EP4348089A1 - Valve train - Google Patents

Valve train

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Publication number
EP4348089A1
EP4348089A1 EP22731204.8A EP22731204A EP4348089A1 EP 4348089 A1 EP4348089 A1 EP 4348089A1 EP 22731204 A EP22731204 A EP 22731204A EP 4348089 A1 EP4348089 A1 EP 4348089A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
magnet
magnet arrangement
arrangement
valve drive
Prior art date
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Pending
Application number
EP22731204.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Arnold
Jens Burmester
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GEA Tuchenhagen GmbH
Original Assignee
GEA Tuchenhagen GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by GEA Tuchenhagen GmbH filed Critical GEA Tuchenhagen GmbH
Publication of EP4348089A1 publication Critical patent/EP4348089A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/08—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid using a permanent magnet
    • F16K31/082—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid using a permanent magnet using a electromagnet and a permanent magnet
    • 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
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
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    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0644—One-way valve
    • F16K31/0655—Lift valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
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    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
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    • F16K31/086—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid using a permanent magnet the magnet being movable and actuating a second magnet connected to the closing element
    • F16K31/088—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid using a permanent magnet the magnet being movable and actuating a second magnet connected to the closing element the movement of the first magnet being a rotating or pivoting movement
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H02K41/031—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K49/00—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
    • H02K49/10—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the permanent-magnet type
    • H02K49/102—Magnetic gearings, i.e. assembly of gears, linear or rotary, by which motion is magnetically transferred without physical contact
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/06—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/11—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with dynamo-electric clutches

Definitions

  • the invention relates to a valve drive according to the preamble of claim 1.
  • Various valves in particular lift valves, including double-seat valves, are used in process plants for the production of food, beverages, medicines and fine chemical products, and in biotechnology. Pipeline diameters of ten centimeters and more are in use there. At the same time, high hygienic and in some cases aseptic properties of the process components are required, for example tightness and cleanability.
  • valve drives have been used to adjust the closing elements of such valves. These have a piston that is pressurized with compressed air.
  • the piston can be spring-loaded in one direction of movement.
  • valve drives in which compressed air is applied to the piston for movement in each of its directions of movement.
  • valve drives have been proposed, for example in WO 2016/102367 A1. So far, they have not been able to establish themselves in the above-mentioned area of application, although they have been brought onto the market. It was therefore the task of creating a valve drive that is cheaper to purchase and maintain.
  • a valve drive that can be connected to a valve and operatively connected to a closing element of the valve is improved in that a spiral-shaped first magnet arrangement interacts with an outer second magnet arrangement that can be moved about a longitudinal axis of the spiral-shaped first magnet arrangement, can be coupled to the closing element and is guided in a guide , what leadership together with a rotational movement of the second magnet arrangement, causes a reciprocating rotary movement of the first magnet arrangement.
  • valve drive makes it possible to dispense with a pressure medium, for example of a pneumatic type. Electric power can be used, which is more cost-effective for new construction and ongoing operation.
  • the guide may be a pair of dome-like projections provided on a running surface for the helical magnet assembly. This creates degrees of freedom in the design of the spiral and has little friction between the moving elements due to a small contact area.
  • the guide can be a spiral groove or a groove section, which is advantageous for power transmission.
  • the first magnet assembly may include a spiral. This allows the speed of movement of the ram to be set at a value that is favorable for the application by means of the gradient of the magnet arrangement.
  • the necessary strength of the magnetic coupling between the first and second magnet arrangement can be configured. In this case, for example, the use of magnetic material can be kept to a minimum if a pitch of the spiral is chosen to be flat.
  • the spiral can be designed with a hollow rod in which permanent magnets are accommodated, for example spherical magnets. This reduces manufacturing costs, for example by facilitating assembly.
  • the second magnet arrangement is moved on a track around the longitudinal axis.
  • This movement can be generated pneumatically or hydraulically, but preferably by an electric motor in order to be able to dispense with pressure medium throughout.
  • the closing element can comprise a hollow rod, in which a rod of a second closing element is slidably accommodated and completely penetrates the hollow rod. While the hollow rod interacts with the already defined magnet arrangements, the rod can form an active complex with other magnet arrangements, preferably according to the construction principle of the first two magnet arrangements. This allows the creation of a double seat valve with two closing elements. Yet another embodiment is aimed at improving the magnetic coupling between the magnet assemblies. It is provided that the first magnet arrangement comprises at least two ball magnets, between which a non-magnetic steel ball is arranged and whose magnetization is aligned in a radial direction. This leads to a close coupling of the sphere magnets to the second magnet arrangement. This can comprise a plurality of magnets, each of these magnets being able to be arranged on a line with a spherical magnet when viewed radially.
  • the first magnet arrangement comprises at least two permanent magnets whose magnetization is of opposite polarity to one another and aligned in a radial direction and which are connected to one another by a field conductor. This creates a horseshoe-shaped magnet arrangement that couples to the second magnet arrangement. A closed magnetic circuit can be formed, making the coupling stronger.
  • Changes to the second magnet arrangement are also suitable for improving the magnetic couplings between the magnet arrangements.
  • a positive effect was achieved in that the second magnet arrangement comprises at least two magnets which are aligned magnetically in opposite directions to one another in such a way that the magnetic north and magnetic south poles are approximately opposite one another. The movement of the second necessary for the movement of the ram
  • Magnet arrangement on an orbit around the axis A is effected by a magnet adjustment, which can be designed manually, hydraulically, pneumatically or with an electric motor.
  • the movement is generated by the magnet adjustment comprising an electrical coil whose magnetic field can be brought into operative connection with the magnetic field of the second magnet arrangement. Changing the energization of the coil changes its influence on the second magnet arrangement, which reacts with a mechanical movement.
  • the selection of the number of electrical coils, their distribution along the orbit and the extension over the circumference of the housing of the process component allow an accurate Matching the triggered movement of the second magnet arrangement to the needs arising from the area of application of the process component.
  • valve drive according to one of the embodiments shown are particularly effective in a valve arrangement with a valve for hygienic and aseptic applications and a valve drive, since no pressure medium supply is necessary in these sensitive areas.
  • the existing electrical wiring only needs to be supplemented.
  • valve arrangement is further improved if the valve drive comprises a drive rod and a coupling is provided which connects a closing element of the valve to the drive rod.
  • the coupling can be designed to allow the drive rod and closing element to rotate relative to one another and to transmit an axial force.
  • a solution as shown in EP 3271623 B1 can be used. Impairment of the function of the valve arrangement, which arises from the mutual input of torques, is prevented as a result.
  • the closing element passes through a housing passage. This creates a cost-effective modular design of the valve and valve drive, in which an interior of the valve is safely separated from the environment.
  • Fig. 5 Section along line I-G of Fig. 4.
  • Fig. 8 Schematic representation of the magnet arrangements and their magnetization in a second development.
  • a section through a valve with a valve housing 1 is shown schematically.
  • the valve housing 1 surrounds an interior 2.
  • the valve comprises a first connection 3 and a second connection 4.
  • the connections 3 and 4 can be connected to a pipeline or a container of a process plant.
  • the connections 3 and 4 are in fluid communication with the interior space 2 and through this interior space 2 with one another.
  • the fluid connection of the connections 3 and 4 can be switched with a closing element 5 .
  • This can include a closing body 6 which is designed, for example, like a plate, which closing body 6 can be brought into sealing contact with a valve seat 7 .
  • the closing element 5 passes through a housing bushing 8 so that part of the closing element 5 is located outside of the interior space 2 and the valve housing 1 .
  • the housing bushing 8 has a sealing effect and can also have a guiding and/or supporting function.
  • a housing coupling 9 creates a mechanical connection between the valve and a valve drive 10.
  • the valve drive 10 can be operatively connected to the actuating element 5. It can include a drive rod 11 .
  • a clutch 12 creates a mechanical, preferably detachable connection between the actuating element 5 and the drive rod 11 that is set up for power transmission.
  • This clutch 12 can be designed to be rotationally decoupling, as taught in EP 3271623 B1.
  • a rotationally decoupling clutch 12 prevents torques occurring in the valve drive 10 from being transmitted to the closing element 5 and vice versa. Among other things, this reduces component wear.
  • a so-called lantern can be placed between the coupling 11 and the valve housing 1
  • the lantern may be provided, which creates a distance between the housing 1 and the valve drive 10 and makes the clutch 11 accessible.
  • the lantern can in turn be detachably attached to the housing 1, for example by a flange or screw connection.
  • FIG. 2 A longitudinal section through the valve drive 10 is shown in a simplified representation in FIG. 2 .
  • the valve drive 10 includes a sleeve extending along the longitudinal axis A
  • a first magnet assembly 16 is accommodated in the sleeve interior 15.
  • the first magnet arrangement 16 can be connected to a transition body 17, which in turn is connected to the drive rod 11, so that a force can be transmitted from the first magnet arrangement 16 to the drive rod 11 and a movement of the first magnet arrangement 16 along the longitudinal axis A causes a movement of the drive rod 11 along the longitudinal axis A causes.
  • the transition body 17 can be shaped for direct connection with the closing element 5. This can then replace the clutch 12.
  • Sleeve 14 and transition body 17 can be formed in one piece.
  • the first magnet arrangement 16 is magnetically coupled to a second magnet arrangement 18 which is located on an outer side 19 of the sleeve 14 .
  • the first magnet arrangement 16 extends in the direction of the longitudinal axis A over a length L that is sufficient for the desired stroke of the closing element 5 .
  • Sufficient means that in every position of the plunger 5 along its stroke H there is a magnetic coupling with the second magnet arrangement 18 which has enough force to withstand fluid pressure.
  • the first magnet arrangement 16 has the form of a spiral 20 which extends from the transition body 17 into the sleeve interior 15 along the longitudinal axis A.
  • a long magnet can be arranged along the spiral 20 .
  • the first magnet arrangement 16 advantageously has a plurality of
  • Permanent magnets located in a cavity 21 of the spiral 20 designed as a tube located.
  • the tube is preferably made of non-magnetic stainless steel. It preferably has a round cross section.
  • the permanent magnets can be designed as spherical magnets 22, which simplifies the production of the spiral tube filled with magnets.
  • This embodiment is illustrated in FIG. 3 with a section along an axis R of the tube. An angle W between the axis of the tube R and a plane to which the longitudinal axis A is perpendicular defines a pitch of the spiral 20.
  • the sleeve 14 has an inner side 23 facing the inner space 15. At least one guide 24 is arranged on the inner side 23, in which the first magnet arrangement 16 is guided.
  • the guide 24 can comprise two spherical segment-like domes between which the spiral 20 runs slidably.
  • the guide 24 is designed in such a way that the displacement can only take place at an angle to the longitudinal axis A.
  • the spiral 20 and the sleeve 14 are dimensioned in such a way that the spiral 20 is supported on the inside 23 against tilting about the longitudinal axis A.
  • the guide 24 can also be formed as a circumferential, spiral-shaped groove on the inside 23 of the sleeve 14 or from a combination of depressions and elevations on the inside 23, which fulfill the guide function described here.
  • the design of the sleeve 14 is tailored to its function, which is mainly to carry the guide 24. Furthermore, the sleeve 14 can have a function of guiding the spiral 20 .
  • the second magnet arrangement 18 on the outside 19 of the sleeve 14 comprises at least one magnet 25.
  • the second magnet arrangement 18 extends over part of a circumference around the longitudinal axis A.
  • the magnet 25 is carried by a magnet holder 26. This is rotatably supported by a magnet adjustment 27 .
  • the magnet adjustment 27 is set up for a movement of the magnet 25 around the sleeve 14 and the longitudinal axis A. This rotary movement is brought about by a drive, not shown, which can be designed to be hand-operated, hydraulic, pneumatic or an electric motor.
  • the magnet 25 extends in the direction of the longitudinal axis A over a height of one spiral turn of the spiral 20.
  • the switching process of the valve can be seen by looking at FIG. 1 and FIG. 2 together.
  • the closing element 5 is from the closed position shown in FIG Brought open position by the magnet 25 rotates once about the longitudinal axis A. Due to the magnetic coupling with the spherical magnet 22 fixed in the cavity 21, the spherical magnet 22 follows the magnet 25. Due to the spiral shape of the first magnet arrangement 16 in cooperation with the guide 24, the spherical magnet 22 is displaced relative to the magnet 25 along the longitudinal axis A. At the same time, the spiral 20 and thus the first magnet arrangement 16 also rotates about the longitudinal axis A. In the further course of the orbital movement of the magnet 25 on its revolution about the longitudinal axis A, the spiral 20 is rotated like a screw in a thread.
  • the magnetic coupling to the magnet 25 jumps from a spherical magnet 22 to its neighboring spherical magnet 22.
  • a rotation of the magnet 25 around the longitudinal axis A and the sleeve 14 ensures that the spiral rotates.
  • the spiral 20 performs this screwing movement and is displaced by the pitch of the length L of the spiral 20. This displacement means the movement of the closing element by the stroke.
  • the closing movement which brings the closing element 5 back into the position according to FIG.
  • the drive and the magnet adjustment 27 are designed accordingly to carry out this movement.
  • Tilting of the spiral 20 out of the direction of the longitudinal axis A can be prevented by keeping more than the length L of the first magnet arrangement 16 in operative contact with the inside 23 . In the example of spiral 20 this is more than spiral gear.
  • FIGS. 4 and 5 A development of the valve drive 10 is shown in FIGS. 4 and 5 .
  • the valve drive 10 'according to the development differs from the valve drive
  • the spiral 20 and drive rod 11' are therefore not directly rigidly connected to one another. Instead, the spiral 20 is directly or indirectly rigidly connected to an intermediate body 28 .
  • This intermediate body 28 can be cylindrical with a longitudinal axis which is aligned with the longitudinal axis A.
  • the intermediate body 28 is hollow and has a Internal thread 29 on.
  • Spiral 20 and intermediate body 28 can be designed as a component which is produced, for example, using a three-dimensional printing process.
  • the drive rod 11' passes through an opening 30 in the transition body 17, which in the representation according to FIG. 4 connects the spiral 20 to the intermediate body 28.
  • transitional body 17 can be dispensed with if the spiral 20 and the intermediate body 28 are directly rigidly connected to one another.
  • the drive rod 11' dips into the intermediate body 28 and has an external thread 31 which engages with the internal thread 29.
  • the drive rod 11' is secured against rotation in the valve drive 10'.
  • An advantageously simple solution is shown in FIG.
  • the drive rod 11' On a side facing away from the closing element, the drive rod 11' has a recess 32, which is designed, for example, as a bore.
  • a transverse pin 33 passes through the recess 32 transversely to a direction in which the drive rod 11' extends.
  • At least one guide arm 34 is provided in a stationary manner in the valve drive 10 ′, which dips into the recess 32 and is located between a wall of the recess 32 and the transverse pin 33 .
  • Two guide arms 34 can also be provided, between which the transverse pin 33 is arranged in a displaceable manner. The guide arm 34, together with the transverse pin 33, ensures that the drive rod 11' cannot rotate about the longitudinal axis A.
  • a rotation of the second magnet arrangement 18, in the example shown the magnet 25, about the longitudinal axis A causes, as described in Fig. 2 and Fig. 3, a displacement of the first magnet arrangement 16 along the longitudinal axis A.
  • This also means a displacement of the intermediate body 28 along the longitudinal axis A.
  • the engagement of the external thread 29 and internal thread 31 in cooperation with the anti-twist device in the form of the transverse pin 33 and the guide arm 34 results in an indirect displacement of the drive rod 11' along the longitudinal axis A.
  • the extent of this displacement of the drive rod 11 'Now depends on the ratio of the pitches of the pairing of internal thread 29 and external thread 31 to the pitch of the spiral 20 from.
  • Internal thread 29 and External threads 31 act as a translation for displacement length along the longitudinal axis A and thus also for the actuating force that can be exerted on the closing element 5 with the drive rod 11'.
  • FIG. 6 shows part of the first and second magnet arrangement 16 and 18 in a schematic representation.
  • the magnet arrangements 16 and 8 are spatially separated from one another by the sleeve 14 . However, they are in operative connection with each other via magnetic forces.
  • the orientation of the magnetization of the permanent magnets of the magnet assemblies 16 and 18 are illustrated by arrows.
  • the magnetic fields of the permanent magnets of both magnet arrangements 16 and 18 must interact with one another. It has been shown that a particularly good power transmission is achieved via the fields when the magnetization of the spherical magnets 22 of the first magnet arrangement 16 is aligned along a radial direction S perpendicular to the longitudinal axis A. Meanwhile, the magnetization of the magnets 25 of the second magnet arrangement 18 is aligned in a direction perpendicular to the radial direction S.
  • Magnets 25 that are adjacent in a circumferential direction around the longitudinal axis L are aligned magnetically in opposite directions to one another in such a way that the magnetic north and magnetic south poles are approximately opposite one another.
  • Spherical magnets 22 and magnets 25 can be magnetized perpendicular to each other.
  • an improvement in the magnetic coupling has been shown in that a magnetically neutral spacer element is arranged between two adjacent ball magnets 22, for example a non-magnetic steel ball 37.
  • the extension of the one-piece or multi-piece spacer element along the axis R is dimensioned such that ball magnets 22 of the first Magnet arrangement 16 and magnets 25 of the second magnet arrangement 18 are assigned in pairs, for example face one another and can be arranged in a line in the radial direction S.
  • FIG. 7 A further development of the magnetic arrangements 16 and 18 is shown schematically in FIG. 7, in which arrows also symbolize the alignment of the magnets.
  • the first magnet arrangement 116 has at least two permanent magnets 122 whose magnetization is aligned with the radial direction S, but in opposite directions. While the magnetic south pole is radially inward and the magnetic north pole is radially outward in the case of a permanent magnet 122, it is exactly the opposite in the case of the adjacent permanent magnet 122'. On the radially inner side of the permanent magnets 122 and 122' and thus facing away from the sleeve 114, two adjacent permanent magnets 122 and 122' are connected to one another by a magnetically conductive field conductor 138.
  • the second magnet arrangement 118 also has guide magnets 139 in addition to the magnetized magnets 125 described above in FIG. 6 .
  • one guide magnet 139 is arranged between two magnets 125 . While the magnetization of the magnets 125 is inclined relative to the radial direction S, for example approximately at right angles thereto, as described above, the magnetization of the guide magnets 139 is aligned with the radial direction S. As shown in FIG. 7, the magnetization of four adjacent magnets 125 and guide magnets 139 can be rotated through a right angle so that the fifth following magnet or guide magnet again has the magnetization direction of the first. In the example, the magnetization in FIG. 7 rotates about an axis perpendicular to the plane of the paper and counterclockwise when viewing the sequence of magnets 125 and guide magnets 139 from top to bottom in FIG.
  • Magnet arrangement 118 can be brought on a line along the radial direction S, thus face each other.
  • the distance between adjacent permanent magnets 122, 122' and the extent of the field conductor along the direction R are selected accordingly.
  • FIG. 2 Another development is shown schematically in FIG. It relates to the magnet adjustment 227 with which the second magnet arrangement 218 is moved around the sleeve 214 .
  • the second magnet arrangement 218 is moved with the aid of a coil arrangement.
  • the coil assembly surrounds at least partially in the circumferential direction the sleeve 214 and a
  • the coil assembly includes an electric coil 241 whose magnetic field is aligned with the radial direction S, for example parallel to it.
  • the electrical coil 241 preferably has a coil core 242 and a pole 243 facing the second magnet arrangement 218 for field bundling.
  • This yoke 244 guides the magnetic field and closes a magnetic circuit that forms between the electric coil 241 and the magnets 225 and 239 of the second magnet arrangement 218 .
  • the second magnet arrangement 218 can have magnets 225 and guide magnets 239, as in the example according to FIG.
  • the first magnet arrangement can be designed according to one of the exemplary embodiments shown in FIGS.

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Abstract

The invention relates to a valve train that can be connected to a valve and that can be operatively connected to a closing element (5) of the valve. In order to create a valve train that is favorable in terms of purchase and maintenance, a spiral-shaped first magnet arrangement (16) interacts with an outer second magnet arrangement (18) that can be moved about a longitudinal axis of the spiral-shaped first magnet arrangement (16), that can be coupled with the closing element (5) and is guided in a guiding element (24), and the guiding element (24), together with a rotational movement of the second magnet arrangement (18), effects a rotary lifting movement of the first magnet arrangement (16).

Description

Ventilantrieb valve drive
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. The invention relates to a valve drive according to the preamble of claim 1. Various valves, in particular lift valves, including double-seat valves, are used in process plants for the production of food, beverages, medicines and fine chemical products, and in biotechnology. Pipeline diameters of ten centimeters and more are in use there. At the same time, high hygienic and in some cases aseptic properties of the process components are required, for example tightness and cleanability.
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. For decades, pneumatic valve drives have been used to adjust the closing elements of such valves. These have a piston that is pressurized with compressed air. The piston can be spring-loaded in one direction of movement. However, there are also valve drives in which compressed air is applied to the piston for movement in each of its directions of movement.
Die Bereitstellung von Druckluft in Prozessanlagen erfolgt zunehmend nur für die Ventile. Sie ist kostenintensiv in Anschaffung und Unterhaltung. The provision of compressed air in process plants is increasingly only for the valves. It is expensive to purchase and maintain.
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. Other valve drives have been proposed, for example in WO 2016/102367 A1. So far, they have not been able to establish themselves in the above-mentioned area of application, although they have been brought onto the market. It was therefore the task of creating a valve drive that is cheaper to purchase and maintain.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Ventilantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die weiteren Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen an. The object is achieved by a valve drive with the features of claim 1. The other claims specify advantageous developments.
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. A valve drive that can be connected to a valve and operatively connected to a closing element of the valve is improved in that a spiral-shaped first magnet arrangement interacts with an outer second magnet arrangement that can be moved about a longitudinal axis of the spiral-shaped first magnet arrangement, can be coupled to the closing element and is guided in a guide , what leadership together with a rotational movement of the second magnet arrangement, causes a reciprocating rotary movement of the first magnet arrangement.
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. This design of a valve drive makes it possible to dispense with a pressure medium, for example of a pneumatic type. Electric power can be used, which is more cost-effective for new construction and ongoing operation.
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. The guide may be a pair of dome-like projections provided on a running surface for the helical magnet assembly. This creates degrees of freedom in the design of the spiral and has little friction between the moving elements due to a small contact area. Alternatively, the guide can be a spiral groove or a groove section, which is advantageous for power transmission.
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. The first magnet assembly may include a spiral. This allows the speed of movement of the ram to be set at a value that is favorable for the application by means of the gradient of the magnet arrangement. In addition, the necessary strength of the magnetic coupling between the first and second magnet arrangement can be configured. In this case, for example, the use of magnetic material can be kept to a minimum if a pitch of the spiral is chosen to be flat.
Die Spirale kann mit einer Hohlstange ausgeführt sein, in welcher Dauermagnete aufgenommen sind, beispielsweise Kugelmagnete. Dies verringert die Herstellungskosten, beispielsweise durch Erleichterung der Montage. The spiral can be designed with a hollow rod in which permanent magnets are accommodated, for example spherical magnets. This reduces manufacturing costs, for example by facilitating assembly.
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. The second magnet arrangement is moved on a track around the longitudinal axis. This movement can be generated pneumatically or hydraulically, but preferably by an electric motor in order to be able to dispense with pressure medium throughout.
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. The closing element can comprise a hollow rod, in which a rod of a second closing element is slidably accommodated and completely penetrates the hollow rod. While the hollow rod interacts with the already defined magnet arrangements, the rod can form an active complex with other magnet arrangements, preferably according to the construction principle of the first two magnet arrangements. This allows the creation of a double seat valve with two closing elements. Yet another embodiment is aimed at improving the magnetic coupling between the magnet assemblies. It is provided that the first magnet arrangement comprises at least two ball magnets, between which a non-magnetic steel ball is arranged and whose magnetization is aligned in a radial direction. This leads to a close coupling of the sphere magnets to the second magnet arrangement. This can comprise a plurality of magnets, each of these magnets being able to be arranged on a line with a spherical magnet when viewed radially.
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. According to another solution that improves the magnetic coupling between the magnet arrangements, it is provided that the first magnet arrangement comprises at least two permanent magnets whose magnetization is of opposite polarity to one another and aligned in a radial direction and which are connected to one another by a field conductor. This creates a horseshoe-shaped magnet arrangement that couples to the second magnet arrangement. A closed magnetic circuit can be formed, making the coupling stronger.
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 zweitenChanges to the second magnet arrangement are also suitable for improving the magnetic couplings between the magnet arrangements. A positive effect was achieved in that the second magnet arrangement comprises at least two magnets which are aligned magnetically in opposite directions to one another in such a way that the magnetic north and magnetic south poles are approximately opposite one another. The movement of the second necessary for the movement of the ram
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. Magnet arrangement on an orbit around the axis A, also referred to as rotation in the following, is effected by a magnet adjustment, which can be designed manually, hydraulically, pneumatically or with an electric motor. In an advantageous embodiment, the movement is generated by the magnet adjustment comprising an electrical coil whose magnetic field can be brought into operative connection with the magnetic field of the second magnet arrangement. Changing the energization of the coil changes its influence on the second magnet arrangement, which reacts with a mechanical movement. The selection of the number of electrical coils, their distribution along the orbit and the extension over the circumference of the housing of the process component allow an accurate Matching the triggered movement of the second magnet arrangement to the needs arising from the area of application of the process component.
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. The advantages of the valve drive according to one of the embodiments shown are particularly effective in a valve arrangement with a valve for hygienic and aseptic applications and a valve drive, since no pressure medium supply is necessary in these sensitive areas. The existing electrical wiring only needs to be supplemented. Process equipment for the production of food, beverage, medicine and fine chemical products as well as in biotechnology, in which various valves, especially globe valves, including double seat valves, are used, become more cost-effective and their hygienic or aseptic properties are improved.
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. The valve arrangement is further improved if the valve drive comprises a drive rod and a coupling is provided which connects a closing element of the valve to the drive rod. This simplifies assembly. The coupling can be designed to allow the drive rod and closing element to rotate relative to one another and to transmit an axial force. Here, for example, a solution as shown in EP 3271623 B1 can be used. Impairment of the function of the valve arrangement, which arises from the mutual input of torques, is prevented as a result.
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. According to another improvement of the valve arrangement, it is provided that the closing element passes through a housing passage. This creates a cost-effective modular design of the valve and valve drive, in which an interior of the valve is safely separated from the environment.
Anhand eines Beispiels und seiner Weiterbildung sollen die Erfindung eingehender erläutert und die Darstellung der Vorteile vertieft werden. The invention will be explained in more detail and the description of the advantages will be deepened using an example and its further development.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 : Schematische und teilgeschnittene Ansicht einer Anordnung mit Ventil und Ventilantrieb; 1 : Schematic and partially sectioned view of an arrangement with valve and valve drive;
Fig. 2: Schematischer Schnitt durch einen Ventilantrieb in einer ersten Ausführung; 2: Schematic section through a valve drive in a first embodiment;
Fig. 3: Längsschnitt durch eine spiralförmige Magnetanordnung; Fig. 4: Schematischer Schnitt durch einen Ventilantrieb in einer Weiterbildung der ersten Ausführung; 3: longitudinal section through a spiral magnet arrangement; 4: Schematic section through a valve drive in a development of the first embodiment;
Fig. 5: Schnitt entlang der Linie I-G von Fig. 4. Fig. 5: Section along line I-G of Fig. 4.
Fig. 6: Schematische Darstellung der Magnetanordnungen und deren Magnetisierung; 6: Schematic representation of the magnet arrangements and their magnetization;
Fig. 7: Schematische Darstellung der Magnetanordnungen und deren Magnetisierung in einer ersten Weiterbildung; 7: Schematic representation of the magnet arrangements and their magnetization in a first development;
Fig. 8: Schematische Darstellung der Magnetanordnungen und deren Magnetisierung in einer zweiten Weiterbildung. Fig. 8: Schematic representation of the magnet arrangements and their magnetization in a second development.
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. In Fig. 1 a section through a valve with a valve housing 1 is shown schematically. The valve housing 1 surrounds an interior 2. The valve comprises a first connection 3 and a second connection 4. The connections 3 and 4 can be connected to a pipeline or a container of a process plant. The connections 3 and 4 are in fluid communication with the interior space 2 and through this interior space 2 with one another.
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. The fluid connection of the connections 3 and 4 can be switched with a closing element 5 . This can include a closing body 6 which is designed, for example, like a plate, which closing body 6 can be brought into sealing contact with a valve seat 7 .
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. The closing element 5 passes through a housing bushing 8 so that part of the closing element 5 is located outside of the interior space 2 and the valve housing 1 . The housing bushing 8 has a sealing effect and can also have a guiding and/or supporting function.
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 LaterneA housing coupling 9 creates a mechanical connection between the valve and a valve drive 10. The valve drive 10 can be operatively connected to the actuating element 5. It can include a drive rod 11 . A clutch 12 creates a mechanical, preferably detachable connection between the actuating element 5 and the drive rod 11 that is set up for power transmission. This clutch 12 can be designed to be rotationally decoupling, as taught in EP 3271623 B1. A rotationally decoupling clutch 12 prevents torques occurring in the valve drive 10 from being transmitted to the closing element 5 and vice versa. Among other things, this reduces component wear. A so-called lantern can be placed between the coupling 11 and the valve housing 1
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. 13 may be provided, which creates a distance between the housing 1 and the valve drive 10 and makes the clutch 11 accessible. The lantern can in turn be detachably attached to the housing 1, for example by a flange or screw connection.
In Fig. 2 ist in einer vereinfachten Darstellung ein Längsschnitt durch den Ventilantrieb 10 gezeigt. A longitudinal section through the valve drive 10 is shown in a simplified representation in FIG. 2 .
Der Ventilantrieb 10 umfasst eine sich entlang der Längsachse A erstreckende HülseThe valve drive 10 includes a sleeve extending along the longitudinal axis A
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. 14 with a sleeve interior 15. In the sleeve interior 15, a first magnet assembly 16 is accommodated. The first magnet arrangement 16 can be connected to a transition body 17, which in turn is connected to the drive rod 11, so that a force can be transmitted from the first magnet arrangement 16 to the drive rod 11 and a movement of the first magnet arrangement 16 along the longitudinal axis A causes a movement of the drive rod 11 along the longitudinal axis A causes. Instead of the drive rod 11, the transition body 17 can be shaped for direct connection with the closing element 5. This can then replace the clutch 12. Sleeve 14 and transition body 17 can be formed in one piece.
Die erste Magnetanordnung 16 ist mit einer zweiten Magnetanordnung 18 magnetisch gekoppelt, die sich auf einer Außenseite 19 der Hülse 14 befindet. The first magnet arrangement 16 is magnetically coupled to a second magnet arrangement 18 which is located on an outer side 19 of the sleeve 14 .
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. The first magnet arrangement 16 extends in the direction of the longitudinal axis A over a length L that is sufficient for the desired stroke of the closing element 5 . Sufficient means that in every position of the plunger 5 along its stroke H there is a magnetic coupling with the second magnet arrangement 18 which has enough force to withstand fluid pressure.
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 vonIn the example presented, the first magnet arrangement 16 has the form of a spiral 20 which extends from the transition body 17 into the sleeve interior 15 along the longitudinal axis A. A long magnet can be arranged along the spiral 20 . The first magnet arrangement 16 advantageously has a plurality of
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. Permanent magnets located in a cavity 21 of the spiral 20 designed as a tube located. The tube is preferably made of non-magnetic stainless steel. It preferably has a round cross section. The permanent magnets can be designed as spherical magnets 22, which simplifies the production of the spiral tube filled with magnets. This embodiment is illustrated in FIG. 3 with a section along an axis R of the tube. An angle W between the axis of the tube R and a plane to which the longitudinal axis A is perpendicular defines a pitch of the spiral 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. The sleeve 14 has an inner side 23 facing the inner space 15. At least one guide 24 is arranged on the inner side 23, in which the first magnet arrangement 16 is guided. The guide 24 can comprise two spherical segment-like domes between which the spiral 20 runs slidably. The guide 24 is designed in such a way that the displacement can only take place at an angle to the longitudinal axis A. The spiral 20 and the sleeve 14 are dimensioned in such a way that the spiral 20 is supported on the inside 23 against tilting about the longitudinal axis A. The guide 24 can also be formed as a circumferential, spiral-shaped groove on the inside 23 of the sleeve 14 or from a combination of depressions and elevations on the inside 23, which fulfill the guide function described here. The design of the sleeve 14 is tailored to its function, which is mainly to carry the guide 24. Furthermore, the sleeve 14 can have a function of guiding the spiral 20 .
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. The second magnet arrangement 18 on the outside 19 of the sleeve 14 comprises at least one magnet 25. The second magnet arrangement 18 extends over part of a circumference around the longitudinal axis A. The magnet 25 is carried by a magnet holder 26. This is rotatably supported by a magnet adjustment 27 . The magnet adjustment 27 is set up for a movement of the magnet 25 around the sleeve 14 and the longitudinal axis A. This rotary movement is brought about by a drive, not shown, which can be designed to be hand-operated, hydraulic, pneumatic or an electric motor. Preferably, in order to obtain good magnetic coupling of the first and second magnet arrangement 16 and 18, the second magnet arrangement 18, in the example shown the magnet 25, extends in the direction of the longitudinal axis A over a height of one spiral turn of the spiral 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. The switching process of the valve can be seen by looking at FIG. 1 and FIG. 2 together. The closing element 5 is from the closed position shown in FIG Brought open position by the magnet 25 rotates once about the longitudinal axis A. Due to the magnetic coupling with the spherical magnet 22 fixed in the cavity 21, the spherical magnet 22 follows the magnet 25. Due to the spiral shape of the first magnet arrangement 16 in cooperation with the guide 24, the spherical magnet 22 is displaced relative to the magnet 25 along the longitudinal axis A. At the same time, the spiral 20 and thus the first magnet arrangement 16 also rotates about the longitudinal axis A. In the further course of the orbital movement of the magnet 25 on its revolution about the longitudinal axis A, the spiral 20 is rotated like a screw in a thread. The magnetic coupling to the magnet 25 jumps from a spherical magnet 22 to its neighboring spherical magnet 22. A rotation of the magnet 25 around the longitudinal axis A and the sleeve 14 ensures that the spiral rotates. Through the guide 24, the spiral 20 performs this screwing movement and is displaced by the pitch of the length L of the spiral 20. This displacement means the movement of the closing element by the stroke.
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. The closing movement, which brings the closing element 5 back into the position according to FIG. The drive and the magnet adjustment 27 are designed accordingly to carry out this movement.
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. Tilting of the spiral 20 out of the direction of the longitudinal axis A can be prevented by keeping more than the length L of the first magnet arrangement 16 in operative contact with the inside 23 . In the example of spiral 20 this is more than spiral gear.
In Fig. 4 und Fig. 5 ist eine Weiterbildung des Ventilantriebs 10 gezeigt. Der Ventilantrieb 10‘ gemäß Weiterbildung unterscheidet sich dadurch vom VentilantriebA development of the valve drive 10 is shown in FIGS. 4 and 5 . The valve drive 10 'according to the development differs from the valve drive
10 gemäß Fig. 2, dass die erste Magnetanordnung 16 mittelbar auf Antriebsstange10 of FIG. 2 that the first magnet assembly 16 indirectly on the drive rod
11 ‘ einwirkt. 11' acts.
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. In this development, the spiral 20 and drive rod 11' are therefore not directly rigidly connected to one another. Instead, the spiral 20 is directly or indirectly rigidly connected to an intermediate body 28 . This intermediate body 28 can be cylindrical with a longitudinal axis which is aligned with the longitudinal axis A. The intermediate body 28 is hollow and has a Internal thread 29 on. Spiral 20 and intermediate body 28 can be designed as a component which is produced, for example, using a three-dimensional printing process.
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.The drive rod 11' passes through an opening 30 in the transition body 17, which in the representation according to FIG. 4 connects the spiral 20 to the intermediate body 28.
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. However, the transitional body 17 can be dispensed with if the spiral 20 and the intermediate body 28 are directly rigidly connected to one another. The drive rod 11' dips into the intermediate body 28 and has an external thread 31 which engages with the internal thread 29.
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. The drive rod 11' is secured against rotation in the valve drive 10'. An advantageously simple solution is shown in FIG. On a side facing away from the closing element, the drive rod 11' has a recess 32, which is designed, for example, as a bore.
Die Ausnehmung 32 wird quer zu einer Erstreckungsrichtung der Antriebsstange 11 ‘ von einem Querstift 33 durchsetzt. A transverse pin 33 passes through the recess 32 transversely to a direction in which the drive rod 11' extends.
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. At least one guide arm 34 is provided in a stationary manner in the valve drive 10 ′, which dips into the recess 32 and is located between a wall of the recess 32 and the transverse pin 33 . Two guide arms 34 can also be provided, between which the transverse pin 33 is arranged in a displaceable manner. The guide arm 34, together with the transverse pin 33, ensures that the drive rod 11' cannot rotate about the longitudinal axis A.
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. A rotation of the second magnet arrangement 18, in the example shown the magnet 25, about the longitudinal axis A causes, as described in Fig. 2 and Fig. 3, a displacement of the first magnet arrangement 16 along the longitudinal axis A. This also means a displacement of the intermediate body 28 along the longitudinal axis A. The engagement of the external thread 29 and internal thread 31 in cooperation with the anti-twist device in the form of the transverse pin 33 and the guide arm 34 results in an indirect displacement of the drive rod 11' along the longitudinal axis A. The extent of this displacement of the drive rod 11 'Now depends on the ratio of the pitches of the pairing of internal thread 29 and external thread 31 to the pitch of the spiral 20 from. Internal thread 29 and External threads 31 act as a translation for displacement length along the longitudinal axis A and thus also for the actuating force that can be exerted on the closing element 5 with the drive rod 11'.
Die Fig. 6 zeigt einen Teil von erster und zweiter Magnetanordnung 16 und 18 in einer schematischen Darstellung. FIG. 6 shows part of the first and second magnet arrangement 16 and 18 in a schematic representation.
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. The magnet arrangements 16 and 8 are spatially separated from one another by the sleeve 14 . However, they are in operative connection with each other via magnetic forces. The orientation of the magnetization of the permanent magnets of the magnet assemblies 16 and 18 are illustrated by arrows. For power transmission, the magnetic fields of the permanent magnets of both magnet arrangements 16 and 18 must interact with one another. It has been shown that a particularly good power transmission is achieved via the fields when the magnetization of the spherical magnets 22 of the first magnet arrangement 16 is aligned along a radial direction S perpendicular to the longitudinal axis A. Meanwhile, the magnetization of the magnets 25 of the second magnet arrangement 18 is aligned in a direction perpendicular to the radial direction S. Magnets 25 that are adjacent in a circumferential direction around the longitudinal axis L are aligned magnetically in opposite directions to one another in such a way that the magnetic north and magnetic south poles are approximately opposite one another. Spherical magnets 22 and magnets 25 can be magnetized perpendicular to each other. Furthermore, an improvement in the magnetic coupling has been shown in that a magnetically neutral spacer element is arranged between two adjacent ball magnets 22, for example a non-magnetic steel ball 37. The extension of the one-piece or multi-piece spacer element along the axis R is dimensioned such that ball magnets 22 of the first Magnet arrangement 16 and magnets 25 of the second magnet arrangement 18 are assigned in pairs, for example face one another and can be arranged in a line in the radial direction S.
Hierdurch wird eine besonders gute magnetische Kopplung bewirkt. This brings about a particularly good magnetic coupling.
Eine Weiterbildung der magnetischen Anordnungen 16 und 18 ist in Fig. 7 schematisch dargestellt, in der ebenfalls Pfeile die Ausrichtung der Magnete symbolisiert. A further development of the magnetic arrangements 16 and 18 is shown schematically in FIG. 7, in which arrows also symbolize the alignment of the magnets.
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. Coupling between magnet assemblies 116 and 118 is improved by choosing the direction of magnetization as shown. The first magnet arrangement 116 has at least two permanent magnets 122 whose magnetization is aligned with the radial direction S, but in opposite directions. While the magnetic south pole is radially inward and the magnetic north pole is radially outward in the case of a permanent magnet 122, it is exactly the opposite in the case of the adjacent permanent magnet 122'. On the radially inner side of the permanent magnets 122 and 122' and thus facing away from the sleeve 114, two adjacent permanent magnets 122 and 122' are connected to one another by a magnetically conductive field conductor 138. The second magnet arrangement 118 also has guide magnets 139 in addition to the magnetized magnets 125 described above in FIG. 6 . In each case one guide magnet 139 is arranged between two magnets 125 . While the magnetization of the magnets 125 is inclined relative to the radial direction S, for example approximately at right angles thereto, as described above, the magnetization of the guide magnets 139 is aligned with the radial direction S. As shown in FIG. 7, the magnetization of four adjacent magnets 125 and guide magnets 139 can be rotated through a right angle so that the fifth following magnet or guide magnet again has the magnetization direction of the first. In the example, the magnetization in FIG. 7 rotates about an axis perpendicular to the plane of the paper and counterclockwise when viewing the sequence of magnets 125 and guide magnets 139 from top to bottom in FIG.
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 zweitenIn this embodiment, too, there is improved magnetic coupling between the magnet arrangements 116 and 118 if one permanent magnet 122, 122' of the first magnet arrangement 116 and one magnet 125 of the second
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. Magnet arrangement 118 can be brought on a line along the radial direction S, thus face each other. The distance between adjacent permanent magnets 122, 122' and the extent of the field conductor along the direction R are selected accordingly.
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 eineAnother development is shown schematically in FIG. It relates to the magnet adjustment 227 with which the second magnet arrangement 218 is moved around the sleeve 214 . In this development, the second magnet arrangement 218 is moved with the aid of a coil arrangement. The coil assembly surrounds at least partially in the circumferential direction the sleeve 214 and a
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. Movement path of the second magnet assembly 218. The coil assembly includes an electric coil 241 whose magnetic field is aligned with the radial direction S, for example parallel to it. The electrical coil 241 preferably has a coil core 242 and a pole 243 facing the second magnet arrangement 218 for field bundling. This yoke 244 guides the magnetic field and closes a magnetic circuit that forms between the electric coil 241 and the magnets 225 and 239 of the second magnet arrangement 218 . By arranging a plurality of electrical coils 241 along the movement path of the second magnet arrangement 218 and changing the energization, the second magnet arrangement 218 couples to changing coils 241 and is thus carried along and moved mechanically.
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. The second magnet arrangement 218 can have magnets 225 and guide magnets 239, as in the example according to FIG. The first magnet arrangement can be designed according to one of the exemplary embodiments shown in FIGS.
Bezugszeichenliste Reference List
1 Ventilgehäuse 1 valve body
2 Innenraum 2 interior
3 erster Anschluss 3 first connection
4 zweiter Anschluss 4 second connection
5 Schließelement 5 locking element
6 Schließkörper 6 closing bodies
7 Ventilsitz 7 valve seat
8 Gehäusedurchführung 9 Gehäusekupplung 8 Housing bushing 9 Housing coupling
10, 10' Ventilantrieb 10, 10' valve drive
11 , 11' Antriebsstange 11, 11' drive rod
12 Kupplung 12 clutch
13 Laterne 13 Lantern
14, 114, 214 Hülse 15 Hülseninnenraum 14, 114, 214 sleeve 15 sleeve interior
16; 116; 216 erste Magnetanordnung 17 Übergangskörper 16; 116; 216 first magnet arrangement 17 transition body
18; 118; 218 zweite Magnetanordnung18; 118; 218 second magnet assembly
19 Außenseite 19 outside
20 Spirale 21 Hohlraum 20 spiral 21 cavity
22, 122, 122', 222, 222' Kugelmagnet22, 122, 122', 222, 222' ball magnet
23 Innenseite 23 inside
24 Führung 24 leadership
25, 125, 225 Magnet 26 Magnethalter 25, 125, 225 magnet 26 magnet holder
27; 227 Magnetverstellung 28 Zwischenkörper 27; 227 magnet adjustment 28 intermediate body
29 Innengewinde 29 internal thread
30 Öffnung 30 opening
31 Außengewinde 31 external thread
32 Ausnehmung 32 recess
33 Querstift 34 Führungsarm 33 cross pin 34 guide arm
37 Stahlkugel37 steel ball
138, 238 Feldleiter 139 Führungsmagnete 241 elektrische Spule138, 238 field conductors 139 guide magnets 241 electric coil
242 Spulenkern 242 coil core
243 Pol 243 poles
244 Joch A Längsachse L Länge W Winkel R Achse des Rohrs S Radiale Richtung 244 Yoke A Longitudinal axis L Length W Angle R Axis of tube S Radial direction

Claims

Patentansprüche patent claims
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. 1. Valve drive which can be connected to a valve and operatively connected to a closing element (5) of the valve, characterized in that a spiral-shaped first magnet arrangement (16) is connected to an outer second magnet arrangement (18 ) interacts, can be coupled with the closing element (5) and is guided in a guide (24), which guide (24) together with a rotary movement of the second magnet arrangement (18) causes a lifting-rotating movement of the first magnet arrangement (16).
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. 2. Valve drive according to Claim 1, characterized in that the first magnet arrangement (16) is arranged on an intermediate body (28) with an internal thread (29), in which an external thread (31) of a rod section is received and the first magnet arrangement (16) via the rod section can be coupled indirectly to the closing element (5).
3. Ventilantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Magnetanordnung (16) eine Spirale (20) mit wenigstens einem Dauermagnet umfasst. 3. Valve drive according to one of the preceding claims, characterized in that the first magnet arrangement (16) comprises a spiral (20) with at least one permanent magnet.
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. 4. Valve drive according to one of the preceding claims, characterized in that the first magnet arrangement (16) comprises at least two ball magnets (22), between which a non-magnetic steel ball (37) is arranged and whose magnetization is aligned in a radial direction (S).
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. 5. Valve drive according to one of the preceding claims, characterized in that the first magnet arrangement (16) comprises at least two permanent magnets (222, 222 '), the magnetization of which is aligned with opposite polarity to one another and in the radial direction (S) and which is connected to a field conductor ( 238) are connected to each other.
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. 6. Valve drive according to one of the preceding claims, characterized in that the second magnet arrangement (18) comprises at least two magnets which are aligned magnetically in opposite directions to one another are that the magnetic north and magnetic south poles are approximately opposite.
7. Ventilantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetverstellung (227) eine elektrische Spule7. Valve drive according to one of the preceding claims, characterized in that the magnet adjustment (227) is an electrical coil
(241) umfasst, deren magnetisches Feld in Wirkverbindung mit dem Magnetfeld der zweiten Magnetanordnung (218) bringbar ist. (241) whose magnetic field can be brought into operative connection with the magnetic field of the second magnet arrangement (218).
8. Ventilanordnung mit einem Ventil für hygienische und aseptische Anwendungen und einem Ventilantrieb (10; 10‘) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 8. Valve arrangement with a valve for hygienic and aseptic applications and a valve drive (10; 10') according to one of the preceding claims.
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 der9. Valve arrangement according to claim 8, characterized in that the valve drive (10; 10') comprises a drive rod (11; 11') and a coupling (12) is provided which connects a closing element (5) of the valve with the
Antriebsstange (11; 11 ‘) verbindet. Drive rod (11; 11') connects.
10. Ventilanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement (5) eine Gehäusedurchführung (8) durchsetzt. 10. Valve arrangement according to claim 9, characterized in that the closing element (5) passes through a housing bushing (8).
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