VENTILANORDNUNG MIT VENTILMODUL UND BASISMODUL

TECHNISCHER HINTERGRUND

[0001 ] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilanordnung, ein Probentrenngerät und ein Verfahren zum Handhaben einer Ventilanordnung.

[0002] In einer HPLC wird typischerweise eine Flüssigkeit (mobile Phase) bei einer sehr genau kontrollierten Flussrate (zum Beispiel im Bereich von Mikrolitern bis Millilitern pro Minute) und bei einem hohen Druck (typischerweise 20 bis 800 bar und darüber hinausgehend, derzeit bis zu 2000 bar), bei dem die Kompressibilität der Flüssigkeit spürbar sein kann, durch eine sogenannte stationäre Phase (zum Beispiel in einer chromatografischen Säule), bewegt, um einzelne Komponenten einer in die mobile Phase eingebrachten Probenflüssigkeit voneinander zu trennen. Ein solches HPLC-System ist bekannt zum Beispiel aus der EP 0,309,596 B1 derselben Anmelderin, Agilent Technologies, Inc. Ein solches HPLC-System hat häufig eine Fluidpumpe mit einem oder mehreren in einer Kolbenkammer reziprozierenden Kolben, der oder die mit einem oder mehreren Einlassventilen Zusammenwirken. Auch ein Injektor zum Injizieren der fluidischen Probe in die mobile Phase kann ein fluidisches Injektorventil aufweisen.

[0003] Mit anderen Worten sind bei Probentrenngeräten häufig ein oder mehrere Fluidventile vorgesehen.

[0004] US 9 845 894 B2 offenbart ein Rotorventil mit einem Stator und einem Rotor, der zum Rotieren gegenüber dem Stator um eine Ventilachse in rotatorischem Gleiteingriff steht. Der Stator enthält eine Mehrzahl von Fluidanschlüssen. Der Rotor ist zum selektiven fluidischen Verbinden von zwei oder mehr dieser Fluidanschlüsse während des rotatorischen Gleiteingriffs betreibbar. Ferner weist das Ventil einen Aktuator auf, der Rotor und Stator außer Eingriff bringen kann, um ein effizientes Reinigen von Ventilverbindungen zu ermöglichen.

[0005] Die Wartung und der Austausch von Komponenten eines Fluidventils ist häufig aufwendig. OFFENBARUNG

[0006] Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Fluidventil zu schaffen, bei dem eine einfache Wartung und ein einfacher Austausch von Komponenten oder Bauteilen, insbesondere eines Rotors, ermöglicht ist. Die Aufgabe wird mittels der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen gezeigt.

[0007] Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Ventilanordnung geschaffen, aufweisend ein Ventilmodul mit einem Stator und einem Rotor, wobei der Rotor relativ zu dem Stator rotierbar oder drehbar ist, so dass zwischen dem Stator und dem Rotor mindestens eine Fluidverbindung (d.h. ein schaltbarer fluidischer Pfad, der einen Fluidfluss zwischen Rotor und Stator selektiv zulässt oder nicht zulässt) ausbildbar ist, ein Krafterzeugungsmechanismus zum Kraftkoppeln des Rotors und des Stators gegeneinander, ein Kraftsteuermechanismus zur Steuerung des Krafterzeugungsmechanismus um eine selektive Aktivierung oder Deaktivierung der Kraftkopplung zwischen Rotor und Stator zu bewirken, und ein Basismodul, das zumindest einen Teil eines Kraftsteuermechanismus (d.h. den gesamten Kraftsteuermechanismus oder nur einen Teil des Kraftsteuermechanismus) zum selektiven Kraftfreistellen oder Kraftkoppeln von Rotor und Stator aufweist. Das Ventilmodul und das Basismodul sind damit mittels der selektiven Aktivierung oder Deaktivierung der Kraftkopplung zwischen Rotor (106) und Stator selektiv miteinander koppelbar oder voneinander entkoppelbar.

[0008] Gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Probentrenngerät zum Trennen einer fluidischen Probe bereitgestellt, wobei das Probentrenngerät einen Fluidantrieb zum Antreiben einer mobilen Phase und der darin befindlichen fluidischen Probe, eine Probentrenneinrichtung zum Trennen der in der mobilen Phase befindlichen fluidischen Probe und eine Ventilanordnung (durch die zum Beispiel die mobile Phase und/oder die fluidische Probe führbar ist) mit den oben beschriebenen Merkmalen aufweist.

[0009] Gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren zum Flandhaben einer Ventilanordnung mit den oben beschriebenen Merkmalen bereitgestellt, wobei das Verfahren ein Betreiben der Ventilanordnung in einem Betriebszustand (der zum Beispiel als Fluidsteuerzustand bezeichnet werden kann), in dem das Ventilmodul und das Basismodul (insbesondere zum Zulassen oder Nichtzulassen eines Fluidflusses) miteinander gekoppelt und der Rotor und der Stator miteinander kraftgekoppelt sind, und (zum Beispiel in einem anderen Betriebszustand, der zum Beispiel als Wartungszustand bezeichnet werden kann) ein nachfolgendes Kraftfreistellen des Rotors relativ zu dem Stator mittels (zum Beispiel benutzerseitigen Betätigens oder prozessorseitigen Ansteuerns) des Kraftsteuermechanismus aufweist.

[0010] Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „Kraftsteuermechanismus“ insbesondere ein Mechanismus verstanden, der eine definierte Einstellung erlaubt, ob ein Rotor und ein Stator der Ventilanordnung miteinander kraftgekoppelt sind (d.h. gegenseitig eine Kraft aufeinander ausüben) oder voneinander kraftfreigestellt sind (d.h. in einem Betriebszustand befindlich sind, in dem sie aufeinander keine Kraft ausüben und daher voneinander kraftentkoppelt sind). Der Kraftsteuermechanismus kann an und/oder in dem Basismodul implementiert sein. Flingegen kann ein Krafterzeugungsmechanismus (zum Beispiel ein Federbauteil), der eine Koppelkraft zwischen Rotor und Stator erzeugen kann, zum Beispiel in dem Ventilmodul oder in dem Basismodul oder teils in dem Ventilmodul und zu einem anderen Teil in dem Basismodul angeordnet sein. Insbesondere kann der Kraftsteuermechanismus ausgebildet sein, den Krafterzeugungsmechanismus so zu steuern, dass Letzterer zum Kraftkoppeln eine Kopplungskraft auf Rotor und/oder Stator ausübt oder zum Kraftfreistellen vom Ausüben einer Kopplungskraft auf Rotor und/oder Stator absieht.

[001 1 ] Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine

Ventilanordnung bereitgestellt, die aus insbesondere zwei separat handhabbaren

Bauteilen, nämlich einem Ventilmodul und einem Basismodul, aufgebaut ist. Das

Ventilmodul enthält die mit einem zu handhabenden Fluid in Kontakt kommenden

Komponenten, das heißt einen Stator und einen Rotor mit entsprechenden fluidischen Strukturen. Zwischen Stator und Rotor kann durch entsprechendes

Schalten der Ventilanordnung eine fluidische Kopplung zwischen fluidführenden

Öffnungen des Stators und fluidführenden Öffnungen des Rotors ausgebildet werden, oder eine solche fluidische Kopplung deaktiviert werden. Das Ventilmodul ist als rotatorisches Ventilmodul ausgebildet, bei dem ein Verdrehen zwischen Rotor und Stator die unterschiedlichen Fluidkopplungszustände bzw. Fluidentkopplungszustände ermöglicht. Im Betrieb, d.h. wenn ein Fluid zwischen Rotor und Stator geführt werden soll, sind einander zugewandte Kopplungsflächen von Rotor und Stator miteinander kraftgekoppelt. Dies kann insbesondere bedeuten, dass Rotor und Stator dann derart fest aufeinander aufgepresst werden, dass eine im Wesentlichen fluiddichte Flandhabung des Fluids zwischen Rotor und Stator ermöglicht ist. Ein Kraftsteuermechanismus steuert die Kraftkopplung zwischen Rotor und Stator und bewirkt im kraftgekoppelten Zustand, dass Rotor und Stator miteinander fluiddicht gekoppelt werden. Der genannte Kraftsteuermechanismus kann zumindest teilweise in dem Basismodul implementiert sein, das als von dem Ventilmodul separat handhabbares Bauteil ausgebildet ist. Das modulare Vorsehen von Ventilmodul und Basismodul als separat handhabbare Bauteile bewirkt Vorteile im Zusammenhang mit der Wartung und einer gegebenenfalls erforderlichen Reparatur bzw. einem Auswechseln von einem oder mehreren Verschleißteilen der Ventilanordnung nach längerer Benutzung. Insbesondere der Rotor ist eine Komponente, die aufgrund hoher mechanischer Beanspruchung im Betrieb nach einer gewissen Betriebszeit ausgewechselt oder zumindest gewartet werden sollte. Um einem Benutzer diese Wartung oder dieses Auswechseln zu ermöglichen, kann mittels des Kraftsteuermechanismus die zuvor beschriebene Kraftkopplung zwischen Rotor und Stator deaktiviert werden, das heißt ein Kraftfreistellen von Rotor und Stator eingestellt werden. In einem kraftfreigestellten Zustand von Rotor und Stator sind diese beiden Komponenten dann nicht fluiddicht kraftgekoppelt, insbesondere nicht aufeinander fest aufgepresst oder kontaktbehaftet. Nach der Kraftfreistellung kann zum Beispiel der Rotor in einfacher und intuitiver Weise ausgewechselt werden, ohne dass ein Benutzer diffizile Justiermaßnahmen vornehmen muss. Grund hierfür ist, dass der Kraftsteuermechanismus ein Kraftfreistellen ermöglicht und dann einen Rotoraustausch durch bloßes Abnehmen des verschlissenen Rotors und Aufsetzen eines Austauschrotors erlaubt. Da die Ausbildung des Kraftsteuermechanismus einen gewissen Aufwand erfordert, können entsprechende Komponenten zumindest zum Teil und bevorzugt vollständig in dem Basismodul untergebracht werden, im Unterschied zu einer Unterbringung all dieser Bauteile in dem Ventilmodul. Auf diese Weise ist es möglich, ein funktional leistungsstarkes Basismodul vorzusehen und dieses wahlweise auch mit mehreren unterschiedlichen, jeweils wenig komplex gestalteten Ventilmodulen kombinieren und betreiben zu können. Der hardwaretechnische Gesamtaufwand im Zusammenhang mit der Ausbildung der Ventilanordnung kann bei hoher Funktionalität durch die beschriebene Modularität gering gehalten werden.

[0012] Im Weiteren werden zusätzliche Ausgestaltungen der Ventilanordnung sowie des Probentrenngeräts und des Verfahrens beschrieben.

[0013] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Ventilanordnung als Hochdruckventilanordnung ausgebildet sein. Insbesondere kann die Ventilanordnung zum Handhaben eines Fluids bei einem Druck von mindestens 800 bar, insbesondere von mindestens 1200 bar, weiter insbesondere von mindestens 1800 bar, ausgebildet sein. Eine solche Hochdruckventilanordnung kann bei Hochdruckanwendungen wie zum Beispiel einer HPLC, allgemeiner in der Flüssigchromatographie, mit Vorteil zum Einsatz kommen. Bei Hochdruckanwendungen werden Fluide unter hohem Druck von Hunderten oder sogar Tausenden von bar gefördert, was besonders hohe Anforderungen an die Dichtigkeit eines Fluidventils stellt, um Leckage zu verhindern. Um eine solche Dichtigkeit zu erreichen, ist eine zuverlässige und reproduzierbare Kraftkopplung zwischen Stator und Rotor im Betrieb der Ventilanordnung vorteilhaft. Indem bei einer Ventilanordnung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung diese Kraftkopplung durch einen Kraftsteuermechanismus gesteuert wird, ist diese anspruchsvolle und fehleranfällige Aufgabe dem Benutzereingriff entzogen und kann daher zuverlässig und fehlerfrei in definiert gesteuerter Weise durchgeführt werden.

[0014] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Ventilanordnung zumindest ein weiteres Ventilmodul mit einem weiteren Stator und einem weiteren Rotor aufweisen, wobei der weitere Rotor relativ zu dem weiteren Stator rotierbar oder drehbar ist, so dass zwischen dem weiteren Stator und dem weiteren Rotor mindestens eine Fluidverbindung ausbildbar ist, und wobei das zumindest eine weitere Ventilmodul ausgebildet ist, anstelle des Ventilmoduls mit dem Basismodul gekoppelt zu werden oder von dem Basismodul entkoppelt zu werden. Anders ausgedrückt kann bei der Ventilanordnung ein einziges Basismodul mit mehreren Ventilanordnungen als austauaschbaren Ventilkartuschen kombiniert werden, von denen für eine jeweilige Anwendung eine bestimmte mit dem Basismodul verkoppelt wird. Der größere hardwaretechnische Aufwand im Zusammenhang mit der Ausgestaltung des Basismoduls, insbesondere des Kraftsteuermechanismus, fällt dann anschaulich nur einmal an, wobei ein Benutzer diese Plattform des Basismoduls für die Montage ganz unterschiedlicher Ventilmodule in Übereinstimmung mit einer bestimmten Anwendung nutzen kann. Dies führt insgesamt zu einer kompakten und ressourcensparenden Konfiguration.

[0015] Gemäß einem Ausführungsbeispiel können das Ventilmodul und das weitere Ventilmodul sich hinsichtlich zumindest einem aus der Gruppe unterscheiden, die besteht aus einem Fluidkopplungsmuster, einem unterstützten Betriebsdruck und einer zugeordneten Applikation. Unter einem Fluidkopplungsmuster kann eine Anordnung von Fluidanschlüssen (auch Ports genannt) und gegebenenfalls Fluidkopplungskanälen (zum Beispiel fluidführende Nuten) an dem Stator sowie eine Anordnung von einem oder mehreren Fluidkopplungskanälen bei dem Rotor verstanden werden. Solche kooperierenden Fluidanschlüsse und Fluidkopplungskanäle können in den unterschiedlichen Schaltzuständen des Ventilmoduls unterschiedliche Fluidkopplungszustände bzw. Fluidentkopplungszustände realisieren. Ferner können unterschiedliche Ventilmodule für unterschiedliche Betriebsdrücke ausgelegt sein. Unterschiedlichen Applikationen der Ventilanordnung (zum Beispiel die Verwendung als Injektorventil, Probenzwischenspeicherventil, Rückschlagventil, Einlassventil, etc.) kann daher mit einem Basismodul und unterschiedlichen Ventilmodulen Rechnung getragen werden.

[0016] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Ventilmodul ausgebildet sein, ausschließlich eine Ventilfunktion zu erfüllen. Mit anderen Worten kann die

Ausgestaltung eines Ventilmoduls sich darauf beschränken, dass es die

Ventilfunktion durch Zusammenwirken von Rotor und Stator ermöglicht. Andere

Funktionen können in das Basismodul ausgelagert werden. Insbesondere kann der

Kraftsteuermechanismus im Basismodul implementiert sein, wohingegen im

Ventilmodul lediglich ein Krafterzeugungsmechanismus wie zum Beispiel ein

Tellerfederpaket, vorgesehen sein kann. Die mehreren Ventilmodule können daher allesamt einfach und kompakt ausgebildet sein und mit ein und derselben Plattform in Form desselben Basismoduls betreibbar sein. Dies reduziert insgesamt den hardwaretechnischen Aufwand im Zusammenhang mit der Ausgestaltung der Ventilanordnung.

[0017] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Ventilanordnung den mittels des Kraftsteuermechanismus steuerbaren Krafterzeugungsmechanismus aufweisen, der ausgebildet ist, eine dem Kraftkoppeln des Rotors und des Stators dienende Kopplungskraft zu erzeugen. Der Krafterzeugungsmechanismus kann in einem ersten Betriebszustand von dem Kraftsteuermechanismus so angesteuert werden, dass Rotor und Stator mittels der von dem Krafterzeugungsmechanismus erzeugten Kopplungskraft kraftgekoppelt werden. Ferner kann der Krafterzeugungsmechanismus in einem zweiten Betriebszustand von dem Kraftsteuermechanismus so angesteuert werden, dass Rotor und Stator ungeachtet einer von dem Krafterzeugungsmechanismus erzeugten Kopplungskraft voneinander kraftfreigestellt werden, sodass die Kopplungskraft dann nicht auf Rotor und Stator einwirkt. Letzteres kann durch selektive Deaktivierung der Kopplungskraft erfolgen, sodass der Krafterzeugungsmechanismus dann zeitweise überhaupt keine Kraft erzeugt (zum Beispiel durch Abschalten einer Stromquelle, wenn eine magnetische Kopplungskraft durch einen Elektromagneten erzeugt wird). Alternativ kann zum Kraftfreistellen zwischen Rotor und Stator die Kopplungskraft aufrechterhalten bleiben, aber ein Einwirken derselben auf Rotor oder Stator temporär verunmöglicht werden (zum Beispiel durch mechanisches Verfahren des Rotors und/oder des Stators so, dass eine Federkraft des

Krafterzeugungsmechanismus nicht mehr auf Rotor bzw. Stator einwirkt).

[0018] Besonders vorteilhaft kann der Kraftsteuermechanismus in dem

Ventilmodul angeordnet sein. Dann befindet sich die Position der Kraftübertragung zwischen Rotor und Stator sehr nahe an der Position von Rotor bzw. Stator, wodurch eine stark unerwünschte Erzeugung von Kippkräften zwischen Rotor und Stator wirkungsvoll unterdrückt werden kann. Umfänglich nicht vollständig homogene Anpresskräfte des Rotors an den Stator wirken dann anschaulich nur entlang eines sehr kurzen Flebelweges zwischen Kraftsteuermechanismus und Rotor, die beide in dem Ventilmodul befindlich sind. Durch das Implementieren des Krafterzeugungsmechanismus in dem Ventilbauteil kann folglich ein besonders verschleißarmer Betrieb der Ventilanordnung sichergestellt werden. [0019] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Ventilanordnung ein (insbesondere in dem Ventilbauteil angeordnetes) Federbauteil (insbesondere ein Tellerfederpaket) zum Kraftkoppeln des Rotors und des Stators mittels einer Federkraft aufweisen. Anders ausgedrückt können mittels einer mechanischen Feder im Betrieb Stator und Rotor aufeinander aufgedrückt werden. Das Federbauteil ist ein Beispiel für den oben genannten Krafterzeugungsmechanismus. Insbesondere ein ringförmig ausgebildetes Tellerfederpaket ist sehr gut dafür geeignet, eine umfänglich konstante Kraft zwischen Rotor und Stator auszubilden, um ein möglichst verkippungsfreies Kraftkoppeln im Betrieb zu ermöglichen.

[0020] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Kraftsteuermechanismus ausgebildet sein, das Federbauteil zu steuern. Insbesondere kann der Kraftsteuermechanismus betätigbar sein, eine Einwirkung der Federkraft zwischen Rotor und Stator selektiv zu deaktivieren. Somit kann der vorzugsweise vollständig in dem Basismodul implementierte Kraftsteuermechanismus dafür eingesetzt werden, die Stator und Rotor kraftkoppelnde Wirkung des Federbauteils selektiv auszuschalten, zum Beispiel um einen Austausch des Rotors in einem kraftfreigestellten Zustand zu ermöglichen.

[0021 ] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Ventilanordnung einen teils an dem Stator vorgesehenen, teils an dem Rotor oder einem Ventilgehäuse (in dem der Rotor angeordnet sein kann) des Ventilmoduls vorgesehenen Kopplungsmechanismus zum Koppeln des Stators mit dem Rotor aufweisen. Insbesondere kann der Kopplungsmechanismus als Bajonettmechanismus, Schraubmechanismus oder Mechanismus unter Verwendung von mindestens einem Befestigungselement (insbesondere Schrauben) ausgebildet sein. Korrespondierende mechanische, magnetische oder in anderer Weise zusammenwirkende Strukturen an Rotor bzw. Ventilgehäuse einerseits und Stator andererseits können somit ermöglichen, den Rotor und den Stator miteinander wahlweise zu verbinden oder voneinander zu trennen.

[0022] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Kopplungsmechanismus ausgebildet sein, ein Entkoppeln von Stator und Rotor nur dann zuzulassen, wenn der Rotor gegenüber dem Stator mittels des Kraftsteuermechanismus kraftfreigestellt ist, so dass das Entkoppeln andernfalls verunmöglicht ist. Mit Vorteil kann die mechanische Konfiguration der Ventilanordnung also derart ausgestaltet sein, dass ein Abnehmen des Stators von dem Rotor nur dann ermöglicht ist, wenn zuvor Stator und Rotor mittels des Kraftsteuermechanismus kraftfreigestellt worden sind. Dadurch können unerwünschte Kraftspitzen verhindert werden, wenn Stator und Rotor im kraftgekoppelten Zustand voneinander getrennt würden. Um zum Beispiel einen Rotor der Ventilanordnung auszutauschen, hat ein Benutzer daher zunächst mittels des Kraftsteuermechanismus Rotor und Stator kraftfreizustellen und kann erst nachfolgend den Stator vom Rotor abnehmen, um Letzteren auszutauschen. Dies ermöglicht eine fehlerrobuste und einfache, intuitive und gleichsam gesteuerte Handhabung der Ventilanordnung zum Austauschen oder Warten von Bauteilen in deren Inneren.

[0023] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Ventilanordnung eine Antriebseinrichtung aufweisen, insbesondere einen Motor, weiter insbesondere einen Elektromotor. Die Antriebseinrichtung kann zum rotatorischen Antreiben des Rotors ausgebildet sein. Eine solche Antriebseinrichtung kann vorgesehen werden, um den Rotor im Schaltbetrieb der Ventilanordnung zu drehen.

[0024] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Antriebseinrichtung an und/oder in dem Basismodul angeordnet sein. Es ist vorteilhaft, die Antriebseinrichtung im Basismodul unterzubringen oder daran anzustücken, da die Antriebseinrichtung dann nur einmal für mehrere unterschiedliche Ventilmodule ausgebildet werden kann. Dies fördert weiter eine ressourcensparende Ausgestaltung der Ventilanordnung.

[0025] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Kraftsteuermechanismus ausgebildet sein, zum Kraftfreistellen den Rotor und den Stator gegeneinander (insbesondere axial) zu verschieben. Zum Beispiel kann zum Kraftfreistellen der Kraftsteuermechanismus den Rotor in axialer Richtung zurückversetzen (d.h. hin zu dem Basismodul zu verschieben) und dadurch vom Stator beabstanden. Durch das Kraftfreistellen kann also insbesondere ein direkter physischer Kontakt zwischen den einander gegenüberliegenden und im Betrieb zusammenwirkenden und einander berührenden Kopplungsflächen von Rotor und Stator abgestellt werden. Eine solche Betriebslogik kann mechanisch in einfacher Weise implementiert werden, indem der Kraftsteuermechanismus eine in Richtung des Basismoduls wirkende Kraft auf den Rotor ausübt und dadurch eine den Rotor gegen den Stator pressende Kraft deaktiviert.

[0026] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Kraftsteuermechanismus mittels Muskelkraft betätigbar sein, insbesondere einen Betätigungshebel zum Betätigen durch einen Benutzer aufweisen. Es ist also möglich, einen von einem Benutzer intuitiv zu betätigenden mechanischen Mechanismus in der Ventilanordnung zu implementieren, mit dem der Benutzer die Kraft aufbringen und auf die Ventilanordnung übertragen kann, um die Kraftfreistellung oder Kraftkopplung zwischen Rotor und Stator zu bewerkstelligen. Dies kann mit Vorteil durch einen Betätigungshebel realisiert werden, der von einem Benutzer bloß umgelegt werden braucht, um zwischen dem kraftkoppelnden und dem kraftfreigestellten Zustand hin und her zu schalten.

[0027] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Kraftsteuermechanismus alternativ oder ergänzend zu einem Muskelbetrieb motorgesteuert betätigbar sein. Alternativ oder ergänzend zur Implementierung des Kraftsteuermechanismus zur Betätigung mittels Muskelkraft kann der Kraftsteuermechanismus also auch motorgesteuert bzw. automatisch gesteuert betätigt werden. Gemäß einer entsprechenden Ausgestaltung kann ein separater Antriebsmechanismus (d.h. ein Antriebsmechanismus, der von einem anderen Antriebsmechanismus zum Rotieren des Rotors gegenüber dem Stator unterschiedlich sein kann) zum Betätigen des Kraftsteuermechanismus implementiert werden. Dadurch kann eine für einen Benutzer besonders komfortable Ventilanordnung bereitgestellt werden. Gemäß einer anderen Ausgestaltung kann derselbe Antriebsmechanismus, der zum Drehen des Rotors vorgesehen sein kann, in einem anderen Betriebsmodus auch zum Betätigen des Kraftsteuermechanismus eingesetzt werden. Dadurch ist eine besonders kompakte Ventilanordnung ermöglicht.

[0028] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Stator eine Mehrzahl von Fluidanschlüssen zum Anschließen an eine jeweilige Fluidleitung und optional einen oder mehrere Fluidkopplungskanäle aufweisen. Solche Fluidanschlüsse oder Ports erlauben es, ein oder mehrere andere fluidische Komponenten an die Ventilanordnung fluidisch anzuschließen. Optional kann der Stator auch einen oder mehrere Fluidkopplungskanäle, zum Beispiel Nuten in einer Kontaktfläche zu dem Rotor, aufweisen. Durch letztere Maßnahme kann die Funktion des Stators weiter verfeinert werden.

[0029] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Rotor mindestens einen Fluidkopplungskanal zum selektiven fluidischen Koppeln oder fluidischen Entkoppeln von Fluidanschlüssen des Stators aufweisen. Einer oder mehrere Fluidkopplungskanäle, zum Beispiel Nuten in einer Kopplungsfläche des Rotors zum Stator, können in unterschiedlichen Schaltzuständen der Ventilanordnung unterschiedliche Fluidkopplungszustände ausbilden. Fluidanschlüsse des Stators können mittels solcher Fluidkopplungskanäle wahlweise miteinander fluidisch gekoppelt oder voneinander fluidisch entkoppelt werden. Dadurch können auch komplexe fluidische Aufgaben erfüllt werden.

[0030] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann oder können der Rotor und/oder der Stator ein keramisches Bauteil sein. Bei solch harten keramischen Bauteilen ist der erreichbare Verkippschutz zwischen Rotor und Stator besonders vorteilhaft, um eine hohe Lebensdauer zu erreichen. Bei Konfiguration von Rotor bzw. Stator als keramisches Bauteil ist nämlich eine besonders hohe Robustheit gegen eine unerwünschte Verkippung zwischen Rotor und Stator wichtig. Andernfalls können die harten keramischen Oberflächen von Rotor und Stator aufeinander reiben und so zu einem schnellen Verschleiß von Komponenten der Ventilanordnung beitragen. Insbesondere durch das in Umfangsrichtung gleichmäßige Ausüben einer Kopplungskraft zwischen Rotor und Stator, gefördert durch ein Tellerfederpaket bzw. den axial wirkenden Kraftsteuermechanismus, kann ein solch unerwünschtes Verkippen unterdrückt werden und eine hohe Lebensdauer der Ventilanordnung erreicht werden.

[0031 ] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Kraftsteuermechanismus zum Kraftfreistellen des Rotors gegenüber dem Stator zum Ausüben einer Zugkraft auf den Rotor ausgebildet sein. Eine solche Zugkraft kann mechanisch einfach implementiert werden und zuverlässig eine erwünschte Kraftfreistellung zwischen Rotor und Stator bewerkstelligen. Der Kraftsteuermechanismus kann ausgebildet werden, um die Zugkraft in axialer Richtung, das heißt parallel zu einer Drehachse des Rotors im Betrieb, wirken zu lassen. [0032] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Kraftsteuermechanismus zum berührungsfreien Kraftfreistellen des Rotors gegenüber dem Stator ausgebildet sein, insbesondere zum Kraftfreistellen mittels Ausbildens eines Abstands zwischen Kopplungsflächen des Rotors und des Stators in einem Bereich zwischen 0,1 mm und 0,5 mm, insbesondere zwischen 0,2 mm und 0,3 mm. Im Betrieb der Ventilanordnung, das heißt wenn zwischen dem Rotor und dem Stator Fluid transportiert wird, sollen Rotor und Stator an einander gegenüberliegenden Kontaktflächen mit Kraft aufeinander gedrückt werden, um eine Leckage zu vermeiden. Wenn der Kraftsteuermechanismus Rotor und Stator relativ zueinander kraftfreistellt bzw. kraftentkoppelt, kann dies mit Vorteil dazu führen, dass eine direkte Berührung bzw. ein unmittelbarer physischer Kontakt zwischen den zusammenwirkenden Kontaktflächen von Rotor und Stator wegfällt. Hierfür kann ein kleiner, aber präzise einhaltbarer Abstand zwischen Rotor und Stator eingestellt werden.

[0033] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Ventilanordnung eine Verdrehsicherung zum Unterbinden einer Verdrehung zwischen dem Rotor und dem Stator aufweisen, insbesondere um dadurch eine vorgegebene Winkellage zwischen dem Rotor und dem Stator einzustellen. Indem eine Verdrehsicherung in der Ventilanordnung implementiert wird, insbesondere zwischen Basismodul und Ventilmodul, kann eine feste Winkelstellung zwischen Rotor und Stator im montierten Zustand sichergestellt werden. Dadurch kann einer Steuerung der Ventilanordnung zuverlässig zur Kenntnis gebracht werden, in welcher relativen Ausgangsposition sich Rotor und Stator nach einer Montage befinden. Dies ermöglicht wiederum ein präzises und korrektes Einsteuern gewünschter Fluidkopplungszustände bzw. Fluidentkopplungszustände zwischen Rotor und Stator.

[0034] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Ventilanordnung einen Rotorschaft zwischen dem Rotor und dem Kraftsteuermechanismus aufweisen. Der Rotor kann auf den Rotorschaft aufgesetzt werden und mit diesem zur Übertragung eines Drehmoments vom Rotorschaft auf den Rotor kraftgekoppelt werden. In axialer Richtung kann der Rotorschaft einen Abstand zwischen Rotor und Kraftsteuermechanismus überbrücken. [0035] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Kraftsteuermechanismus einen Exzenter und eine damit zusammenwirkende Kurbelstange aufweisen. Ferner kann eine über den Rotorschaft auf den Rotor einwirkende Spannzange vorgesehen sein, die eine von dem Exzenter ausgelöste Zugkraft einer Kurbelstange überträgt. Ein Mechanismus, der den Exzenter und die Kurbelstange beinhaltet, kann also mittels einer einfachen Antriebseinrichtung, zum Beispiel eines Elektromotors, eine Drehbewegung des Exzenters ermöglichen, der die damit kraftgekoppelte Kurbelstange dann in axialer Richtung (das heißt parallel zu einer Drehrichtung oder Drehachse des Rotors) verfährt. Die Kurbelstange kann dann auf die Spannzange einwirken, die wiederum eine Axialverschiebung des drehbaren Rotorschafts bewerkstelligen kann. An dem Rotorschaft kann wiederum der Rotor (der auch als Rotorbauteil bezeichnet werden kann) mitbewegbar montiert sein.

[0036] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Verfahren nach dem

Kraftfreistellen ein Abnehmen des Stators von dem Ventilmodul zum Freilegen des Rotors und nachfolgend ein Austauschen des Rotors durch einen Austauschrotor aufweisen. Der Stator kann also einen Teil der äußeren Begrenzung der Ventilanordnung bilden. Nach Abnehmen des Stators kann der Rotor freigelegt sein und kann von einem Benutzer in einfacher Weise ausgetauscht oder gewartet werden.

[0037] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Verfahren nach dem

Austauschen ein Koppeln des mit dem Austauschrotor versehenen Ventilmoduls mit dem Stator und nachfolgend ein Kraftkoppeln des Austauschrotors mit dem Stator mittels (zum Beispiel Betätigens oder Ansteuern) des Kraftsteuermechanismus aufweisen. In inverser Arbeitsweise zum Ausbauen eines verschlissenen oder zu wartenden Rotors kann nach Einsetzen des Austauschrotors zunächst wieder der Stator aufgesetzt werden, bevor nachfolgend die Kraftkopplung wiederhergestellt wird.

[0038] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Ventilanordnung zum

Einführen der fluidischen Probe in die mobile Phase ausgebildet sein oder verwendet werden. Die Ventilanordnung kann also als Injektorventil eines Injektors zum Injizieren der fluidischen Probe in eine mobile Phase in einem Trennpfad zwischen einem Fluidantrieb und einer Probentrenneinrichtung eines Probentrenngeräts ausgebildet sein.

[0039] Gemäß einem alternativen oder ergänzenden Ausführungsbeispiel kann die Ventilanordnung zum gesteuerten Einlassen der mittels des Fluidantriebs anzutreibenden mobilen Phase ausgebildet sein. Der Fluidantrieb kann zum Beispiel mehrere Kolbenpumpeneinheiten aufweisen, die zum Fördern der mobilen Phase ausgebildet sein können. Beim Koordinieren des Betriebs der mehreren Kolben der Kolbenpumpeneinheiten zum Fördern einer zum Beispiel mit konstanter Flussrate bereitgestellten mobilen Phase kann ein oder können mehrere Ventilanordnungen in einem Probentrenngerät eingesetzt werden.

[0040] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Trenneinrichtung als chromatographische Trenneinrichtung, insbesondere als

Chromatographietrennsäule, ausgebildet sein. Bei einer chromatographischen Trennung kann die Chromatographietrennsäule mit einem Adsorptionsmedium versehen sein. An diesem kann die fluidische Probe aufgehalten werden und erst nachfolgend mit hinreichend Laufmittel (isokratisch) oder bei Anwesenheit einer spezifischen Lösungsmittelzusammensetzung (Gradient) fraktionsweise wieder abgelöst werden, womit die Trennung der Probe in ihre Fraktionen bewerkstelligt wird.

[0041 ] Das Probentrenngerät kann ein mikrofluidisches Messgerät, ein Life Science-Gerät, ein Flüssigchromatographiegerät, eine FIPLC (High Performance Liquid Chromatography), eine UFIPLC-Anlage, ein SFC- (superkritische Flüssigchromatographie) Gerät, ein Gaschromatographiegerät, ein Elektrochromatographiegerät und/oder ein Gelelektrophoresegerät sein. Allerdings sind viele andere Anwendungen möglich.

[0042] Die Fluidpumpe bzw. der Fluidantrieb kann zum Beispiel dazu eingerichtet sein, die mobile Phase mit einem hohen Druck, zum Beispiel einige 100 bar bis hin zu 2000 bar und mehr, durch das System hindurch zu befördern.

[0043] Das Probentrenngerät kann einen Probeninjektor zum Einbringen der Probe in den fluidischen Trennpfad aufweisen. Ein solcher Probeninjektor kann eine mit einem Sitz koppelbare Injektionsnadel in einem entsprechenden Flüssigkeitspfad aufweisen, wobei die Nadel aus diesem Sitz herausgefahren werden kann, um Probe aufzunehmen, wobei nach dem Wiedereinführen der Nadel in den Sitz die Probe sich in einem Fluidpfad befindet, der zum Beispiel durch das Schalten der Ventilanordnung in den Trennpfad des Systems hineingeschaltet werden kann, was zum Einbringen der Probe in den fluidischen Trennpfad führt. [0044] Das Probentrenngerät kann einen Fraktionssammler zum Sammeln der getrennten Komponenten aufweisen. Ein solcher Fraktionssammler kann die verschiedenen Komponenten zum Beispiel in verschiedene Flüssigkeitsbehälter führen. Die analysierte Probe kann aber auch einem Abflussbehälter zugeführt werden. [0045] Vorzugsweise kann das Probentrenngerät einen Detektor zur Detektion der getrennten Komponenten aufweisen. Ein solcher Detektor kann ein Signal erzeugen, welches beobachtet und/oder aufgezeichnet werden kann, und welches für die Anwesenheit und Menge der Probenkomponenten in dem durch das System fließenden Fluid indikativ ist. KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

[0046] Andere Ziele und viele der begleitenden Vorteile von

Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden leicht wahrnehmbar werden und besser verständlich werden unter Bezugnahme auf die folgende detailliertere Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen. Merkmale, die im Wesentlichen oder funktionell gleich oder ähnlich sind, werden mit denselben Bezugszeichen versehen.

[0047] Figur 1 zeigt ein HPLC-System gemäß einem exemplarischen

Ausführungsbeispiel der Erfindung.

[0048] Figur 2 zeigt eine räumliche Ansicht einer Ventilanordnung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

[0049] Figur 3 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Teils der Ventilanordnung gemäß Figur 2.

[0050] Figur 4 zeigt ein demontierten Zustand der Ventilanordnung gemäß Figur 2. [0051 ] Figur 5 zeigt ein Zustand der Ventilanordnung gemäß Figur 2 während eines Zusammenbaus von Ventilmodul und Basismodul.

[0052] Figur 6 zeigt eine Querschnittsansicht der Ventilanordnung gemäß Figur 2.

[0053] Figur 7 zeigt eine andere Querschnittsansicht der Ventilanordnung gemäß Figur 2.

[0054] Figur 8 zeigt eine räumliche Draufsicht der Ventilanordnung gemäß Figur 2.

[0055] Figur 9 zeigt ein Detail der Ventilanordnung gemäß Figur 2 mit einem teilweisen Querschnitt.

[0056] Figur 10 zeigt ein Detail des Rotors und des Stators der Ventilanordnung gemäß Figur 2 in einer Querschnittsansicht.

[0057] Figur 1 1 zeigt ein Detail des Rotors und des Stators einer Ventilanordnung in einer Querschnittsansicht gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

[0058] Die Darstellung in den Zeichnungen ist schematisch.

[0059] Bevor bezugnehmend auf die Figuren exemplarische Ausführungsbeispiele beschrieben werden, sollen einige grundlegende Überlegungen zusammengefasst werden, basierend auf denen exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung abgeleitet worden sind.

[0060] Insbesondere bei keramischen Ventilen, bei denen zwei harte Flächen eines Rotors und eines Stators aufeinander reiben, ist es wichtig, bei einem Zusammenbau einer Ventilanordnung auf den Rotor eine definierte und homogene Anpresskraft aufzubringen. Bei einem Rotortausch ist es für einen Benutzer häufig schwierig, ein Verkippen des Rotors relativ zu dem Stator zu vermeiden. Ist der Rotor schräg oder schief auf dem Stator montiert, führt dies zu einer hohen mechanischen Beanspruchung und daher zu einer kurzen Lebensdauer von Rotor und Stator. [0061 ] Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann dieser Problematik begegnet werden, indem eine Ventilanordnung aus zwei voneinander separat vorgesehenen Modulen geschaffen wird. Ein Basismodul ist mit zumindest einem Teil eines Kraftsteuermechanismus zum wahlweisen Kraftfreistellen oder Kraftkoppeln eines Rotors und eines Stators versehen. Ein Ventilmodul enthält den Stator und den Rotor. Ventilmodul und Basismodul können voneinander getrennt werden oder miteinander verbunden werden. Hardwarekomponenten, die von einer bestimmten fluidischen Ventilfunktion unabhängig sind, können in dem Basismodul integriert werden. Ventilspezifische Komponenten können hingegen in einem oder mehreren Ventilmodulen implementiert werden. Verschiedene Ventilmodule können mit ein- und demselben Basismodul betrieben werden. Der Kraftsteuermechanismus kann im montierten Zustand von Ventilmodul und Basismodul verwendet werden, um eine Kraftkopplung zwischen Stator und Rotor für einen fluidischen Betrieb zu aktivieren oder für einen Wartungs- oder Auswechselbetrieb zu deaktivieren. Rotor und Stator können in einem gemeinsamen Ventilgehäuse zu dem Ventilmodul zusammengefasst werden. Ventilgehäuse samt Rotor sowie ein separater Stator können miteinander mittels eines Bajonettmechanismus oder eines anderen Kopplungsmechanismus selektiv verbunden oder voneinander getrennt werden. Das eigentliche Kraftkoppeln erfolgt nach Verbindung von Rotor und Stator durch Betätigung oder Ansteuerung des Kraftsteuermechanismus. Zum Beispiel zum Austausch des Rotors wird daher zunächst das System Rotor-Stator kraft- und berührungsfrei gestellt. Hierfür wird der Kraftsteuermechanismus entsprechend betätigt oder angesteuert. Ist diese Kraftfreistellung erreicht, kann der Stator von dem Ventilgehäuse mit dem Rotor abgenommen werden und dadurch der Rotor freigelegt werden. Nun kann der Rotor ausgetauscht oder gewartet werden. Zum Zusammenbau wird nach Einsetzen eines Austauschrotors oder nach Einsetzen des gewarteten Ursprungsrotors zunächst wieder der Stator aufgesetzt und nachfolgend mittels abermaligem Betätigen oder Ansteuerns des Kraftsteuermechanismus die Kraftkopplung zwischen Stator und Rotor wieder aktiviert. Nun ist die Ventilanordnung zum Erfüllen einer fluidischen Ventilaufgabe fertig montiert und kann somit wieder in Betrieb genommen werden.

[0062] Mit Vorteil kann in der Ventilanordnung also ein erster Mechanismus zum selektiven Kraftfreistellen oder Kraftkoppeln von Rotor und Stator vorgesehen sein. Ferner kann ein zweiter Mechanismus zum Trennen bzw. Verbinden von Rotor und Stator implementiert sein. Vorteilhaft kann der Mechanismus zum Trennen bzw. Verbinden von Rotor und Stator nur dann betätigt werden, wenn der erste Mechanismus Rotor und Stator kraftlos gestellt hat. Für das Beispiel einer Bajonettverbindung zwischen Rotor und Stator sowie einer Konfiguration des Kraftsteuermechanismus, bei der dieser ein Tellerfederpaket in dem Ventilmodul betätigt, würde vor dem Kraftfreistellen von Rotor und Stator eine Betätigungskraft des Bajonettverschlusses von beispielsweise 1 t erforderlich sein. Da dies von einem Benutzer mit üblicher Muskelkraft bzw. von einer hierfür alternativ oder ergänzend vorgesehenen Antriebseinrichtung (zum Beispiel ein Elektromotor) nicht aufbringbar ist, ist eine Demontage der Ventilanordnung nur in einer fehlerrobusten Reihenfolge ermöglicht, d.h. nach Kraftfreistellung des Systems Rotor-Stator.

[0063] Zum Beispiel kann zum Auswechseln eines Rotors das beschriebene Federpaket über einen Betätigungshebel entlastet werden und dann eine kraftlose Abnahme des Stators erfolgen. Anstelle eines solchen Flebels ist auch ein Gewindemechanismus oder ein Flydraulikmechanismus möglich. Auch eine andere Mimik kann zu diesem Zweck implementiert werden. Ferner kann auch ein Motor anstelle oder zusätzlich zu einem Hebelmechanismus eingesetzt werden. Anschaulich kann ein Kraftsteuermechanismus einer Ventilanordnung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Dekomprimieren einer Rotordichtung bezüglich eines (insbesondere schraubenlos betätigbaren) Stators verwendet werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist also auch ein schraubenloser Betrieb möglich. Hierfür kann zum Beispiel der genannte Betätigungshebel sowie ein Bajonettmechanismus verwendet werden. Das Kraftlosstellen eines Rotors gegenüber einem Stator kann insbesondere eine Rotordichtkraft und eine Lastkraft lösen. Dies ermöglicht ein einfaches Austauschen und einen verschleißarmen Betrieb der Ventilanordnung und erhöht somit deren gesamte Lebensdauer.

[0064] Vorteilhaft kann der Rotorschaft auf motorbetriebene Weise bewegt werden, um einen fluidischen Schaltvorgang zu bewerkstelligen. Zu diesem Zweck kann eine Antriebseinrichtung, wie zum Beispiel ein Elektromotor, in der

Ventilanordnung (insbesondere in dem Basismodul) vorgesehen sein. Es kann auch vorteilhaft sein, eine zweite Antriebseinrichtung zum Ausbilden bzw. Betätigen des Kraftsteuermechanismus in der Ventilanordnung zu implementieren. Auf diese Weise kann ein separater Motor vorgesehen sein, um die Kraftlosstellung zwischen Rotor und Stator bzw. die Wiederherstellung einer solchen Kraftkopplung zu bewerkstelligen.

[0065] Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines HPLC-Systems als Beispiel für ein Probentrenngerät 10, wie es zum Beispiel zur Flüssigkeitschromatographie verwendet werden kann. Eine Fluidpumpe bzw. ein Fluidantrieb 20 als Fluidantriebseinrichtung, die mit Lösungsmitteln aus einer Versorgungseinheit 25 versorgt wird, treibt eine mobile Phase durch eine Probentrenneinrichtung 30 (wie zum Beispiel eine chromatographische Säule), die eine stationäre Phase beinhaltet. Ein Entgaser 27 kann die Lösungsmittel entgasen, bevor diese dem Fluidantrieb 20 zugeführt werden. Eine Probenaufgabeeinheit 40 (auch als Injektor bezeichnet) mit einem Schaltventil als Ventilanordnung 95 ist zwischen dem Fluidantrieb 20 und der Probentrenneinrichtung 30 angeordnet, um eine Probenflüssigkeit in den fluidischen Trennpfad einzubringen. Die stationäre Phase der Probentrenneinrichtung 30 ist dazu vorgesehen, Komponenten der Probe zu separieren. Ein Detektor 50, der eine Flusszelle und eine optische Anordnung aufweisen kann, detektiert separierte Komponenten der Probe. Ein Fraktionierungsgerät 60 kann dazu vorgesehen werden, separierte Komponenten der Probe in dafür vorgesehene Behälter auszugeben. Nicht mehr benötigte Flüssigkeiten können in einen Abflussbehälter ausgegeben werden.

[0066] Eine Steuereinheit 70 steuert die einzelnen Komponenten 20, 25, 27, 30, 40, 50, 60, 95 des Probentrenngeräts 10.

[0067] Die weiteren Figuren zeigen Ausführungsbeispiele des Fluidventils bzw. der Ventilanordnung 95 gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung:

[0068] Figur 2 zeigt eine räumliche Ansicht der Ventilanordnung 95 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Figur 3 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Teils der Ventilanordnung 95 gemäß Figur 2. Figur 4 zeigt einen demontierten Zustand von Modulen (genauer gesagt Ventilmodul 102 und Basismodul 108) der Ventilanordnung 95 gemäß Figur 2. Figur 5 zeigt einen Zustand der Ventilanordnung 95 gemäß Figur 2 während eines Zusammenbaus von Ventilmodul 102 und Basismodul 108. Figur 6 zeigt eine Querschnittsansicht der Ventilanordnung 102 gemäß Figur 2. Figur 7 zeigt eine andere Querschnittsansicht der Ventilanordnung 102 gemäß Figur 2. Figur 8 zeigt eine räumliche Draufsicht der Ventilanordnung 102 gemäß Figur 2. Figur 9 zeigt ein Detail der Ventilanordnung 102 gemäß Figur 2 mit einem teilweisen Querschnitt. Figur 10 zeigt ein Detail des Rotors 106 und des Stators 104 der Ventilanordnung 95 gemäß Figur 2 in einer Querschnittsansicht.

[0069] Wie am besten in Figur 4 zu erkennen ist, weist die als fluidisches Flochdruckventil ausgebildete Ventilanordnung 95 das Ventilmodul 102 und das Basismodul 108 auf. Die Ventilanordnung 95 kann zum Beispiel mit einem Fluiddruck im Bereich zwischen 1200 bar und 2000 bar betrieben werden. Das Ventilmodul 102 und das Basismodul 108 sind selektiv miteinander koppelbar (siehe Figur 2) oder voneinander entkoppelbar (siehe Figur 4 und Figur 5). Obwohl dies in der Figur nicht gezeigt ist, kann das in Figur 4 dargestellte Ventilmodul 102 durch ein anderes gleichartiges Ventilmodul 102 (das auch als Austauschventilmodul bezeichnet werden kann) ausgetauscht werden. Das andere Ventilmodul 102 kann ebenfalls mit demselben Basismodul 108 gekoppelt werden. Die unterschiedlichen Ventilmodule 102, 102 können sich zum Beispiel hinsichtlich Fluidkopplungsmuster an den kooperierenden Wirkflächen, einem durch eine jeweilige Dichtung unterstützten Betriebsdruck und einer infolge einer speziellen Materialkonfiguration zugeordneten Applikation unterscheiden.

[0070] Das Ventilmodul 102 weist, wie am besten in Figur 3 dargestellt, einen

Stator 104 und einem Rotor 106 auf. Der Rotor 106 und der Stator 104 können jeweils als besonders hartes keramisches Bauteil ausgebildet sein. Figur 3 zeigt einen teils an dem Stator 104 vorgesehenen und teils in einem Ventilgehäuse 152 des Ventilmoduls 102 (in dem der Rotor 106 befindlich ist) vorgesehenen

Bajonettmechanismus als Kopplungsmechanismus 1 14 zum selektiven

Drehkoppeln des Stators 104 mit dem Rotor 106. Der Rotor 106 ist relativ zu dem ortsfesten Stator 104 drehbar, siehe Drehpfeil 199. Durch Schalten der

Ventilanordnung 95 mittels Veränderns der Relativposition zwischen Stator 104 und

Rotor 106 sind zwischen dem Stator 104 und dem Rotor 106 unterschiedliche

Fluidverbindungszustände ausbildbar. Anhand Figur 3 ist zu erkennen, dass der Stator 104 eine Mehrzahl von Fluidanschlüssen 120 zum Anschließen an eine jeweilige Fluidleitung 122 (die schematisch dargestellt ist) aufweist. Korrespondierend hierzu weist der Rotor 106 Fluidkopplungskanäle 124 zum selektiven fluidischen Koppeln mit oder fluidischen Entkoppeln von den Fluidanschlüssen 120 des Stators 104 auf. Zusätzlich hat auch der Stator 104 optionale Fluidkopplungskanäle 124. Das Ventilmodul 102 weist also einen einfachen Aufbau auf und erfüllt im Wesentlichen nur die beschriebene fluidische Ventilfunktion.

[0071 ] Wie am besten in Figur 6 und Figur 7 zu erkennen, weist das Basismodul 108 einen Kraftsteuermechanismus 110 zum selektiven Kraftfreistellen oder Kraftkoppeln von Rotor 106 und Stator 104 auf. Beim Kraftkoppeln von Rotor 106 und Stator 104 werden deren einander gegenüberliegende Wirkflächen (siehe die in Figur 3 mit Bezugszeichen 120, 124 versehen Flächen, die im

Fluidkopplungsbetrieb in physischer Verbindung sind) aufeinander gepresst, um zwischen diesen eine fluiddichte Verbindung auszubilden. Während des Betriebs der Ventilanordnung 95 zum Bereitstellen einer gewünschten fluidischen Kopplung stellt der Kraftsteuermechanismus 1 10 die kraftgekoppelte Konfiguration ein. Zum Kraftfreistellen von Rotor 106 und Stator 104 werden deren kooperierende Wirkflächen voneinander getrennt bzw. in eine berührungsfreie Konfiguration überführt. Im kraftfreigestellten Zustand kann die Ventilanordnung 95 zum Beispiel gewartet werden oder kann eine Komponente aus deren Inneren ausgetauscht werden. Genauer gesagt ist der Kraftsteuermechanismus 1 10 ausgebildet, zum Kraftfreistellen den Rotor 106 und den Stator 104 gegeneinander axial zu verschieben. Wie anhand von Figur 2 zu erkennen ist, ist der Kraftsteuermechanismus 1 10 mittels Muskelkraft betätigbar, indem ein dort gezeigter Betätigungshebel 1 18 zum Kraftfreistellen ausgehend von der in Figur 2 gezeigten Konfiguration (Kraftkopplung Stator-Rotor) in eine andere Konfiguration (Kraftentkopplung bzw. Kraftfreistellung Stator-Rotor) von einem Benutzer umgelegt wird (siehe Drehpfeil 156). Alternativ oder ergänzend kann der Kraftsteuermechanismus 1 10 motorgesteuert betätigbar sein.

[0072] Genauer gesagt ist der Kraftsteuermechanismus 1 10 zum Kraftfreistellen des Rotors 106 gegenüber dem Stator 104 zum Ausüben einer Zugkraft auf den

Rotor 106 ausgebildet. Die Richtung dieser Zugkraft ist in Figur 6 mit einem Pfeil 198 dargestellt. Der Kraftsteuermechanismus 1 10 bewirkt ein berührungsfreies Kraftfreistellen des Rotors 106 gegenüber dem Stator 104 mittels Ausbildens eines Abstands zwischen den kooperierenden Wirkflächen von Rotor 106 und Stator 104. Dieser Abstand beim Kraftfreistellen liegt zum Beispiel in einem Bereich zwischen 0,1 mm und 0,5 mm. Dieser geringe Hub sorgt für einen schnellen Übergang zwischen dem kraftgekoppelten und dem kraftfreien Zustand und für eine hohe Betriebssicherheit.

[0073] In Figur 6 und Figur 7 ist gut zu erkennen, dass der

Kraftsteuermechanismus 1 10 mit einem Krafterzeugungsmechanismus in Form eines als Tellerfederpaket ausgebildeten Federbauteils 1 12 des Ventilmoduls 102 zum Kraftkoppeln des Rotors 106 und des Stators 104 mittels einer Federkraft Zusammenwirken kann. Das Federbauteil 1 12 dient also als

Krafterzeugungsmechanismus zum Erzeugen der Koppelkraft. Diese kann zum Kraftkoppeln zwischen Rotor 106 und Stator 104 wirken oder zum Kraftfreistellen von einem Einwirken auf Rotor 106 bzw. Stator 104 abgeschirmt werden. Die Ventilanordnung 100 weist somit ein in dem Ventilbauteil 102 angeordnetes Federbauteil 1 12 zum umfänglich homogenen Kraftkoppeln des Rotors 106 und des Stators 104 mittels einer Federkraft auf. Anschaulich drückt das Federbauteil 1 12 den Rotor 106 an den kooperierenden Wirkflächen gegen den Stator 104. Der Kraftsteuermechanismus 1 10 ist betätigbar, die Einwirkung der Federkraft auf den Rotor 106 selektiv zu aktivieren oder zu deaktivieren.

[0074] Mit Vorteil kann der Kopplungsmechanismus 1 14 ausgebildet sein, ein mechanisches Entkoppeln von Stator 104 und Rotor 106 (d.h. ein Abnehmen des

Stators 104 von dem restlichen Ventilmodul 102 in Form des Ventilgehäuses 152 mit dem darin befindlichen Rotor 106) nur dann zuzulassen, wenn der Rotor 106 gegenüber dem Stator 104 mittels des Kraftsteuermechanismus 1 10 kraftfreigestellt worden ist. Ein unerwünschtes bzw. unbeabsichtigtes Demontieren der

Ventilanordnung 95 durch einen Benutzer unter Verlust der verkippfreien Stellung zwischen Stator 104 und Rotor 106 kann durch die beschriebene kraftgesteuerte

Demontagelogik vermieden werden. Anschaulich bewirkt die hohe Anpresskraft zwischen Stator 104 und Rotor 106 im kraftgekoppelten Zustand, dass ein Benutzer mit bloßer Muskelkraft den Bajonettmechanismus zwischen Stator 104 und

Ventilgehäuse 152 samt Rotor 106 nicht lösen kann, ohne vorher den kraftfreigestellten Zustand eingestellt zu haben.

[0075] Die Ventilanordnung 95 weist darüber hinaus eine hier als Elektromotor ausgebildete Antriebseinrichtung 1 16 auf, die zum rotatorischen Antreiben des Rotors 106 zum Schalten der Ventilanordnung 95 zwischen unterschiedlichen Fluidkopplungszuständen ausgebildet ist. Ein Rotorschaft 128 ist in axialer Richtung zwischen dem Rotor 106 und dem Kraftsteuermechanismus 1 10 angeordnet und kann mittels der Antriebseinrichtung 1 16 gedreht werden. Die Antriebseinrichtung 1 16 kann zum Beispiel in dem Basismodul 108 implementiert werden oder an das Basismodul 108 angekoppelt werden (schematisch in Figur 6 und Figur 7 dargestellt).

[0076] Am besten in Figur 3 zu erkennen ist eine Verdrehsicherung 126 zum Unterbinden einer falschen Winkelstellung infolge einer Verdrehung zwischen dem Rotor 106 und dem Stator 104 gegenüber einer Sollorientierung bei Montage. Die Verdrehsicherung 126 erzwingt anschaulich die Einhaltung einer vorgegebenen Soll-Winkellage zwischen dem Rotor 106 und dem Stator 104 bei Montage. Dann ist eine Steuerung der Ventilanordnung 100 fehlerrobust ermöglicht, da die Ausgangsposition des Systems Rotor-Stator nach Montage durch die Verdrehsicherung 126 definiert ist.

[0077] In einem Ventilbetrieb der Ventilanordnung 95 sind das Ventilmodul 102 und das Basismodul 108 miteinander gekoppelt und sind der Rotor 106 und der Stator 104 miteinander kraftgekoppelt (siehe Figur 2).

[0078] In einem Wartungsbetrieb oder Austauschbetrieb kann ausgehend von dem Ventilbetrieb zunächst ein Kraftfreistellen des Rotors 106 relativ zu dem Stator 104 erfolgen, indem ein Benutzer den Betätigungshebel 1 18 umgelegt und dadurch den Kraftsteuermechanismus 110 des Basismoduls 108 betätigt. Nach dem Kraftfreistellen kann ein Abdrehen des Stators 104 von dem Ventilmodul 102 zum Freilegen des Rotors 106 erfolgen. Wiederum nachfolgend kann dann ein Austauschen des Rotors 106 durch einen nicht dargestellten Austauschrotor durchgeführt werden. Nach dem Austauschen kann ein Koppeln des mit dem ausgetauschten Rotor 106 versehenen Ventilmoduls 102 mit dem Stator 104 erfolgen, indem der Bajonettmechanismus durch gegenläufiges Verdrehen wieder geschlossen wird. Abermals nachfolgend kann dann ein Kraftkoppeln des ausgetauschten Rotors 106 mit dem Stator 104 mittels Betätigens des Kraftsteuermechanismus 1 10 durchgeführt werden. Die Ventilanordnung 95 kann dann wieder im Ventilbetrieb betrieben werden.

[0079] Figur 2 zeigt die Ventilanordnung 95 also in einem Betriebszustand, in dem das Ventilmodul 102 und das Basismodul 108 aneinander montiert sind. In der in Figur 2 gezeigten Stellung des Betätigungshebels 1 18 ist eine Kraftkopplung zwischen dem Stator 104 und dem in Figur 2 im Inneren des Ventilgehäuses 152 vorgesehenen Rotor 106 ausgebildet. In dem in Figur 2 dargestellten Betriebszustand können daher an die Fluidanschlüsse 120 des Stators 104 fluidische Komponenten (zum Beispiel eine Flochdruckpumpe als Fluidantrieb 20, eine chromatographische Trennsäule als Probentrenneinrichtung 30, ein Fraktionierer 60, eine Flusszelle eines Detektors 50, etc.) angeschlossen werden.

[0080] Figur 2 zeigt auch eine optionale Sicherung 154 für den Betätigungshebel 1 18. Ist die Sicherung 154 in einen entsprechenden Sicherungszustand überführt, ist eine Betätigung des Betätigungshebels 1 18 blockiert, um eine unerwünschte Fehlbetätigung auszuschließen.

[0081 ] Wird der Betätigungshebel 1 18 in der in Figur 2 mit Drehpfeil 156 angedeuteten Weise umgelegt, so kann ein Kraftfreistellen des Rotors 106 gegenüber dem Stator 104 erfolgen.

[0082] In Figur 3 ist der Stator 104 doppelt dargestellt, nämlich von einer Vorderseite und von einer Rückseite. Insbesondere sind auch die zusammenwirkenden Strukturen des Kopplungsmechanismus 114 an Rotor 106 und Stator 104 gezeigt, hier ausgebildet als Bajonettverbindung. Die in Explosionsdarstellung gezeigte Verdrehsicherung 126 ist als unverlierbarer Stift im Inneren des Ventilgehäuses 152 implementiert und stellt eine feste vordefinierte Winkellage zwischen Rotor 106 und Stator 104 sicher. Eine alternative Verdrehsicherung 126 ist in Figur 3 ebenfalls im linken unteren Bereich dargestellt. Die Verdrehsicherung 126 bewirkt eine definierte Nulllage zwischen Rotor 106 und Stator 104, die einer Steuersoftware einer Steuereinrichtung 70 zum Steuern der Ventilanordnung 95 bekannt gemacht werden kann. Auf diese Weise kann eine fehlerrobuste Ventilsteuerung ermöglicht werden. Anschaulich stellt die Verdrehsicherung 126 sicher, dass der Stator 104 lagerichtig zu dem Ventilgehäuse 152 orientiert ist, so dass auch Rotor 106 und Stator 104 lagerichtig zueinander orientiert sind.

[0083] In Figur 4 ist dargestellt, wie das Ventilmodul 102 von dem Basismodul 108 abgenommen ist. Kopplungsstrukturen 158 an dem Ventilmodul 102 (eine Kopplungsnase in dem dargestellten Ausführungsbeispiel) und an dem Basismodul 108 (eine Kopplungsnut in dem dargestellten Ausführungsbeispiel) wirken zusammen, um das Ventilmodul 102 und das Basismodul 108 miteinander zu koppeln. Alternativ ermöglicht ein Lösen der Kopplungsstrukturen 158 eine Entkopplung zwischen Ventilmodul 102 und Basismodul 108, wie in Figur 4 und Figur 5 dargestellt. Insbesondere kann dadurch ein Ventilmodul 102 für eine bestimmte fluidische Anwendung durch ein anderes Ventilmodul 102 für eine andere fluidische Anwendung ersetzt werden, wobei stets ein- und dasselbe Basismodul 108 zum Einsatz kommen kann.

[0084] Figur 6 zeigt den inneren Aufbau der Ventilanordnung 95. Im kraftgekoppelten Zustand drückt das als Tellerfederpaket ausgebildete Federbauteil 1 12 in in Umfangsrichtung bezogen auf eine Zentralachse 177 homogener Weise auf den Rotorschaft 128, der wiederum den an seiner Vorderseite montierten Rotor 106 gegen den Stator 104 drückt.

[0085] Ein Kopplungsstift 160 mit nichtrotationssymmetrischem Querschnitt (nicht gezeigt) sorgt für eine Drehmomentübertragung von der Antriebseinrichtung 1 16 (insbesondere einem Elektromotor) auf den Rotorschaft 128, um den Rotor 106 zum Schalten der Ventilanordnung 95 gegenüber dem Stator 104 zu drehen.

[0086] Figur 6 und Figur 7 zeigen ferner, dass der Kraftsteuermechanismus 1 10 einen Exzenter 130 und eine damit zusammenwirkende Kurbelstange 132 aufweist. Zum Kraftfreistellen betätigt der Betätigungshebel 1 18 (oder alternativ eine separate Antriebseinrichtung bzw. dieselbe Antriebseinrichtung 116, die auch zum Drehen des Rotors 106 dient) den Exzenter 130, so dass dieser eine Axialkraft auf die Kurbelstange 132 ausübt. Diese Zugkraft zieht eine Spannzange 162 gemäß Figur 6 nach links, das heißt weg von dem Rotor 106. Zwischen dem Rotorschaft 128 und der Spannzange 162 ist eine Kraftkopplungsstruktur 164 (zum Beispiel ein Gewinde) ausgebildet, so dass die Spannzange 162 den Rotorschaft 128 axial zurückziehen kann. Damit wird auch der an dem Rotorschaft 128 montierte Rotor 106 axial zurückgezogen und dadurch von dem Stator 104 kraftentkoppelt bzw. kraftfrei gestellt.

[0087] Ein Rollenlager 166 hinter dem Federbauteil 1 12 sorgt für einen reibungsarmen Betrieb. Ein Stift 170 in dem Ventilgehäuse 152 sorgt für eine lagerichtige Relativposition zwischen Ventilgehäuse 152 und der

Antriebseinrichtung 116. [0088] Die in den Figuren dargestellte Ventilanordnung 95 ist für einen

Flochdruckbetrieb, insbesondere in einem Bereich zwischen 1200 bar und 2000 bar ausgebildet. Das als Tellerfederpaket ausgebildete Federbauteil 1 12 hat die Aufgabe, den Rotor 106 gegen den Stator 104 zu pressen und dadurch eine fluiddichte Verbindung auszubilden, die den genannten Drücken standhält. [0089] Anschaulich ist das Ventilmodul 102 als auswechselbare Kartusche ausgebildet. Ein einziges Basismodul 108 kann mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Ventilmodulen 102 kombiniert werden, um eine jeweilige Ventilanordnung 95 zu bilden. Die verschiedenen Ventilmodule 102 können sich zum Beispiel hinsichtlich Bohrbild, Druck und/oder Applikation unterscheiden. [0090] Figur 11 zeigt ein Detail des Rotors 106 und des Stators 104 einer

Ventilanordnung 95 in einer Querschnittsansicht gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

[0091 ] Es sollte angemerkt werden, dass der Begriff „aufweisen“ nicht andere Elemente ausschließt und dass das„ein“ nicht eine Mehrzahl ausschließt. Auch können Elemente, die in Zusammenhang mit unterschiedlichen

Ausführungsbeispielen beschrieben sind, kombiniert werden. Es sollte auch angemerkt werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Schutzbereich der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.