Die Erfindung betri f ft ein Vakuumventil zum im Wesentlichen gasdichten Verschliessen einer Ventilöf fnung für ein Vakuumtransportsystem . Weiterhin betri f ft die Erfindung ein Vakuumtransportsystem sowie ein Verfahren zum Belüften eines Transportröhrensegments eines Vakuumtransportsystems .

Vakuumtransportsysteme sind derzeit noch in der Entwicklungsphase . Es handelt sich hierbei j eweils um ein Hochgeschwindigkeitsverkehrssystem, bei dem sich Kapseln in einer (weitgehend) evakuierten Röhre z . B . auf Führungssystemen, Schienensystemen, Luftkissen oder magnetisch abstossend gleitend mit sehr grosser Geschwindigkeit fortbewegen . In der Nähe von Stationen können Linearmotoren wie bei einer Magnetschwebebahn hohe Beschleunigungen ermöglichen, während bei erreichter Reisegeschwindigkeit elektrisch betriebene Kompressoren genügend Vortrieb erzeugen können . Alternativ kann ein entsprechender Antrieb seitens des in der Röhre bewegten Obj ekts vorgesehen sein .

Ein solches Vakuumtransportsystem weist beispielsweise auf Stahlbeton-Stützen mit zwei nebeneinanderliegenden Fahrröhren aus Stahl oder anderen geeigneten, Metall und/oder Beton enthaltenden Werkstof fen auf , in denen mindestens ein Grob- oder Feinvakuum herrscht . Anstelle einer Anordnung auf Stützen kann das Röhrensystem auch unterirdisch ausgebaut sein . Das Vakuum soll durch die Reduzierung des Luftwiderstands innerhalb der Transportröhre Reisegeschwindigkeiten bis knapp oberhalb der Schallgeschwindigkeit ermöglichen . In den Röhren können Kapseln oder Fahrzeuge mit Platz für mehrere Passagiere bewegt werden bzw . Lasten transportiert werden ( z . B . Autos ) .

Die Kapseln oder Fahrzeuge können beispielsweise vorwiegend aus Aluminium oder alternativen Leichtbauwerkstof fen gefertigt sein und einen Durchmesser von mindestens zwei Metern aufweisen . Ferner ist ein Leergewicht von 3 bis 3 , 5 Tonnen vorgeschlagen, wobei eine Zuladung zwischen 12 und 25 Tonnen vorgesehen sein kann .

Die Transportröhren können einen Innendurchmesser von etwas mehr als dem Kapseldurchmesser und eine Wandstärke von mindestens 20 mm aufweisen . Der Innendruck kann z . B . bei ca . 100 Pascal ( 1 Millibar ) gehalten werden . Die Stützpfeiler, die die Transportröhren tragen, können mit einem mittleren Abstand von etwa 30 Meter positioniert sein und durch Dämpfungselemente gegen Erdbeben gesichert sein .

Generell ist es ein Problem für den Betrieb eines solchen Vakuumtransportsystems ein gewünschtes Vakuum innerhalb des Systems zu schaf fen und auf recht zuerhalten . Insbesondere bei einem Entladen oder Beladen oder einer Entnahme oder einem Einsetzen eines Transportvehikels in die Transportröhre können hierbei grosse Verluste des Innenvakuums auf treten .

Ein weiteres Problem ist die Erfüllung von insbesondere behördlichen Sicherheitsauflagen, damit beim Betrieb des Systems mögliche Gefahren vermieden werden können . Insbesondere beim Transport von Personen aber auch beim Transport von Gütern ( z . B . Gefahrengütern) ist es unerlässlich, dass vorgesehene Sicherheitseinrichtungen in einem Notfall ein unversehrtes Bergen von Personen oder Gütern aus der Transportröhre ermöglichen . Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung diese Probleme zu lösen .

Diese Aufgaben werden durch die Verwirklichung der kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst . Merkmale , die die Erfindung in alternativer oder vorteilhafter Weise weiterbilden, sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen .

Der Ansatz der vorliegenden Erfindung zum Lösen der obigen Probleme basiert auf einer Integration einer Mehrzahl von Vakuumventilen entlang der Transportröhre dar . Mit Hil fe der Vakuumventile können einerseits bestimmte Stationsbereiche entlang der Strecke atmosphärisch von der Röhre abgetrennt und für die Beladung und Entladung belüftetet und zugänglich gemacht werden . Nach der Ladetätigkeit wird der Bereich dann wieder abgeschlossen, evakuiert und die Ventile geöf fnet .

Andererseits können die Ventile in bestimmten regelmässigen Abständen entlang der Strecke vorgesehen sein . Hiermit lässt sich im Notfall ein bestimmter Abschnitt der Transportröhre verschliessen und anschliessend belüften, damit eine Bergung von Personen und/oder Gütern eingeleitet werden kann .

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

In einer Aus führungs form verlaufen die Seitenabschnitte U- förmig in Ebenen, welche rechtwinklig zur Verschlussachse liegen .

In einer weiteren Aus führungs form stehen Flächennormalen der Dichtfläche stets rechtwinkelig zur Öf fnungsachse .

In einer weiteren Aus führungs form weist die Dichtung einen Y- förmigen Querschnitt auf , wobei die beiden Schenkel des Querschnitts in der Schliessposition die Dichtfläche kontaktieren . In einer weiteren Aus führungs form ist die Verschlusskomponente , betrachtet in einer Ebene senkrecht zur Öf fnungsachse , im Bereich zwischen den beiden Hauptabschnitten plan und weist einen Absatz auf , der im ersten Hauptabschnitt die Dichtung trägt .

In einer weiteren Aus führungs form ist die Dichtfläche in ihrem zweiten Hauptabschnitt am Gleisbett und in ihrem ersten Hauptabschnitt im Schacht angeordnet .

In einer weiteren Aus führungs form weist das Vakuumventil ein Ventilgehäuse auf . Insbesondere kann das Ventilgehäuse die Ventilöf fnung bereitstellen und/oder dazu ausgebildet sein zwei Transportröhrensegmente des Vakuumtransportsystems zu verbinden .

In einer weiteren Aus führungs formweist das Ventilgehäuse einen Schacht auf , in welchem die Verschlusskomponente in der Of fenposition vollständig positioniert ist .

In einer weiteren Aus führungs form weist das Ventilgehäuse einen Schlitz auf , der so ausgebildet ist , dass die Verschlusskomponente auf ihrem Weg von der Of fenposition in die Schliessposition in den Schlitz eintaucht .

In einer weiteren Aus führungs form ist der Schlitz derart angeordnet und ausgebildet , dass die Verschlusskomponente in der Schliessposition in Richtung der Öf fnungsachse durch Stirnflächen am Schlitz arretiert wird .

In einer weiteren Aus führungs form ist die Verschlusskomponente seitlich der Ventilöf fnung im Ventilgehäuse linear gelagert .

Die Erfindung betri f ft weiterhin ein Vakuumtransportsystem mit einer Transportröhre mit mehreren Transportröhrensegmenten zum Transport eines Vehikels im Inneren entlang der Transportröhre , wobei im Inneren der Transportröhre relativ zur umgebenden Atmosphäre ein Unterdrück, insbesondere Vakuum, bereitstellbar ist , wobei das Vakuumtransportsystem mehrere j eweils zwischen zwei benachbarte Transportröhrensegmenten angeordnete Vakuumventile gemäss der Beschreibung hierin und eine Steuerung aufweist , die ausgebildet ist um zwei benachbarte der Vakuumventile so anzusteuern, dass sie ein Innenvolumen mindestens eines zwischenliegenden Transportröhrensegments verschliessen oder öf fnen .

In einer Aus führungs form weist das Vakuumtransportsystem eine Belüftungseinrichtung auf , wobei die Steuerung ausgebildet ist um die Belüftungseinrichtung so anzusteuern, dass durch Belüftung ein in dem Innenvolumen des zwischenliegenden Transportröhrensegments vorherrschendes Vakuum oder vorherrschender Unterdrück aufgehoben wird .

In einer weiteren Aus führungs form ist das Vehikel eine Kapsel oder ein Fahrzeug zum Transport mindestens einer Person und/oder von Gütern ausgebildet .

Die Erfindung betri f ft weiterhin ein Verfahren zum Belüften eines Transportröhrensegments einer Transportröhre eines Vakuumtransportsystems gemäss der Beschreibung hierin, mit den Schritten : Abbremsen eines in der Transportröhre reisenden Vehikels bis zum Stillstand, gasdichtes Schliessen derj enigen Vakuumventile , die das Transportröhrensegment begrenzen, in dem das Vehikel zum Stillstand gekommen ist , Belüften des Transportröhrensegments , in dem sich das Vehikel befindet , mit einer Belüftungseinrichtung . Die erfindungsgemässe Vorrichtung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten konkreten Aus führungsbeispielen rein beispielhaft näher beschrieben, wobei auch auf weitere Vorteile der Erfindung eingegangen wird . Im Einzelnen zeigen :

Fig . 1 eine Aus führungs form einer Transportröhre eines

Vakuumtransportsystems ;

Fig . 2-4 eine Aus führungs form eines erfindungsgemässen Vakuumventils ;

Fig . 5 eine Aus führungs form einer erfindungsgemässen

Verschlusskomponente ;

Fig . 6 eine Aus führungs form eines Profils einer erfindungsgemässen Dichtung .

Figur 1 zeigt auf schematische Weise einen Ausschnitt einer beispielhaften Transportröhre 1 eines Vakuumtransportsystems . Die Röhre 1 setzt sich bevorzugt aus einer Viel zahl von Segmenten zusammen ( siehe 2a und 2b ) , die durch Vakuumventile ( siehe 3a und 3b ) zueinander absperrbar sind .

Eine Flutung mit Luft bzw . ein Druckausgleich mit der Umgebung ist aus Sicherheitsgründen relevant . Zum Beispiel könnte ein Vehikel 4 eine Komplikation K auftreten wie etwa ein medi zinischer Notfall eines Patienten, ein Leck im Vehikelgehäuse , oder ein Brand . In einer solchen Notsituation muss das Vehikel 4 schnellstmöglich anhalten . Sofern die Lage es zulässt könnte das Vehikel 4 in einem definierten Transportröhrensegment halten, oder auch in einem beliebigen Segment , wobei dann bevorzugt Sensoren zur Detektierung des Vehikels 4 vorhanden sind . Kommt das Vehikel 4 so zum Stehen, dass ein Ventil nicht schliessen kann, so kann vorteilhaft auf das nächstverfügbare Ventil zugegri f fen werden . Anderenfalls könnte auch eine Vorrichtung vorgesehen sein, die das Vehikel 4 derart verschiebt , dass der Ventilbereich frei wird und das Ventil schliessen kann .

Das Vehikel 4 kann etwa eine Kapsel oder ein Fahrzeug sein und zum Transport mindestens einer Person und/oder von Gütern ausgebildet sein .

Wie Figur 2 im Detail zeigt , verfügt das Vakuumventil insbesondere über ein Gehäuse 5 , in welchem die Verschlusskomponente linear verschiebbar gelagert ist . Das Gehäuse kann aber auch durch das Transportröhrensystem bereitgestellt sein, d . h . die Ventilöf fnung und/oder die Dichtfläche könnten auch als externes Teil , also als nicht dem Vakuumventil zugehörig, aufgefasst werden . Als dritte Variante ist das Gehäuse 5 Teil des Vakuumventils , nicht j edoch die Ventilöf fnung 6 , die so gesehen dann Teil der Röhre ist .

Die Ventilöf fnung 6 ist in das Vakuumtransportsystem integriert wie man an den durchgängigen Schienen 7 erkennen kann . Die Ventilöf fnung definiert eine Öf fnungsachse Al .

In Figur 3 ist die Dichtfläche 8 gezeigt , die in voneinander versetzten Abschnitten verläuft . Ein erster Hauptabschnitt Hl l der Dichtfläche befindet sich im Schacht 9 an der Aussenwand der Röhre . Die Dichtung 10 liegt hier in der Schliessposition auf . Zu erkennen ist hier auch die seitliche Lagerung und Führung 11 der Verschlusskomponente 12 , welche vorteilhaft Platz einspart gegenüber konventionellen Schaft-Führungen, die die Verschlusskomponente von oben antreiben .

Die Verschlusskomponente 12 ist durchgängig plan, bis auf einen Absatz im oberen Teil , welcher die Dichtung im Hauptabschnitt H21 trägt . Im Hauptabschnitt H22 liegt die Dichtung 10 in der Schliessposition am Hauptabschnitt H12 der Dichtfläche 8 an . Die Hauptabschnitte Hl l und H21 liegen in einer ersten Ebene , welche senkrecht zur Öf fnungsachse Al steht . Die Hauptabschnitte H12 und H22 liegen in einer zweiten Ebene , die ebenfalls senkrecht zur Öf fnungsachse Al steht . Die erste Ebene und die zweite Ebene sind axial (bezogen auf die Öf fnungsachse Al ) zueinander versetzt . Diesen Versatz überbrücken die Seitenabschnitte , die hier verdeckt sind, aber anhand von Figur 5 näher erläutert werden sollen .

Die Dichtfläche 8 umläuft die Ventilöf fnung 6 und die umfangsgeschlossene , einstückige Dichtung 10 ist folglich zum Zusammenwirken mit der Dichtfläche 8 ausgebildet , sodass die Ventilöf fnung gasdicht verschlossen werden kann .

Eine Antriebseinheit 13 stellt eine derartige Bewegung der Verschlusskomponente 12 relativ zur Ventilöf fnung bereit , dass die Verschlusskomponente parallel zu der Verschlussachse A2 von der Of fenposition in die Schliessposition und zurück verstellbar ist . Die Verschlussachse A2 steht senkrecht zur Öf fnungsachse Al .

I st das Vakuumventil vollständig geöf fnet , so taucht die Verschlusskomponente 12 durch den Schlitz 14 ganz in den Schacht 9 ein .

Figur 4 zeigt eine Schnittansicht des Vakuumventils in der Schliessposition . Hier ist der besagte Absatz im Verschlusskomponente 12 im oberen Bereich gut zu erkennen, der letztlich auch für den Versatz der Hauptabschnitte H21 und H22 sorgt.

Auf dem Weg von der Offenposition in die Schliessposition taucht die Verschlusskomponente mit dem planen Bereich durch den Schlitz 14 in die Röhre ein. Die Dichtung berührt dann in ihrem ersten und zweiten Hauptabschnitt H21 und H22 die Dichtfläche 8 an deren jeweiligen ersten und zweiten Hauptabschnitt Hll und H12 und verschliesst damit die Ventilöffnung gasdicht.

Ein Beispiel, wie die Dichtung 10 dann an der Dichtfläche 8 angelegt wird, zeigt Figur 6. Die Dichtung 10 hat insbesondere eine Dichtungslippe mit Y-förmigem Querschnitt oder Profil. Durch Anpressen gegen die Dichtfläche 8 spreizen sich die Y-Schenkel auf, was zusätzliche Sicherheit der Abdichtung verspricht, wenn bei Flutung des Rohrsegmentes die hohe Druckdifferenz auftritt. Das (nicht zwangsläufig symmetrische) Y-Profil stellt auch sicher, dass in beide Richtungen abgedichtet werden kann.

Ein solches Y-Profil der Dichtung 10 ist aber nicht zwingend erforderlich. In anderen Aus führungs formen hat die Dichtung ein beliebiges andersartiges Profil, z.B. ein kreisrundes, rechteckiges, dreieckiges, viereckiges, mehreckiges, Labyrinth-artiges, U-förmiges, W-förmiges, oder M-förmiges Profil.

Die durch Flutung des Segments auftretende Druckdifferenz bewirkt auch, dass auf die Verschlusskomponente 12 eine sehr hohe Kraft ausgeübt wird. Dadurch, dass der Schlitz 14 nur wenig oder kein Spiel der eingetauchten Verschlusskomponente 12 zulässt, wird diese also durch die Stirnflächen des Schlitzes 14 arretiert bzw . festgehalten, dies über den gesamten ersten Hauptabschnitt hinweg .

Die Geometrie des Dichtungsumlaufs ist nun in Figur 5 im Detail gezeigt . Hier verlaufen die Seitenabschnitte S21 und S22 der Dichtung beispielhaft U- förmig in Ebenen, welche rechtwinklig zur Verschlussachse A2 bzw . parallel zur Öf fnungsachse Al liegen . Entsprechend verlaufen Seitenabschnitte der Dichtfläche S i l und S 12 ( siehe Figur 3 ) . Die Schenkel der U- förmigen Abschnitte verbinden dabei die beiden Hauptabschnitte der Dichtung bzw . der Dichtfläche . Somit wird der axiale Versatz geschaf fen, wodurch das Ventil durch eine vertikale Zustellung ( entlang der Verschlussachse ) geschlossen werden kann .

Die Flächennormalen der Dichtfläche 8 bzw . der Dichtung 10 stehen stets rechtwinkelig zur Öf fnungsachse Al . Deshalb wird an allen Orten der umlaufenden Dichtung immer senkrecht zur Druckausübung abgedichtet . In Anpressrichtung wird die Dichtung an sich deshalb nie durch die Druckdi f ferenz abgelenkt oder verändert - sie ist unabhängig von der Flutung . Das Festhalten der Verschlusskomponente 12 ist abgekoppelt , weil dies durch die Stirnflächen des Schlitzes 14 übernommen wird .

In seinem zweiten Hauptabschnitt H22 ist die Dichtung 10 und entsprechend der Verlauf der Verschlusskomponente 12 so ausgestaltet , dass damit gegen das Gleisbett als Dichtfläche 8 abgedichtet wird . Konkret kann das bedeuten, dass also die Form der Verschlusskomponente 12 und/oder die der Dichtung 10 an ein Gleisbett angepasst sind . Es kann aber auch bedeuten, wie in dem Fall aus Figur 4 , dass ein unebenes Gleisbett durch eine in diesem Bereich ebene Verschlusskomponente 12 und Dichtung 10 durch elastisches "Anschmiegen" des Dichtungsmaterials überbrückt und abgedichtet wird . Die Dichtung 10 ist mit anderen Worten also in einer Aus führungs form dazu ausgebildet , die Ventilöf fnung gasdicht zu verschliessen, indem die Dichtung gegenüber einer Gleisbettstruktur , welche von der Dichtfläche umfasst ist , durch elastische Verformung im zweiten Hauptabschnitt gasdicht abdichtet . Ein unebenes Gleisbett , d . h . eine wie auch immer geartete Gleisbettstruktur , die keine plane Fläche ist , kann aber muss nicht eine Schiene , wie in den Figuren 2-4 zu sehen, aufweisen . Es kann sich auch um Fahrbahnvertiefungen oder eine Kombination von Erhebungen und Vertiefungen handeln, wobei die Dichtung 10 an sich zumindest teilweise diese Unebenheiten ausgleicht durch elastisches Formanpassung .

Andere Formen einer Dichtfläche sind selbstverständlich auch denkbar, z . B . eine gerade Form, sodass der zweite Hauptabschnitt H22 der Dichtung zumindest teilweise in eine ebene Nut im Gleisbett als Dichtfläche eintauchen kann (nicht dargestellt ) . Solche Nuten stören das Vehikel 4 normalerweise nicht , da etwa bevorzugt magnetische Führungen eingesetzt werden und insbesondere auch weil der " Teller" , also die Verschlusskomponente 12 sehr dünn gestaltet sein kann, wodurch die Nut im Boden sehr dünn sein kann . Durch eine solche zusätzliche Nut wäre die Verschlusskomponente zusätzlich in axialer Richtung arretiert .

Mit dem Gehäuse 5 können die Transportröhrensegmente eines Vakuumtransportsystems j eweils verbunden werden, wie in Figur 1 gezeigt . Eine Steuerung (nicht dargestellt ) , insbesondere ein Computer, steuert zwei benachbarte der Vakuumventile 3a und 3b, so an, dass sie ein Innenvolumen des zwischenliegenden Transportröhrensegments verschliessen oder öf fnen . Eine Belüftungseinrichtung 15 wird dann, z . B . ebenfalls durch die Steuerung, angesteuert um durch Belüftung ein in dem Innenvolumen des zwischenliegenden Transportröhrensegments 2a vorherrschendes Vakuum oder vorherrschender Unterdrück auf zuheben .

Insbesondere ist in einigen oder allen Röhrensegmenten eine Ent-/Beladeluke z . B . für ein Vehikel vorzusehen ( in Figur 1 nicht dargestellt ) .

Wenn von " zwei benachbarten der Vakuumventile" die Rede ist , ist damit selbstverständlich auch der Fall inkludiert , dass zwei Segmente gleichzeitig geflutet werden indem zwei Ventile geschlossen werden, zwischen welchen sich zwei Röhrensegmente und ein of fenbleibendes Ventil befindet oder gar drei Röhrensegmente und zwei of fenbleibende Ventile , und so weiter .

Es versteht sich, dass die dargestellten Figuren nur mögliche Aus führungsbeispiele schematisch darstellen . Die verschiedenen Ansätze können erfindungsgemäss ebenso miteinander sowie mit Ventilen zum Verschliessen von Prozessvolumina unter Vakuumbedingungen des Stands der Technik kombiniert werden .