CN109424783A - 调节阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种调节阀。该调节阀用于调节工艺生产设备的工艺流体流，包括具有阀座(14)的阀壳体(8)和与阀杆(18)相连的阀件(16)，该阀件与该阀座(14)配合以打开和关闭该调节阀(2)，其中该阀杆(18)通过触点接通机构(42,43,45)与该阀壳体(8)导电连接。本发明的特征是，设有用于该触点接通机构(42,43,45)的过渡电阻的欧姆测量的测量机构(26)，且该测量机构(26)设置在将该阀壳体(8)连接至该阀杆(18)的测量线路(24)中。

Description

调节阀
技术领域
本发明涉及用于调节工艺生产设备的工艺流体流的调节阀。
背景技术
在阀内或阀上带有静电可能导致形成火花且进而导致紧急状态。因此必须保证阀件在任何位置都可靠地以管线接地，尽管在阀打开时并不存在经金属阀座至壳体的直接接触。在迄今实践中，为了监测调节机构和阀壳体之间的可靠接地，在产品交付时唯一测量接触阻力。接触电阻的欧姆电阻因此不大于10欧姆。随着时间推移的监测即在活动阀件与壳体之间接地的欧姆电阻的检查并不发生。
EP83105457涉及一种用于水龙头的静电导走装置，具有球形表面，该球形表面具有在球阀与杆之间的一个触点件和在杆与轴封(Stopfbuchse)之间的另一触点件，其中，在球和杆之间的触点件由两个在套筒内延伸的金属销构成，金属销借助设于两个金属销之间弹簧与所述球和杆接触，从而弹簧未遇到侵蚀性液体。这种布置仅保证了导走静电电荷，但并不是针对以下情况设计的，即在参与电流引导的部件之间的接触可能随着时间而变化。
发明内容
本发明基于以下任务，提供一种调节阀，其中，在阀杆和接地壳体之间的欧姆过渡电阻可以被确定，以避免该调节阀内带静电和进而爆炸危险。
已知地，根据本发明的用于调节工艺生产设备的工艺流体流的调节阀具有带有阀座的阀壳体和与阀杆联接的阀件，阀件与阀座配合以打开和关闭该调节阀。所述阀杆与阀壳体通过触点接通机构电连接。
根据本发明，设有用于触点接通机构的过渡电阻的欧姆测量的测量机构，其中，该测量机构设置在将阀壳体连接至阀杆的测量线路内。
测量线路以导线路径形式设置在阀杆与接地构件、尤其是接地阀壳体之间，或者在与阀壳体相连的调节阀构件上。该测量线路因此也可以延伸经过一个或多个与阀杆导电连接的调节阀构件。
在本发明中可以发生在阀杆与尤其位置固定的接地壳体之间的过渡电阻的连续监测，从而可以直接确定何时要有爆炸危险。
该触点接通机构通常通过轴封填料和/或间接通过调节驱动机构来提供。该触点接通机构也可以包括例如成弹簧片形式的滑动触头，其将阀杆导电连接至壳体。
本发明的调节阀的一个有利设计方案的特点是，该测量线路自阀杆经测量机构和与阀壳体相连的轭架或与阀壳体相连的调节驱动机构延伸至阀壳体。因此，该测量线路可以根据需要来选择。
该测量线路优选可以包括连接至阀杆的位置调节器的构件。因此，位置调节器的机械行程量取部件(Hubabgriffsteil)的被导电固定在阀杆上的部分可以构成测量线路的一部分。行程量取部件可以包括杆臂，杆臂通过所谓的导电构成的行程滚子(Hubrolle)触点接通该阀杆，尤其是通过行程量取件。杆臂与一个轴抗转动地导电联接，其中该轴可转动地安装在位置调节器的相应轴承中。该测量线路自阀杆经行程滚子、杆臂经过轴，在这里，它通过滑动触头经测量机构连接至调节阀的壳体。
有利地，测量线路的一部分通过本来就有的构件构成，因此不需要轴向移动的阀杆的附加触点接通。
该阀壳体和测量线路可以优选地通过“地线”相连。如果阀壳体被接地，则测量线路可以在物理上结束在调节阀上的任一接地触点上。
根据另一个设计方案，该杆臂可以通过扭簧承受弹簧力地相对于阀壳体、尤其相对于位置调节器壳体来(电绝缘)安装。在此情况下，该测量线路可以自杆臂延伸经过扭簧，这使得由滑动触头造成的该轴的触点接通机构出现磨损是多余的。因为行程量取件、带有行程滚子的转动杆和行程量取部件的轴是位置调节器的组成部分，因此该测量线路可以有利地仅用一个附加构件即滑动触头或扭簧来实现。
该测量线路可以优选包括用于在位置调节器内固定电路板的触点部或者在位置调节器内壁上的接线部。所述部位是尤其适用的，因为它们位于位置调节器内，因此受到保护，并且不妨碍调节阀的其它设计。
尤其是该测量机构为了欧姆过渡电阻的测量而包括第一变压器和第二变压器。该测量线路如此设计，即它形成第一变压器的次级绕组和第二变压器的初级绕组。自脉冲源起在第一变压器上表现出的电压脉冲在第二变压器上提供与由触点接通机构和测量线路构成的回路、尤其是接地回路的电阻相关的测量值。因此可以有利地采用本身已知的测量电路来监测在本发明的阀中的阀杆和阀壳体之间的过渡电阻，其中这样的测量电路由EP2249170A1公开了。
在触点接通机构包括将阀杆连接至轭架或阀壳体的导电接地搭线的调节阀中有利的是，该调节阀包括前述类型的测量机构，因为由此也由测量机构测知接地搭线断裂。
本发明的调节阀的另一个有利设计方案的特点是，该测量机构为了测量欧姆过渡电阻而包括评估装置，评估装置被设计成计算接地回路的电阻测量值并通过显示装置来输出。因此，过渡电阻的测量值能有利地被尽快处理和显示。
该测量机构优选可以被集成到位置调节器中。
本发明的调节阀的另一个有利设计方案的特点是，设有用于直接在位置调节器上显示测量值的显示装置，从而操作者能直接在调节阀上确定它是否满足与过度电阻相关的功能要求。
本发明的调节阀的另一个有利设计方案的特点是，在评估装置中限定一个开关阈值，并且该评估装置被设计成在超出开关阈值时输出尤其显示和/或发出报警信号，从而也可以通过报警来显示调节阀过渡电阻的紧急状态和/或也将其传输至在远处的控制中心。
该评估装置可以有利地设计成可通过总线系统或通过无线连接将测量值传输至(远处)评估装置站或操控台。
附图说明
从以下结合附图所示的实施例的说明中得到本发明的其它优点、特征和应用可能。
图1是根据本发明的第一实施例的本发明调节阀的侧视图；
图2是根据第二实施例的本发明的调节阀区域的细节图，在此示出了如下的调节阀区域，在此存在至调节杆的触点接通；
图3是根据第三实施例的本发明的调节阀区域的细节图，在此示出了如下的调节阀区域，在此存在至调节杆的触点接通；和
图4是被用在本发明的调节阀中的测量评估装置电路的电路图。
附图标记列表
2 调节阀；
4 调节驱动机构；
6 轭架；
8 阀壳体；
10 入口；
12 出口；
14 阀座；
16 阀件；
18 阀杆；
20 隔膜工作机构；
22 位置调节器；
24 测量线路；
26 测量机构；
28 行程量取件；
30 轴；
32 扭簧；
34 行程量取部件；
36 转动杆；
38 行程滚子；
42 滑动触头；
43 轴封；
44 调节弹簧；
45 阀驱动机构壳体；
46 评估装置；
47 过渡电阻；
48 显示装置；
50 第一变压器；
52 第二变压器；
54 脉冲源；
56 导线电阻。
具体实施方式
如图所示的调节阀2包括调节驱动机构4和通过轭架6连接至调节驱动机构4的阀壳体8，阀壳体具有入口10和出口12以及阀座14，阀座通过阀件16被关闭或打开且通过与阀件16和调节驱动机构4相连的阀杆18来操作。为此，阀杆18连接到调节驱动机构4的隔膜工作机构20。调节阀2按照本身已知的方式通过位置调节器22被补充完整。
在这样的调节阀中，阀杆18通过触点接通机构42被电连接至阀壳体8。根据本发明，在本发明中发生借助阀杆18和接地壳体8之间过渡电阻的测量的导电触点接通机构42的过渡电阻的连续监测。
测量线路24以导电路径方式设置在阀杆18或调节阀2的与阀杆18电连接的构件与接地阀壳体8或调节阀2的与阀壳体相连的构件之间。
根据图1或图4，虚线所示的测量线路24自阀杆18经示意所示的测量机构延伸向与阀壳体8相连的调节驱动机构4。尤其是，测量线路24经位置调节器22的在阀杆18上的行程量取件28、测量机构45延伸至与调节驱动机构4固定连接的位置调节器22。或者，测量线路24可以延伸至与阀壳体8相连的轭架6。
根据图2，测量线路24(图4)自阀杆18经位置调节器22的在阀杆18上的行程量取件28、位置调节器22的通过行程滚子38连接至阀杆18上的行程量取件28的转动杆36、行程量取部件34的穿过位置调节器22的轴30、作用于轴30的滑动触头35、测量机构26和与调节驱动机构4固定连接的位置调节器22延伸向阀壳体8。测量机构尤其被连接在位置调节器22的内壁上或用于在位置调节器22内固定电路板(未示出)的触点部上。
根据图3，测量线路24(图4)自阀杆18经位置调节器22的在阀杆18上的行程量取件28、位置调节器22的通过行程滚子38与阀杆18上的行程量取件28相连的转动杆36、行程量取部件34的穿过位置调节器22的轴30、围绕行程量取部件34的穿过位置调节器22的轴延伸的扭簧32、测量机构26和与调节驱动机构4固定连接的位置调节器22延伸至阀壳体8。
在前述的本发明调节阀2中，行程量取件28、行程滚子38、转动杆36、轴30和滑动触头35或由导电材料构成的扭簧32相对于位置调节器被绝缘并且通过绝缘的测量机构26连接至调节驱动机构22或阀壳体8。在阀杆18与滑动触头35或扭簧32之间虽然添加了附加的过渡电阻，但在整个过渡电阻小于10欧姆时该装置是安全的。
在位置调节器22的壳体、轭架6或调节驱动机构4或阀壳体8本身上的触点部按照小的过渡电阻来设计。这种连接可以通过在固定处的赤裸部位或通过附加接地导线进行。
在本发明调节阀中的前述测量机构26也可以被用在按照本身已知的方式作为触点接通机构设计成具有导电的接地搭线(未示出)的调节阀中，该接地搭线将阀杆18连接至轭架6或阀壳体8，其中由测量机构26测量接地搭线的断裂。
在前述的本发明调节阀2中，触点接通机构可以在阀杆18和阀壳体8之间具有滑动触头42，其作用于与阀杆18相连的构件如行程量取件28，并且如图1所示与阀壳体8相连。该触点接通机构也可以具有在阀杆18和阀壳体8之间的导电轴封43，如图2和图3所示。最后，在阀杆18与阀壳体8之间的电接触也可以具有与阀杆相连的阀盘20、调节驱动机构4的与阀盘20相连的调节弹簧44和与调节弹簧44接触的调节驱动机构壳体45。
如图4所示，为了测量通过图4中的电阻47表示的欧姆过渡电阻，测量机构26设置在测量线路24中。测量机构26与评估装置46(在评估装置中计算触点接通机构的过渡电阻测量值)和显示装置48相连，该显示装置设置用于直接在位置调节器22上显示该测量值。
根据图4，测量机构26包括第一变压器50和第二变压器53，其中由测量线路24和触点接通机构形成接地回路，其电阻由测量线路24的导线电阻56和触点接通机构的过渡电阻组成并且其经过第一变压器50和第二变压器52。
通过脉冲源54在第一变压器50上表现出的电压脉冲在第二变压器52处提供与接地回路电阻相关的测量值。因此，像变压器那样，电压脉冲被加至在阀杆18和阀壳体8之间的待监测的局部导电连接。变压器的布线连接本身是已知的，见EP2249170A1。
所需的电压脉冲处于约1微秒长度且初级电压低，即一般小于3V。脉冲所需能量此时小于2nJ(测量值)。即便在500/s测量速率下，用于提供脉冲的平均功耗也保持低于1μW(＝2nJ/2ms)。此时在接地回路中仅感生很小的电压，其一般小于100毫伏。由此排除在测量线路24或接地回路断开时的点火危险。
在接地回路内有例如100豪伏/10欧姆＝10毫安的脉冲电流在流动。该脉冲电流用第二变压器来探测。因为感生电压仅取决于初级绕组的匝数，故输出直接取决于接地回路的电阻。
在评估装置46上限定了开关阈值如10欧姆，其中，当过渡电阻大于开关阈值时，输出并显示和/或发出报警信号。因此该测量值通过总线(例如Hart、Profibus、CAN、以太网等)或通过无线连接(例如无线Hart、蓝牙、NC、WIFI、RFID等)被传输至显示装置48、评估装置站或操控台。

Claims (11)

1.一种用于调节工艺生产设备的工艺流体流的调节阀，该调节阀包括具有阀座(14)的阀壳体(8)和与阀杆(18)相连的阀件(16)，该阀件与所述阀座(14)配合以打开和关闭所述调节阀(2)，其中所述阀杆(18)通过触点接通机构(42,43,45)与所述阀壳体(8)导电连接，其特征是，设有用于所述触点接通机构(42,43,45)的过渡电阻的欧姆测量的测量机构(26)，且所述测量机构(26)设置在将所述阀壳体(8)连接至所述阀杆(18)的测量线路(24)中。
2.根据权利要求1所述的调节阀，其特征是，所述测量线路(24)自所述阀杆(18)经测量机构(26)和与所述阀壳体(8)相连的轭架(6)或与所述阀壳体(8)相连的调节驱动机构(4)延伸至所述阀壳体(8)。
3.根据权利要求1或2所述的调节阀，其特征是，该测量线路(24)自阀杆(18)经位置调节器(22)的在阀杆(18)上的行程量取件(28)、所述位置调节器(22)的通过行程滚子(38)与该阀杆(18)上的行程量取件(28)相连的转动杆(36)、行程量取部件(34)的引导穿过所述位置调节器(22)的轴(30)、作用于所述轴(30)的滑动触头(35)、测量机构(26)和与调节驱动机构(4)固定连接的位置调节器(22)延伸至所述阀壳体(8)。
4.根据权利要求1或2所述的调节阀，其特征是，所述测量线路(24)自所述阀杆(18)经位置调节器(22)的在所述阀杆(18)上的行程量取件(28)、所述位置调节器(22)的通过行程滚子(38)与所述阀杆(18)上的行程量取件(28)相连的转动杆(36)、行程量取部件(34)的被引导穿过位置调节器(22)的轴(30)、围绕行程量取部件(34)的穿过位置调节器(22)的导电轴(30)延伸的导电扭簧(32)、测量机构(26)和与所述调节驱动机构(4)固定连接的位置调节器(22)延伸至阀壳体(8)。
5.根据权利要求3或4所述的调节阀，其特征是，所述测量线路(24)包括用于在所述位置调节器(22)内固定电路板的触点部或在所述位置调节器(22)的内壁上的触点部。
6.根据前述权利要求中任一项所述的调节阀，其特征是，所述测量机构(26)为了测量欧姆过渡电阻而包括第一变压器(50)和第二变压器(52)，其中所述测量线路(24)形成所述第一变压器(50)的次级绕组和所述第二变压器(52)的初级绕组，其中自脉冲源(54)在所述第一变压器(50)上表现出的电压脉冲在所述第二变压器(52)的次级绕组上提供与由所述触点接通机构(42,43,45)和所述测量线路(24)构成的接地回路的电阻相关的测量值。
7.一种调节阀，其中触点接通机构包括导电的接地搭线，该接地搭线将阀杆(18)连接至轭架(6)或阀壳体(8)，其特征是，所述调节阀包括根据前述权利要求中任一项所述的测量机构(26)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的调节阀，其特征是，评估装置(46)被连接至用于测量欧姆过渡电阻的测量机构(26)，该评估装置设计成计算所述接地回路的所述电阻的测量值并通过显示装置(48)来显示。
9.根据权利要求8所述的调节阀，其特征是，设有用于直接在所述位置调节器(22)上显示所述测量值的显示装置(48)。
10.根据权利要求8或9所述的调节阀，其特征是，在所述评估装置(46)中限定一个例如为10欧姆的开关阈值，并且所述评估装置(46)被设计成在超出所述开关阈值时输出且尤其是显示和/或发出报警信号。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的调节阀，其特征是，所述评估装置(46)被构造成通过总线系统或通过无线连接将所述测量值传输评估装置站或操控台。
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