DE102008058208B4

DE102008058208B4 - Actuator and method for checking the correct functioning of a bellows of a control device

Info

Publication number: DE102008058208B4
Application number: DE102008058208.5A
Authority: DE
Inventors: Prof.Dr. Hoffmann Heinfried
Original assignee: Samson AG
Current assignee: Samson AG
Priority date: 2008-11-19
Filing date: 2008-11-19
Publication date: 2017-01-05
Anticipated expiration: 2028-11-20
Also published as: DE102008058208A1

Abstract

Stellgerät (1) umfassend ein mit einem Stellantrieb (2) über eine Ventilstange (7) zusammenwirkendes Stellglied (5) in einem Ventilgehäuse (31) mit einem Ventilsitz (6), einen einen Prozessor (20) aufweisenden Stellungsregler (8), der mit einem Speicher zusammenwirkt, in dem Betriebsgrößen und Kennlinien des Stellgeräts (1) abgespeichert sind, und eine Einrichtung (16, 21) zur Messung der Position der Ventilstange (7), wobei die Ventilstange (7) relativ zum Ventilsitz (6) beweglich ist, die Ventilstange (7) an einer ersten Dichtstelle an der Ventilstange (7) den Ventilinnenraum (32) gegenüber einem weiteren Raum (33) abdichtet, eine zweite relativ zum Ventilsitz (6) ortsfest angeordnete Dichtstelle vorgesehen ist, wobei die beiden Dichtstellen ein die Dichtstellen dichtend verbindender Faltenbalg (10) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Speicher abgespeicherten Betriebsgrößen und Kennlinien zumindest dem Zustand bei einer ordnungsgemäßen Abdichtung zwischen Ventilinnenraum (32) und abgedichteten weiteren Raum (33) zugeordnet sind, die zumindest eine Zuordnung aus einem Antriebssignal für das Stellgerät und der Position der Ventilstange (7) umfassen, dass ein Sensor (16, 21) vorgesehen ist, der die Position der Ventilstange (7) ermittelt, und dass der Prozessor (20) durch Vergleich der Position der Ventilstange (7) mit einer aus dem einem Sollwert des Antriebssignal sich ergebenden Zuordnung einer Position der Ventilstange (7) eine Auswertung im Hinblick auf die Überprüfung der korrekten Funktionsfähigkeit eines Faltenbalges (10) eines Stellgerätes (1) vornimmt.Actuator (1) comprising an actuator (5) cooperating with an actuator (2) via a valve rod (7) in a valve housing (31) with a valve seat (6), a positioner (8) having a processor (20) a memory in which operating variables and characteristic curves of the actuator (1) are stored, and means (16, 21) for measuring the position of the valve rod (7), wherein the valve rod (7) is movable relative to the valve seat (6), the valve rod (7) seals the valve interior (32) against a further space (33) at a first sealing point on the valve rod (7), a second sealing point fixedly arranged relative to the valve seat (6) is provided, the two sealing points one the sealing points sealingly connecting bellows (10) connects, characterized in that the stored in the memory operating variables and characteristics at least the state at a proper seal between Ve are associated with ntilinnenraum (32) and sealed further space (33) comprising at least one assignment of a drive signal for the actuator and the position of the valve rod (7), that a sensor (16, 21) is provided which determines the position of the valve stem (7), and in that the processor (20) by comparing the position of the valve rod (7) with an assignment of a position of the valve rod (7) resulting from a set value of the drive signal, an evaluation with a view to checking the correct functioning of a Bellows (10) of a control device (1) makes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stellgerät gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art sowie ein Verfahren zur Überprüfung der korrekten Funktionsfähigkeit eines Faltenbalges gemäß der im Oberbegriff des Anspruches Anspruches 15 angegebenen Art.The invention relates to a control device according to the type specified in the preamble of claim 1 and a method for checking the correct functioning of a bellows according to the specified in the preamble of claim 15. Art.

In der Prozesstechnik sind Stellgeräte mit Faltenbalgen bekannt. Diese werden insbesondere dann eingesetzt, wenn erhöhte Anforderungen an die Abdichtung einer Ventilstange oder dergleichen zu stellen sind. Dieses kann beispielsweise für Prozessmedien erforderlich sein, die für Mensch und Umwelt gefährlich werden können oder auch um Wartungsarbeiten wie den Austausch von Ventilpackungen so selten wie möglich durchführen zu müssen.In process technology, actuators with bellows are known. These are used in particular when increased demands are placed on the sealing of a valve rod or the like. This may be necessary, for example, for process media that may be hazardous to humans and the environment, or to perform maintenance such as replacing valve packages as rarely as possible.

Ein gattungsgemäßes Stellgerät mit einem Faltenbalg ist aus der DE 197 23 207 C2 bekannt. Dieses Stellgerät umfasst einen Stellantrieb und ein über eine Ventilstange verbundenes Stellglied. Das Stellglied wirkt in einem Ventilgehäuse mit einem Ventilsitz zusammen. Das Stellgerät wird über einen einen Prozessor aufweisenden Stellungsregler geregelt, der mit einem Speicher zusammenwirkt. In dem Speicher sind Betriebsgrößen und Kennlinien des Stellgeräts abgespeichert. Zudem ist eine Einrichtung zur Messung der Position der Ventilstange vorgesehen.A generic actuator with a bellows is from the DE 197 23 207 C2 known. This actuator comprises an actuator and an actuator connected via a valve rod. The actuator cooperates in a valve housing with a valve seat. The actuator is controlled by a positioner having a processor, which cooperates with a memory. In the memory operating variables and characteristics of the actuator are stored. In addition, a device for measuring the position of the valve rod is provided.

Die Ventilstange ist dabei relativ zum Ventilsitz beweglich. Die Ventilstange dichtet an einer ersten Dichtstelle an der Ventilstange den Ventilinnenraum gegenüber einem weiteren Raum ab. Zudem ist eine zweite relativ zum Ventilsitz ortsfest angeordnete Dichtstelle vorgesehen. Die beiden Dichtstellen verbindet ein die Dichtstellen dichtend abschließender Faltenbalg. Ein Kontrollanschluss mit angeschlossenem Drucksensor dient zur Überprüfung des Faltenbalges.The valve rod is movable relative to the valve seat. The valve rod seals the valve interior against a further space at a first sealing point on the valve rod. In addition, a second relative to the valve seat fixedly arranged sealing point is provided. The two sealing points connect a sealing bellows sealing the sealing points. A control connection with connected pressure sensor is used to check the bellows.

Ein weiteres Stellgerät mit einem Faltenbalg ist beispielsweise aus der US 4 348 005 bekannt. Dort werden zur Erhöhung der Sicherheit weitere Dichtungselemente zusätzlich zum Faltenbalg eingesetzt, um bei einem Defekt des Faltenbalges Undichtheiten zu vermeiden.Another adjusting device with a bellows is for example from the US 4,348,005 known. There are used to increase the safety of additional sealing elements in addition to the bellows to prevent leaks in case of a defect in the bellows.

Ein Diagnosesystem für Regel- und Absperrarmaturen zeigt die DE 43 26 343 A1 . Dieses Diagnosesystem benutzt einen Prozessor als digitalen Signalprozessor, der an den Betrieb der Armatur überwachende bzw. Betriebsgrößen der Armatur messende Sensoren angeschlossen ist. Sollten sich Abweichungen der gemessenen Werte von vorhandenen Vergleichswerten ergeben, so wird ein Alarmsignal generiert.A diagnostic system for control and shut-off valves shows the DE 43 26 343 A1 , This diagnostic system uses a processor as a digital signal processor, which is connected to the operation of the fitting monitoring or operating variables of the fitting measuring sensors. If deviations of the measured values result from existing comparison values, an alarm signal is generated.

Ein Verfahren zur Bestimmung des Durchflusses eines Prozessmediums an einem Stellgerät mit einem pneumatischen Antrieb gibt die DE 196 12 370 C1 wieder. Dabei umfasst das Stellgerät ein Stellglied, eine Einheit zur Erfassung des Stelldruckes und eine Einrichtung zur Messung der Position des Drosselorgans. Ein aktueller Durchfluss wird durch die Erfassung von vorhandenem Stelldruck und die Position des Drosselorgans unter Verwendung der so gewonnenen Kenndaten in einer Berechnungseinheit ermittelt. Es kann ferner vorgesehen werden, dass der Stelldruck und die Position des Drosselorgans in elektrische Signale umgewandelt und die Kennwerte in einer elektronischen Speichereinheit gespeichert werden.A method for determining the flow of a process medium on a control device with a pneumatic drive gives the DE 196 12 370 C1 again. In this case, the actuating device comprises an actuator, a unit for detecting the signal pressure and a device for measuring the position of the throttle body. A current flow is determined by the detection of existing control pressure and the position of the throttle body using the characteristics obtained in a calculation unit. It can also be provided that the control pressure and the position of the throttle body are converted into electrical signals and the characteristics are stored in an electronic memory unit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stellgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zur Überprüfung der korrekten Funktionsfähigkeit eines Faltenbalges gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 15 derart weiterzubilden, dass eine sichere Aussage über den Zustand des Faltenbalges ohne großen Aufwand möglich ist. Bei einem Defekt des Faltenbalges soll insbesondere eine entsprechende Warn- oder Statusmeldung generiert werden.The invention has the object of providing a control device according to the preamble of claim 1 and a method for checking the correct functioning of a bellows according to the preamble of claim 15 such that a reliable statement about the state of the bellows is possible without much effort. In the event of a malfunction of the bellows, in particular a corresponding warning or status message is to be generated.

Diese Aufgabe wird für das Stellgerät durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst. Zudem wird die Aufgabe für das Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 15 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.This object is achieved for the actuator by the characterizing features of claim 1 in conjunction with its preamble features. In addition, the object of the method is achieved by the characterizing features of claim 15 in conjunction with its generic features.

Die Unteransprüche geben weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gedankens wieder.The subclaims give further embodiments of the inventive concept again.

Nach der Erfindung sind die in dem Speicher abgespeicherten Betriebsgrößen und Kennlinien zumindest dem Zustand bei einer ordnungsgemäßen Abdichtung zwischen Ventilinnenraum und abgedichteten weiteren Raum zugeordnet, die zumindest eine Zuordnung aus einem Antriebssignal für das Stellgerät und der Position der Ventilstange umfassen. Zudem ist ein Sensor vorgesehen ist, der die Position der Ventilstange ermittelt. Der Prozessor nimmt durch Vergleich der Position der Ventilstange mit einer aus dem einem Sollwert des Antriebssignal sich ergebenden Zuordnung einer Position der Ventilstange eine Auswertung im Hinblick auf die Überprüfung der korrekten Funktionsfähigkeit eines Faltenbalges eines Stellgerätes vor. Zusammen mit der ermittelten Kraft in Öffnungs- oder Schließrichtung dient die Position der Ventilstange zur Zustandsbestimmung des Faltenbalgs, da sich bei einer Undichtigkeit die Kräfteverhältnisse in Abhängigkeit der Position der Ventilstange ändern. Hierdurch kann mit einfachen Mitteln der Normalzustand des Stellgerätes und somit auch der Normalzustand des Faltenbalgs festgehalten werden. Abweichungen von diesen gespeicherten Kenndaten, deuten dann auf eine Beschädigung des Faltenbalges hin.According to the invention, the operating variables and characteristic curves stored in the memory are assigned at least the state with a proper seal between the valve interior and the sealed further space, which comprise at least one assignment of a drive signal for the actuating device and the position of the valve rod. In addition, a sensor is provided which determines the position of the valve rod. By comparing the position of the valve rod with an assignment of a position of the valve rod resulting from the set value of the drive signal, the processor performs an evaluation with regard to checking the correct functioning of a bellows of a positioning device. Together with the determined force in the opening or closing direction, the position of the valve rod is used to determine the state of the bellows, since in the case of a leak the force relationships change depending on the position of the valve rod. As a result, the normal state of the actuating device and thus with simple means Also, the normal state of the bellows are recorded. Deviations from these stored characteristics, then indicate damage to the bellows.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Sensor vorgesehen, der unmittelbar oder mittelbar die Kraft in Öffnungsrichtung oder Schließrichtung ermittelt. Über die Kraft in Öffnungsrichtung lassen sich Aussagen treffen, die wiederum auf den Zustand des Faltenbalgs schließen lassen.According to one embodiment of the invention, a sensor is provided which directly or indirectly determines the force in the opening direction or closing direction. About the force in the opening direction statements can be made, which in turn can close the state of the bellows.

Vorzugsweise ist zur Bestimmung der Betriebsgrößen und Kennlinien des Stellgerätes ein Drucksensor vorgesehen.Preferably, a pressure sensor is provided for determining the operating variables and characteristic curves of the actuating device.

Dabei kann der Drucksensor innerhalb des Stellungsreglers und/oder innerhalb des pneumatischen Antriebs angeordnet sein.In this case, the pressure sensor can be arranged within the positioner and / or within the pneumatic drive.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dient der Drucksensor zur Erfassung des Drucks im pneumatischen Antrieb und/oder zur Erfassung des Drucks vor oder nach dem Ventilsitz und/oder zur Ermittlung der Druckdifferenz zwischen dem Ventilinnenraum und dem weiterem Raum.According to an advantageous embodiment of the invention, the pressure sensor is used for detecting the pressure in the pneumatic drive and / or for detecting the pressure before or after the valve seat and / or for determining the pressure difference between the valve interior and the wider space.

Vorzugsweise dient der Drucksensor zur Erfassung des Drucks im pneumatischen Antrieb, und/oder zur Erfassung des Drucks vor oder nach dem Ventilsitz als Maß für die Antriebskraft.Preferably, the pressure sensor is used for detecting the pressure in the pneumatic drive, and / or for detecting the pressure before or after the valve seat as a measure of the driving force.

Im Speicher sind insbesondere Kennlinien und Betriebsgrößen abgelegt, die einem Faltenbalg in unbeschädigten, vorbestimmten Zustand zugeordnet sind. Die Betriebsgrößen und Kennlinien der Antriebskraft und der zugeordneten Position des Stellglied sind dabei Prozessbedingungen zugeordnet.In particular characteristic curves and operating variables are stored in the memory, which are associated with a bellows in undamaged, predetermined state. The operating variables and characteristics of the driving force and the assigned position of the actuator are assigned to process conditions.

Vorzugsweise ist ein Komparator vorgesehen, der die gespeicherten Werte fortlaufend mit den während des Betriebs ermittelten Werten vergleicht, einer Auswerteeinheit übermittelt und dafür mit der Auswerteeinheit verbunden ist. Die Auswerteeinheit kann bei Überschreiten eines Schwellwertes ein Signal, insbesondere an eine Anzeigeeinheit oder eine akustische Einheit, aussenden. Die Auswerteeinheit kann dabei mit einem Leitsystem verbunden sein.Preferably, a comparator is provided which continuously compares the stored values with the values determined during operation, transmits them to an evaluation unit and is connected to the evaluation unit for this purpose. The evaluation unit can transmit a signal, in particular to a display unit or an acoustic unit, when a threshold value is exceeded. The evaluation unit can be connected to a control system.

Der Stellungsregler weist vorzugsweise eine analoge oder digitale Schnittstelle zur Kommunikation mit dem Drucksensor auf.The positioner preferably has an analog or digital interface for communication with the pressure sensor.

Nach einem Verfahrensaspekt der Erfindung werden die Kenndaten aus Betriebsgrößen und Kennlinien des Stellgeräts zunächst bei Normalbedingungen abgespeichert, welche zumindest die Antriebskraft und die zugeordnete Position des Stellglieds charakterisieren. Während des Betriebs werden dann die Antriebskraft und die zugeordnete Position des Stellglieds gemessen. Dann erfolgt ein Vergleich zwischen den gespeicherten und gemessenen Kenndaten und eine Statusmeldung zum Zustand des Faltenbalgs aufgrund dieses Vergleichs wird ausgegeben.According to a method aspect of the invention, the characteristics of operating variables and characteristics of the actuator are first stored under normal conditions, which characterize at least the driving force and the associated position of the actuator. During operation, the driving force and the associated position of the actuator are then measured. Then, a comparison is made between the stored and measured characteristics and a status message on the state of the bellows due to this comparison is output.

Vorzugsweise werden während der Inbetriebnahme die Kenndaten aufgenommen und gespeichert.Preferably, the characteristics are recorded and stored during startup.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind den gespeicherten Kenndaten Toleranzwerte zugeordnet, wobei die Kenndaten und die Toleranzwerte dem Vergleich mit den während des Betriebs gemessenen Kenndaten zugrunde gelegt werden.According to a preferred embodiment of the invention, tolerance values are assigned to the stored characteristic data, the characteristic data and the tolerance values being used as a basis for comparison with the characteristic data measured during operation.

Die Kenndaten können durch direkte oder indirekte Messung ermittelt werden.The characteristic data can be determined by direct or indirect measurement.

Insbesondere wird ein Signal des Stellungsreglers zur Ansteuerung des pneumatischen Antriebs als Maß für die Kenndaten, insbesondere die Antriebskraft, verwendet. Des Weiteren kann ein Signal eines Drucksensors als Maß für die Kenndaten, insbesondere die Antriebskraft, verwendet werden.In particular, a signal of the positioner for controlling the pneumatic drive as a measure of the characteristics, in particular the driving force used. Furthermore, a signal of a pressure sensor can be used as a measure of the characteristic data, in particular the driving force.

Es erfolgt eine Zuordnung der Statusmeldung zu einem Zustand des Faltenbalges, z. B. dicht/undicht und flexibel/gestaucht. Die Statusmeldung kann im Speicher fortlaufend protokolliert werden, wobei insbesondere ein Protokoll nur dann erstellt wird, wenn der Vergleich außerhalb von gespeicherten Toleranzwerten liegt. Das Protokoll kann zudem als Statusmeldung an eine Leitstelle weitergeleitet werden. Das Protokoll wird vorzugsweise als Statusmeldung digitalisiert und durch HART- oder Profibus oder Foundation-Fieldbus oder einer Funkverbindung an ein Leitsystem weitergeleitet. Aus dem Protokoll ist dann insbesondere eine Veränderung des Zustandes des Faltenbalges ablesbar, also ob der Faltenbalg undicht oder gestaucht ist.There is an assignment of the status message to a state of the bellows, z. B. leaking / leaking and flexible / compressed. The status message can be continuously logged in the memory, in particular, a log is only created if the comparison is outside of stored tolerance values. The protocol can also be forwarded as a status message to a control center. The protocol is preferably digitized as a status message and forwarded by HART or Profibus or Foundation Fieldbus or a radio link to a control system. From the protocol is then in particular a change in the state of the bellows read, so whether the bellows is leaking or compressed.

Vorzugsweise erfolgt dabei eine Verwendung eines Stellgerätes gemäß den Ansprüchen 1 bis 15.Preferably, a use of a control device according to claims 1 to 15 takes place.

Erfindungsgemäß besteht der Stellungsregler im Wesentlichen aus einer intelligenten Mikroprozessorschaltung, die unterschiedliche Speicher beinhaltet. Bei den Speichern handelt es sich vorzugsweise um nicht flüchtige Speicher, in denen zum Einen unterschiedliche Programme gespeichert sind, in denen aber auch Parameter des Stellgerätes, die bei einer ersten Inbetriebnahme ermittelt werden, eingelesen werden und dauerhaft gespeichert werden. Ferner weist der Stellungsregler eine elektropneumatische Vorsteuerstufe, eine Wegaufnahmeeinheit und einen pneumatischen Verstärker auf.According to the invention, the positioner essentially consists of an intelligent microprocessor circuit which contains different memories. The memories are preferably non-volatile memories in which, on the one hand, different programs are stored, in which, however, also parameters of the actuating device which are determined during a first startup are read in and permanently stored. Furthermore, the positioner to an electropneumatic pilot stage, a Wegaufnahmeeinheit and a pneumatic amplifier.

In einer alternativen Ausführungsform ist der Stellungsregler mit einem Druckaufnehmer verbunden. Ein derartiger Druckaufnehmer kann auch innerhalb des Stellantriebes integriert sein. In an alternative embodiment, the positioner is connected to a pressure transducer. Such a pressure transducer can also be integrated within the actuator.

Bei einer ersten Inbetriebnahme des Stellgerätes mit dem neuen Faltenbalg werden unter Prozessbedingungen bei dem Stellgerät alle wichtigen Parameter des Stellungsreglers gemessen und in mindestens einem nicht flüchtigen Speicher des Stellungsreglers gespeichert. So sind die spezifischen Merkmale des Faltenbalges in Verbindung mit dem Stellgerät als individuelle Parameter vorhanden, Durch diese Vorgehensweise werden auch gleichzeitig Fertigungstoleranzen mit berücksichtigt. Gleichzeitig ist es aber auch innerhalb des Stellungsreglers schaltungstechnisch so gelöst, dass diese Parameter keine Absolutwerte im Verhältnis zu den gespeicherten Programmwerten darstellen, da aufgrund von Fertigungstoleranzen mit Abweichungen einzelner Stellgeräte untereinander zu rechnen ist.During a first startup of the actuator with the new bellows all important parameters of the positioner are measured under process conditions in the actuator and stored in at least one non-volatile memory of the positioner. Thus, the specific characteristics of the bellows are available in connection with the actuator as individual parameters, By this approach, at the same time manufacturing tolerances are taken into account. At the same time, however, it is also solved within the positioner such that these parameters do not represent absolute values in relation to the stored program values, since, due to manufacturing tolerances, deviations of individual actuating devices from one another are to be expected.

So ist im nachfolgenden Betrieb sichergestellt, dass bei einer Veränderung der Parameter bzw. auch anderer Daten beim Überschreiten von Toleranzwerfen es permanent zu einem Vergleich mit den gespeicherten Daten kommt. Abweichungen werden registriert und gespeichert. Ist eine Abweichung oberhalb von festgelegten Toleranzgrenzen, so wird beispielsweise ein Protokoll erstellt, das beispielsweise an eine Leitstation oder dergleichen weitergemeldet werden kann.In the subsequent operation, it is thus ensured that, when changing the parameters or also other data when tolerancing is exceeded, a comparison with the stored data occurs permanently. Deviations are registered and saved. If a deviation above specified tolerance limits, so for example, a protocol is created, which can be reported, for example, to a control station or the like.

Die Überschreitung der Toleranzwerte bedeutet, dass der Faltenbalg undicht oder gestaucht ist.Exceeding the tolerance values means that the bellows is leaking or compressed.

Um jedoch eine Beschädigung des Faltenbalges schon sehr frühzeitig zu erkennen, ist es auch möglich, dass aufgrund der sich verändernden Parameter des Faltenbalges gegenüber den bei der Inbetriebnahme aufgenommenen Parametern innerhalb eines Protokolls dieses an ein Leitsystem weiterzuleiten, so dass frühzeitig ein derartiges Stellgerät ausgetauscht bzw. repariert werden kann, Durch eine derartige Maßnahme werden Gefahren für Mensch und Umwelt vermieden.However, in order to detect damage to the bellows at a very early stage, it is also possible that, due to the changing parameters of the bellows relative to the parameters recorded during commissioning, they are forwarded to a control system within a protocol, so that such an actuating device is replaced at an early stage. Such a measure avoids risks to man and the environment.

Um derartige Veränderungen des Faltenbalges und damit einer Veränderung der Kraftverhältnisse zu ermitteln, ist an der Ventilstange des Stellgerätes ein Verbindungsorgan beispielsweise in Form eines Hebels oder dergleichen vorhanden. Es wird eine Wertepaarbildung aus einem Vergleich der wirklichen Position der Ventilstange und damit der Stellung des Stellungsreglers zu den zu den Sollwerten des Antriebssignales, welches von dem Mikroprozessor geliefert wird. Dieses bedeutet, dass keine Messung des Drucksignales erfolgen muss, denn es kann direkt über das Steuersignal des Mikroprozessors in Verbindung mit der Ventilposition ein aussagekräftiger Rückschluss gezogen werden. Bei Differenzen oder Veränderungen ist davon auszugehen, dass eine Beschädigung des Faltenbalges vorliegt. Bei einer Beschädigung des Faltenbalges ist das geforderte Sicherheitspotential nicht mehr gegeben, so dass in einem solchen Falle schon sehr früh eine Veränderung erkennbar ist.In order to determine such changes in the bellows and thus a change in the force relationships, a connecting member, for example in the form of a lever or the like, is provided on the valve rod of the actuating device. A value pairing is made from a comparison of the actual position of the valve stem and thus the position of the positioner to those of the setpoint values of the drive signal supplied by the microprocessor. This means that no measurement of the pressure signal must be made, because it can be drawn directly via the control signal of the microprocessor in conjunction with the valve position a meaningful inference. In case of differences or changes, it can be assumed that there is damage to the bellows. In case of damage to the bellows the required safety potential is no longer given, so that in such a case, a change is evident very early.

Der große Vorteil bei dieser Vorgehensweise liegt darin, dass die benötigten Signale und Informationen bereits innerhalb des Stellungsreglers zur Verfügung stehen, und dieses ohne zusätzliche Sensoren oder Druckaufnehmer. Die gesamten Informationen werden in dem Mikroprozessor durch Programme gespeichert, verglichen und anschließend bewertet.The big advantage of this approach is that the required signals and information are already available within the positioner, and this without additional sensors or pressure transducer. All the information is stored in the microprocessor by programs, compared and subsequently evaluated.

Es ist natürlich auch möglich veränderte Druckverhältnisse über eine geeignete Sensorik, z. B. Drucksensoren oder dergleichen, zu messen. Dieses würde aber mit erhöhten Kosten verbunden sein. Allein durch die Bildung der Wertepaare, die durch direkte oder indirekte Messung ermittelt werden können, ist ein genauer Rückschluss auf den Zustand des Faltenbalges möglich.Of course, it is also possible changed pressure conditions via a suitable sensor, for. As pressure sensors or the like to measure. This would be associated with increased costs. The formation of pairs of values alone, which can be determined by direct or indirect measurement, enables a precise conclusion to be drawn on the condition of the bellows.

Der Stellungsregler liefert somit selbst alle notwendigen Informationen und vergleicht bei empfangenen Sollwerten diese mit der Position der Ventilstange und erzeugt daraus ein pneumatisches Ausgangssignal, welches durch den Stellantrieb zu einer Veränderung der Position des Drosselorgans führt. Die Position des Drosselorgans wird für diesen Vergleich mit dem Verbindungsorgan an der Ventilstange abgegriffen. Steigt der Druck am pneumatischen Ausgang des Stellungsreglers, so wirkt dieser Druck auf den Stellantrieb ein und öffnet je nach Größe des Druckes die Drosselstelle zwischen Drosselorgan und Ventilsitz. Eine Beschädigung des Faltenbalges wird detektiert, da es sich hierbei um eine Kraftänderung handelt.The positioner thus provides all necessary information itself and compares with received setpoint values with the position of the valve stem and generates from this a pneumatic output signal, which leads to a change of the position of the throttle body through the actuator. The position of the throttle body is tapped for this comparison with the connecting member on the valve rod. If the pressure at the pneumatic output of the positioner increases, this pressure acts on the actuator and, depending on the size of the pressure, opens the throttle point between throttle body and valve seat. Damage to the bellows is detected as this is a force change.

Im statischen Fall wirken am Drosselorgan die Druckkräfte aus dem Eingangsdruck und dem Ausgangsdruck des Prozessmediums. Je größer die wirksame Fläche des Drosselorgans ist, desto größer ist auch die Kraft. Der Druck in Öffnungsrichtung wirkt somit auch auf den Faltenbalg ein. Dabei bestimmt die Balgfläche, die hier durch die Öffnungsrichtung sich ergebende resultierende Kraft.In the static case, the pressure forces acting on the throttle body from the inlet pressure and the outlet pressure of the process medium. The larger the effective area of the throttle body, the greater the force. The pressure in the opening direction thus also acts on the bellows. In this case, the bellows surface determines the resulting force resulting from the opening direction.

Auf der anderen Seite der Ventilstange wirkt die Kraft des Stellantriebes aus einer Federkraft und einer pneumatischen Druckkraft. Weitere Kräfte in der Kräftebilanz an der Ventilstange resultieren naturgemäß aus Reibungskräften, die an den Ventilpackungen oder aus dynamischen Effekten aufgrund der Störung des Mediums entstehen.On the other side of the valve rod, the force of the actuator from a spring force and a pneumatic pressure force acts. Additional forces in the balance of forces at the valve stem naturally result from frictional forces arising at the valve packs or from dynamic effects due to the disturbance of the medium.

Eine Undichtigkeit des Faltenbalges würde beispielsweise dazu führen, dass die Kraft des Faltenbalges in Öffnungsrichtung sich verringert und somit die gleiche Position des Drosselorgans einen geringeren Druck am pneumatischen Ausgang des Stellungsreglers zuordnet. Wird demgegenüber beispielsweise der Faltenbalg gequetscht, so dass sich eine Welle beispielsweise verhärtet, bedeutet dies eine Zunahme der Steifigkeit des Faltenbalges und entsprechend ist ein, im Vergleich zur Inbetriebnahme, höherer Druck am pneumatischen Ausgang des Stellungsreglers notwendig, um das Drosselorgan in gleicher Position zu halten. So ist es auch möglich, dass die Veränderung der Kenndaten, nämlich größer oder kleiner, innerhalb eines Protokolls oder einer Statusmeldung niedergelegt wird und somit auch ausgewertet werden kann. For example, a bellows leak would cause the bellows force in the opening direction to be reduced and thus the same position of the throttle to associate a lower pressure at the pneumatic output of the positioner. In contrast, for example, the bellows squeezed, so that hardens a shaft, for example, this means an increase in the rigidity of the bellows and accordingly is a, compared to commissioning, higher pressure at the pneumatic output of the positioner necessary to keep the throttle body in the same position , Thus, it is also possible that the change of the characteristic data, namely larger or smaller, is stored within a protocol or a status message and thus can also be evaluated.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.Further advantages, features and applications of the present invention will become apparent from the following description in conjunction with the embodiments illustrated in the drawings.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnung aufgeführten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. In der Beschreibung, in den Patentansprüchen, in der Zusammenfassung und in der Zeichnung werden die in der hinten angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:The invention will be described in more detail below with reference to the embodiments shown in the drawing. In the description, in the claims, in the abstract and in the drawing, the terms and associated reference numerals used in the list of reference numerals recited below are used. In the drawing:

1 eine schematische Ansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines Stellgerätes mit einem Faltenbalg; 1 a schematic view of a first preferred embodiment of a control device with a bellows;

2 eine schematische Ansicht wie 1, jedoch mit einem detaillierten dargestellten Stellungsregler; 2 a schematic view like 1 but with a detailed illustrated positioner;

3 eine schematische Ansicht wie 2, jedoch mit einem zusätzlichen Druckaufnehmer; 3 a schematic view like 2 but with an additional pressure transducer;

4 eine schematische Ansicht wie 3, jedoch mit einem innerhalb des Stellantriebes ausgeführten Druckaufnehmer, und 4 a schematic view like 3 but with a pressure transducer inside the actuator, and

5 eine schematische Ansicht wie 4, jedoch mit einem zusätzlichen weiteren Druckaufnehmer, der den Druck des Prozessmediums misst. 5 a schematic view like 4 , but with an additional additional pressure sensor, which measures the pressure of the process medium.

In der 1 ist ein Stellgerät 1 dargestellt, das von einem Prozessmedium mit einem Druck P1 beaufschlagt wird und das einen Ausgangsdruck P2 aufweist. Das Stellgerät 1 umfasst einen Stellantrieb 2, ein Joch 3 und ein Balgteil 4 sowie ein Drosselorgan 5 und ein Stellventil 31.In the 1 is a control valve 1 represented, which is acted upon by a process medium with a pressure P1 and having an output pressure P2. The actuator 1 includes an actuator 2 a yoke 3 and a bellows part 4 and a throttle body 5 and a control valve 31 ,

Der Stellantrieb 2 ist vorzugsweise als pneumatischer Antrieb ausgeführt und weist innerhalb eines nicht näher bezeichneten Gehäuses einen Antriebsteller 12 auf, der seitlich mit einer Membran 13 verbunden ist und an dem vorzugsweise mittig eine Ventilstange 7 über eine Verbindung 15 angebracht ist.The actuator 2 is preferably designed as a pneumatic drive and has within a unspecified housing a drive plate 12 on, the side with a membrane 13 is connected and preferably centrally on a valve rod 7 over a connection 15 is appropriate.

Der Antriebsteller 12 wird durch Federn 14 in Schließrichtung des Drosselorgans 5 – Stellglied – auf einen Ventilsitz 6 im Stellventil 31 belastet. Hierdurch ist sicher gestellt, dass in einem Störungsfall durch den Druck der Federn 14 das Drosselorgan 5 den Ventilsitz 6 sicher verschließt. An den Stellantrieb 2 schließt sich das Joch 3 an, im dem sich in Fortführung der Balgteil 4 anschließt. Sowohl das Joch 3 als auch der Balgteil 4 werden von der Ventilstange 7 durchdrungen. Zwischen dem Joch 3 und dem Balgteil 4 ist eine Zwischenwand 4a vorhanden, in der eine Ventilpackung 9 die verschiebbare Ventilstange 7 abdichtet. Durch diese Abdichtungsmaßnahme wird sichergestellt, dass das Prozessmedium auch bei defektem Faltenbalg nicht aus dem Stellgerät 1 austreten kann.The drive plate 12 is by springs 14 in the closing direction of the throttle body 5 - Actuator - on a valve seat 6 in the control valve 31 loaded. This ensures that in case of failure by the pressure of the springs 14 the throttle body 5 the valve seat 6 securely closes. To the actuator 2 the yoke closes 3 in, which is in continuation of the bellows part 4 followed. Both the yoke 3 as well as the bellows part 4 be from the valve stem 7 penetrated. Between the yoke 3 and the bellows part 4 is a curtain wall 4a present in which a valve pack 9 the sliding valve rod 7 seals. This sealing measure ensures that the process medium does not escape the actuator even if the bellows is defective 1 can escape.

Innerhalb des Balgteiles 4 ist ein Faltenbalg 10 so positioniert, dass dieser zum Einen mit der Zwischenwand 4a dichtend verbunden ist und andererends über eine Balgfläche 11, die zum Drosselorgan 5 weist, dichtend mit der Ventilstange 7 verbunden ist. Innerhalb des Balgteiles 4 ist mindestens ein Durchbruch 19 zum Stellventil 31 vorhanden, so dass das Prozessmedium mit einem Druck P2 an die Balgfläche 11 und damit auch um den Faltenbalg 10 herum innerhalb des Balgteiles 4 sich ausbreiten kann. Der Faltenbalg 10 teilt somit einen Raum 32, der dem Drosselorgan nachgeordnet ist, von einem Raum 33, der von einem Teilbereich der Zwischenwand 4a, der Ventilpackung 9, einem Teilbereich der Ventilstange 7 und dem Faltenbalg 10 begrenzt wird. Hierdurch ist neben der Ventilpackung 9 eine weitere Dichtung in Form des Faltenbalgs 10 vorgesehen.Inside the bellows part 4 is a bellows 10 positioned so that this one with the partition 4a is sealingly connected and on the other hand on a Belgfläche 11 leading to the throttle organ 5 points, sealing with the valve stem 7 connected is. Inside the bellows part 4 is at least a breakthrough 19 to the control valve 31 present, allowing the process fluid with a pressure P2 to the bellows surface 11 and thus also around the bellows 10 around inside the bellows part 4 can spread. The bellows 10 thus divides a room 32 , which is downstream of the throttle body, from a room 33 which is of a partial area of the intermediate wall 4a , the valve packing 9 , a portion of the valve stem 7 and the bellows 10 is limited. This is next to the valve pack 9 another seal in the form of the bellows 10 intended.

Der Drosselkörper 5 führt bei einer Druckänderung eine Bewegung aus und öffnet bzw. schließt durch diese Bewegung den Ventilsitz 6 vollständig oder mehr oder weniger. Diese Bewegung des Drosselorgans 5 wird durch die Ventilstange 7 bewirkt, die von dem Stellantrieb 2 verschoben werden kann und damit die Drosselstelle zwischen dem Drosselorgan 5 und dem Ventilsitz 6 regelt.The throttle body 5 performs a movement when a pressure change and opens or closes by this movement the valve seat 6 completely or more or less. This movement of the throttle body 5 gets through the valve stem 7 caused by the actuator 2 can be moved and thus the throttle point between the throttle body 5 and the valve seat 6 regulates.

Mit dem Stellgerät 1 wirkt weiterhin ein Stellungsregler 8 zusammen, der vorzugsweise an dem Joch 3 angebracht ist. Der Stellungsregler 8 dient zur Regelung der Position des Drosselkörpers 5 und erhält dafür entsprechende elektrische Eingangssignale 18, die als Vorgabewert bezeichnet werden. Ein derartiges elektrisches Eingangssignal 18 ist in der Prozessindustrie typischerweise ein Stromsignal oder aber auch ein digitales Eingangssignal gemäß einem Standard wie Profibus oder Foundation Fieldbus.With the actuator 1 continues to act a positioner 8th together, preferably at the yoke 3 is appropriate. The positioner 8th serves to control the position of the throttle body 5 and receives corresponding electrical input signals 18 , which are called the default value. Such an electrical input signal 18 is typically a power signal in the process industry or else a digital input signal according to a standard such as Profibus or Foundation Fieldbus.

Die Funktion des Stellungsreglers 8 besteht darin, den empfangenen Sollwert 18 mit der Position des Drosselorgans 5 zu vergleichen. Aus diesem Vergleich heraus wird ein Ausgangssignal über den pneumatischen Ausgang 17 an den Stellantrieb 2 weitergeleitet. Steigt der Druck am pneumatischen Ausgang 17, so wirkt dieser Druck gegen die Federn 14 und öffnet je nach Größe des Druckes die Drosselstelle zwischen dem Drosselorgan 5 und dem Ventilsitz 6. Es versteht sich, dass bei einer Änderung des Einbaues der Federn 14, nämlich auf der anderen Seite des Antriebstellers 12 der pneumatische Ausgang 17 entsprechend mit der Oberseite des Stellantriebs 2 zu verbinden ist.The function of the positioner 8th This is the received setpoint 18 with the position of the throttle body 5 to compare. This comparison results in an output signal via the pneumatic output 17 to the actuator 2 forwarded. If the pressure at the pneumatic outlet increases 17 , so this pressure acts against the springs 14 and opens depending on the size of the pressure, the throttle point between the throttle body 5 and the valve seat 6 , It is understood that when changing the installation of the springs 14 namely on the other side of the drive actuator 12 the pneumatic outlet 17 corresponding to the top of the actuator 2 to connect.

An der Ventilstange 7 ist im Bereich des Joches 3 ein Verbindungsorgan 16 so mit der Ventilstange 7 verbunden, dass die Bewegung der Ventilstange 7 durch das Verbindungsorgan 16 detektiert und dem Stellungsregler 8 als Messgröße zugeführt werden kann.At the valve stem 7 is in the area of the yoke 3 a connecting organ 16 so with the valve stem 7 connected that the movement of the valve rod 7 through the connecting organ 16 detected and the positioner 8th can be supplied as a measured variable.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung der Funktionsfähigkeit des Faltenbalges 10 beruht dabei auf der Idee entsprechende Kraftänderungen so zu detektieren, dass diese bei einem defekten Faltenbalg 10 gemeldet werden. Dabei ist im statischen Fall der Druck auf dem Drosselorgan 5 aus dem Eingangsdruck P1 und der Ausgangsdruck P2 anzusehen. Je größer die wirksame Fläche des Drosselorgans 5 ist, je größer ist auch die Kraft. Dieser Druck P2 wirkt aufgrund der vorhandenen Durchbrüche 19 auch auf die Balgfläche 11 und bestimmt hierdurch in Öffnungsrichtung eine resultierende Kraft. Auf der anderen Seite der Ventilstange 7 wirkt die Kraft des Stellantriebes 2 aus der Federkraft der Federn 14 und der pneumatischer Kraft 17.The inventive method for monitoring the functioning of the bellows 10 It is based on the idea to detect corresponding changes in force so that this at a defective bellows 10 be reported. Here, in the static case, the pressure on the throttle body 5 from the inlet pressure P1 and the outlet pressure P2. The larger the effective area of the throttle body 5 is, the greater the force. This pressure P2 acts due to the existing breakthroughs 19 also on the bellows surface 11 and thereby determines a resultant force in the opening direction. On the other side of the valve stem 7 acts the force of the actuator 2 from the spring force of the springs 14 and the pneumatic force 17 ,

So können während einer Inbetriebnahme die Parameter und Kenndaten des Stellgerätes 1 bei Prozessbedingungen sicher aufgenommen werden. Diese Parameter und Kenndaten charakterisieren zum einen die zugeordnete Position des Stellgliedes 5 als auch die Antriebskraft. Aus diesem Grunde ist es wichtig, dass die Inbetriebnahme dann durchgeführt wird, wenn der Faltenbalg 10 noch neuwertig ist, dass heißt noch keine Schädigungen vorliegen. Diese gewonnenen Kenndaten und Parameter werden gespeichert.Thus, during commissioning, the parameters and characteristics of the actuator 1 be safely absorbed under process conditions. These parameters and characteristics characterize on the one hand the assigned position of the actuator 5 as well as the driving force. For this reason, it is important that the commissioning is carried out when the bellows 10 is still new, that is no damage yet. These obtained characteristics and parameters are stored.

Eine Überwachung während des Betriebes des Stellgerätes 1 geschieht dadurch, dass unter Prozessbedingungen die Antriebskraft und die zugeordnete aktuelle Stellung des Stellgliedes 7 gemessen werden. Ein Vergleich zwischen diesen aktuellen Messwerten und den gespeicherten Parametern und Kenndaten erfolgt und daraus kann eine Statusmeldung oder ein Protokoll zum Zustand des Faltenbalges 10 als Ergebnis des Vergleiches generiert werden. Eine derartige Statusmeldung hängt von dem Vergleich der Messdaten und den gespeicherten Kenndaten und Parametern und ebenso gespeicherten Toleranzwerten für die Abweichung zu den Sollwerten ab.Monitoring during operation of the actuator 1 happens because under process conditions the driving force and the assigned current position of the actuator 7 be measured. A comparison is made between these current measured values and the stored parameters and characteristic data and from this a status message or a report about the state of the bellows can be made 10 generated as a result of the comparison. Such a status message depends on the comparison of the measured data and the stored characteristic data and parameters and also stored tolerance values for the deviation from the nominal values.

Änderungen der aufgenommenen Kenndaten sind ein Maß für eine vorliegende Schädigung des Faltenbalges 10. Eine Undichtigkeit des Faltenbalges 10 würde beispielsweise dazu führen, dass die Kraft des Faltenbalges 10 in Öffnungsrichtung verringert ist und somit die gleiche Position des Drosselorgans 5 einen geringeren Druck am pneumatischen Ausgang 17 zuzuordnen ist. Wird demgegenüber der Faltenbalg 10 gequetscht, so dass sich beispielsweise eine Welle im Faltenbalg 10 verhärtet, bedeutet dies eine Zunahme der Steifigkeit des Faltenbalges 10 und entsprechend ist ein im Vergleich zu Inbetriebnahme höherer Druck im pneumatischen Ausgang 17 notwendig, um das Drosselorgan 5 in die gewünschte Position zu bringen bzw. zu halten.Changes in the recorded characteristics are a measure of existing damage to the bellows 10 , A leak of the bellows 10 For example, that would cause the force of the bellows 10 is reduced in the opening direction and thus the same position of the throttle body 5 a lower pressure at the pneumatic outlet 17 is to be assigned. In contrast, the bellows 10 squeezed, so for example, a wave in the bellows 10 Hardened, this means an increase in the rigidity of the bellows 10 and accordingly, a higher pressure in the pneumatic output compared to start-up 17 necessary to the throttle body 5 to bring or hold in the desired position.

In der 2 wird in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das Messergebnis des Verbindungsorgans 16 mittels einer Wegaufnehmereinheit 21 gemessen. Dieses Ergebnis wird einem Mikroprozessor 20 zugeführt, dem auch gleichzeitig der Sollwert 18 als Eingangsgröße zur Verfügung steht. Der Mikroprozessor, der vorzugsweise als Signalprozessor ausgebildet ist, erzeugt aus dem Sollwert 18 und der Stellung des Verbindungsorgans 16 die Position x des Drosselorgans 5 ein Steuersignal 22 y zur Ansteuerung einer elektropneumatischen Vorsteuerstufe 23. Dieses pneumatische Ausgangssignal der elektropneumatischen Vorsteuerstufe 23 wird von dem nachgeschalteten pneumatischen Verstärker 24 verstärkt und wirkt über den pneumatischen Ausgang auf den Stellantrieb 2 ein. Es versteht sich, dass dadurch das Steuersignal 22 y ein direktes Maß für die Antriebskraft ist und es wird somit mit der Position der Wegaufnehmereinheit 21 x des Drosselorgans 5 nach dem eingangs genannten Inbetriebnahmeverfahren gespeichert. Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist die Tatsache, dass die benötigten Signale bereits innerhalb des Stellungsreglers 8 alle vorhanden sind und nur gespeichert, verglichen und bewertet werden müssen.In the 2 In a further preferred embodiment of the invention, the measurement result of the connecting member 16 by means of a Wegaufnehmereinheit 21 measured. This result becomes a microprocessor 20 fed, which also simultaneously the setpoint 18 is available as an input. The microprocessor, which is preferably designed as a signal processor, generates from the setpoint 18 and the position of the connecting member 16 the position x of the throttle body 5 a control signal 22 y for controlling an electropneumatic pilot stage 23 , This pneumatic output signal of the electro-pneumatic pilot stage 23 is from the downstream pneumatic booster 24 amplified and acts on the actuator via the pneumatic output 2 one. It is understood that thereby the control signal 22 y is a direct measure of the driving force and it will thus match the position of the transducer unit 21 x of the throttle body 5 stored according to the initially mentioned startup procedure. An advantage of this design is the fact that the required signals already within the positioner 8th all are present and only need to be stored, compared and evaluated.

In der 3 wird im Unterschied zu der 2 der Ausgangsdruck des Stellungsreglers 8 am pneumatischen Ausgang 17 zusätzlich mit einem Druckaufnehmer 26 gemessen. Dieses Signal des Druckaufnehmers 26 wird dem Mikroprozessor 20 zugeführt. Hierdurch können insbesondere Regelabweichungen über den Mikroprozessor 20 noch ausgeglichen werden, was bedeutet, dass die Fehlerhaftigkeit gesenkt wird.In the 3 is unlike the 2 the outlet pressure of the positioner 8th at the pneumatic outlet 17 additionally with a pressure transducer 26 measured. This signal from the pressure transducer 26 becomes the microprocessor 20 fed. This allows in particular control deviations via the microprocessor 20 to be evened out, which means that the defectiveness is lowered.

In dem Ausführungsbeispiel der 4 ist gegenüber dem Ausführungsbeispiel 3 ein zusätzlicher Druckaufnehmer 27 vorhanden, der innerhalb des Stellantriebes 2 platziert ist. Über eine entsprechende Signalleitung 28 führt dieses Signal zurück auf den Stellungsregler 8 und dieser verarbeitet innerhalb des Mikroprozessors 20 diese entsprechenden Daten. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird in der 5 gegenüber der 4 zusätzlich noch ein Druckaufnehmer 29 am Stellgerät 1 so angeordnet dass der Stellungsregler 8 mittels einer Signalleitung 30 ein Drucksignal des Mediumdrucks P2, d. h. des Mediumdruckes auf der Ausgangsseite des Stellgerätes 1, misst. Auch dieses Signal wird im Stellungsregler 8 zusammen mit den anderen Kenndaten und Parametern der Antriebskraft und der Position des Stellglieds 5 gespeichert und ermöglicht so eine genaue Entscheidung, ob der Faltenbalg 10 geschädigt ist oder nicht.In the embodiment of 4 is opposite to the embodiment 3 an additional pressure transducer 27 present within the actuator 2 is placed. Via a corresponding signal line 28 returns this signal to the positioner 8th and this processes within the microprocessor 20 this corresponding data. In a further preferred embodiment of the invention is in the 5 opposite the 4 additionally a pressure transducer 29 on the actuator 1 so arranged that the positioner 8th by means of a signal line 30 a pressure signal of the medium pressure P2, ie the medium pressure on the output side of the actuating device 1 , measures. This signal is also in the positioner 8th together with the other characteristics and parameters of the driving force and the position of the actuator 5 saved and thus allows an accurate decision as to whether the bellows 10 damaged or not.

Eine genaue Zuordnung ist dadurch möglich, dass sich bei veränderten Betriebsdrücken natürlich auch die auf den Faltenbalg 10 einwirkenden Kräfte ändern. Ohne Berücksichtigung des Mediendruckes ist es somit nicht unbedingt eindeutig möglich, in einem frühen Zeitpunkt eine Veränderung des Faltenbalges 10 festzustellen.An exact assignment is possible by the fact that changes in operating pressures of course, on the bellows 10 change acting forces. Without consideration of the media pressure, it is thus not necessarily possible to change the bellows at an early stage 10 determine.

Es sei angemerkt, dass in einer weiteren, nicht dargestellten Alternative der Erfindung der Mediumdruck P1 oder P2 dem Stellungsregler 8 über ein digitales Protokoll oder einen zusätzlichen Eingang am Prozessleitsystem übermittelt werden kann. Das Stellgerät 1 benötigt in diesem Falle keine zusätzlichen Druckaufnehmer zur Durchführung einer genauen Überwachung, sondern nutzt die in jedem Fall vorhandenen Druckinformationen des Prozessleitsystems, um die Kenndaten der Antriebskraft, Position und des Mediumdruckes zu speichern und eine Änderung der Antriebskräfte bei gleicher Position in eine Statusmeldung zum Zustand des Faltenbalges 10 zu wandeln.It should be noted that in a further, not shown alternative of the invention, the medium pressure P1 or P2 the positioner 8th can be transmitted via a digital protocol or an additional input to the process control system. The actuator 1 requires in this case no additional pressure transducer to perform accurate monitoring, but uses the existing in any case pressure information of the process control system to store the characteristics of the driving force, position and the medium pressure and a change of the driving forces at the same position in a status message to the state of bellows 10 to change.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Stellgerätpositioner
22: Stellantriebactuator
33: Jochyoke
44: Balgteilbellows
4a4a: Zwischenwandpartition
55: Drosselorganthrottle member
66: Ventilsitzvalve seat
77: Ventilstangevalve rod
88th: Stellungsreglerpositioner
99: Ventilpackungvalve packing
1010: Faltenbalgbellow
1111: BalgflächeBalgfläche
1212: Antriebstellerdrive plate
1313: Membranmembrane
1414: Federnfeathers
1515: Verbindungconnection
1616: Verbindungsorganconnecting member
1717: pneumatischer Ausgangpneumatic outlet
1818: Eingangssignal (Sollwert)Input signal (setpoint)
1919: Durchbrüchebreakthroughs
2020: Mikroprozessormicroprocessor
2121: WegaufnehmereinheitWegaufnehmereinheit
2222: Steuersignal yControl signal y
2323: elektropneumatische Vorsteuerstufeelectropneumatic pilot stage
2424: pneumatischer Verstärkerpneumatic amplifier
2525: Entlüftungvent
2626: DruckaufnehmerPressure transducer
2727: DruckaufnehmerPressure transducer
2828: Signalleitungsignal line
2929: DruckaufnehmerPressure transducer
3030: Signalleitungsignal line
3131: StellventilControl valve
3232: Raum mit ProzessmediumRoom with process medium
3333: Raum zwischen dem Faltenbalg, Ventilpackung, einem Teil der Ventilstange und einem Teil der ZwischenwandSpace between the bellows, valve packing, part of the valve stem and part of the partition
P1P1: Eingangsdruckinlet pressure
P2P2: Ausgangsdruckoutput pressure

Claims

Actuator ( 1 ) comprising an actuator ( 2 ) via a valve rod ( 7 ) cooperating actuator ( 5 ) in a valve housing ( 31 ) with a valve seat ( 6 ), a processor ( 20 ) having positioner ( 8th ), which cooperates with a memory in the operating variables and characteristics of the actuator ( 1 ) and a facility ( 16 . 21 ) for measuring the position of the valve rod ( 7 ), whereby the valve rod ( 7 ) relative to the valve seat ( 6 ) is movable, the valve rod ( 7 ) at a first sealing point on the valve rod ( 7 ) the interior of the valve ( 32 ) opposite another room ( 33 ), a second relative to the valve seat ( 6 ) is arranged stationarily arranged sealing point, wherein the two sealing points sealingly connect the sealing bellows ( 10 ), characterized in that the stored in the memory operating variables and characteristics at least the state at a proper seal between the valve interior ( 32 ) and sealed further room ( 33 ) are assigned, the at least one assignment of a drive signal for the actuator and the position of the valve rod ( 7 ) include that a sensor ( 16 . 21 ) is provided, the position of the valve rod ( 7 ) and that the processor ( 20 ) by comparing the position of the valve rod ( 7 ) with one of the a target value of the drive signal resulting assignment of a position of the valve rod ( 7 ) an evaluation with a view to checking the correct Functioning of a bellows ( 10 ) of a control device ( 1 ).

Actuating device according to claim 1, characterized in that a sensor ( 16 . 21 ; 26 ; 27 ), which determines directly or indirectly the force in the opening direction or Schfießrichtung.

Actuating device according to one of the preceding claims, characterized in that a pressure sensor ( 26 . 27 . 29 ) is provided.

Actuating device according to claim 3, characterized in that the pressure sensor ( 26 ) is disposed within the positioner.

Actuating device according to claim 3, characterized in that the pressure sensor ( 27 ) is disposed within the pneumatic drive.

Actuating device according to one of claims 3 to 5, characterized in that the pressure sensor ( 27 ) for detecting the pressure in the pneumatic drive, and / or for detecting the pressure (P2) before or after the valve seat ( 6 ) and / or for determining the pressure difference between the valve interior ( 32 ) and the wider space ( 33 ) is provided.

Actuating device according to claim 6, characterized in that the pressure sensor ( 27 . 29 ) for detecting the pressure in the pneumatic drive, and / or for detecting the pressure before or after the valve seat ( 6 ) serves as a measure of the driving force.

Actuating device according to one of the preceding claims, characterized in that stored in the memory characteristics and operating variables that a bellows ( 10 ) are assigned in undamaged, predetermined state.

Actuating device according to claim 8, characterized in that the operating variables and characteristic curves of the driving force and the assigned position of the actuator ( 5 ) are assigned under process conditions.

Actuating device according to one of the preceding claims, characterized in that a comparator is provided which continuously compares the stored values with the values determined during operation, is transmitted to an evaluation unit and is connected to the evaluation unit for this purpose.

Actuating device according to claim 10, characterized in that the evaluation unit transmits a signal when a threshold value is exceeded.

Actuating device according to claim 10 or 11, characterized in that the evaluation unit is connected to a control system.

Actuating device according to one of the preceding claims, characterized in that the positioner ( 8th ) an analog or digital interface for communication with the pressure sensor ( 27 . 29 ) having.

Actuating device according to one of the preceding claims, characterized in that the positioner ( 8th ) a microprocessor ( 20 ) with different stores, an electropneumatic pilot stage ( 23 ), a displacement transducer unit ( 21 ) and a pneumatic amplifier ( 24 ).

Method for checking the correct functioning of a bellows ( 10 ) of a control device ( 1 ) with a pneumatic drive, an actuator ( 5 ) and a positioner ( 8th ), characterized in that characteristic data from operating variables and characteristic curves of the actuator ( 1 ) are stored under normal conditions, which at least the driving force and the associated position of the actuator ( 5 ) characterize that during operation the driving force and the associated position of the actuator ( 5 ), a comparison is made between the stored and measured characteristic data and a status message about the state of the bellows ( 10 ) is issued on the basis of this comparison,

A method according to claim 15, characterized in that recorded and stored during commissioning the characteristics.

Method according to Claim 15 or 16, characterized in that tolerance values are assigned to the stored characteristic data, the characteristic data and the tolerance values being used as a basis for comparison with the characteristic data measured during operation.

Method according to one of claims 15 to 17, characterized in that the characteristic data are determined by direct or indirect measurement.

A method according to claim 18, characterized in that a signal of the positioner ( 8th ) is used to control the pneumatic drive as a measure of the characteristics.

Method according to claim 18 or 19, characterized in that a signal of a pressure sensor ( 26 . 27 . 29 ) is used as a measure of the characteristic data. 21, Method according to one of claims 15 to 20, characterized in that the status message in the memory is continuously logged.

A method according to claim 21, characterized in that a protocol is only created when the comparison is outside of stored tolerance values.

A method according to claim 21 to 22, characterized in that the protocol is forwarded as a status message to a control center.

A method according to claim 23, characterized in that the protocol is digitized as a status message and is forwarded by HART or Profibus or Foundation Fieldbus or a radio link to a control system.

Method according to one of claims 21 to 24, characterized in that an assignment of the status message to a state of the bellows takes place, this is output via the protocol, so that from the protocol, a change in the state of the bellows ( 10 ) is readable.

Method according to claim 25, characterized by assignments to the status of the bellows ( 10 ) tight / leaky and flexible / compressed.

Method according to one of claims 15 to 26, characterized by the use of a positioning device according to claims 1 to 14.