WO2022253855A1

WO2022253855A1 - Ventilantrieb

Info

Publication number: WO2022253855A1
Application number: PCT/EP2022/064809
Authority: WO
Inventors: Wolfgang Arnold; Jens Burmester
Original assignee: Gea Tuchenhagen Gmbh
Priority date: 2021-06-01
Filing date: 2022-05-31
Publication date: 2022-12-08
Also published as: EP4348089A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventilantrieb, der mit einem Ventil verbindbar und mit einem Schließelement (5) des Ventils wirkverbindbar ist. Um einen Ventilantrieb zu schaffen, der in Anschaffung und Unterhalt günstiger ist, wird vorgeschlagen, dass eine spiralförmige erste Magnetanordnung (16) mit einer um eine Längsachse der spiralförmigen ersten Magnetanordnung (16) bewegbaren äußeren zweiten Magnetanordnung (18) zusammenwirkt, mit dem Schließelement (5) koppelbar und in einer Führung (24) geführt ist, welche Führung (24) zusammen mit einer rotativen Bewegung der zweiten Magnetanordnung (18) eine Hub-Dreh-Bewegung der ersten Magnetanordnung (16) bewirkt.

Description

Ventilantrieb

Die Erfindung betrifft einen Ventilantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. In Prozessanlagen zur Herstellung von Lebensmitteln, Getränken, Medikamenten und feinchemischen Produkten sowie in der Biotechnologie werden verschiedene Ventile, insbesondere Hubventile, darunter Doppelsitzventile, eingesetzt. Dort sind Rohrleitungsdurchmesser von zehn Zentimetern und mehr in Benutzung. Zugleich sind hohe hygienische und stellenweise aseptische Eigenschaften der Prozesskomponente gefordert, beispielsweise Dichtheit und Reinigbarkeit.

Seit Jahrzehnten werden zur Verstellung der Schließelemente solcher Ventile pneumatische Ventilantriebe eingesetzt. Diese besitzen einen Kolben, der mit Druckluft beaufschlagt wird. Der Kolben kann in eine Bewegungsrichtung federbelastet sein. Es gibt jedoch auch Ventilantriebe, in welchen der Kolben zur Bewegung in jede seiner Bewegungsrichtungen mit Druckluft beaufschlagt wird.

Die Bereitstellung von Druckluft in Prozessanlagen erfolgt zunehmend nur für die Ventile. Sie ist kostenintensiv in Anschaffung und Unterhaltung.

Andere Ventilantriebe wurden vorgeschlagen, beispielsweise in der WO 2016/102367 A1. Bisher konnten sie sich im oben genannten Anwendungsbereich nicht durchsetzen, obwohl sie auf den Markt gebracht wurden. Es war daher Aufgabe, einen Ventilantrieb zu schaffen, der in Anschaffung und Unterhalt günstiger ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Ventilantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die weiteren Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen an.

Ein Ventilantrieb, der mit einem Ventil verbindbar und mit einem Schließelement des Ventils wirkverbindbar ist, ist verbessert, indem eine spiralförmige erste Magnetanordnung mit einer um eine Längsachse der spiralförmigen ersten Magnetanordnung bewegbaren äußeren zweiten Magnetanordnung zusammenwirkt, mit dem Schließelement koppelbar und in einer Führung geführt ist, welche Führung zusammen mit einer rotativen Bewegung der zweiten Magnetanordnung eine Hub- Dreh-Bewegung der ersten Magnetanordnung bewirkt.

Diese Ausführung eines Ventilantriebes erlaubt den Verzicht auf ein Druckmittel, beispielsweise pneumatischer Art. Es kann elektrischer Strom eingesetzt werden, der bei Neubau und laufendem Betrieb kostengünstiger ist.

Die Führung kann ein Paar domartiger Erhebungen sein, die auf einer Lauffläche für die spiralförmige Magnetanordnung vorgesehen sind. Dies schafft Freiheitsgrade bei der Gestaltung der Spirale und besitzt nur eine geringe Reibung zwischen den sich bewegenden Elementen aufgrund eines kleinen Kontaktbereichs. Alternativ kann die Führung eine spiralartige Nut oder ein Nutabschnitt sein, was für die Kraftübertragung vorteilhaft ist.

Die erste Magnetanordnung kann eine Spirale umfassen. Dies erlaubt es, durch die Steigung der Magnetanordnung die Bewegungsgeschwindigkeit des Stößels auf einen für die Anwendung günstigen Wert festzulegen. Außerdem kann notwendige Stärke der magnetischen Kopplung zwischen erster und zweiter Magnetanordnung gestaltet werden. Dabei kann beispielsweise der Einsatz von Magnetmaterial geringgehalten werden, wenn eine Steigung der Spirale flach gewählt wird.

Die Spirale kann mit einer Hohlstange ausgeführt sein, in welcher Dauermagnete aufgenommen sind, beispielsweise Kugelmagnete. Dies verringert die Herstellungskosten, beispielsweise durch Erleichterung der Montage.

Die zweite Magnetanordnung wird auf einer Bahn um die Längsachse bewegt. Diese Bewegung kann pneumatisch oder hydraulisch erzeugt werden, vorzugsweise jedoch elektromotorisch, um durchgängig auf Druckmittel verzichten zu können.

Das Schließelement kann eine Hohlstange umfassen, in der eine Stange eines zweiten Schließelements verschiebbar aufgenommen ist und die Hohlstange vollständig durchsetzt. Während die Hohlstange mit den bereits definierten Magnetanordnungen zusammenwirkt, kann die Stange mit weiteren Magnetanordnungen, vorzugsweise nach dem Bauprinzip der ersten beiden Magnetanordnungen, einen Wirkkomplex bilden. Dies erlaubt die Schaffung eines Doppelsitzventils mit zwei Schließelementen. Eine wiederum andere Ausführung zielt auf die Verbesserung des magnetischen Kopplung zwischen den Magnetanordnungen ab. Es ist vorgesehen, die erste Magnetanordnung wenigstens zwei Kugelmagnete umfasst, zwischen denen eine nichtmagnetische Stahlkugel angeordnet ist und deren Magnetisierung an einer radialen Richtung ausgerichtet ist. Dies führt zu einer engen Ankopplung der Kugelmagnete an die zweite Magnetanordnung. Diese kann mehrere Magnete umfassen, wobei jeder dieser Magnete radial gesehen auf einer Linie mit einem Kugelmagnet anordnebar ist.

Gemäß einer anderen Lösung, die eine Verbesserung der magnetischen Kopplung zwischen den Magnetanordnungen bewirkt, ist vorgesehen, dass die erste Magnetanordnung wenigstens zwei Dauermagnete umfasst, deren Magnetisierung zueinander gegenpolig und an einer radialen Richtung ausgerichtet ist und die mit einem Feldleiter miteinander verbunden sind. Hierdurch entsteht eine hufeisenförmige Magnetanordnung, die an die zweite Magnetanordnung ankoppelt. Es kann ein geschlossener Magnetkreis gebildet werden, wodurch die Kopplung stärker wird.

Auch Veränderungen an der zweiten Magnetanordnung sind geeignet, die magnetische Kopplungen zwischen den Magnetanordnungen zu verbessern. So wurde eine positive Wirkung erreicht, indem die zweite Magnetanordnung wenigstens zwei Magnete umfasst, die so magnetisch gegensinnig zueinander ausgerichtet sind, dass sich magnetischer Nord- und magnetischer Südpol etwa gegenüberstehen. Die für die Bewegung des Stößels notwendige Bewegung der zweiten

Magnetanordnung auf einer Umlaufbahn um die Achse A, im Weiteren auch mit Drehung bezeichnet, wird von einer Magnetverstellung bewirkt, die handbetrieben, hydraulisch, pneumatisch oder elektromotorisch gestaltet sein kann. In einer vorteilhaften Ausführung wird die Bewegung erzeugt, indem die Magnetverstellung eine elektrische Spule umfasst, deren magnetisches Feld in Wirkverbindung mit dem Magnetfeld der zweiten Magnetanordnung bringbar ist. Durch Änderung der Bestromung der Spule ändert sich deren Einfluss auf die zweite Magnetanordnung, worauf diese mit einer mechanischen Bewegung reagiert. Die Auswahl der Anzahl der elektrischen Spulen, deren Verteilung entlang der Umlaufbahn und die Erstreckung über den Umfang des Gehäuses der Prozesskomponente erlauben eine genaue Abstimmung der ausgelösten Bewegung der zweiten Magnetanordnung auf die Notwendigkeiten, die sich aus dem Einsatzgebiet der Prozesskomponente ergeben.

Die Vorteile des Ventilantriebs nach einer aufgezeigten Ausführungen kommt besonders in einer Ventilanordnung mit einem Ventil für hygienische und aseptische Anwendungen und einem Ventilantrieb zur Geltung, da in diese sensiblen Bereiche keine Druckmittelzufuhr notwendig ist. Die ohnehin vorhandene elektrische Verkabelung muss lediglich ergänzt werden. Prozessanlagen zur Herstellung von Lebensmitteln, Getränken, Medikamenten und feinchemischen Produkten sowie in der Biotechnologie, in denen verschiedene Ventile, insbesondere Hubventile, darunter Doppelsitzventile, eingesetzt werden, werden kostengünstiger und ihre hygienischen oder aseptischen Eigenschaften verbessert.

Die Ventilanordnung wird weiter verbessert, wenn der Ventilantrieb eine Antriebsstange umfasst und eine Kupplung vorgesehen ist, die ein Schließelement des Ventils mit der Antriebsstange verbindet. Dies vereinfacht die Montage. Die Kupplung kann dabei ausgeführt sein, eine Verdrehung von Antriebsstange und Schließelement gegeneinander zuzulassen und eine axiale Kraft zu übertragen. Hier kann beispielsweise eine Lösung wie in der EP 3271623 B1 aufgezeigt zum Einsatz kommen. Beeinträchtigung der Funktion der Ventilanordnung, die aus dem gegenseitigen Eintrag von Drehmomenten entsteht, wird dadurch verhindert.

Gemäß einer anderen Verbesserung der Ventilanordnung ist vorgesehen, dass das Schließelement eine Gehäusedurchführung durchsetzt. Dies schafft einen kostengünstigen modularen Aufbau aus Ventil und Ventilantrieb, bei welchem ein Innenraum des Ventils sicher von der Umgebung getrennt ist.

Anhand eines Beispiels und seiner Weiterbildung sollen die Erfindung eingehender erläutert und die Darstellung der Vorteile vertieft werden.

Es zeigen:

Fig. 1 : Schematische und teilgeschnittene Ansicht einer Anordnung mit Ventil und Ventilantrieb;

Fig. 2: Schematischer Schnitt durch einen Ventilantrieb in einer ersten Ausführung;

Fig. 3: Längsschnitt durch eine spiralförmige Magnetanordnung; Fig. 4: Schematischer Schnitt durch einen Ventilantrieb in einer Weiterbildung der ersten Ausführung;

Fig. 5: Schnitt entlang der Linie I-G von Fig. 4.

Fig. 6: Schematische Darstellung der Magnetanordnungen und deren Magnetisierung;

Fig. 7: Schematische Darstellung der Magnetanordnungen und deren Magnetisierung in einer ersten Weiterbildung;

Fig. 8: Schematische Darstellung der Magnetanordnungen und deren Magnetisierung in einer zweiten Weiterbildung.

In Fig. 1 ist schematisch ein Schnitt durch ein Ventil mit einem Ventilgehäuse 1 gezeigt. Das Ventilgehäuse 1 umgibt einen Innenraum 2. Das Ventil umfasst einen ersten Anschluss 3 und einen zweiten Anschluss 4. Die Anschlüsse 3 und 4 sind mit einer Rohrleitung oder einem Behälter einer Prozessanlage verbindbar. Die Anschlüsse 3 und 4 sind mit dem Innenraum 2 und durch diesen Innenraum 2 miteinander fluidverbunden.

Die Fluidverbindung der Anschlüsse 3 und 4 ist mit einem Schließelement 5 schaltbar. Dieses kann einen Schließkörper 6, der beispielsweise tellerartig ausgebildet ist, umfassen, welcher Schließkörper 6 mit einem Ventilsitz 7 in dichtenden Kontakt bringbar ist.

Das Schließelement 5 durchsetzt eine Gehäusedurchführung 8, so dass sich ein Teil des Schließelements 5 außerhalb des Innenraumes 2 und des Ventilgehäuses 1 befindet. Die Gehäusedurchführung 8 wirkt dabei dichtend und kann zusätzlich eine führende und/oder lagernde Funktion besitzen.

Eine Gehäusekupplung 9 schafft eine mechanische Verbindung des Ventils mit einem Ventilantrieb 10. Der Ventilantrieb 10 ist mit dem Stellelement 5 wirkverbindbar. Er kann eine Antriebsstange 11 umfassen. Eine Kupplung 12 stellt eine mechanische, zur Kraftübertragung eingerichtete und vorzugsweise lösbare Verbindung von Stellelement 5 und Antriebsstange 11 her. Diese Kupplung 12 kann drehentkoppelnd ausgebildet sein, wie es in der EP 3271623 B1 gelehrt wird. Mit einer drehentkoppelnden Kupplung 12 wird verhindert, dass im Ventilantrieb 10 entstehende Drehmomente auf das Schließelement 5 übertragen werden und umgekehrt. Dies verringert unter anderem den Bauteilverschleiß. Zwischen der Kupplung 11 und dem Ventilgehäuse 1 kann eine so genannte Laterne

13 vorgesehen sein, die einen Abstand zwischen Gehäuse 1 und Ventilantrieb 10 schafft und die Kupplung 11 zugänglich macht. Die Laterne kann ihrerseits lösbar am Gehäuse 1 befestigt sein, beispielsweise durch eine Flansch- oder Schraubverbindung.

In Fig. 2 ist in einer vereinfachten Darstellung ein Längsschnitt durch den Ventilantrieb 10 gezeigt.

Der Ventilantrieb 10 umfasst eine sich entlang der Längsachse A erstreckende Hülse

14 mit einem Hülseninnenraum 15. In dem Hülseninnenraum 15 ist eine erste Magnetanordnung 16 aufgenommen. Die erste Magnetanordnung 16 kann mit einem Übergangskörper 17 verbunden sein, welcher seinerseits mit der Antriebsstange 11 verbunden ist, so dass eine Kraftübertragung von erster Magnetanordnung 16 auf die Antriebsstange 11 erfolgen kann und eine Bewegung der ersten Magnetanordnung 16 entlang der Längsachse A eine Bewegung der Antriebsstange 11 entlang der Längsachse A bewirkt. Anstelle der Antriebsstange 11 kann der Übergangskörper 17 zur direkten Verbindung mit dem Schließelements 5 geformt sein. Dies kann dann die Kupplung 12 ersetzen. Hülse 14 und Übergangskörper 17 können einteilig geformt sein.

Die erste Magnetanordnung 16 ist mit einer zweiten Magnetanordnung 18 magnetisch gekoppelt, die sich auf einer Außenseite 19 der Hülse 14 befindet.

Die erste Magnetanordnung 16 erstreckt sich in Richtung der Längsachse A über eine Länge L, die für den gewünschten Hub des Schließelements 5 ausreicht. Ausreichend bedeutet, dass in jeder Stellung des Stößels 5 entlang seines Hubes H eine magnetische Kopplung mit der zweiten Magnetanordnung 18 gegeben ist, die genug Kraft besitzt, um Fluiddruck stand zu halten.

Die erste Magnetanordnung 16 besitzt im vorgestellten Beispiel die Form einer Spirale 20, die sich vom Übergangskörper 17 aus in den Hülseninnenraum 15 entlang der Längsachse A erstreckt. Entlang der Spirale 20 kann ein langer Magnet angeordnet sein. Vorteilhaft besitzt die erste Magnetanordnung 16 eine Mehrzahl von

Dauermagneten, die sich in einem Hohlraum 21 der als Rohr ausgeführten Spirale 20 befindet. Das Rohr ist vorzugsweise aus einem nicht-magnetischen Edelstahl gefertigt. Vorzugsweise besitzt es einen runden Querschnitt. Die Dauermagneten können als Kugelmagnete 22 ausgeführt sein, was die Fertigung des mit Magneten gefüllten Spiralrohrs vereinfacht. Diese Ausführung ist in Fig. 3 mit einem Schnitt entlang einer Achse R des Rohres veranschaulicht. Ein Winkel W zwischen der Achse des Rohres R und einer Ebene, auf welcher die Längsachse A senkrecht steht, definiert eine Steigung der Spirale 20.

Die Hülse 14 besitzt eine dem Innenraum 15 zugewandte Innenseite 23. Auf der Innenseite 23 ist wenigstens eine Führung 24 angeordnet, in welcher die erste Magnetanordnung 16 geführt ist. Die Führung 24 kann zwei kugelausschnittartige Dome umfassen, zwischen welchen die Spirale 20 gleitend verschiebbar verläuft. Die Führung 24 ist so ausgelegt, dass die Verschiebung nur in einem Wnkel zur Längsachse A erfolgen kann. Die Spirale 20 und die Hülse 14 sind so dimensioniert, dass sich die Spirale 20 auf der Innenseite 23 gegen ein Verkippen um die Längsachse A abstützt. Die Führung 24 kann auch als umlaufende, spiralförmige Rille auf der Innenseite 23 der Hülse 14 geformt sein oder aus einer Kombination von Vertiefungen und Erhebungen auf der Innenseite 23, die die hier beschriebene Führungsfunktion erfüllen. Die Gestaltung der Hülse 14 ist auf ihre Funktion abgestimmt, die hauptsächlich im Tragen der Führung 24 liegt. Weiterhin kann die Hülse 14 als Funktion eine Führung der Spirale 20 besitzen.

Die zweite Magnetanordnung 18 auf der Außenseite 19 der Hülse 14 umfasst wenigstens einen Magneten 25. Die zweite Magnetanordnung 18 erstreckt sich über einen Teil eines Umfangs um die Längsachse A. Der Magnet 25 wird von einem Magnethalter 26 getragen. Dieser wird von einer Magnetverstellung 27 drehbar unterstützt. Die Magnetverstellung 27 ist für eine Bewegung des Magneten 25 um die Hülse 14 und die Längsachse A herum eingerichtet. Diese Drehbewegung wird von einem nicht gezeigten Antrieb bewirkt, der handbetrieben, hydraulisch, pneumatisch oder elektromotorisch gestaltet sein kann. Vorzugsweise, um eine gute magnetische Kopplung von erster und zweiter Magnetanordnung 16 und 18 zu erhalten, erstreckt sich die zweite Magnetanordnung 18, im gezeigten Beispiel der Magnet 25, in Richtung der Längsachse A über eine Höhe einer Spiralwindung der Spirale 20.

Der Schaltvorgang des Ventils ist in Zusammenschau der Fig. 1 mit der Fig. 2 ersichtlich. Das Schließelement 5 wird aus der Schließstellung gemäß Fig. 1 in eine Offenstellung gebracht, indem der Magnet 25 einmal um die Längsachse A rotiert. Durch die magnetische Kopplung mit dem im Hohlraum 21 fest angeordneten Kugelmagneten 22 folgt zunächst der Kugelmagnet 22 dem Magneten 25. Durch die Spiralform der ersten Magnetanordnung 16 im Zusammenwirken mit der Führung 24 erfolgt eine Verschiebung des Kugelmagneten 22 relativ zum Magneten 25 entlang der Längsachse A. Gleichzeitig rotiert die Spirale 20 und damit die erste Magnetanordnung 16 ebenfalls um die Längsachse A. Im weiteren Verlauf der Bahnbewegung des Magneten 25 auf seiner Umdrehung um die Längsachse A wird die Spirale 20 wie eine Schraube in einem Gewinde gedreht. Die magnetische Kopplung zum Magneten 25 springt von einem Kugelmagneten 22 zu seinem benachbarten Kugelmagneten 22. Ein Umlauf des Magneten 25 um die Längsachse A und die Hülse 14 sorgt für eine Umdrehung der Spirale. Durch die Führung 24 führt die Spirale 20 diese Schraubbewegung aus und verschiebt sich um die Ganghöhe der Länge L der Spirale 20. Diese Verschiebung bedeutet die Bewegung des Schließelements um den Hub.

Die Schließbewegung, die das Schließelement 5 zurück in die Stellung gemäß Fig. 1 bringt, wird durch eine zur beschriebenen Umkreisung des Magneten 25 um die Längsachse A gegensinnige Umkreisung bewirkt. Der Antrieb und die Magnetverstellung 27 sind entsprechend zur Ausführung dieser Bewegung ausgelegt.

Ein Kippen der Spirale 20 aus der Richtung der Längsachse A heraus kann verhindert werden, indem mehr als die Länge L der ersten Magnetanordnung 16 mit der Innenseite 23 in Wirkkontakt bleibt. Im Beispiel der Spirale 20 ist das mehr als Spiralgang.

In Fig. 4 und Fig. 5 ist eine Weiterbildung des Ventilantriebs 10 gezeigt. Der Ventilantrieb 10‘ gemäß Weiterbildung unterscheidet sich dadurch vom Ventilantrieb

10 gemäß Fig. 2, dass die erste Magnetanordnung 16 mittelbar auf Antriebsstange

11 ‘ einwirkt.

In dieser Weiterbildung sind daher Spirale 20 und Antriebsstange 11 ‘ nicht direkt starr miteinander verbunden. Stattdessen ist die Spirale 20 mittelbar oder unmittelbar starr mit einem Zwischenkörper 28 verbunden. Dieser Zwischenkörper 28 kann zylinderförmig ausgebildet sein mit einer Längsachse, die an der Längsachse A ausgerichtet ist. Der Zwischenkörper 28 ist hohl ausgeführt und weist ein Innengewinde 29 auf. Spirale 20 und Zwischenkörper 28 können als ein Bauteil ausgeführt sein, das beispielsweise in dreidimensionalem Druckverfahren hergestellt ist.

Die Antriebsstange 11 ‘ durchsetzt eine Öffnung 30 in dem Übergangskörper 17, der in der Darstellung gemäß Fig. 4 die Spirale 20 mit dem Zwischenkörper 28 verbindet.

Auf den Übergangskörper 17 kann jedoch verzichtet werden, wenn Spirale 20 und Zwischenkörper 28 direkt starr miteinander verbunden sind. Die Antriebsstange 11 ‘ taucht in den Zwischenkörper 28 ein und besitzt ein Außengewinde 31 , das mit dem Innengewinde 29 in Eingriff steht.

Die Antriebsstange 11 ‘ ist verdrehgesichert im Ventilantrieb 10‘ aufgenommen. Eine vorteilhaft einfache Lösung ist in Fig. 4 dargestellt. Die Antriebsstange 11‘ weist auf einer dem Schließelement abgewandten Seite eine Ausnehmung 32 auf, die beispielsweise als Bohrung ausgeführt ist.

Die Ausnehmung 32 wird quer zu einer Erstreckungsrichtung der Antriebsstange 11 ‘ von einem Querstift 33 durchsetzt.

Im Ventilantrieb 10‘ ist wenigstens ein Führungsarm 34 ortsfest vorgesehen, der in die Ausnehmung 32 eintaucht und sich zwischen einer Wandung der Ausnehmung 32 und dem Querstift 33 befindet. Es können auch zwei Führungsarme 34 vorgesehen sein, zwischen denen der Querstift 33 verschiebbar angeordnet ist. Der Führungsarm 34 bewirkt zusammen mit dem Querstift 33, dass sich die Antriebsstange 11 ‘ nicht um die Längsachse A drehen kann.

Ein Umlauf der zweiten Magnetanordnung 18, im dargestellten Beispiel des Magneten 25, um die Längsachse A bewirkt wie an Fig. 2 und Fig. 3 beschrieben auch hier eine Verschiebung der ersten Magnetanordnung 16 entlang der Längsachse A. Dies bedeutet gleichzeitig eine Verschiebung des Zwischenkörpers 28 entlang der Längsachse A. Durch den Eingriff von Außengewinde 29 und Innengewinde 31 im Zusammenwirken mit der Verdrehsicherung, in Form des Querstifts 33 und des Führungsarmes 34, erfolgt eine mittelbare Verschiebung der Antriebsstange 11 ‘ entlang der Längsachse A. Das Maß dieser Verschiebung der Antriebsstange 11 ‘ hängt nun vom Verhältnis der Steigungen der Paarung von Innengewinde 29 und Außengewinde 31 zur Steigung der Spirale 20 ab. Innengewinde 29 und Außengewinde 31 wirken als Übersetzung für Verschiebungslänge entlang der Längsachse A und damit auch der mit der Antriebsstange 11 ‘ auf das Schließelement 5 ausübbaren Stellkraft.

Die Fig. 6 zeigt einen Teil von erster und zweiter Magnetanordnung 16 und 18 in einer schematischen Darstellung.

Die Magnetanordnungen 16 und 8 sind durch die Hülse 14 voneinander räumlich getrennt. Über Magnetkräfte stehen sie jedoch in Wirkverbindung miteinander. Die Ausrichtung der Magnetisierung der Dauermagneten der Magnetanordnungen 16 und 18 sind durch Pfeile veranschaulicht. Zur Kraftübertragung müssen die Magnetfelder der Dauermagneten beider Magnetanordnungen 16 und 18 miteinander interagieren. Es zeigt sich, dass eine besonders gute Kraftübertragung über die Felder erreicht wird, wenn die Magnetisierung der Kugelmagnete 22 der ersten Magnetanordnung 16 entlang einer zur Längsachse A senkrechten radialen Richtung S ausgerichtet ist. Währenddessen ist die Magnetisierung der Magnete 25 der zweiten Magnetanordnung 18 an einer zu radialen Richtung S senkrechten Richtung ausgerichtet. Jeweils in einer Umfangsrichtung um die Längsachse L benachbarte Magnete 25 sind derart magnetisch gegensinnig zueinander ausgerichtet, dass sich magnetischer Nord- und magnetischer Südpol etwa gegenüberstehen. Kugelmagnete 22 und Magnete 25 können senkrecht zueinander magnetisiert sein. Weiterhin hat sich eine Verbesserung der magnetischen Kopplung gezeigt, indem zwischen jeweils zwei benachbarten Kugelmagneten 22 ein magnetisch neutrales Abstandselement angeordnet ist, beispielsweise eine nichtmagnetische Stahlkugel 37. Die Erstreckung des einteiligen oder mehrteiligen Abstandselements entlang der Achse R ist so bemessen, dass Kugelmagnete 22 der ersten Magnetanordnung 16 und Magnete 25 der zweiten Magnetanordnung 18 paarweise zugeordnet sind, beispielsweise sich gegenüberstehen und in radialer Richtung S auf einer Linie anordnebar sind.

Hierdurch wird eine besonders gute magnetische Kopplung bewirkt.

Eine Weiterbildung der magnetischen Anordnungen 16 und 18 ist in Fig. 7 schematisch dargestellt, in der ebenfalls Pfeile die Ausrichtung der Magnete symbolisiert.

Die Kopplung zwischen den Magnetanordnungen 116 und 118 wird verbessert, indem die Magnetisierungsrichtung wie dargestellt gewählt wird. Die erste Magnetanordnung 116 besitzt wenigstens zwei Dauermagnete 122, deren Magnetisierung an der radialen Richtung S ausgerichtet ist, jedoch gegensinnig. Während bei einem Dauermagnet 122 der magnetische Südpol radial innen und der magnetische Nordpol radial außen liegt, ist es beim benachbarten Dauermagneten 122‘ genau umgekehrt. Auf der radial innenliegenden Seite der Dauermagneten 122 und 122‘ und damit der Hülse 114 abgewandt sind zwei benachbarte Dauermagnete 122 und 122‘ mit einem magnetisch leitenden Feldleiter 138 miteinander verbunden. Die zweite Magnetanordnung 118 weist neben den zuvor bei Fig. 6 beschrieben magnetisierten Magneten 125 noch Führungsmagnete 139 auf. Jeweils ein Führungsmagnet 139 ist zwischen zwei Magneten 125 angeordnet. Während die Magnetisierung der Magnete 125 wie zuvor beschrieben gegen die radiale Richtung S geneigt ist, beispielsweise in etwa rechtwinklig zu dieser, ist die Magnetisierung der Führungsmagnete 139 an der radialen Richtung S ausgerichtet. Wie in Fig. 7 dargestellt kann die Magnetisierung von vier benachbarten Magneten 125 und Führungsmagneten 139 um einen rechten Winkel verdreht sein, so dass der fünfte folgende Magnet oder Führungsmagnet wieder die Magnetisierungsrichtung des ersten hat. Im Beispiel dreht sich die Magnetisierung in um eine auf die Papierebene senkrechte Achse und gegen den Uhrzeigersinn, wenn die Folge von Magneten 125 und Führungsmagneten 139 von oben nach unten in der Fig. 7 betrachtet wird.

Auch in dieser Ausführung führt es zu einer verbesserten magnetischen Koppelung zwischen den Magnetanordnungen 116 und 118, wenn jeweils ein Dauermagnet 122, 122‘ der ersten Magnetanordnung 116 und ein Magnet 125 der zweiten

Magnetanordnung 118 auf eine Linie entlang der radialen Richtung S bringbar sind, sich mithin gegenüberstehen. Entsprechend wird der Abstand zwischen benachbarten Dauermagneten 122, 122‘ und die Erstreckung des Feldleiters entlang der Richtung R gewählt.

Eine andere Weiterbildung ist schematisch in Fig. 8 dargestellt. Sie betrifft die Magnetverstellung 227, mit der die zweite Magnetanordnung 218 um die Hülse 214 herumbewegt wird. In dieser Weiterbildung erfolgt die Bewegung der zweiten Magnetanordnung 218 mit Hilfe einer Spulenanordnung. Die Spulenanordnung umgibt wenigstens abschnittsweise in Umfangrichtung die Hülse 214 und eine

Bewegungsbahn der zweiten Magnetanordnung 218. Die Spulenanordnung umfasst eine elektrische Spule 241, deren Magnetfeld an der radialen Richtung S ausgerichtet ist, beispielsweise parallel zu ihr. Die elektrische Spule 241 besitzt vorzugsweise zur Feldbündelung einen Spulenkern 242 und einen der zweiten Magnetanordnung 218 zugewandten Pol 243. Ein Joch 244 ist auf einer dem Pol 243 gegenüberliegenden Seite des Spulenkerns 242 angeordnet. Dieses Joch 244 führt das Magnetfeld und schließt einen magnetischen Kreis, der sich zwischen elektrischer Spule 241 und den Magneten 225 und 239 der zweiten Magnetanordnung 218 ausbildet. Durch Anordnen mehrere elektrischer Spulen 241 entlang der Bewegungsbahn der zweiten Magnetanordnung 218 und Wechseln der Bestromung koppelt die zweite Magnetanordnung 218 an wechselnde Spulen 241 an und wird somit mitgeführt und mechanisch bewegt.

Die zweite Magnetanordnung 218 kann, wie im Beispiel nach Fig. 7, Magnete 225 und Führungsmagnete 239 aufweisen. Die erste Magnetanordnung kann nach einem der gezeigten Ausführungsbeispiele nach Fig. 1 bis Fig. 7 ausgeführt sein und gegensinnig gepolte Dauermagnete 222 und 222‘ sowie Feldleiter 238 aufweisen.

Bezugszeichenliste

1 Ventilgehäuse

2 Innenraum

3 erster Anschluss

4 zweiter Anschluss

5 Schließelement

6 Schließkörper

7 Ventilsitz

8 Gehäusedurchführung 9 Gehäusekupplung

10, 10' Ventilantrieb

11 , 11' Antriebsstange

12 Kupplung

13 Laterne

14, 114, 214 Hülse 15 Hülseninnenraum

16; 116; 216 erste Magnetanordnung 17 Übergangskörper

18; 118; 218 zweite Magnetanordnung

19 Außenseite

20 Spirale 21 Hohlraum

22, 122, 122', 222, 222' Kugelmagnet

23 Innenseite

24 Führung

25, 125, 225 Magnet 26 Magnethalter

27; 227 Magnetverstellung 28 Zwischenkörper

29 Innengewinde

30 Öffnung

31 Außengewinde

32 Ausnehmung

33 Querstift 34 Führungsarm

37 Stahlkugel

138, 238 Feldleiter 139 Führungsmagnete 241 elektrische Spule

242 Spulenkern

243 Pol

244 Joch A Längsachse L Länge W Winkel R Achse des Rohrs S Radiale Richtung

Claims

Patentansprüche

1. Ventilantrieb, der mit einem Ventil verbindbar und mit einem Schließelement (5) des Ventils wirkverbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine spiralförmige erste Magnetanordnung (16) mit einer um eine Längsachse der spiralförmigen ersten Magnetanordnung (16) bewegbaren äußeren zweiten Magnetanordnung (18) zusammenwirkt, mit dem Schließelement (5) koppelbar und in einer Führung (24) geführt ist, welche Führung (24) zusammen mit einer rotativen Bewegung der zweiten Magnetanordnung (18) eine Hub-Dreh- Bewegung der ersten Magnetanordnung (16) bewirkt.

2. Ventilantrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Magnetanordnung (16) an einem Zwischenkörper (28) mit einem Innengewinde (29) angeordnet ist, in welchem ein Außengewinde (31) eines Stangenabschnitts aufgenommen und die erste Magnetanordnung (16) über den Stangenabschnitt mittelbar mit dem Schließelement (5) koppelbar ist.

3. Ventilantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Magnetanordnung (16) eine Spirale (20) mit wenigstens einem Dauermagnet umfasst.

4. Ventilantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Magnetanordnung (16) wenigstens zwei Kugelmagnete (22) umfasst, zwischen denen eine nichtmagnetische Stahlkugel (37) angeordnet ist und deren Magnetisierung an einer radialen Richtung (S) ausgerichtet ist.

5. Ventilantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Magnetanordnung (16) wenigstens zwei Dauermagnete (222, 222‘) umfasst, deren Magnetisierung zueinander gegenpolig und an der radialen Richtung (S) ausgerichtet ist und die mit einem Feldleiter (238) miteinander verbunden sind.

6. Ventilantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Magnetanordnung (18) wenigstens zwei Magnete umfasst, die so magnetisch gegensinnig zueinander ausgerichtet sind, dass sich magnetischer Nord- und magnetischer Südpol etwa gegenüberstehen.

7. Ventilantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetverstellung (227) eine elektrische Spule

(241) umfasst, deren magnetisches Feld in Wirkverbindung mit dem Magnetfeld der zweiten Magnetanordnung (218) bringbar ist.

8. Ventilanordnung mit einem Ventil für hygienische und aseptische Anwendungen und einem Ventilantrieb (10; 10‘) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

9. Ventilanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilantrieb (10; 10‘) eine Antriebsstange (11; 11 ‘) umfasst und eine Kupplung (12) vorgesehen ist, die ein Schließelement (5) des Ventils mit der

Antriebsstange (11; 11 ‘) verbindet.

10. Ventilanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement (5) eine Gehäusedurchführung (8) durchsetzt.