BR112016010018B1 - Dispositivo de controle de válvula e válvula de processo - Google Patents

Abstract

dispositivo de controle de válvula e válvula de processo. a presente invenção refere-se a um dispositivo de controle de válvula (22) para uma válvula de processo (1) com um controle eletrônico (33) para o controle de um acionador (15) e com um sistema de medição (34) para determinar a posição de um elemento móvel (32), ao longo de uma direção de movimento em linha reta (b), e que se encontra dentro de um dispositivo de controle de válvula (22). para conseguir um dispositivo de controle de válvula (22), que atinge uma alta confiabilidade com uma construção de custo acessível, é sugerido, de acordo com a invenção, que o sistema de medição (34) compreenda um elemento transmissor (35) para transmissão de uma onda de excitação eletromagnética, um ressonador (36) fixado ao elemento móvel, no qual é gerada uma oscilação elétrica ressonante a partir da onda de excitação, um elemento receptor (37), no qual uma onda de ressonância (r) eletromagnética gerada pela oscilação elétrica ressonante gera um sinal, e um elemento transmissor (35) e um circuito eletrônico de medição (38) ligado ao ressonador (36), que é configurado para produção da onda de excitação no elemento transmissor (35) e para determinação da posição do elemento móvel (32) relativo ao elemento receptor (37) a partir do sinal do elemento receptor. além disso, é sugerida uma válvula de processo (1) aperfeiçoada com o dispositivo de controle de válvula (22) de acordo com a invenção.

Description

DESCRIÇÃO

[001] A invenção refere-se a um dispositivo de controle de válvula para uma válvula de processo e a uma válvula de processo.

[002] Válvulas de processo nas instalações de processo na in dústria alimentícia, na indústria de bebidas e na indústria farmacêutica, assim como na indústria de química fina e biotecnologia estão integradas em sistemas de controle complexos. Para isto, um dispositivo de controle de válvula está disposto em uma válvula de processo, que está conectada ao controle da instalação. O dispositivo de controle da válvula indica a posição da válvula de processo no sistema de controle da instalação e modifica, por meio de sinais, a posição da válvula, tão logo o processo o exija.

[003] A posição da válvula de processo foi determinada, em solu ções anteriores, por meio de contactos mecânicos. Microcomutadores se contactavam com um componente ligado a um elemento de fechamento da válvula. O componente era de tal modo projetado, que a posição do comutador do microcomutador se modificava com o deslocamento do componente. A posição do elemento de fechamento podia assim ser determinada. Já que esse tipo de determinação da posição era susceptível ao desgaste, foram desenvolvidos processos de medição sem contato, que foram levados com êxito ao mercado.

[004] Processos de medição sem contato, por si só, são pratica mente livres de desgaste e possuem a vantagem de, no caso de desgaste mecânico de partes de válvulas, poder realizar uma calibração em particular da vedação entre o disco da válvula e a sede da válvula. Dessa forma, por exemplo, a posição de fechamento então também é determinada, ainda que essas, devido ao envelhecimento da vedação, tenham alcançado uma posição modificada entre si, do disco da válvula e a sede da válvula, uma em relação à outra. Um tal processo de calibração, sem maior esclarecimento do princípio de medição sem contato, é por exemplo descrito na WO 95/17624 A1.

[005] A WO 02/093058 A1 apresenta tanto um processo de cali bração como também o dispositivo para medição sem contato da posição da válvula. Para medição da posição são empregados diversos sensores Hall, que estão dispostos ao longo da direção de movimento de um magneto permanente ligado a uma haste de válvula que se move junto com o disco da válvula.

[006] Ainda um outro dispositivo para medição sem contato em uma válvula de processo é divulgado na DE 10 2007 058 253 A1. Um magneto permanente é ligado à haste da válvula e atua junto com um sensor magneto estrictivo.

[007] Os princípios de medição sem contato conhecidos do esta do da técnica, em particular à base de sensores Hall, estão há muito tempo sendo usados com êxito no mercado. A confiabilidade muito elevada, aqui obrigatoriamente necessária requer, entretanto, uma construção dispendiosa, resultando em custos elevados para os controles de válvulas.

[008] É, portanto, tarefa da invenção, apresentar um dispositivo de controle de válvula para uma válvula de processo que, mesmo com uma construção de baixo custo, alcança uma confiabilidade elevada.

[009] Um dispositivo de controle de válvula, que é ajustado para atuar em conjunto com uma válvula de processo, compreende um sistema eletrônico de controle para controlar o acionamento e um sistema de medição para determinação da posição de um elemento móvel ao longo de uma direção de movimento em linha reta.

[0010] O sistema de medição de um dispositivo de controle de vál vula para uma válvula de processo compreende um elemento trans- missor para transmitir uma onda de excitação eletromagnética, um ressonador fixado em um elemento móvel, no qual é gerada, pela onda de excitação, uma oscilação elétrica ressonante, um elemento receptor no qual uma onda eletromagnética de ressonância é gerada pela oscilação elétrica ressonante, e gera um sinal, e um dispositivo eletrônico de medição ligado ao elemento transmissor e ao elemento receptor, o qual é projetado para a produção das ondas de excitação no elemento transmissor e para determinação da posição do elemento móvel, relativo ao elemento receptor, a partir do sinal do elemento receptor. Dessa forma são evitados componentes, que precisam ser protegidos com alto custo contra agitações e influências de temperatura, ou que possuem propriamente uma alta confiabilidade, mas que são cada vez mais caros, por exemplo magnetos permanentes. Ao invés disso, os componentes do sistema de medição são ao mesmo tempo robustos e baratos, de modo que pode ser atingida uma alta confiabilidade mesmo a baixo custo. O emprego de um princípio com ondas de excitação e ondas de ressonância garante, além disso, uma separação limpa de sinais úteis e sinais de interferência espalhados. Isto aumenta a confiabilidade da medição.

[0011] Um primeiro modo de realização vantajoso prevê que o ressonador esteja configurado e disposto de tal forma que as ondas de ressonância eletromagnéticas estejam alinhadas simetricamente a um eixo de rotação longitudinal, e o eixo longitudinal se situa na direção do movimento. Isto aumenta a confiabilidade, já que uma medição local precisa também é possível, quando o ressonador gira em torno de seu eixo longitudinal.

[0012] Em um outro modo de realização, o elemento transmissor e o elemento receptor são projetados em um plano e cobrem um caminho de medição alinhado à direção do movimento. Isto é conseguido com uma produção barata e tecnicamente simples, por exemplo como um circuito impresso, de múltiplas camadas. Isto, por sua vez, é vantajoso no que se refere à confiabilidade e ao custo.

[0013] Um outro modo de realização para o aumento das vanta gens já mencionadas anteriormente, sugere que seja prevista uma primeira conexão elétrica e uma segunda conexão elétrica entre o controle eletrônico e a medição eletrônica. Assim, a complexidade do circuito é reduzida e obtém-se uma interface barata entre as partes do circuito, a primeira ligação elétrica para cuidar da medição eletrônica com uma tensão de funcionamento, e a segunda conexão elétrica para transmitir um sinal de posição. Por exemplo, um cabo com apenas três fios é suficiente para proporcionar uma primeira e uma segunda conexão elétrica.

[0014] Os custos dos componentes são particularmente baixos e a confiabilidade particularmente alta quando, de acordo com um outro modo de realização o elemento transmissor compreende uma bobina de transmissão elétrica e o elemento receptor uma bobina de recepção elétrica.

[0015] O modo de realização anteriormente mencionado, por sua vez, pode ser reprojetado de tal forma que o sinal produzido pela onda de ressonância na bobina receptora é uma tensão de indução, cuja intensidade depende da posição do elemento móvel. Esta é uma grandeza de medição particularmente simples de manusear, com o que o dispêndio em energia é pequeno, e a confiabilidade e as vantagens de custos são reforçadas.

[0016] Uma maior precisão da medição é alcançada quando o elemento receptor compreende uma primeira bobina de recepção e uma segunda bobina de recepção.

[0017] Um modo de realização dessa ideia é que as bobinas de transmissão estão de tal modo dispostas que os sinais na primeira e segundas bobinas de transmissão têm fases defasadas entre si. A precisão da medição é mais uma vez aumentada.

[0018] A confiabilidade mecânica é aumentada pelo fato de que, de acordo com um outro modo de realização um elemento transmissor, e um elemento receptor estão dispostos em uma carcaça do sistema de medição.

[0019] A construção do dispositivo de controle de válvulas é facili tada pelo fato de que o controle eletrônico está ligado mecanicamente à carcaça do sistema de medição.

[0020] Um outro modo de realização que eleva a confiabilidade, graças a caminhos de sinal mais curtos para o sinal de medição entre o receptor e o processador eletrônico de dados necessário, prevê que a eletrônica de medição está disposta na carcaça do sistema de medição.

[0021] Uma construção mais simples e robusta do ressonador sur ge quando, de acordo com o modo de realização, o ressonador compreende um circuito de ressonância elétrico.

[0022] Uma construção confiável do ressonador, que através do grau de liberdade de rotação aumenta a confiabilidade da medição, prevê de acordo com o modo de realização, que o ressonador compreenda um circuito de ressonância com uma bobina de ressonância, que é configurado e disposto de tal forma que a onda de ressonância eletromagnética está simetricamente alinhada à um eixo longitudinal de rotação, e o eixo longitudinal é posicionado na direção do movimento.

[0023] A confiabilidade é aperfeiçoada por meio da robustez ele vada quando, de acordo com um modo de realização, a bobina de ressonância está incluída em uma cápsula estanque a líquidos, e o encapsulamento possui uma abertura central de passagem.

[0024] Uma condução de gás vantajosa para dentro do dispositivo de controle de válvula é obtida, quando a abertura de passagem está disposta atuando conjuntamente com um canal de passagem de um meio pressurizado, para o fornecimento de um meio pressurizado a uma unidade acionadora.

[0025] A condução do meio pressurizador, por um lado, e a robus tez, por outro lado, segundo um modo de realização, são aperfeiçoados, caso o elemento móvel seja colocado em uma carcaça na forma de um béquer, o qual está aberto, voltado para um flange de conexão conectável com o acionador da unidade de controle da válvula.

[0026] Uma construção com economia de espaço dos componen tes do dispositivo de controle de válvulas é alcançada, quando o controle eletrônico está mecanicamente ligado ao piso da carcaça na forma de um béquer.

[0027] De acordo com um outro modo de realização do dispositivo de controle de válvulas, o controle eletrônico está ativamente ligado a pelo menos uma válvula de controle. Aqui pode ser obtido um controle simples de um acionador.

[0028] Uma condução particularmente favorável do meio pressuri zador é obtida quando, de acordo com um outro modo de realização, a válvula de controle está ligada a uma passagem, através da qual um meio pressurizador é admissível na carcaça em forma de béquer.

[0029] O dispositivo de controle de válvula para uma válvula de processo pode ser elaborado de tal forma que o controle eletrônico compreende um meio de iluminação que atua em conjunto com uma porção transparente da carcaça do dispositivo de controle da válvula como meio de identificação visual. O controle eletrônico atua desta forma para facilitar a sua própria construção como componente de suporte para a lâmpada, o que permite a identificação da válvula independentemente de outros elementos auxiliares.

[0030] Um outro modo de realização prevê que os meios de arma zenamento do dispositivo de controle eletrônico compreendem meios de memória para o armazenamento de parâmetros da válvula. Deste modo, dados que foram determinados durante a operação podem ser armazenados no dispositivo de controle de válvula. Eles estão à disposição parar determinar alterações e, se apropriado, para levar em conta ou dar alarme. Tais modificações podem resultar de impurezas, de desgastes ou, por outro lado, de desvios do funcionamento normal da válvula de processo, e possuem uma influência na posição da válvula.

[0031] O controle da válvula de processo, por meio de um controle da instalação de processo, pressupõe um circuito de comunicação no controle da válvula. Para manter o número de elementos construtivos pequeno, dentro da planta de controle de processo, é vantajoso quando o circuito eletrônico compreende um circuito de comunicação.

[0032] A invenção apresenta, além disso, uma válvula de proces so, em particular da indústria e tecnologia alimentícia ou indústria far-macêutica, assim como na biotecnologia. A interação com um dispositivo de controle de válvula é conseguida por uma válvula de processo que, devido a certas condições de processo, por exemplo altas temperaturas e meios promotores de desgaste, opera com segurança, devido à medição confiável da posição da válvula.

[0033] Uma disposição favorável dos componentes da válvula de processo, uns em relação aos outros, em relação aos custos de produção e confiabilidade, é dada, segundo um modo de realização, quando o mecanismo acionador está disposto entre a válvula de processo e o dispositivo de controle da válvula, e está prevista uma haste de acionamento da válvula do processo, a qual exerce o acionamento e está ligada ao órgão de bloqueio e ao elemento móvel.

[0034] De acordo com um refinamento da válvula de processo é previsto que a haste de acionamento compreende um canal do meio pressurizador, o qual começa em um elemento móvel voltado para a extremidade final da haste, e termina dentro do acionamento. Isto fornece uma construção compacta, na qual um componente crítico está disposto dentro do componente da válvula e, desta forma, a segurança é aumentada.

[0035] Por meio de um exemplo de execução e seu modo de reali zação, a invenção pode ser minuciosamente esclarecida e a representação das atuações e vantagens podem ser aprofundadas.

[0036] Ele mostra: Fig. 1: representação esquemática de uma válvula de processo com um dispositivo de controle da válvula; Fig. 2: corte através de um dispositivo de controle de válvula esquematicamente apresentado de acordo com a Figura 1; Fig. 3: representação esquemática do sistema de medição, do elemento móvel e dos componentes eletrônicos do dispositivo de controle de válvula de acordo com as Figuras 1 e 2; Fig. 4: corte através do ressonador disposto no elemento móvel com representação do teor do campo magnético da onda de ressonância.

[0037] Na Fig. 1 é mostrada uma representação em corte parcial, esquemática de uma válvula de processo 1, que é apropriada para a tecnologia de alimentos, bebidas, indústria química fina e farmacêutica, assim como para a biotecnologia. A válvula de processo 1 possui uma carcaça de válvula 2, que apresenta por exemplo um primeiro, segundo, terceiro e quarto conectores 3, 4, 5 e 6. O primeiro e segundo conectores 3 e 4 fornecem uma conexão de fluido para uma primeira câmara 7 da válvula do processo 1, o terceiro e quarto conectores 5 e 6, respectivamente, correspondem a uma conexão de fluido para uma segunda câmara 8. Cada um dos conectores é conectável a uma instalação de processo através de uma tubulação. Dentro da carcaça da válvula 2, entre a primeira e segunda câmaras 7 e 8, está prevista uma abertura de entrada 9, que é circundada pela sede da válvula 10. Um elemento de bloqueio 11 está de tal modo disposto, que ele pode ser colocado em contado com a sede da válvula 10, para que a ligação formada através da abertura de entrada 9 da primeira câmara para a segunda câmara 7 e 8 seja interrompida e desta forma conseguir uma posição de bloqueio da válvula de processo 1. Além disso, o elemento de bloqueio 11 está de tal modo disposto, que o contato pode ser aberto, para liberar a ligação da primeira para a segunda câmara 7 e 8. Dependendo da eficácia de vedação exigida no elemento de bloqueio 11, pode ser previsto um selo de vedação 12, que atua de forma estanque com a sede da válvula 10 na posição fechada.

[0038] Uma haste de acionamento 13, por exemplo com uma ou várias partes, está ligada ao elemento de bloqueio 11. Uma passagem 14 veda a passagem, através da qual a haste de acionamento 13 atravessa a carcaça da válvula 2. A haste de acionamento 13 atravessa um acionador 15 e é vedada em seu local de entrada e local de saída por meio de um selo superior ou inferior 16 e 17 do acionador.

[0039] Dentro do acionador 15, um pistão 18 está acoplado à has te de acionamento 13. Por meio de um selo de vedação 19 do pistão, o pistão 18 é vedado contra a carcaça 15 do acionador. Uma mola 20 causa o movimento do pistão 18 ao longo da direção de movimento B em um primeiro sentido. Um meio pressurizador em uma câmara pressurizada 21 atua contra a força da mola 20 e causa o movimento do pistão 18 ao longo da direção do movimento B contra o primeiro sentido. Com o movimento do pistão 18 ocorre um movimento da haste de acionamento 13 e assim também do elemento de bloqueio 11. O contato entre a sede da válvula 10 e o elemento de bloqueio 11 pode ser fechado ou aberto conforme o caso. Caso o contato seja aberto, terá sido alcançada a posição aberta da válvula, que consiste de uma conexão de fluido entre a primeira câmara 7 e a segunda câmara 8.

[0040] No lado do acionador 15 voltado para fora da carcaça da válvula 2 está disposto um dispositivo de controle de válvula 22 que está acoplado de modo desconectável com o acionador 15. Para criar esta conexão, o acionador 15 apresenta um flange do acionador 23. O dispositivo de controle de válvula 22 por sua vez possui um flange de acoplamento 24, o qual está acoplado ao flange do acionador 23 por meio de um grampo 25 ou um outro agente de acoplamento apropriado. O flange é projetado para ser estanque a pressão. Para este fim é previsto um selo de vedação 26 no flange de acoplamento 24. Alternativamente, o selo de vedação 26 está disposto no flange do acionador 23, ou tanto no flange do acionador 23 quanto no flange de acoplamento 24, dispostos com atuação similar.

[0041] A haste de acionamento 13 possui, por exemplo e vantajo samente, um canal de meio pressurizador 27, cuja porção principal é construída por exemplo na forma de uma perfuração ao longo de seu eixo. Esse canal de meio pressurizador 27 conecta o dispositivo de controle de válvula 22 com a câmara pressurizada 21, de modo que o elemento de pressão do dispositivo de controle da válvula 22 atinge o acionador 15 e causa sua alteração de posição. Isto economiza duto externos de meio pressurizador, que são uma fonte de falhas, por exemplo por ruptura de tubulações frágeis.

[0042] A Fig. 2 ilustra um corte através do dispositivo de controle de válvula 22 com representação esquemática dos componentes eletrônicos. O dispositivo de controle de válvula 22 possui uma base 28, na qual o flange de acoplamento 24 está fixado, por meio do qual o dispositivo de controle de válvula 22 com o acionador 15 está conectado e vedado com o auxílio do selo de vedação do flange 26. Uma tampa protetora 29 está acoplada à base 28 de modo destacável e cobre os componentes funcionais do dispositivo de controle da válvula 22, por exemplo os componentes eletrônicos.

[0043] A extremidade da haste 30 da haste de acionamento 13 passa através do centro do flange de acoplamento 24 e se projeta para dentro de uma carcaça 31 na forma de um béquer. Esse é fixado na base 28 e de preferência é vedado lá. Na extremidade da haste 30 é fixado um elemento 32 móvel, que é fixo com relação à haste 30 e é móvel com relação à carcaça 31 em forma de béquer. De fato, o elemento móvel 32 pode ser uma só peça com a haste de acionamento 13, entretanto é vantajosa, para a preparação, a sua divisão, já que deste modo o elemento móvel 32 é combinável com as diferentes hastes 13 de diferentes tipos de válvulas.

[0044] O dispositivo de controle de válvula 22 possui em seu inte rior um sistema de controle eletrônico 33, por meio do qual o acionador 15 é controlado para determinação e modificação da posição da válvula. Ele possui além disso um sistema de medição 34 para determinação da posição da válvula.

[0045] O sistema de medição 34 compreende um elemento trans missor 35, com o qual é enviada uma onda de excitação eletromagnética, que pode ser contínua, modulada ou pulsada. Essa onda de excitação produz uma oscilação ressonante no ressonador 36, que é previsto no elemento móvel 32. Essa oscilação ressonante produz por sua vez uma onda de ressonância eletromagnética R, que é emitida pelo ressonador 36 e é recebida por meio de um elemento receptor 37.

[0046] O acionador 15 causa um movimento do elemento móvel 32 ao longo da direção do movimento linear B. O projeto do acionador 15 e da válvula de processo 1 deixa fixa a tampa protetora da válvula de processo, determinando assim, igualmente, um trajeto de medição M, ao longo do qual o ressonador 36 pode se movimentar. O elemento transmissor 35 e o elemento receptor 37 são de tal forma projetados que, com o seu auxílio, pode ser determinada a posição do ressonador 36 em relação ao trajeto de medição M.

[0047] Um dispositivo eletrônico de medição 38 é projetado de tal forma, que ele produz o sinal elétrico necessário, com o qual o elemento transmissor 35 funciona. O circuito eletrônico de medição 38, além disso, é projetado de tal forma que ele processa as correntes e tensões produzidas pelas ondas de ressonância eletromagnética R no elemento receptor 37, como um sinal de posicionamento e produz um sinal, que é uma medida para a posição do ressonador 36 com relação ao elemento receptor 37.

[0048] O sistema de medição 34 com o elemento transmissor 35, elemento receptor 37 e o circuito eletrônico de transmissão 38, compreende uma carcaça do sistema de medição, com um módulo 39, com o qual é obtido um módulo vantajoso, que simplifica substancialmente o posicionamento do sistema de medição 34 dentro do dispositivo de controle de válvula 22, por um lado, e sua montagem, por outro lado.

[0049] Uma forma de construção particularmente compacta é obti da, já que o controle eletrônico 33 é fixado com os parafusos 40, ou com um outro meio de fixação 41, no piso da carcaça 31 na forma de um béquer, e na carcaça do sistema de medição 39. Essa construção possibilita, além disso, posicionar um agente luminoso 42 no controle eletrônico 33, que atua através de uma seção transparente da carcaça 43. Essa é realizada, por exemplo, na forma de cúpula, de modo que a luz é visível em um grande ângulo espacial de sinais emitidos pelo agente luminoso 42.

[0050] O controle eletrônico 33 e o circuito eletrônico de medição 38 são conectados eletricamente por meio de uma conexão de medição 44. A conexão de medição 44 é utilizada, em particular, para a transmissão do sinal que representa a posição do elemento móvel 32, em relação ao elemento receptor 37.

[0051] Dentro do dispositivo de controle de válvula 22 está dispos- ta uma válvula de controle 45. O estado de comutação aberto ou fechado dessa válvula de controle 45 é comandado pelo controle eletrônico 33 por meio de um comutador 46.

[0052] A válvula de controle 45 está conectada, por um lado, a um fornecimento de meio pressurizador 47, e por outro lado com uma passagem 48 na carcaça em forma de béquer 31. Quando a válvula de controle 45 está aberta, um meio pressurizador flui do fornecimento de meio pressurizador através da válvula de controle 45 e da passagem 48 para a carcaça 31 em forma de béquer. Uma abertura de passagem 49 permeia o elemento móvel 32 e o ressonador 36, e fornece uma ligação de fluido entre o interior da carcaça em forma de béquer 31 e o canal de meio pressurizador 27. Na posição aberta da válvula de controle 45, um meio pressurizador flui para o canal de meio pressurizador 27, que termina na câmara pressurizada 21 do acionador 15. O meio pressurizador causa um deslocamento do pistão 18 contra a força da mola 20 e um movimento total do elemento de bloqueio 11 para longe da sede da válvula 10, de modo que a válvula de processo 1 atinja a posição aberta, na qual existe uma conexão de fluido entre a primeira câmara 7 e a segunda câmara 8.

[0053] A construção funcional do elemento transmissor 35, do elemento receptor 37 e do controle eletrônico 33 serão minuciosamente esclarecidos na Fig. 3 por meio de uma representação esquemática.

[0054] O elemento transmissor 35 compreende uma espira de transmissão plana 50, que se estende sobre o comprimento do caminho de medição M. A espira de transmissão plana 50 pode compreender uma ou mais espiras condutoras, que podem ser vantajosamente executadas como vias condutoras em um circuito impresso.

[0055] O elemento receptor 37 compreende uma primeira espira de recepção 51 e uma segunda espira de recepção 52. Ambas as espiras de recepção 51 e 52 são então dimensionadas e vantajosamente incorporadas como vias condutoras sobre circuitos impressos. Uma espira de recepção 51 e uma segunda espira de recepção 52 são de tal forma dimensionadas, que o elemento receptor 37 se estende ao longo do caminho de medição M.

[0056] As espiras 50, 51 e 52 podem ser parte de um circuito im presso de múltiplas camadas. Isto permite uma produção muito eficaz e ao mesmo tempo causa uma orientação das espiras 50, 51 e 52, entre si, livre de vibrações. Isto aumenta a confiabilidade do sistema de medição 34. A disposição é particularmente compacta quando as espiras 50, 51 e 52 estão superpostas, por exemplo, em uma construção em camadas de acordo com a DE 69 810 504 T2.

[0057] A primeira espira de recepção 51 e a segunda espira de recepção 52 são eletronicamente defasadas entre si. Isto é mostrado na Fig. 3 e ilustrado por uma espira condutora. A primeira espira de recepção 51 compreende duas espiras condutoras 53a e 53b, ambas em série, uma atrás da outra, e possuem uma igual extensão na direção do movimento B e ao longo da direção do movimento B. A segunda espira de recepção 52 possui três espiras condutoras ao longo da direção de movimento B. Uma espira condutora média 54b possui uma extensão maior do que ambas as espiras condutoras externas 54a e 54c, sendo que as expansões dessas duas espiras condutoras 54a e 54c são iguais. Essa configuração da primeira espira de recepção 51 e da segunda espira de recepção 52 faz com que, para uma dada posição do ressonador 36, a indução produzida pela onda de ressonância R nas espiras condutoras 53a e 53b ou 54a, 54b e 54c seja de diferentes intensidades nas espiras de recepção 51 e 52. Dessa forma, quando da medição da força de indução, por exemplo, por formação de uma proporção das forças de indução, pode-se deduzir o local do ressonador 36.

[0058] O número das espiras condutoras 53a, 53b, 54a, 54b e 54c, forma e número de revoluções dependem da força dos sinais das ondas de ressonância R disponíveis e da desejada resolução espacial e variam concordantemente no exemplo mostrado. Outros pontos de vista de projeto das espiras 50, 51 e 52 resultam da DE 69 502 283 T2.

[0059] As espiras de recepção 51 e 52 estão conectadas com o circuito eletrônico de medição 38, de modo que as respectivas tensões lá induzidas estão à disposição dos circuitos eletrônicos do circuito eletrônico de medição 38 para posterior processamento, por exemplo a mencionada formação de proporção. Um circuito do circuito eletrônico de medição 38 está conectado a este para energizar a bobina transmissora 50.

[0060] O controle eletrônico 33 compreende um circuito de alimen tação 55. Isto gera voltagens e correntes necessários para operar os componentes dos controles eletrônicos 33 e circuitos eletrônicos de medição 38. O circuito eletrônico de medição 38 está conectado ao circuito de alimentação por meio de uma primeira conexão elétrica 56.

[0061] Um circuito de controle 57 do controle eletrônico 33 está conectado, por meio de uma segunda conexão elétrica 58, a um sistema eletrônico de medição. Usando essa conexão é transmitido um sinal, que representa a posição do ressonador 36 e assim do elemento de bloqueio 11. Isto pode ser um valor digital ou uma tensão analógica.

[0062] Um circuito de comunicação 59 é fornecido no controle ele trônico 33. Esse circuito de comunicação 59 serve para, por meio de uma conexão de comunicação 60 com um dispositivo externo, por exemplo um comando de controle do sistema de controle de processo, trocar comandos de controle e sinais de status. Essa troca inclui um feedback da posição da válvula no controle do processo e o comando de abrir e fechar a válvula de processo 1. Um tal comando é então implementado pelo circuito de controle 57 através de uma energização necessária da válvula de controle 45, com a qual o circuito de controle 57 está conectado via o comutador 46.

[0063] No controle eletrônico 33 está prevista uma memória 61, que está conectada ao circuito de controle 57, de modo que lá podem ser armazenados valores de posição, por exemplo valores de posição do elemento de bloqueio 11 na posição aberta e fechada da válvula de processo 1. Essa memória 61 pode ser empregada para o processo de acordo com a WO 2002/093058 A1.

[0064] A primeira e segunda conexão elétrica 56 e 58, vantajosa mente, formam juntas a conexão de medição 44 e são projetadas como um cabo de três ou quatro núcleos. Aqui é atingida uma disposição especialmente simples de controle eletrônico 33 e sistema de medição 34, que devido aos poucos contatos e cabos pode ser montada livre de erros.

[0065] Um modo de realização do ressonador 36 é apresentado em corte na Fig. 4. O elemento móvel 32 é fixado na extremidade da haste 30 da haste de acionamento 13 ou a uma parte acoplada a essa. As extremidades da haste 30 e o elemento móvel 32, de acordo com esse exemplo, são de tal modo moldados, que é formada uma conexão em rosca 62. Para este propósito é adicionado um prolongamento cilíndrico 63 com rosca externa em um rebaixo 64 provido de rosca interna. De acordo com o exemplo, o prolongamento cilíndrico 63 está disposto no elemento móvel 32 enquanto o rebaixo 64 é fornecido na extremidade da haste 30. Uma disposição espelhada igualmente possível com o rebaixo 64 disposto no elemento móvel 32, e o prolongamento cilíndrico 63 disposto na extremidade da haste 30. Em compa-ração com outras conexões igualmente possíveis entre a extremidade da haste 30 e o elemento móvel 32 por fricção, forma ou coesão, a conexão com parafusos é particularmente facilmente montável. Além da conexão com parafuso, pode ser fornecida uma conexão adicional 68, através da qual duas partes do elemento móvel estão ligadas entre si. Essa de preferência é de difícil soltura, e pode se basear em força, ou fricção, ou instalação. Difícil de se soltar, significa neste contexto, que por um lado é desmontável, porém, por outro lado, não é soltável pelo menos durante o funcionamento da válvula de processo. Uma tal conexão adicional 68 permite, com poucos componentes de construção, obter um elemento 32 móvel, ajustável a tipos de válvulas.

[0066] O ressonador 36 é implementado como oscilador elétrico e compreende uma bobina elétrica 65. As espiras da bobina elétrica 65 são enroladas em torno de um eixo longitudinal L do elemento móvel 32. Em particular, a bobina elétrica 65 é de tal modo enrolada, que são produzidas ondas de ressonâncias R, que são rotacionalmente simétricas ao eixo longitudinal L. Uma rotação do elemento móvel 32 em torno do seu eixo longitudinal L não leva, portanto, a uma modificação mensurável do sinal no elemento receptor 37. Com isso, a confiabilidade da medição e, portanto, de todas as válvulas de processo 1 é aumentada, já que a rotação gerada no funcionamento da válvula de processo 1 não influencia na medição. Uma tal rotação pode ser iniciada, por exemplo, no elemento de bloqueio 11, pelas forças promovidas pelo fluido que agem ou por momentos de torção das molas 20 sobre as espiras 18 e que são introduzidas no elemento 32 móvel. Para ilustração da simetria das ondas de ressonância R na Fig. 4, os componentes do campo magnético estão implícitos esquematicamente como linhas pontilhadas.

[0067] O circuito ressonante compreende, adicionalmente à bobina elétrica 65, um condensador 66. De preferência, a bobina elétrica 65 e o condensador 66 para proteção são protegidos por um encapsulamento, por exemplo, contra os constituintes corrosivos contidos no meio de pressurização. Esses podem ser vantajosamente implementados a um custo favorável e mecanicamente estável, como um en- capsulamento 67.

[0068] O elemento móvel 32 apresenta centralmente uma abertura de passagem 49, que também atravessa centralmente a bobina elétrica 65 e o encapsulamento. A abertura da passagem 49 está em comunicação com o canal do fluido pressurizador com o canal de meio pressurizador 27, que termina no prolongamento cilíndrico 63 da extremidade da haste 30, e opera em conjunto com o canal do meio pressurizador 27 para alimentação do acionador (15) com um meio pressurizador.

[0069] A direção do movimento B do elemento móvel 32 é deter minada pelo projeto da válvula 1 e pelo dispositivo de controle de válvula 22. Ela pode estar na posição vertical de acordo com a construção da sede da válvula 10 e/ou dos flanges de conexão 24. O eixo longitudinal L do elemento móvel 32 e, portanto, o eixo de simetria da onda de ressonância R, são construtivamente projetados de forma consolidada com a direção de movimento B ou pelo menos paralelamente consolidada. Pela tolerância ou desgaste de construção, o movimento contra esses através da tolerância de componentes ou o movimento efetivo contra esses construtivamente estabelecidos, por assim dizer planejados, pode estar desalinhado em relação à direção do movimento B. Isto corresponde a um ângulo W, que se forma entre o eixo longitudinal L e a direção do movimento B.

[0070] Esses situam-se tipicamente em valores angulares de dois graus ou menos. O elemento transmissor 35, elemento receptor 37 e circuito eletrônico de mensuração 38 são de tal modo projetados, que a determinação da posição do elemento móvel 32 ocorre também mesmo para um desvio em torno do ângulo W.

[0071] Alternativamente ao modo de execução aqui mostrado da válvula de processo 1, esse pode apresentar um outro número de conexões 3, 4, 5 e 6. Ele pode conter além do selo de vedação 12 outras vedações e ser projetado como válvula de duplo selo, e pode, portanto, apresentar, além do elemento de bloqueio 11, outros agentes de bloqueio. Outros tipos de execução são comumente conhecidos pelos especialistas, por exemplo a execução como válvula de fundo do tanque. Lista de Referência 1 Válvula de processo 2 Carcaça da válvula 3 primeira conexão 4 segunda conexão 5 terceira conexão 6 quarta conexão 7 primeira câmara 8 segunda câmara 9 Abertura de passagem 10 Sede da válvula 11 Elemento de bloqueio 12 Selo de vedação 13 Haste de acionamento 14 Passagem 15 Acionador 16 Selo inferior do acionador 17 Selo superior do acionador 18 Pistão 19 Selo de vedação do pistão 20 Mola 21 Câmara pressurizada 22 Dispositivo de controle da válvula 23 Flange do acionador 24 Flange do acoplamento 25 Grampo 26 Selo de vedação do flange 27 Canal do meio pressurizador 28 Base 29 Tampa protetora 30 Extremidade da haste 31 Carcaça em forma de béquer 32 Elemento móvel 33 Controle eletrônico 34 Sistema de medição 35 Elemento transmissor 36 Ressonador 37 Elemento receptor 38 Circuito eletrônico de medição 39 Carcaça do sistema de medição 40 Meio de fixação 41 Piso 42 Agente luminoso 43 Seção transparente da carcaça 44 ligação de medição 45 Válvula de controle 46 Comutador 47 Fornecimento de meio pressurizador 48 Passagem 49 abertura de passagem 50 Espira de transmissão 51 primeira espira de recepção 52 segunda espira de recepção 53a Espiras de condutor 53b Espiras de condutor 54a Espiras de condutor 54b Espiras de condutor 54c Espiras de condutor 55 Circuito de alimentação 56 Primeira conexão elétrica 57 Circuito de controle 58 Segunda conexão elétrica 59 Circuito de comunicação 60 Circuito de comunicação 61 Memória 62 Conexão em rosca 63 Prolongamento cilíndrico 64 Rebaixo 65 Espiral de ressonância 66 Condensador 67 Encapasulamento 68 Conexão adicional L Eixo longitudinal B Direção de movimento R Onda de ressonância W Ângulo intermediário M Caminho de medida

Claims (14)

1. Dispositivo para o controle de válvulas para uma válvula de processo (1) com um controle eletrônico (33) para o controle de um acionador (15) e com um sistema de medição (34) para determinação da posição de um elemento (32) móvel que se encontra ao longo de uma direção de movimento linear (B) dentro do dispositivo de controle de válvula (22), caracterizado pelo fato de que o sistema de medição (34) abrange um elemento transmissor (35) para o envio de uma onda de excitação eletromagnética, um ressonador (36) fixado ao elemento móvel, no qual uma oscilação elétrica ressonante é gerada pela onda de excitação, um elemento receptor (37), no qual um sinal é gerado pela oscilação elétrica ressonante gerada pela onda ressonante ele-tromagnética (R), e um circuito eletrônico de medição (38) conectado ao elemento transmissor (35) e ao elemento receptor (37), o qual é projetado para geração da onda de excitação no elemento transmissor (35) e para determinação da posição do elemento móvel (32) relativamente ao elemento receptor (37) a partir do sinal do elemento receptor (37), sendo que o ressonador (36) é configurado e disposto de tal forma que a onda ressonante eletromagnética (R) é alinhada de forma rotacionalmente simétrica a um eixo longitudinal (L) e o eixo longitudinal (L) é alinhado na direção do movimento (B).

2. Dispositivo para o controle de válvulas para uma válvula de processo (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento transmissor (35) e o elemento receptor (36) são projetados e alinhados precisamente e um cobrem caminho de medida (M) na direção do movimento (B).

3. Dispositivo para o controle de válvulas para uma válvula de processo (1) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que estão previstos uma primeira conexão elétrica (56) e uma segunda conexão elétrica (58) entre o controle eletrônico (33) e o circuito eletrônico de medição (38), sendo que a primeira conexão elétrica (56) é configurada para alimentar o circuito eletrônico de medição (38) com uma tensão de operação, e a segunda conexão elétrica (58) está configurada para transmissão de um sinal de posição.

4. Dispositivo para o controle de válvulas para uma válvula de processo (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o elemento transmissor (35) compreende uma espira de transmissão elétrica (50) e o elemento receptor (37) uma espira de recepção elétrica (51, 52).

5. Dispositivo para o controle de válvulas para uma válvula de processo (1) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o elemento receptor (37) compreende uma primeira espira de recepção (51) e uma segunda espira de recepção (52).

6. Dispositivo para o controle de válvulas para uma válvula de processo (1) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a primeira espira de recepção (51) e a segunda espira de recepção (52) estão de tal modo dispostas que os sinais na primeira e segunda espiras de recepção (51, 52) têm fases defasadas uma em relação à outra.

7. Dispositivo para o controle de válvulas para uma válvula de processo (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o ressonador (36) compreende um circuito de ressonância elétrico (65, 66).

8. Dispositivo para o controle de válvulas para uma válvula de processo (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ressonador (36) compreende um circuito ressonante (65, 66) com um indutor de ressonância (65), que é formado e disposto de tal forma que a onda de ressonância eletromagnética (R) está alinhada de forma rotacionalmente simétrica a um eixo longitudinal (L) e o eixo longitudinal (L) está alinhado na direção do movimento (B).

9. Dispositivo para o controle de válvulas para uma válvula de processo (1) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a espira de ressonância (65) está hermeticamente fechada em um encapsulamento (67), e o encapsulamento (67) possui uma abertura de passagem central (49).

10. Dispositivo para o controle de válvulas para uma válvula de processo (1) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a abertura de passagem (49) está disposta em conjunto com um canal de fluido pressurizador (27) para fornecimento ao acionador (15) de um meio pressurizador.

11. Dispositivo para o controle de válvulas para uma válvula de processo (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o controle eletrônico (33) compreende um agente luminoso (42), que atua como um meio de exibição visual em uma seção da carcaça (43) transparente com o dispositivo de controle da válvula (22) e/ou o controle eletrônico (33) compreende uma memória (61) para armazenamento de parâmetros de válvula e/ou o controle eletrônico (33) compreende um circuito de comunicação (59).

12. Válvula de processo (1), em particular da indústria de tecnologia de alimentos ou farmacêutica, assim como para a biotecnologia, com uma abertura de passagem (9) e um elemento de bloqueio (11), com o qual são efetuáveis uma posição fechada e uma posição aberta da válvula de processo (1), um acionador (15) para movimentação do elemento de bloqueio (11) entre a posição fechada e a posição aberta, caracterizada pelo fato de que o elemento de bloqueio (11) está ligado diretamente ou indiretamente ao elemento móvel (32) do dispositivo de controle da válvula (22) como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores.

13. Válvula de processo (1) de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que o acionador (15) está disposto entre a válvula de processo (1) e o dispositivo de controle da válvula (22) e está prevista uma haste de acionamento (13), que passa através do acionador (15) e está conectada ao elemento de bloqueio (11) e ao elemento móvel (32).

14. Válvula de processo (1) de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que a haste de acionamento (13) compreende um canal de fluido de pressão (27), que inicia em uma extremidade da haste (30) de um elemento móvel (32) e termina no acionador (15).

Images