DE102004004902B4

DE102004004902B4 - Anordnung mit einem Stellorgan und einem Stellantrieb, Einrichtung zum Regeln und/oder Steuern

Info

Publication number: DE102004004902B4
Application number: DE102004004902A
Authority: DE
Inventors: Christian Mellinger; Fausto Crespo Vidal; Stefan Flentge; Stefan Kolbenschlag; Karl-Bernd Schärtner; Thomas Dr. Karte
Original assignee: Samson AG
Current assignee: Samson AG
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2024-01-31
Also published as: DE102004004902A1

Abstract

Anordnung mit einem Stellorgan (5), wie einem Ventil, und mit einem Stellantrieb (3), wie einem Schwenkantrieb, zum Betreiben des Stellorgans (5) und mit einer Vorrichtung (1) zum starren Koppeln des Stellantriebs (3) an das Stellorgan (5), dadurch gekennzeichnet, daß durch die Vorrichtung (1) zum starren Koppeln des Stellantriebs (3) an das Stellorgan (5) ein allseits geschlossenes Stellungsreglergehäuse (11) gebildet ist, in dessen Innenraum wenigstens eine Einrichtung untergebracht ist, die wenigstens eine Betriebsgröße des Stellantriebs (3) und/oder des Stellorgans (5) sensiert und ein die sensierte Betriebsgröße repräsentierendes elektrisches Signal für einen Stellungsregler erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Stellrgan gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Einrichtung zum Regeln und/oder Steuern gemäß dem Anspruch 17.
Schwenkantriebe können dazu verwendet werden, ein Ventil in eine geschlossene, geöffnete oder in eine Zwischenstellung zu verbringen, um Prozeßfluidkreisläufe der chemischen Industrie beispielsweise zur Mineralöl- oder Gasverarbeitung oder zur Herstellung von Kunststof fen, Düngemittel, etc. zu regeln. Insbesondere bei mit explosionsträchtigen Prozeßfluiden arbeitenden Anlagen sind elektrische Stellantriebe und Steuer- und/oder Regelungsgeräte hoher elektrischer Spannung zu vermeiden. Üblicherweise werden pneumatische Antriebe mit Pneumatik-Reglern verwendet.
Aus Automatisierungsgründen ist zumeist jedem Stellorgan ein Stellantrieb zugeordnet. Das Stellorgan und der Stellantrieb sind über eine gattungsgemäße Vorrichtung, insbesondere eine Konsole, aneinander befestigt. Auf Höhe der Konsole ist meist eine Antriebskraftübertrags-Schnittstelle zwischen Stellorgan und Stellantrieb vorgesehen. Dort wird ein als Antriebswelle ausgebildetes antreibendes Bauteil des Stellantriebs an ein als antreibbares Bauteil gebildetes Stellglied des Stellorgans über eine Federnut-Verbindung gekoppelt. Eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung reguliert anhand der Stellung der Armatur die Prozeßfluidströmung und weist dafür eine pneumatisch arbeitende Antriebssteuerung zum Beeinflussen des Pneumatikantriebs und sowie eine Weg-Sensorik auf, welche die Stellung des Stellorgans ermittelt.
Gemäß der VDI/VDE-Richtlinie (3845) sind für eine Schwenkantrieb-Stellorgan-Stellungsregler-Anordnung zwei Montageebenen vorgesehen. An der ersten Montageebene ist eine sogenannte NAMUR-Konsole zum starren Kuppeln des Stellorgans an dem Schwenkantrieb zu realisieren. Bei der zweiten Montageebene wird der Stellungsregler samt Gehäuse über eine Standard-Konsole an dem Schwenkantrieb befestigt. In dem Stellungsregler sind eine Stellungssensorik mit einem Abgreifmechanismus und einem Weg-Sensor sowie eine Regelungselektronik untergebracht. Als Nachteil ist zu identifizieren, daß die tatsächliche Stellung des Stellorgans über zwei mechanische Bewegungsübertragungs-Schnittstellen erfaßt werden muß, die beide ein mechanisches Spiel notwendigerweise aufweisen, weswegen die gemessene Weggröße mit der tatsächlichen Stellung des Stellorgans vor allem bei starker Verschleißerscheinung an den Schnittstellen nicht übereinstimmt, wodurch es zu Regelungsfehlern kommt.
Aus der WO 02/031363 ist ein pneumatischer Stellantrieb bekannt, bei dem ein Gehäuse des Stellungsreglers an der Seite des Stellantriebsgehäuses angeflanscht ist. Damit können gasführende Leitungen von dem pneumatisch arbeitenden Stellungsregler zum Stellantrieb entbehrt werden, indem Steuerfluidbohrungen durch die angrenzende Antriebsgehäusewand eingebracht werden. Bei dieser bekannten Anordnung ist es von Nachteil, daß die Stellung des Stellorgans nur mittelbar über die Position der Stellantriebswelle ermittelt werden kann. Also auch bei der Weg-Sensorik gemäß der WO 02/031363 sind mehrere mechanische Bewegungsübergabepunkte von dem Stellglied der Armatur bis zum elektrischen Weg-Sensor notwendig. Als mechanischer Übergabepunkt sind die Kupplungsstelle der Stellantriebswelle und des Stellglieds des Stellorgans sowie ein Abgreifmechanismus der Weg-Sensorik, in Form eines Stößels anzusehen, der eine mechanische Verbindung von der Stellantriebswelle zum Weg-Sensor realisiert. Desweiteren fordert die bekannte Weg-Sensorik eine Durchführung von dem Stellantriebsgehäuse in ein Gehäuse der Regelungs- und/oder Steuerungseinrichtung, wodurch aufwendige Dichtungsmaßnahmen notwendig sind. Außerdem rufen Dichtungskräfte Hysterese-Phänomene bei der Erzeugung von für eine spätere Regelung notwendigen Weg-Meß-Signalen hervor.
Aus der DE 3727008 ist ein translatorischer Stellantrieb für ein Verschlußventil bekannt. Der Stellantrieb ist an dem Ventilgehäuse über ein Joch durch Stehbolzen befestigt. Durch eine translatorische Bewegung einer Stellachse wird das Ventil gestellt, wobei ein Abgreifmechanismus einer Weg-Sensorik antriebsseitig auf die Stellachse derart zugreift, daß die translatorische Bewegung der Stellachse in eine Drehbewegung einer Hebelanordnung umwandelt, welche die Drehbewegung in ein Gehäuse eines Reglers überträgt. In dem Gehäuse ist eine Sensorik untergebracht, welche gemäß der Bewegung der Hebelanordnung ein Weg-Regelungssignal erzeugt. Um eine beeinträchtigende Beeinflussung von außen und/oder eine Beschädigung der Hebelanordnung zu vermeiden, ist letztere in einem allseits geschlossenen Raum untergebracht. Auch bei dieser Anordnung sind nachteilig mehrere Bewegungsübergabepunkte erforderlich. Zwar hat sich der allseitig geschlossene Raum für die Hebelanordnung zu deren Schutz bewährt, allerdings geht mit dieser Schutzmaßnahme eine unerwünschte Vergrößerung der Bauhöhe einher.
Beide oben genannten Lösungsvorschläge weisen außerdem Nachteile hinsichtlich eines aufwendigen konstruktiven Aufbaus insofern auf, als die Teilezahl aufgrund der Hebelanordnung oder des Stößels mit dafür notwendiger Durchführung durch zumindest das Gehäuse der Regelungs- und/oder Steuerungseinrichtung hoch ist.
Aus der DE 200 08 931 U1 ist eine Anordnung mit einem pneumatischen Regelventil bekannt, bei der das Stellorgan mit dem Stellantrieb über ein Stehbolzenjoch fest gekoppelt ist, an dem ein Stellungsreglergehäuse angebracht ist. DE 44 28 990 A1 offenbart einen pneumatischen Stellantrieb, bei dem eine offenseitige Laternenstruktur einen Stellantrieb mit einem Stellorgan verbindet. Aus der Laternenstruktur ragen Horizontalstifte, die zur Übertragung der Stellbewegung einer Antriebsstange hin zu einem externen Stellungsregler dienen, der die Position der Antriebsstange ermittelt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, insbesondere eine Vorrichtung zum starren Verbinden eines Stellantriebs und eines von dem Stellantrieb zu betreibenden Stellorgans, wie eines Ventils, universell für Schwenk- und Linearstellantriebe bereitzustellen, wobei, unter Beibehaltung einer geringen Bauhöhe der Stellantrieb-Stellorgan-Regler-Anordnung, der Konstruktions- und Montageaufwand für die Stellantrieb-Stellorgan-Regler-Anordnung, insbesondere die Teilezahl für die Anordnung, zu minimieren ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Danach ist die Vorrichtung zum starren Verbinden des Stellantriebs und des Stellorgans zum zumindest teilweisen Bilden eines Gehäuses ausgelegt, in dem eine Einrichtung zum Sensieren von wenigstens einer Betriebsgröße des Stellantriebs und/oder des Stellorgans untergebracht ist. Erfindungsgemäß soll also die Vorrichtung derart robust ausgeführt sein, daß die Lagerungsbelastung und/oder die Antriebskräfte des Stellantriebs und/oder des Stellorgans sicher über die erfindungsgemäße Vorrichtung ableitbar und kompensierbar sind, und gleichsam die Möglichkeit geboten wird, jegliche Sensorik oder Elektronik geschützt unterzubringen, so daß ein separates Gehäuse für einen Stellungsregler nicht mehr notwendig ist. Auf diese Weise kann die Teilezahl einer Stellantrieb-Stellorgan- Regler-Anordnung deutlich reduziert werden. Erfindungsgemäß wird also die Funktionalität der Vorrichtung als reines Befestigungsmittel dahingehend erweitert, daß sie Regelungs- und/oder Steuerungs-Einzelteile aufnimmt. Des weiteren läßt die erfindungsgemäße Maßnahme einen einfachen modularen Aufbau zu, welche Module durch den Stellantrieb, das Stellorgan und eine den Stellantrieb mit dem Stellrgan starr koppelnden und/oder tragenden und zumindest teilweise als Reglergehäuse dienenden Vorrichtung gebildet sind. Es hat sich überraschenderweise ergeben, daß durch die Ausbildung des das Stellor gan und den Stellantrieb verbindenden Jochs als Reglergehäuse ein sicherer Ort geschaffen wird, an dem annähernd jede Betriebsgröße des Stellantriebs und des Stellorgans zur Prozeßfluidregelung erfassbar ist. Ferner werden zum einen kurze Übertragungswege von der Sensorik zur Regelungselektronik und zum anderen Meßpunkte nutzbar, die in unmittelbarer Nähe zum Ort des Ursprungs der zu bestimmenden Meßgröße liegen.
Damit die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Befestigen des Stellantriebs an dem Stellorgan auch in einer rauhen Betriebsumgebung funktionsgemäß einsetzbar ist, ist vorgesehen, das Gehäuseteil allseits geschlossen auszuführen. Dabei kann es verschließbar und öffenbar gestaltet sein, um unter Umständen ausgefallene Regelungs- und/oder Steuerungs-Module oder -Einzelteile in dem Gehäuse austauschen zu können. Insbesondere bei aggressiven Umgebungsmedien ist vorzugsweise der von der erfindungsgemäßen Vorrichtung umgebende Innenraum fluiddicht geschlossen.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Vorrichtung als rohrförmiges, insbesondere zylindrisches Gehäuseteil ausgebildet. Wenigstens an einem Ende des rohrförmigen Gehäuseteils ist ein Flansch zum Befestigen vorzugsweise an das Stellorgan ausgebildet. Hierfür kann das Stellorgangehäuse eine flache Montage-Außenseite zum Anbringen des Flansches aufweisen.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist das rohrförmige Gehäuseteil einstückig mit dem Stellantriebs-Gehäuse gefertigt, wobei insbesondere das Gehäuseteil in einer sich öffnenden Form in das Stellantriebsgehäuse übergeht. Bei einem pneumatischen Stellantrieb öffnet sich das rohrförmige Gehäuseteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu einem Innenraumteil des Stellantriebs, in dem Atmosphärendruck herrscht, der also gegenüber dem Arbeitsraum des pneumatischen Stellantriebs fluiddicht getrennt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Befestigungsvorrichtung als Gehäuse für eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung ausgeführt. Das Gehäuse bietet An schlüsse für elektrische, pneumatische oder hydraulische Verbindungen und einen geeigneten Innenaufbau für die Regelungs- und/oder Steuerungseinzelteil-Architektur.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist in der teilweise als Gehäuse ausgebildeten erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung eine Sensorik zum Erfassen der Stellung des Stellorgans untergebracht. Diese Weg-Sensorik ist dazu ausgelegt, direkt die Position des Stellorgans abzugreifen und ein entsprechendes elektrisches Regelsignal zu erzeugen. Das Regelsignal kann einer Auswerteinheit zugeführt werden, die ein Steuersignal an den Stellantrieb weiterleitet. Vorzugsweise ist die Weg-Sensorik durch ein Sensorpaar mit einem ersten Sensor zum Erfassen der Stellung des antreibenden Bauteils und einem zweiten Sensor zum Erfassen der Stellung des antreibbaren Bauteils ausgeführt. Auf diese Weise kann das insbesondere für die Montage notwendige Spiel einer Kopplung zwischen einem antreibenden Bauteil des Stellantriebs und einem antreibbaren Bauteil des Stellorgans untersucht werden, insbesondere das Vergrößern des Spiels im Verlauf des Betriebs überwacht werden. Durch den Vergleich der Meßsignale des ersten und zweiten Sensors kann außerdem die Funktion des Stellorgans sowie der funktionsgerechte Betrieb der Sensoren selbst überwacht werden.
Desweiteren kann in der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung eine Sensorik zum Überprüfen der Dichtheit des Stellorgangehäuses bezüglich eines Prozeßfluids untergebracht sein. Dabei kann ein separater, fluiddicht geschlossener Kontrollraum vorgesehen sein, der vorzugsweise als Volumenpackung ausgeführt ist. Der fluiddichte Kontrollraum umgibt einen abgedichteten Durchgangsbereich einer Stellachse- oder Stellwelle des Stellorgans. Ein Drucksensor greift auf den Kontrollraum zu und stellt Meßsignale bereit, um zu überwachen, ob sich der Druck in dem Kontrollraum ändert und damit die Leckage eines Prozeßfluids am Durchgangsbereich besteht. Bei Überschreitung eines Sollwerts wird ein Warnsignal ausgegeben.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung ist in der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung eine Körperschallsensorik vorgesehen, die von dem Stellorgan erzeugte Schallwellen detektieren kann. Bei nicht ganz verschlossenem Ventil treten üblicherweise Schwingungen am Stellglied des Ventils auf, welche aufgrund von vorbeiströmenden Prozeßfluiden erzeugt werden und von dem Schallsensor zu erfassen sind. Auf diese Weise kann auf hochverstärkte Schallsensoren, die entfernt von der Schallquelle am Stellglied zugeordnet sind, verzichtet werden, weil einfache Schallsensoren, die erfindungsgemäß nahe der Schallstörquelle angeordnet werden können, nun einsetzbar sind.
Desweiteren kann in der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung eine Sensorik zum Ermitteln von statischem Druck eines Arbeitsfluids des Stellantriebs untergebracht sein. Insbesondere kann die Sensorik dazu ausgelegt sein, ein dem Arbeitsfluiddruck entsprechendes elektrisches Meßsignal zu erzeugen und einer Auswerteinrichtung weiterzuleiten. Die Auswerteinrichtung sorgt für die Berücksichtigung dieser Meßgröße bei der Regelung der Prozeßfluidströmung durch das Stellorgan. Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist in der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung eine Sensorik zum Übermitteln der Position eines antreibenden Bauteils des Stellantriebs und zum Erzeugen eines die Stellung des antreibenden Bauteils entsprechenden elektrischen Signals untergebracht.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist in der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung eine Elektronik zum Verarbeiten von Signalen des wenigstens einen Positionssensors und/oder weiterer Sensoren anderer Funktion untergebracht. Die Elektronik kann eine Auswerteinrichtung, eine Vergleichseinrichtung, eine Überwachungseinrichtung und/oder Diagnoseeinrichtung zum Verarbeiten und Weiterleiten der ermittelten Betriebsgrößen des Stellorgans und des Stellantriebs aufweisen.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung umschließt die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung eine lösbare Kupplungseinrichtung, die insbesondere als Nut-Federverbindung für einen Schwenkbewegungsübertrag ausgebildet ist. Auf diese Weise ist auch die Kupplungseinrichtung von unter Umständen aggressiven Umgebungsmedien geschützt.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Stellantrieb pneumatisch betrieben, wobei zu der pneumatischen Regelung eine fluidale Verbindung vom Stellantrieb in die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung vorgesehen ist. Hierbei kann eine Drucksensorik vorgesehen sein, welche insbesondere die dynamischen Drücke eines strömenden pneumatischen Arbeitsfluids mißt und einer Elektronik zur Auswertung zuführt. Die fluidale Verbindung kann als in dem Gehäuseteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgebildeter Kanal ausgeführt sein. Hierbei können mehrere Kanäle vorgesehen sein, wobei einer an den Arbeitsfluidraum eines pneumatischen oder hydraulischen Stellantriebs angeschlossen ist, während insbesondere ein anderer Kanal eine Verbindung zu einer Fluiddruckquelle herstellt.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist eine Einrichtung zum Sensieren einer Weg-Größe eine auf im wesentlichen punktuellen Druck ansprechende Sensorfolie auf. Die Sensorfolie kann sowohl an dem antreibenden Bauteil als auch an dem benachbarten ortsfesten Gehäuseabschnitt befestigt sein. Die Sensorfolie zeichnet sich durch eine besonders flache Bauart aus und kann sehr hohen Umgebungsdrücken ohne Beeinträchtigung der Meßergebnisse ausgesetzt werden. Die Sensorfolie umfaßt abtastseitig eine Schutzfolie, die eine leitfähige Schicht bedeckt, die in einem Abstand von einem herkömmlichen Potentiometer angeordnet ist, der an eine Spannungsquelle angeschlossen ist. Die Schutzfolie sowie die leitfähige Schicht sind elastisch verformbar ausgestaltet. Die Sensorfolie ist einem insbesondere ortsfesten Schleifer zugeordnet, der eine vorbestimmbare Druckkraft auf die Sensorfolie ausübt. Zwei im wesentlichen an den Enden der Sensorfolie angeordnete Kontakte sind zum Abgreifen einer elektrischen Größe, wie des Widerstands, der Stromstärke oder der Spannung, bestimmt. Jede Position der Druckstelle des Schleifers an der Sensorfolie erzeugt einen einer bestimmten Stellung des antreibenden Bauteils entsprechenden Meßwert. Diese Sensorfolien-Anordnung ist insofern von Vorteil, als unter Umständen in der Nähe des Sensors befindliches Fett oder Öl oder andere Schmutzpartikel die Meßwerte der Sensorfolie nicht beeinflußt und die Sensorfolie aufgrund ihrer anpassbaren Geometrie sowie einer selbstklebenden, der Schutzfolie gegenüberliegenden Klebeschicht leicht montierbar ist.
Bei einer alternativen Ausführung des Sensors ist eine berührungslos abtastende Magnet-Fluid-Bahn vorgesehen. Die Magnet-Fluid-Bahn besteht insbesondere aus einer im wesentlichen kanal- oder schlauchförmigen Fluidbahn, die ein Trägerfluid, insbesondere eine Trägerflüssigkeit, das vorzugsweise ein migrierendes Öl ist, und in der Fluidbahn suspendierte magnetisierbare Teilchen, wie einem Ferrit-Pulver, hält. Der Fluidbahn kann ein Magnet zugeordnet sein, so daß sich die magnetisierbaren Teilchen an einem dem Magneten proximalen Bereich der Fluidbahn sammeln, wodurch es in diesem Bereich zu einer höheren Teilchenkonzentration kommt. In Abhängigkeit von der Position des Bereichs erhöhter Teilchenkonzentration können unterschiedliche elektrische Meßgrößen an den Meßkontakten abgegriffen werden, die im wesentlichen an dem Ende der Fluidbahn angeordnet sind. Die Fluidbahn kann an dem antreibenden Bauteil sowie an einem Gehäuseabschnitt angebracht sein, wobei der Magnet entsprechend an einer gegenüberliegenden Stelle des anderen Teils vorzusehen ist.
Desweiteren betrifft die Erfindung eine Anordnung mit einem Stellorgan, wie einem Ventil, einem Stellantrieb zum Betreiben des Stellorgans und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum starren untereinander Verbinden des Stellantriebs und des Stellorgans.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum Regeln und/oder Steuern und/oder Überwachen mindestens einer Betriebsgröße eines Stellorgans, wie eines Ventils, und/oder Stellantriebs, wobei die Regelungseinrichtung eine Sensorik insbesondere zum Erfassen der Betriebsgröße und zum Erzeugen eines Sensorsignals und ein die Sensorik aufnehmendes Gehäuseteil aufweist. Erfindungsgemäß ist die Regelungseinrichtung mit einem Gehäuseteil versehen, das entsprechend der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgebildet ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführung anhand der beiliegenden Zeichnung deutlich, wobei eine Figur eine prinzipielle Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum aneinander Befestigen eines pneumatischen Antriebs und einer Schwenkarmatur zeigt.
Die Figur zeigt eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum aneinander Befestigen eines pneumatischen Schwenkantriebs 3 an einem als Ventil ausgeführten Stellorgan 5. Der Schwenkantrieb 3 hat eine Montageseite 7. Das Stellorgan 5 hat eine der Montageseite 7 des Antriebs 3 gegenüberliegende Montageseite 9.
An den Montageseiten 7, 9 ist ein die Armatur mit dem Antrieb verbindendes starres rohrförmiges Gehäuseteil 11 über Schrauben 13 befestigt. Das Gehäuseteil 11 umfaßt an seinen Enden L-förmige Flansche 15 zum Befestigen des starren Gehäuseteils 11 an dem Stellantrieb 3 und dem Stellorgan 5.
Aus einem Stellantriebsgehäuse 17 erstreckt sich eine drehbar gelagerte Antriebswelle 19, welche über eine Drehmoment-Übertragunseinrichtung 21 mit einem schwenkbaren Stellglied 23 des Stellorgans 5 lösbar gekoppelt ist. Das Stellglied 23 gelangt durch das Stellorgangehäuse 25 in das innere einer Prozeßfluidleitung (nicht näher dargestellt), um eine Prozeßfluidströmung zu regulieren. Das Stellorgan 5 ist an einem Durchgang 24 durch eine Dichtungspackung 26 abgedichtet.
In dem von dem rohrförmigen Gehäuseteil 11 und den Montageseiten 7 und 9 des Stellantriebs 3 und des Stellorgans 5 geschlossenen Innenraum 27 der Vorrichtung 1 ist eine Elektronik 29 zum Regeln, Überwachen und/oder Diagnostizieren von Betriebsgrößen des Stellorgans 5 und/oder des Stellantriebs untergebracht. Die Elektronik 29 wird mit einigen Betriebs- und/oder Diagnoseparametern, wie Drucksignalen, einem Körperschallsignal und einem Stellungssignal, versorgt. Die Elektronik 29 ist betriebsmäßig mit einer pneumatischen Steuerung 31 verbunden, in die eine mit sechs Bar beaufschlagbare Zuluftleitung 33 mündet und von der eine Abluftleitung 35 abgeht.
In den Arbeitsraum 37 der pneumatischen Steuerung 31 mündet aus dem pneumatischen Stellantrieb 3 ein Lufteintrittskanal 34, und ein Luftaustrittskanal 36 gelangt von dem Arbeitsraum 37 in den Stellantrieb 3 zu dessen Steuerung für eine gewünschte Schwenkbewegung der Antriebswelle 19 und Stellung des Stellorgans 5.
Am Durchgangsbereich des Stellglieds 23 in dem Stellorgangehäuse 25 ist ein dicht umschließender Kontrollraum 41 angeordnet, der eine Öffnung 42 für das Stellglied 23 aufweist. In dem Kontrollraum 41 ist ein Drucksensor 45 angeordnet, der anhand von Druckänderungen überprüft, ob die am Durchgang 24 des Stellglieds 23 in das Stellorgangehäuse 25 vorgesehene Dichtungspackung 47 gegenüber dem Prozeßfluid ordnungsgemäß dichtet.
Außerdem ist an der Montageseite 9 des Stellorgans 5 ein im Innenraum 27 liegender Körperschallsensor 49 angeordnet, der insbesondere durch vorbeiströmende Fluide erzeugte Schwingungen am Stellglied 23 erfaßt und an die Elektronik 29 zur Überwachung weiterleitet. Ferner ist eine Sensorik 61 zum Erfassen des statischen Drucks des im Stellantrieb 3 herrschenden Arbeitsfluids vorgesehen. Diese Meßgröße kann zur besseren Steuerung des Stellantriebs 3 genutzt werden.
Schließlich ist in der Vorrichtung 1 zum starren Verbinden des Stellantriebs 3 und des Stellorgans 5 ein Potentiometer 51 vorgesehen, der die Schwenk- oder Drehstellung der Abtriebswelle 23 abgreift. Hierfür ist eine Referenzscheibe 53 an dem Stellglied 23 befestigt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 wird nicht nur zum mechanischen Koppeln der Schwenkarmatur 5 und dem pneumatischen Antrieb 3 genutzt sondern auch als Gehäuse für sämtliche nicht dargestellten Steuerungs- und/oder Regelungskomponenten.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

1: Befestigungsvorrichtung
3: Schwenkantrieb
5: Stellorgan
7, 9: Montageseiten
11: starres Gehäuseteil
13: Schrauben
15: Flansche
17: Stellantriebsgehäuse
19: Antriebswelle
21: Drehmoment-Übertragungseinrichtung
23: schwenkbares Stellglied
24: Durchgang
25: Stellorgangehäuse
26: Dichtungspackung
27: geschlossener Innenraum
29: Elektronik
31: pneumatische Steuerung
33: Zuluftleitung
35: Abluftleitung
37: Innenraum der pneumatischen Steuerung
41: Kontrollraum
42: Öffnung
45: Drucksensor
47: Dichtungspackung
49: Körperschallsensor
51: Potentiometer
61: Sensorik

Claims

Anordnung mit einem Stellorgan (5), wie einem Ventil, und mit einem Stellantrieb (3), wie einem Schwenkantrieb, zum Betreiben des Stellorgans (5) und mit einer Vorrichtung (1) zum starren Koppeln des Stellantriebs (3) an das Stellorgan (5), dadurch gekennzeichnet, daß durch die Vorrichtung (1) zum starren Koppeln des Stellantriebs (3) an das Stellorgan (5) ein allseits geschlossenes Stellungsreglergehäuse (11) gebildet ist, in dessen Innenraum wenigstens eine Einrichtung untergebracht ist, die wenigstens eine Betriebsgröße des Stellantriebs (3) und/oder des Stellorgans (5) sensiert und ein die sensierte Betriebsgröße repräsentierendes elektrisches Signal für einen Stellungsregler erzeugt.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellungsreglergehäuse (11) ein rohrförmiges, zylindrisches Gehäuseteil ist, das für dessen Montage zumindest an einem Stellorgangehäuse (25) einen Flansch (15) aufweist, vorzugsweise einen weiteren Flansch für dessen Montage an einem Stellantriebsgehäuse (17).
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellungsreglergehäuse (11) mit dem Stellantriebsgehäuse (17) und/oder dem Stellorgangehäuse (25) aus einem Stück gefertigt ist.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) zumindest teilweise ein Gehäuse für eine Regelungs- und/oder Steuerungseinrichtung bildet, in welchem Gehäuse eine Elektronik (27) zum Verarbeiten des mindestens einen Signals untergebracht ist.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stellungsreglergehäuse (11) eine Sensorik zum Erfassen der Stellung des Stellorgans (5) untergebracht ist, wobei eine Weg-Sensorik zum Erfassen der Stellung eines vom Stellantrieb (3) antreibbaren Bauteils des Stellorgans (5) und zum Erzeugen eines der erfaßten Stellung entsprechenden elektrischen Regelsignals ausgelegt ist.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stellungsreglergehäuse (11) eine Sensorik zum Überprüfen der Dichtheit des Stellorgans (5) bezüglich eines Fluids untergebracht ist, dessen Strömung insbesondere durch das Stellorgan (5) zu regeln ist, wobei eine Druck-Sensorik zum Erfassen einer Druckänderung am Stellorgangehäuse (25), insbesondere im Bereich eines das Stellorgangehäuse (25) verlassenden antreibbaren Bauteils, und zum Erzeugen eines einer Druckänderung entsprechenden elektrischen Prüfsignals ausgelegt ist.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stellungsreglergehäuse (11) ein fluiddicht geschlossener Kontrollraum (41) vorgesehen ist, das einen Durchgang (24) für ein sich aus dem Gehäuse erstreckendes antreibbares Bauteil des Stellorgans (5) vollständig umschließt und auf das die Sensorik zum Überprüfen der Dichtheit zugreift, wobei eine Druck-Sensorik zum Erfassen einer Druckänderung und zum Erzeugen eines der Druckänderung in dem Kontrollraum (41) entsprechenden elektrischen Prüfsignals ausgelegt ist.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stellungsreglergehäuse (11) eine Sensorik zum akustischen Erfassen von Körperschallwellen der Armatur und zum Erzeugen eines der erfaßten Körperschallwellen entsprechenden elektrischen Schallsignals untergebracht ist, wobei die Schall-Sensorik auf ein vom Stellantrieb antreibbares Bauteil des Stellorgans (5) sensierend zugreift.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stellungsreglergehäuse (11) eine Sensorik zum Ermitteln von Druck eines Arbeitsfluids des Stellantriebs (3) untergebracht ist, wobei die Sensorik zum Erzeugen eines dem Arbeitsfluiddruck entsprechenden elektrischen Signals ausgelegt ist.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stellungsreglergehäuse (11) eine Sensorik zum Ermitteln der Position eines antreibenden Bauteils des Stellantriebs (3) und zum Erzeugen eines die Stellung des antreibenden Bauteils entsprechenden elektrischen Signals untergebracht ist.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stellungsreglergehäuse (11) eine Elektronik (29) zum Verarbeiten des wenigstens einen Signals und eine Auswerteinheit zum Bereitstellen eines Signals zum Regeln einer Prozeßfluidströmung durch das Stellorgan (3), zum Überwachen eines Drucksignals einer Sensorik zum Erfassen einer Druckänderung am Stellorgangehäuse (25) gegenüber einem vorbestimmbaren Sollwert sowie zum Überwachen eines Schallsignals gegenüber einem insbesondere vorbestimmbaren Schallsollwerts untergebracht ist.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) dazu ausgelegt ist, eine lösbare Kupplung zum Übertragen von Stellkräften des Stellantriebs (3) auf das Stellorgan (5) gegenüber Atmosphäre, einer Arbeitsfluidumgebung des Stellantriebs und/oder einer Prozeßfluidumgebung des Stellorgans (5) fluiddicht zu umschließen.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) in dem Gehäuseteil (11) wenigstens einen Kanal aufweist, der zum Schaffen einer fluidalen Verbindung zu einem Arbeitsfluid des Stellantriebs und/oder zu einer Fluiddruckquelle ausgelegt ist.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) ein gekapseltes Gehäuse ist.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) zwei Gehäusehälften umfaßt, die zur Bildung eines allseitig geschlossenen Raums aneinander schließbar sind und jeweils an dem Stellantrieb (5) und dem Stellorgan (3) befestigbar sind.
Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Gehäusehälfte mit einem Stellorgangehäuse (25) und/oder einem Stellantriebsgehäuse (17) aus einem Stück gefertigt ist.
Einrichtung zum Regeln und/oder Steuern und/oder Überwachen mindestens einer Betriebsgröße eines Stellorgans (5), wie eines Ventils, und/oder eines das Stellorgan (5) betreibenden Stellantriebs (3), mit einer Sensorik insbesondere zum Erfassen der Betriebsgröße und zum Erzeugen mindestens eines Sensorsignals und einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16.