasdicht.
Ein Beispiel, wie die Dichtung 10 dann an der Dichtfläche 8 angelegt wird, zeigt Figur 6. Die Dichtung 10 hat insbesondere eine Dichtungslippe mit Y-förmigem Querschnitt oder Profil. Durch Anpressen gegen die Dichtfläche 8 spreizen sich die Y-Schenkel auf, was zusätzliche Sicherheit der Abdichtung verspricht, wenn bei Flutung des Rohrsegmentes die hohe Druckdifferenz auftritt. Das (nicht zwangsläufig symmetrische) Y-Profil stellt auch sicher, dass in beide Richtungen abgedichtet werden kann.
Ein solches Y-Profil der Dichtung 10 ist aber nicht zwingend erforderlich. In anderen Aus führungs formen hat die Dichtung ein beliebiges andersartiges Profil, z.B. ein kreisrundes, rechteckiges, dreieckiges, viereckiges, mehreckiges, Labyrinth-artiges, U-förmiges, W-förmiges, oder M-förmiges Profil.
Die durch Flutung des Segments auftretende Druckdifferenz bewirkt auch, dass auf die Verschlusskomponente 12 eine sehr hohe Kraft ausgeübt wird. Dadurch, dass der Schlitz 14 nur wenig oder kein Spiel der eingetauchten Verschlusskomponente 12 zulässt, wird diese also durch die Stirnflächen des Schlitzes 14 arretiert bzw . festgehalten, dies über den gesamten ersten Hauptabschnitt hinweg .
Die Geometrie des Dichtungsumlaufs ist nun in Figur 5 im Detail gezeigt . Hier verlaufen die Seitenabschnitte S21 und S22 der Dichtung beispielhaft U- förmig in Ebenen, welche rechtwinklig zur Verschlussachse A2 bzw . parallel zur Öf fnungsachse Al liegen . Entsprechend verlaufen Seitenabschnitte der Dichtfläche S i l und S 12 ( siehe Figur 3 ) . Die Schenkel der U- förmigen Abschnitte verbinden dabei die beiden Hauptabschnitte der Dichtung bzw . der Dichtfläche . Somit wird der axiale Versatz geschaf fen, wodurch das Ventil durch eine vertikale Zustellung ( entlang der Verschlussachse ) geschlossen werden kann .
Die Flächennormalen der Dichtfläche 8 bzw . der Dichtung 10 stehen stets rechtwinkelig zur Öf fnungsachse Al . Deshalb wird an allen Orten der umlaufenden Dichtung immer senkrecht zur Druckausübung abgedichtet . In Anpressrichtung wird die Dichtung an sich deshalb nie durch die Druckdi f ferenz abgelenkt oder verändert - sie ist unabhängig von der Flutung . Das Festhalten der Verschlusskomponente 12 ist abgekoppelt , weil dies durch die Stirnflächen des Schlitzes 14 übernommen wird .
In seinem zweiten Hauptabschnitt H22 ist die Dichtung 10 und entsprechend der Verlauf der Verschlusskomponente 12 so ausgestaltet , dass damit gegen das Gleisbett als Dichtfläche 8 abgedichtet wird . Konkret kann das bedeuten, dass also die Form der Verschlusskomponente 12 und/oder die der Dichtung 10 an ein Gleisbett angepasst sind . Es kann aber auch bedeuten, wie in dem Fall aus Figur 4 , dass ein unebenes Gleisbett durch eine in diesem Bereich ebene Verschlusskomponente 12 und Dichtung 10 durch elastisches "Anschmiegen" des Dichtungsmaterials überbrückt und abgedichtet wird . Die Dichtung 10 ist mit anderen Worten also in einer Aus führungs form dazu ausgebildet , die Ventilöf fnung gasdicht zu verschliessen, indem die Dichtung gegenüber einer Gleisbettstruktur , welche von der Dichtfläche umfasst ist , durch elastische Verformung im zweiten Hauptabschnitt gasdicht abdichtet . Ein unebenes Gleisbett , d . h . eine wie auch immer geartete Gleisbettstruktur , die keine plane Fläche ist , kann aber muss nicht eine Schiene , wie in den Figuren 2-4 zu sehen, aufweisen . Es kann sich auch um Fahrbahnvertiefungen oder eine Kombination von Erhebungen und Vertiefungen handeln, wobei die Dichtung 10 an sich zumindest teilweise diese Unebenheiten ausgleicht durch elastisches Formanpassung .
Andere Formen einer Dichtfläche sind selbstverständlich auch denkbar, z . B . eine gerade Form, sodass der zweite Hauptabschnitt H22 der Dichtung zumindest teilweise in eine ebene Nut im Gleisbett als Dichtfläche eintauchen kann (nicht dargestellt ) . Solche Nuten stören das Vehikel 4 normalerweise nicht , da etwa bevorzugt magnetische Führungen eingesetzt werden und insbesondere auch weil der " Teller" , also die Verschlusskomponente 12 sehr dünn gestaltet sein kann, wodurch die Nut im Boden sehr dünn sein kann . Durch eine solche zusätzliche Nut wäre die Verschlusskomponente zusätzlich in axialer Richtung arretiert .
Mit dem Gehäuse 5 können die Transportröhrensegmente eines Vakuumtransportsystems j eweils verbunden werden, wie in Figur 1 gezeigt . Eine Steuerung (nicht dargestellt ) , insbesondere ein Computer, steuert zwei benachbarte der Vakuumventile 3a und 3b, so an, dass sie ein Innenvolumen des zwischenliegenden Transportröhrensegments verschliessen oder öf fnen . Eine Belüftungseinrichtung 15 wird dann, z . B . ebenfalls durch die Steuerung, angesteuert 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 ein Vehikel vorzusehen ( in Figur 1 nicht dargestellt ) .
Wenn von " zwei benachbarten der Vakuumventile" die Rede ist , ist damit selbstverständlich auch der Fall inkludiert , dass zwei Segmente gleichzeitig geflutet werden indem zwei Ventile geschlossen werden, zwischen welchen sich zwei Röhrensegmente und ein of fenbleibendes Ventil befindet oder gar drei Röhrensegmente und zwei of fenbleibende Ventile , und so weiter .
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 Prozessvolumina unter Vakuumbedingungen des Stands der Technik kombiniert werden .

Claims

Patentansprüche
1. Vakuumventil (3a, 3b) zum gasdichten Verschliessen einer Ventilöffnung (6) für ein Vakuumtransportsystem, wobei das Vakuumtransportsystem eine Transportröhre (1) mit mehreren Transportröhrensegmenten (2a, 2b) zum Transport eines Vehikels (4) im Inneren entlang der Transportröhre aufweist, wobei die Ventilöffnung eine Öffnungsachse (Al) definiert, gekennzeichnet durch
• eine Dichtfläche (8) , die die Ventilöffnung umläuft,
• eine Verschlusskomponente (12) zum gasdichten Verschliessen der Ventilöffnung mit einer umfangsgeschlossenen, einstückigen Dichtung (10) , die zum Zusammenwirken mit der Dichtfläche ausgebildet ist, und
• eine Antriebseinheit (13) zur Bereitstellung einer derartigen Bewegung der Verschlusskomponente relativ zur Ventilöffnung, dass die Verschlusskomponente parallel zu einer Verschlussachse (A2) von einer Offenposition in eine Schliessposition und zurück verstellbar ist, wobei die Verschlusskomponente in der Offenposition die Ventilöffnung zumindest teilweise freigibt, wobei die Dichtung die Dichtfläche in der Schliessposition kontaktiert und die Ventilöffnung gasdicht verschliesst, und wobei die Verschlussachse senkrecht zur Öffnungsachse ist, wobei
- die Verläufe von Dichtfläche und Dichtung jeweils einen ersten und zweiten Hauptabschnitt (Hll, H12, H21, H22) sowie zwei Seitenabschnitte (Sil, S12, S21, S22) aufweisen, - die zwei Hauptabschnitte in Ebenen liegen, welche rechtwinkelig zur Öffnungsachse stehen und voneinander beabstandet sind, und an zwei gegenüberliegenden Hauptabschnittseiten jeweils durch einen der Seitenabschnitte verbunden sind.
2. Vakuumventil (3a, 3b) nach Anspruch 1, wobei die Seitenabschnitte (Sil, S12, S21, S22) U-förmig in Ebenen verlaufen, welche rechtwinklig zur Verschlussachse (A2) liegen.
3. Vakuumventil (3a, 3b) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Flächennormalen der Dichtfläche (8) stets rechtwinkelig zur Öffnungsachse (Al) stehen.
4. Vakuumventil (3a, 3b) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Dichtung (10) einen Y-förmigen Querschnitt aufweist, wobei die beiden Schenkel des Querschnitts in der Schliessposition die Dichtfläche (8) kontaktieren.
5. Vakuumventil (3a, 3b) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verschlusskomponente (12) , betrachtet in einer Ebene senkrecht zur Öffnungsachse (Al) , im Bereich zwischen den beiden Hauptabschnitten (Hll, H12, H21, H22) plan ist und einen Absatz aufweist, der im ersten Hauptabschnitt (H21) die Dichtung (10) trägt.
6. Vakuumventil (3a, 3b) nach einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend ein Ventilgehäuse. 16
7. Vakuumventil (3a, 3b) nach Anspruch 6, wobei das Ventilgehäuse (5) einen Schacht (9) aufweist, in welchem die Verschlusskomponente (12) in der Offenposition vollständig positioniert ist.
8. Vakuumventil (3a, 3b) nach Anspruch 7, wobei die Dichtfläche (8) in ihrem zweiten Hauptabschnitt (H12) am Gleisbett und in ihrem ersten Hauptabschnitt (Hll) im Schacht (9) angeordnet ist.
9. Vakuumventil (3a, 3b) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Ventilgehäuse einen Schlitz (14) aufweist, der so ausgebildet ist, dass die Verschlusskomponente (12) auf ihrem Weg von der Offenposition in die Schliessposition in den Schlitz eintaucht.
10. Vakuumventil (3a, 3b) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei der Schlitz (14) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die Verschlusskomponente (12) in der Schliessposition in Richtung der Öffnungsachse (Al) durch Stirnflächen am Schlitz arretiert wird.
11. Vakuumventil (3a, 3b) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei die Verschlusskomponente (12) seitlich der Ventilöffnung (6) im Ventilgehäuse (5) linear gelagert ist .
12. Vakuumtransportsystem mit einer Transportröhre (1) mit mehreren Transportröhrensegmenten (2a, 2b) zum Transport eines Vehikels (4) im Inneren entlang der Transportröhre, wobei im Inneren der Transportröhre relativ zur umgebenden Atmosphäre ein Unterdrück, insbesondere Vakuum, bereitstellbar ist, 17 gekennzeichnet durch
• mehrere jeweils zwischen zwei benachbarten Transportröhrensegmenten angeordnete Vakuumventile (3a, 3b) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, und
• eine Steuerung ausgebildet um zwei benachbarte der Vakuumventile so anzusteuern, dass sie ein Innenvolumen mindestens eines zwischenliegenden Transportröhrensegments verschliessen oder öffnen.
13. Vakuumtransportsystem nach Anspruch 12, aufweisend eine Belüftungseinrichtung (15) , wobei die Steuerung ausgebildet ist um die Belüftungseinrichtung so anzusteuern, dass durch Belüftung ein in dem Innenvolumen des zwischenliegenden Transportröhrensegments vorherrschendes Vakuum oder vorherrschender Unterdrück aufgehoben wird.
14. Vakuumtransportsystem nach Anspruch 13, wobei das Vehikel (4) eine Kapsel oder ein Fahrzeug zum Transport mindestens einer Person und/oder von Gütern ausgebildet ist .
15. Verfahren zum Belüften eines Transportröhrensegments
(2a, 2b) einer Transportröhre (1) eines Vakuumtransportsystems nach einem der Ansprüche 12 bis 14, mit den Schritten:
• Abbremsen eines in der Transportröhre reisenden Vehikels (4) bis zum Stillstand,
• gasdichtes Schliessen derjenigen Vakuumventile (3a, 3b) , die das Transportröhrensegment begrenzen, in dem das Vehikel zum Stillstand gekommen ist,
• Belüften des Transportröhrensegments, in dem sich das Vehikel befindet, mit einer Belüftungseinrichtung.
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