AT16375U1 - Ventil - Google Patents

Abstract

Ventil (1), insbesondere Vakuumventil, mit einem Verschlussorgan (2) zum Verschließen einer von einem Ventilsitz (3) umgebenen Öffnung (4), wobei das Verschlussorgan (2) in einer Schließstellung an den Ventilsitz (3) angedrückt ist und die Öffnung (4) verschließt und in einer maximalen Öffnungsstellung die Öffnung (4) ganz oder zumindest teilweise freigibt, wobei das Ventil (1) zumindest einen Ventilantrieb (5) zum Hin- und/oder Herbewegen des Verschlussorgans (2) zumindest auf einer Teilstrecke zwischen der Schließstellung und der maximalen Öffnungsstellung und zumindest eine Arretierungseinrichtung (6) zur Arretierung des Verschlussorgans (2) in der Schließstellung und/oder in der maximalen Öffnungsstellung in zumindest einem Arretierzustand aufweist, wobei die Arretierungseinrichtung (6) zumindest einen weiteren Arretierzustand zur Arretierung des Verschlussorgans (2) in zumindest einer Zwischenstellung zwischen der Schließstellung und der maximalen Öffnungsstellung aufweist.

Description

Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere Vakuumventil, mit einem Verschlussorgan zum Verschließen einer von einem Ventilsitz umgebenen Öffnung, wobei das Verschlussorgan in einer Schließstellung an den Ventilsitz angedrückt ist und die Öffnung verschließt und in einer maximalen Öffnungsstellung die Öffnung ganz oder zumindest teilweise freigibt, wobei das Ventil zumindest einen Ventilantrieb zum Hin- und/oder Herbewegen des Verschlussorgans zumindest auf einer Teilstrecke zwischen der Schließstellung und der maximalen Öffnungsstellung und zumindest eine Arretierungseinrichtung zur Arretierung des Verschlussorgans in der Schließstellung und/oder in der maximalen Öffnungsstellung in zumindest einem Arretierzustand aufweist.

[0002] Gattungsgemäße Ventile sind beim Stand der Technik z.B. aus der EP 1 087 159 A1 bekannt. Dort werden die Arretierungseinrichtungen dazu genutzt, das Verschlussorgan in der Schließstellung und der maximalen Öffnungsstellung festhalten zu können, ohne dass hierfür der Ventilantrieb dauerhaft in Betrieb sein muss.

[0003] Ein Ventil mit einer Arretierungseinrichtung zum Arretieren des Verschlussorgans in der Schließstellung ist darüber hinaus auch aus der US 9,732,860 B2 bekannt.

[0004] Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Ventil der oben genannten Art zu verbessern.

[0005] Hierfür ist bei der Erfindung vorgesehen, dass die Arretierungseinrichtung zumindest einen weiteren Arretierzustand zur Arretierung des Verschlussorgans in zumindest einer Zwischenstellung zwischen der Schließstellung und der maximalen Öffnungsstellung aufweist.

[0006] Erfindungsgemäße Arretierungseinrichtungen können somit das Verschlussorgan nicht nur in der Schließstellung und/oder in der maximalen Öffnungsstellung sondern zusätzlich auch in zumindest einer Zwischenstellung zwischen der Schließstellung und der maximalen Öffnungsstellung arretieren bzw. festhalten. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Arretierungseinrichtung eine Vielzahl von weiteren Arretierzuständen zur Arretierung des Verschlussorgans in voneinander verschiedenen aufeinanderfolgenden Zwischenstellungen aufweist. Je nach Ausgestaltungsform der Arretierungseinrichtung kann die Arretierung kontinuierlich oder auch in diskreten Schritten aufeinanderfolgender Zwischenstellungen möglich sein. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Arretierungseinrichtung das Verschlussorgan auf dem gesamten Weg des Verschlussorgans zwischen der Schließstellung und der maximalen Öffnungsstellung arretieren kann. Das gleich gilt natürlich dann auch für die Gegenrichtung.

[0007] Dies kann z.B. dazu benutzt werden, dass das Verschlussorgan bei Wartungsarbeiten in unterschiedlichsten Zwischenstellungen festgehalten werden kann, ohne dass hierfür der Ventilantrieb in Betrieb sein muss. Die Arretierungseinrichtung ist dazu zusätzlich zum Ventilantrieb vorhanden und vorzugsweise als separate Einrichtung ausgeführt. Die erfindungsgemäße Arretierung in Zwischenstellung kann aber auch als Sicherheitsfunktion genutzt werden, um das Verschlussorgan in der jeweils aktuell erreichten Stellung festzuhalten, wenn der Ventilantrieb ausfällt oder defekt ist.

[0008] Besonders bevorzugte Varianten der Erfindung sehen vor, dass die Arretierungseinrichtung mit Systemdruck beaufschlagbar ist und die Arretierungseinrichtung in einem Freigabezustand ist, in dem sie das Verschlussorgan freigibt, wenn der Systemdruck einen Schwellwert erreicht oder übersteigt, und bei Abfall des Systemdrucks unter den Schwellwert automatisch einen der Arretierzustände einnimmt. Hierdurch wird als Sicherheitsfunktion erreicht, dass das Verschlussorgan automatisch arretiert wird, sobald der Systemdruck unter den vorgegebenen Schwellwert abfällt. Es kann hierdurch z.B. verhindert werden, dass das Verschlussorgan bei Leckagen im Ventilantrieb in unkontrollierte Zustände gerät. In solchen Ausgestaltungsformen können erfindungsgemäße Ventile aber auch eine Schalteinrichtung aufweisen, mit der der Systemdruck auf Werte gleich oder über dem Schwellwert und auf Werte unter dem Schwellwert einstellbar ist. Diese Schalteinrichtung, welche z.B. als pneumatisches oder hydraulisches Schaltventil ausgeführt sein kann, kann dann gezielt dazu genutzt werden, einen Arretierzu- stand oder einen Freigabezustand herbeizuführen. Die Schalteinrichtung kann auch gleichzeitig als Schaltvorrichtung zur Ansteuerung des oder zumindest eines der Ventilantriebe ausgebildet sein.

[0009] Der Systemdruck kann dabei in Stufen, aber auch kontinuierlich variierbar sein. Es kann sich um ein einfaches An- und Abschalten des Systemdrucks mittels der Schalteinrichtung aber auch um andere Möglichkeiten des Einstellens verschiedener Systemdrücke handeln.

[0010] Der Arretierzustand bzw. die Arretierzustände, bei denen das Verschlussorgan in der Schließstellung oder der maximalen Öffnungsstellung arretiert sind, können auch als Endlagenarretierzustände bezeichnet werden. Der weitere Arretierzustand bzw. die weiteren Arretierzustände, in denen das Verschlussorgan in der zumindest einen Zwischenstellung oder in verschiedenen Zwischenstellungen arretiert wird, können auch als Zwischenstellungsarretierzustand bzw. -zustände bezeichnet werden. Wird von Arretierzuständen im Allgemeinen gesprochen, so können dies sowohl die Arretierzustände in der Schließstellung oder der maximalen Öffnungsstellung als auch die Arretierzustände in der Zwischenstellung oder den Zwischenstellungen sein.

[0011] Erfindungsgemäße Ventile können sehr unterschiedlich ausgestaltet sein. Es kann sich um solche Ventile handeln, bei denen das Verschlussorgan von nur einem Ventilantrieb auf einer linearen Bewegungsbahn zwischen der Schließstellung der maximalen Öffnungsstellung hin und her bewegt wird. Solche Ventile werden auch als Monovat bezeichnet. Erfindungsgemäße Ventile können aber genauso gut als sogenannte L-Ventile ausgeführt werden, bei denen das Verschlussorgan auf seinem Weg von der Schließstellung in die maximale Öffnungsstellung und umgekehrt auf zwei verschiedenen Bewegungsbahnen bzw. Teilstrecken bewegt wird, wobei diese verschiedenen Teilstrecken bzw. Bewegungsbahnen abgewinkelt, vorzugsweise orthogonal, zueinander angeordnet sind. L-Ventile sind an sich bekannt. Sie können mit einem aber auch mit mehreren Ventilantrieben zum Bewegen des Verschlussorgans auf den verschiedenen Teilstrecken ausgeführt sein. All dies ist im Rahmen der Erfindung so auch anwendbar.

[0012] Darüber hinaus können auch sogenannte an sich bekannte Schwenkventile, bei denen das Verschlussorgan eine Schwenkbewegung zwischen der Schließstellung und der maximalen Öffnungsstellung ausführt, erfindungsgemäß ausgebildet sein. Auch hier kann das Verschlussorgan von nur einem aber auch von zwei oder mehr Ventilantrieben angetrieben werden.

[0013] Der Ventilsitz und die Öffnung, die er umgibt, können Teil des Ventils sein, z.B. indem der Ventilsitz an einem Gehäuse des Ventils ausgebildet ist. Erfindungsgemäße Ventile können eine oder mehrere Öffnungen, einen oder mehrere Ventilsitze und auch ein oder mehrere Verschlussorgane aufweisen.

[0014] Die Öffnungen, welche von dem Verschlussorgan verschließbar sind, und die ihnen zugeordneten Ventilsitze müssen aber nicht zwingend Teil des erfindungsgemäßen Ventils sein. Sie können z.B. auch separat vom eigentlichen Ventil in einer Wandung einer Prozesskammer oder dergleichen ausgebildet sein.

[0015] Bei erfindungsgemäßen Ventilen kann das Verschlussorgan z.B. als Verschlussnadel oder als Verschlussstempel ausgebildet sein. Bei bevorzugten Ausgestaltungsformen ist das Verschlussorgan als sogenannter Ventilteller, also als ein flächiges Gebilde ausgebildet. Die mittels des Verschlussorgans zu verschließenden Öffnungen weisen in bevorzugten Ausführungsvarianten Querschnittsflächen von 40cm2 bis 1000cm2, vorzugsweise von 60cm2 bis 500cm2, auf. Die erfindungsgemäßen Ventile können auch als Verschlusseinrichtung bezeichnet werden. Zwischen Ventilsitz und Verschlussorgan können, wie an sich bekannt, eine oder mehrere Dichtungen ausgebildet sein. Diese können sowohl am Ventilsitz als auch am Verschlussorgan selbst befestigt sein. All dies ist beim Stand der Technik an sich bekannt und muss nicht weiter erläutert werden.

[0016] Bei erfindungsgemäßen Ventilen kann es sich um sogenannte Vakuumventile handeln, welche in der Vakuum- bzw. Unterdrucktechnik eingesetzt werden bzw. für diese vorgesehen sind. In der Vakuumtechnik werden solche Ventile häufig dazu eingesetzt, Prozesskammern zu öffnen und zu schließen. In den Prozesskammern können, wie an sich bekannt, spezielle, für den Prozess benötigte, Gaszusammensetzungen und Druckverhältnisse herrschen. In der Regel spricht man von Vakuumtechnik, wenn Betriebszustände mit Drücken kleiner oder gleich 0,001 mbar (Millibar) bzw. 0,1 Pascal erreicht werden. Vakuumventile sind Ventile die für diese Druckbereiche und/oder entsprechende Druckdifferenzen zur Umgebung ausgelegt sind. Man kann von Vakuumventilen aber allgemein auch dann sprechen, wenn sie für Drücke unter dem Normaldruck, also unter 1 bar ausgelegt sind.

[0017] Bevorzugte Varianten erfindungsgemäßer Ventile sehen vor, dass die Arretierungseinrichtung zumindest eine Kontaktfläche und zumindest eine relativ dazu mit dem Verschlussorgan mit bewegbare, vorzugsweise linear verschiebbare, Gegenkontaktfläche und zumindest einen Arretierungsantrieb zum formschlüssigen und/oder reibschlüssigen aneinander Andrücken der Kontaktfläche und der Gegenkontaktfläche in den Arretierzuständen aufweist. Sowohl die Kontaktfläche als auch die Gegenkontaktfläche können Reibbeläge aufweisen, welche beim aneinander Andrücken von Kontaktfläche und Gegenkontaktfläche zu einer reibschlüssigen Kopplung der Kontaktfläche und der Gegenkontaktfläche und dadurch zu einem Arretieren des Verschlussorgans führen. Die Kontaktfläche und die Gegenkontaktfläche können aber auch Formschlusselemente aufweisen, welche beim aneinander Andrücken formschlüssig ineinander eingreifen. Hierbei kann es sich um unterschiedlichst ausgeformte Verzahnungen, Zahnleisten und dergleichen handeln. Der Formschluss zwischen Kontaktfläche und Gegenkontaktfläche kann je nach Ausbildung der Formschlusselemente in nur eine, aber auch in zwei zueinander orthogonale Richtungen, in der jeweiligen Fläche gesehen, wirken. Reibschlüssige Kontakte zwischen Kontaktfläche und Gegenkontaktfläche wirken in der Regel immer in zwei zueinander orthogonalen Richtungen in der jeweiligen Fläche.

[0018] Allgemein gesprochen weist der Arretierungsantrieb günstigerweise einen ersten Antrieb zum Trennen der Kontaktfläche und der Gegenkontaktfläche voneinander und einen zweiten Antrieb zum aneinander Andrücken von Kontaktfläche und Gegenkontaktfläche auf. Sowohl beim ersten als auch beim zweiten Antrieb des Arretierungsantriebes kann es sich um alle möglichen beim Stand der Technik an sich bekannten elektrischen, hydraulischen, pneumatischen oder sonstigen Antriebe handeln. In bevorzugten Varianten ist vorgesehen, dass der Arretierungsantrieb einen, mit dem Systemdruck beaufschlagbaren, vorzugsweise als Kolben-Zylinder- Einheit ausgebildeten, Trennantrieb zum Trennen der Kontaktfläche und der Gegenkontaktfläche voneinander in einer Trennrichtung aufweist. Dies ist insbesondere dann günstig, wenn vorgesehen sein soll, dass sobald der Systemdruck unter den oben genannten Schwellwert fällt, automatisch ein Arretierzustand herbeigeführt wird. Günstig ist in diesem Zusammenhang auch, wenn der Arretierungsantrieb ein, vorzugsweise als elastischer Körper ausgebildetes, permanent vorgespanntes Andrückelement zum Andrücken der Kontaktfläche und der Gegenkontaktfläche aneinander in einer Andrückrichtung aufweist. Dies hat den Vorteil, dass, sobald ein entsprechender Gegendruck fehlt, das permanent vorgespannte Andrückelement dafür sorgt, dass die Kontaktfläche und die Gegenkontaktfläche so aneinander angedrückt werden, dass ein Arretierzustand erreicht wird. Alternativ können statt eines solchen Andrückelementes aber auch andere Andrückantriebe wie z.B. auch wieder pneumatische, hydraulische oder elektrische Antriebe eingesetzt werden, um Kontaktfläche und Gegenkontaktfläche aneinander anzudrücken. Der Trennantrieb und das Andrückelement bzw. der Andrückelemente können als voneinander getrennte bzw. separate Antriebe ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, den Trennantrieb und das Andrückelement in einem einzigen Arretierungsantrieb integriert auszubilden. Es kann sich z.B. um eine Kolben-Zylinder-Einheit handeln, bei der der Trennantrieb als mit Systemdruck beaufschlagbarer Zylinderhohlraum auf der einen Seite des Kolbens und das Andrückelement z.B. als elastischer Körper, insbesondere als Feder, ausgebildetes Andrückelement auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbens ausgebildet ist.

[0019] Das Andrückelement bzw. der Andrückantrieb kann als passives, vorzugsweise elastisch permanent vorgespanntes Element, aber auch als aktiver Antrieb wie z.B. als elektrischer, hydraulischer und/oder pneumatischer Antrieb ausgebildet sein.

[0020] Die Kontaktfläche aber auch die Gegenkontaktfläche können als linear bewegbare

Stempel ausgebildet sein. Es sind aber auch Balg- oder Blasenvarianten denkbar, um die Kontaktfläche und die Gegenkontaktfläche sowie den Arretierungsantrieb auszubilden. Günstig ist jedenfalls, wenn die Kontaktfläche und/oder die Gegenkontaktfläche in Richtung parallel zur Erstreckung der Bewegungsbahn bzw. Teilstrecke, auf der das Verschlussorgan zwischen Schließstellung und maximaler Öffnungsstellung bewegt wird, längserstreckt ausgebildet sind. Es ist z.B. denkbar, die Kontaktfläche oder die mit dem Verschlussorgan mitbewegbare Gegenkontaktfläche so lang auszubilden, dass voneinander verschiedene Kontaktflächen voneinander verschiedener Arretierungseinrichtungen form- und/oder reibschlüssig an die Gegenkontaktfläche angedrückt werden können. Pro Ventil können generell eine aber auch mehrere Arretierungseinrichtungen vorgesehen sein.

[0021] Die oben bereits genannte Trennrichtung und/oder die oben bereits ebenfalls genannte Andrückrichtung können ausschließlich linear ausgebildet sein. Bevorzugt sind die Trennrichtung und die Andrückrichtung einander entgegengesetzt. Bevorzugt ist auch vorgesehen, dass die Kontaktfläche und die Gegenkontaktfläche in voneinander verschiedenen Stellungen relativ zueinander zur Herbeiführung der Arretierzustände aneinander andrückbar sind.

[0022] Bei einem Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Ventils kann vorgesehen sein, dass das Verschlussorgan von der Arretierungseinrichtung in zumindest einem weiteren Arretierzustand in zumindest einer Zwischenstellung zwischen der Schließstellung und der maximalen Öffnungsstellung arretiert wird. Darüber hinaus ergeben sich aus den oben genannten bevorzugten Merkmalen erfindungsgemäßer Ventile entsprechend bevorzugte Ausgestaltungsformen von Verfahren zum Betrieb solcher Ventile.

[0023] Weitere Merkmale und Einzelheiten bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführungsvarianten werden beispielhaft in der nachfolgenden Figurenbeschreibung erläutert. Es zeigen: [0024] Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht auf ein erfindungsgemäßes

Ventil; [0025] Fig. 2 eine Seitenansicht auf das Ventil gemäß Fig. 1; [0026] Fig. 3 das Ventil aus Fig. 1 im Schnitt entlang der Schnittlinie AA aus Fig. 2 im

Schließzustand; [0027] Fig. 4 das Ventil aus Fig. 1 in einer Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie AA aus Fig. 2 in einer Zwischenstellung; [0028] Fig. 5 das Ventil aus Fig. 1 in einem Schnitt entlang der Schnittlinie AA aus

Fig. 2 in der maximalen Öffnungsstellung; [0029] Fig. 6 und 7 den Bereich B aus Fig. 3 vergrößert; [0030] Fig. 8 und 9 eine hierzu alternative Ausgestaltungsform einer Arretierungseinrich tung; [0031] Fig. 10 und 11 Ansichten verschiedener Ausgestaltungsformen von Gegenkontaktflächen; [0032] Fig. 12 bis 14 eine alternative Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Ventils und [0033] Fig. 15 eine mögliche Ausgestaltungsform eines Pneumatikschemas zur An steuerung der Arretierungseinrichtung.

[0034] In Fig. 1 ist zunächst eine stark schematisierte Seitenansicht auf ein erfindungsgemäßes Ventil 1 dargestellt. Zu sehen ist im Wesentlichen das Ventilgehäuse 16 mit der darin angeordneten Öffnung 4, welche von dem in Fig. 1 nicht sichtbaren Verschlussorgan 2 in der Schließstellung verschlossen und in der maximalen Öffnungsstellung vollständig freigegeben ist.

[0035] Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht auf das Gehäuse 16 und die Schnittlinie AA. Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen jeweils schematisierte Schnitte entlang dieser Schnittlinie AA aus Fig. 2.

[0036] In Fig. 3 befindet sich das Verschlussorgan 2 in der Schließstellung, in der es die Öffnung 4 vollkommen verschließt. Fig. 4 zeigt eine Zwischenstellung auf dem Weg hin zu der in Fig. 5 dargestellten maximalen Öffnungsstellung. In der maximalen Öffnungsstellung gibt das Verschlussorgan 2 im hier gezeigten Ausführungsbeispiel die Öffnung 4 vollständig frei. Dies muss natürlich nicht zwingend so sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass in der maximalen Öffnungsstellung das Verschlussorgan 2 die Öffnung 4 immer noch teilweise verdeckt.

[0037] In den Fig. 3, 4 und 5 sind die Teile des Verschlussorgans 2 und der Ventilstange 17, welche eigentlich in der gezeigten Schnittdarstellung nicht sichtbar sondern im Gehäuse 16 verborgen sind, gepunktet dargestellt. Das Gleiche gilt für den die Öffnung 4 umgebenden Ventilsitz 3, der hier im gezeigten Ausführungsbeispiel an dem Ventilgehäuse 16 des Ventils 1 in an sich bekannter Art und Weise ausgebildet ist.

[0038] Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ventils 1 handelt es sich um ein sogenanntes Monovat also ein Ventil, bei dem das Verschlussorgan 2 zwischen der Schließstellung und der maximalen Öffnungsstellung ausschließlich linear entlang einer einzigen Strecke bzw. Teilstrecke in den Bewegungsrichtungen 15 hin und her bewegt wird. Der hierzu vorgesehene Antrieb ist in den Fig. 3, 4 und 5 sehr einfach dargestellt. Er kann letztendlich in allen beim Stand der Technik an sich bekannten Arten und Weisen ausgebildet sein. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Ventilantrieb 5, mit dem das Verschlussorgan 2 zwischen der Schließstellung und der maximalen Öffnungsstellung hin und her bewegt werden kann, einen Antriebszylinder 18 und einen darin beweglich gelagerten Antriebskolben 19 auf. Der Antriebskolben 19 ist im hier gezeigten Ausführungsbeispiel am Gehäuse 16 fixiert, sodass sich der Antriebszylinder 18 zusammen mit der Ventilstange 17 und dem daran fixierten Verschlussorgan 2 relativ zum Gehäuse 16 bewegt. Die Kolben-Zylinder-Einheit des hier realisierten Ventilantriebs 5, bestehend aus Antriebszylinder 18 und Antriebskolben 19, kann in an sich bekannter Weise hydraulisch oder pneumatisch betätigt werden, indem die aufeinander entgegengesetzten Seiten des Kolbens 19 angeordneten Arbeitsräume im Antriebszylinder 18 entsprechend mit Fluid beaufschlagt werden. Dies muss nicht weiter erläutert werden, da dies beim Stand der Technik in zahlreichen Ausgestaltungsformen bekannt ist.

[0039] Erfindungsgemäß ist nun auch in diesem Ausführungsbeispiel das Vorhandensein von Arretiereinrichtungen 6 vorgesehen, welche hier in vielen verschiedenen Arretierzuständen das Verschlussorgan 2 in entsprechend vielen verschiedenen Zwischenstellungen zwischen der Schließstellung und der maximalen Öffnungsstellung und auch in der Schließstellung und der maximalen Öffnungsstellung arretieren kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um mehrere Arretiereinrichtungen 6, welche jeweils auf einem linear bewegbaren Stempel angeordnete Kontaktflächen 8 aufweisen, welche zur Arretierung an Gegenkontaktflächen 9 angedrückt werden können. Diese Gegenkontaktflächen 9 befinden sich im gezeigten Ausführungsbeispiel am Antriebszylinder 18 des Ventilantriebs 5. Die Gegenkontaktflächen 9 sind über die Ventilstange 17 somit fix mit dem Verschlussorgan 2 verbunden, sodass sie bei Bewegung des Verschlussorgans 2 in den Bewegungsrichtungen 15 mit dem Verschlussorgan 2 mitbewegt werden. In günstigen Ausführungsbeispielen, wie den hier gezeigten, sind die Gegenkontaktflächen 9 und gegebenenfalls auch die Kontaktflächen 8 in Richtung parallel zu den Bewegungsrichtungen 15 des Verschlussorgans 2 längserstreckt ausgebildet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Kontaktflächen 8 von jeweils zwei an unterschiedlichen Orten im Gehäuse 16 angeordneten Arretierungseinrichtungen 6 in eine hier gemeinsam ausgebildete Gegenkontaktfläche 9 eingreifen können, um so die Arretierzustände herbeizuführen.

[0040] Es ist somit auch in dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 5 vorgesehen, dass die Arretierung des Verschlussorgans 2 auf dem gesamten Weg des Verschlussorgans 2 von der Schließstellung bis zur maximalen Öffnungsstellung und in umgekehrter Richtung möglich ist. Die Fig. 6 und 7 zeigen vergrößert den Bereich B und hier eine Variante bei der sowohl die Kontaktfläche 8 als auch die Gegenkontaktfläche 9 zur Herbeiführung eines Formschlusses mit einer Verzahnung versehen sind. Durch entsprechendes Andrücken der Kontaktfläche 8 an die Gegenkontaktfläche 9 kommt es zum Eingriff der Verzahnungen ineinander und damit zum Formschluss. Fig. 6 zeigt den Freigabezustand, bei dem die Kontaktflä che 8 nicht an die Gegenkontaktfläche 9 angedrückt ist und somit das Verschlussorgan 2 zwischen der Schließstellung und der maximalen Öffnungsstellung hin und her bewegt werden kann. Fig. 7 zeigt den Arretierzustand bei dem die Verzahnungen der Kontaktfläche 8 und der Gegenkontaktfläche 9 formschlüssig ineinander greifen, womit dann das Verschlussorgan 2 mittels der Arretiereinrichtung 6 in seiner Position arretiert ist. Es kann sich dabei um eine Zwischenstellung aber auch um eine Endstellung, also um die Schließstellung oder die maximale Öffnungsstellung, handeln. Der Arretierungsantrieb 10, mit dem die Kontaktfläche 8 im hier gezeigten Ausführungsbeispiel linear hin und her bewegt werden kann, ist bei der hier dargestellten Variante als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet. In diese Kolben-Zylinder-Einheit ist sowohl der Trennantrieb 11 zum Trennen der Kontaktfläche 8 und der Gegenkontaktfläche 9 voneinander als auch das Andrückelement 13 zum Andrücken der Kontaktfläche 8 und der Gegenkontaktfläche 9 aneinander integriert. Beim Trennantrieb 11 handelt es sich um den Zylinderraum 25 auf der einen Seite des Kolbens 24, welcher zum Trennen von Kontaktfläche 8 und Gegenkontaktfläche 9 mit entsprechendem unter Druck stehendem Fluid beaufschlagt wird. Das Fluid wird hierzu in den Zylinderraum 25 eingeführt. Auf der gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 24 befindet sich ein hier als Schraubenfeder ausgebildetes Andrückelement 13, welches elastisch vorgespannt ist und permanent in Andrückrichtung 14 wirkt.

[0041] Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Trennantrieb 11 mit einem Systemdruck im Zylinderraum 25 beaufschlagt. Ist dieser Systemdruck größer als ein entsprechender Schwellwert, so ist die auf den Kolben 24 vom Systemdruck ausgeübte Kraft größer als die Gegenkraft des Andrückelementes 13, sodass das Kontaktelement 8 vom Gegenkontaktelement 9 in Trennrichtung 12 weg bewegt wird. Ist der Systemdruck im Trennantrieb 11 bzw. im Zylinderraum 25 hingegen kleiner als der Schwellwert, so drückt das Andrückelement 13 die Kontaktfläche 8 in Andrückrichtung 14 gegen die Gegenkontaktfläche 9, sodass der Arretierzustand erreicht wird. Diese Ausführungsform hat somit zur Folge, dass, sobald der Systemdruck unter dem genannten Schwellwert liegt, der Arretierzustand automatisch herbeigeführt wird.

[0042] Natürlich kann die Arretiereinrichtung 6 auch mit anderen Arretierungsantrieben 10 ausgerüstet werden, wie dies bereits eingangs erläutert wurde.

[0043] In den Fig. 8 und 9 ist eine alternative Ausgestaltungsform gezeigt. Hier sind die Kontaktfläche 8 und die Gegenkontaktfläche 9 jeweils als Reibflächen ausgebildet, sodass es beim Andrücken der Kontaktfläche 8 an die Gegenkontaktfläche 9 und damit im Arretierzustand zu einem reibschlüssigen Arretieren kommt. Der Arretierungsantrieb 10 ist, wie anhand der Fig. 6 und 7 beschrieben, ausgeführt.

[0044] Fig. 10 zeigt nun eine Variante, wie die Gegenkontaktfläche 9 mittels entsprechender Zähne 20 für einen Formschluss ausgerüstet sein kann. Die Kontaktfläche 8 ist dann entsprechend korrespondierend ausgebildet. In Fig. 10 sind die Zähne 20 in Form von quer zur Bewegungsrichtung 15 linear ausgeführten Zahnleisten gebildet, sodass der Formschluss in den Bewegungsrichtungen 15, aber nicht in Richtung orthogonal zur Bewegungsrichtung 15 wirkt. Fig. 11 zeigt eine alternative Ausgestaltungsform. Hier sind die Zähne 20 in Form von V-förmig ausgebildeten Zahnleisten ausgeführt. Bei entsprechender Ausgestaltung der Kontaktfläche 8 kommt es dann im Arretierzustand zu einem Formschluss, der nicht nur in Bewegungsrichtung 15 sondern auch in einer dazu orthogonalen Richtung in der Fläche wirkt.

[0045] In den Fig. 12 bis 14 ist nun eine Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Ventils 1 als sogenanntes L-Ventil gezeigt. Fig. 12 zeigt einen zur Schnittlinie AA aus Fig. 2 analogen Längsschnitt. Fig. 13 zeigt den Längsschnitt in einer hierzu orthogonalen Schnittebene entlang der Schnittlinie CC aus Fig. 12. Fig. 14 zeigt den Horizontalschnitt entlang der Schnittlinie DD aus Fig. 12. Bei der Variante gemäß den Fig. 12 bis 14 handelt es sich nicht mehr, wie bei der Variante gemäß der Fig. 1 bis 5 um ein sogenanntes Monovat bei dem das Verschlussorgan 2 ausschließlich in linearen, einander entgegengesetzten Bewegungsrichtungen 15 zwischen der Schließstellung und der maximalen Öffnungsstellung hin und her bewegt wird. Bei dem L-Ventil gemäß den Fig. 12 bis 14 ist vielmehr vorgesehen, dass das Verschlussorgan 2 zunächst ausgehend von der maximalen Öffnungsstellung entlang der Bewegungsrichtung 15 in eine Zwi schenstellung gebracht wird, bei der es die Öffnung 4 zwar abdeckt, aber noch nicht an den Ventilsitz 3 angedrückt ist. Das Andrücken des Verschlussorgans 2 an den Ventilsitz 3 erfolgt dann in einem gesonderten Schließhub in einer Bewegungsrichtung 26. Die Bewegungsrichtung 26 steht im vorliegenden Beispiel orthogonal auf den Bewegungsrichtungen 15, sodass sich eine insgesamt L-förmige Bewegung des Verschlussorgans 2 zwischen der Schließstellung und der maximalen Öffnungsstellung und eben auch in die Gegenrichtung ergibt. L-Ventile sind an sich bekannt, sodass dies nicht weiter erläutert werden muss. Das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 12 bis 14 hat zahlreiche Gemeinsamkeiten mit dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 5, sodass bezüglich dieser Merkmale auf die obigen Schilderungen verwiesen wird. Dies gilt insbesondere auch für die Ausbildung der Arretierungsantriebe 6. Der wesentliche Unterschied des Ausführungsbeispiels gemäß den Fig. 12 bis 14, zu dem gemäß den Fig. 1 bis 5 liegt im Vorhandensein der weiteren Ventilantriebe 21, welche dazu dienen, das Verschlussorgan 2 von der Zwischenstellung, in der es die erste Öffnung 4 bereits abdeckt aber noch nicht an die Ventilsitze 3 angedrückt ist, in die Schließstellung zu bringen, bei der das Verschlussorgan 2 an die Ventilsitze 3 angedrückt ist. Der weitere Ventilantrieb 21 ist im hier gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 12 bis 14 als pneumatischer oder hydraulischer Kolben-Zylinder-Antrieb ausgeführt. Die Kolben 27 sind am Antriebszylinder 18 des ersten Ventilantriebs 5 gleitend abgestützt. Die Zylinderräume 28 in denen diese Kolben 27 verschiebbar gelagert sind, sind im Ventilgehäuse 16 ausgebildet und können entsprechend mit Fluid unter Druck gesetzt werden, sodass sich insgesamt eine Bewegung in Richtung 26 oder in die dazu entgegengesetzte Richtung ergibt, um das Verschlussorgan 2 an den Ventilsitz 3 anzudrücken und von diesem wieder abzuheben. Natürlich ist dies nur ein Beispiel. Der oder die weiteren Ventilantriebe 21 müssen nicht zwingend aus Kolben 27 und Zylinderraum 28 bestehen, sondern können auch in anderen beim Stand der Technik an sich bekannten Ausgestaltungsformen ausgeformt sein. Die bei diesem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 12 bis 14 zum Einsatz kommenden Arretiereinrichtungen 6 können, wie oben dargelegt und insbesondere in den Fig. 6 bis 11 gezeigt, ausgebildet sein, sodass hierzu keine weiteren Erläuterungen notwendig sind.

[0046] In Fig. 15 ist beispielhaft ein Pneumatikschema für das erste Ausführungsbeispiel des Ventils 1 gemäß den Fig. 1 bis 5 gezeigt. Die Druckquelle 22 stellt einen Ausgangsdruck zur Verfügung, welcher über die Druckleitungen 23 auf die Trennantriebe 11 der Arretierungseinrichtungen 6 und zum Antriebszylinder 18 des Ventilantriebs 5 übertragen werden kann. In einer Vereinfachung ist hier nur eine der Arretierungseinrichtungen 6 gezeigt. Die anderen Arretierungseinrichtungen 6 können in analoger Art und Weise angeschlossen werden. In den Druckleitungen 23 befindet sich eine als Schaltventil ausgebildete Schalteinrichtung 7, mit der der Zylinderraum des Trennantriebs 11 durch Verbindung mit der Druckquelle 22 unter Ausgangsdruck oder durch Verbindung mit dem auf Umgebungsdruck liegenden Ausgang 29 der Schalteinrichtung 7 verbunden werden kann. Die beiden, auf einander entgegengesetzten Seiten des Antriebskolbens 19 angeordneten Zylinderräume des Antriebszylinders 18 des Ventilantriebs 5 sind zum Bewegen des Verschlussorgans 2 über ein zusätzliches Schaltventil 30 und die entsprechenden Druckleitungen 23 abwechselnd mit dem Ausgang 29 des zusätzlichen Schaltventils 30 und mit der Druckquelle 22 verbindbar. Je nach Stellung des zusätzlichen Schaltventils 30 wird entweder der in Fig. 15 links vom Antriebskolben 19 liegende Zylinderraum des Antriebszylinders 18 oder der rechts vom Antriebskolben 19 liegende Zylinderraum des Antriebszylinders 18 mit dem Ausgangsdruck beaufschlagt, wobei der jeweils gegenüberliegende Zylinderraum des Antriebszylinders 18 mit dem Ausgang 29 und damit mit dem Umgebungsdruck verbunden ist und der Ausgangsdruck eben höher als der Umgebungsdruck liegt.

[0047] Die Schalteinrichtung 7 und das zusätzliche Schaltventil 30 werden über eine hier nur stark vereinfacht dargestellte, hier z.B. elektronisch ausgebildete, Regelung oder Steuerung 31 so angesteuert, dass die Arretierungseinrichtung 6 das Verschlussorgan 2 immer dann freigibt, wenn das Verschlussorgan 2 vom Ventilantrieb 5 bewegt wird. Gleichzeitig mit dem jeweiligen Zylinderraum des Antriebszylinders 18 wird also auch der den Trennantrieb 11 bildende Zylinderraum der Arretierungseinrichtung 6 mit Ausgangsdruck beaufschlagt, sodass immer dann, wenn das Verschlussorgan 2 mittels des Ventilantriebs 5 in eine der Bewegungsrichtungen 15 bewegt werden soll, die Arretierungseinrichtung 6 sich auch im, das Verschlussorgan 2 freigebenden, Freigabezustand befindet. Der im Trennantrieb 11 durch den Ausgangsdruck vorhandene Systemdruck ist dann größer als der eingangs genannte Schwellwert. Bei der entsprechenden Stellung der Schalteinrichtung 7 wird dann der den Trennantrieb 11 bildende Zylinderraum der Arretierungseinrichtung 6 wieder über den Ausgang 29 auf Umgebungsdruck gelegt, sodass dann der im Trennantrieb 11 vorherrschende Systemdruck unter dem Schwellwert liegt und das hier als Spiralfeder ausgeführte Andrückelement 13 des Arretierungsantriebs 10 die Kontaktfläche 8 gegen die in Fig. 15 nicht dargestellte Gegenkontaktfläche 9 drückt und damit eine Arretierung des Verschlussorgans 2 in der jeweiligen Zwischen- oder Endstellung und damit einen Arretierzustand herbeiführt. Ein Vorteil dieser Anordnung liegt auch darin, dass, sobald eine Leckage im Leitungssystem auftritt, der Systemdruck im Trennantrieb 11 unter den Schwellwert fällt und dadurch automatisch von dem Andrückelement 13 bzw. vom Arretierungsantrieb 10 ein Arretierzustand hergestellt wird. Natürlich gibt es auch andere, z.B. auch rein pneumatische Lösungen, mit denen die Kopplung zwischen Arretierungseinrichtung 6 und Ventilantrieb 5 realisiert werden kann. LEGENDE ZU DEN HINWEISZIFFERN: 1 Ventil 2 Verschlussorgan 3 Ventilsitz 4 Öffnung 5 Ventilantrieb 6 Arretierungseinrichtung 7 Schalteinrichtung 8 Kontaktfläche 9 Gegenkontaktfläche 10 Arretierungsantrieb 11 Trennantrieb 12 Trennrichtung 13 Andrückelement 14 Andrückrichtung 15 Bewegungsrichtung 16 Ventilgehäuse 17 Ventilstange 18 Antriebszylinder 19 Antriebskolben 20 Zahn 21 weiterer Ventilantrieb 22 Druckquelle 23 Druckleitung 24 Kolben 25 Zylinderraum 26 Bewegungsrichtung 27 Kolben 28 Zylinderraum 29 Ausgang 30 zusätzliches Schaltventil 31 Regelung oder Steuerung

Claims (10)

1. Ansprüche

   1. Ventil (1), insbesondere Vakuumventil, mit einem Verschlussorgan (2) zum Verschließen einer von einem Ventilsitz (3) umgebenen Öffnung (4), wobei das Verschlussorgan (2) in einer Schließstellung an den Ventilsitz (3) angedrückt ist und die Öffnung (4) verschließt und in einer maximalen Öffnungsstellung die Öffnung (4) ganz oder zumindest teilweise freigibt, wobei das Ventil (1) zumindest einen Ventilantrieb (5) zum Hin- und/oder Herbewegen des Verschlussorgans (2) zumindest auf einer Teilstrecke zwischen der Schließstellung und der maximalen Öffnungsstellung und zumindest eine Arretierungseinrichtung (6) zur Arretierung des Verschlussorgans (2) in der Schließstellung und/oder in der maximalen Öffnungsstellung in zumindest einem Arretierzustand aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierungseinrichtung (6) zumindest einen weiteren Arretierzustand zur Arretierung des Verschlussorgans (2) in zumindest einer Zwischenstellung zwischen der Schließstellung und der maximalen Öffnungsstellung aufweist.
2. 2. Ventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierungseinrichtung (6) eine Vielzahl von weiteren Arretierzuständen zur Arretierung des Verschlussorgans (2) in voneinander verschiedenen, vorzugsweise kontinuierlich oder in diskreten Schritten, aufeinander folgenden Zwischenstellungen, vorzugsweise auf dem gesamten Weg des Verschlussorgans (2) zwischen der Schließstellung und der maximalen Öffnungsstellung, aufweist.
3. 3. Ventil (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierungseinrichtung (6) mit Systemdruck beaufschlagbar ist und die Arretierungseinrichtung (6) in einem Freigabezustand ist, in dem sie das Verschlussorgan (2) freigibt, wenn der Systemdruck einen Schwellwert erreicht oder übersteigt, und bei Abfall des Systemdrucks unter den Schwellwert automatisch einen der Arretierzustände einnimmt.
4. 4. Ventil (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (1) eine Schalteinrichtung (7) aufweist, mit der der Systemdruck auf Werte gleich oder über dem Schwellwert und auf Werte unter dem Schwellwert einstellbar ist.
5. 5. Ventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierungseinrichtung (6) zumindest eine Kontaktfläche (8) und zumindest eine relativ dazu mit dem Verschlussorgan (2) mitbewegbare, vorzugsweise linear verschiebbare, Gegenkontaktfläche (9) und zumindest einen Arretierungsantrieb (10) zum formschlüssigen und/oder reibschlüssigen aneinander Andrücken der Kontaktfläche (8) und der Gegenkontaktfläche (9) in den Arretierzuständen aufweist.
6. 6. Ventil (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Arretierungsantrieb (10) einen, mit dem Systemdruck beaufschlagbaren, vorzugsweise als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildeten, Trennantrieb (11) zum Trennen der Kontaktfläche (8) und der Gegenkontaktfläche (9) voneinander in einer Trennrichtung (12) aufweist.
7. 7. Ventil (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Arretierungsantrieb (10) ein, vorzugsweise als elastischen Körper ausgebildetes, permanent vorgespanntes Andrückelement (13) zum Andrücken der Kontaktfläche (8) und der Gegenkontaktfläche (9) aneinander in einer Andrückrichtung (14) aufweist.
8. 8. Ventil (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennrichtung (12) und/oder die Andrückrichtung (14) ausschließlich linear ausgebildet sind und/oder dass die Trennrichtung (12) und die Andrückrichtung (14) einander entgegengesetzt sind.
9. 9. Ventil (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennrichtung (12) und/oder die Andrückrichtung (14) quer, vorzugsweise orthogonal, zu, vorzugsweise linearen, einander entgegengesetzten Bewegungsrichtungen (15) des Verschlussorgans (2) auf der bzw. einer Teilstrecke zwischen der Schließstellung und der maximalen Öffnungsstellung verläuft.
10. 10. Ventil (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (8) und die Gegenkontaktfläche (9) in voneinander verschiedenen Stellungen relativ zueinander zur Herbeiführung der Arretierzustände aneinander andrückbar sind. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen