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Die Erfindung betrifft ein Prozessventil mit einem Steuerkopf.
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Aus der
WO 2007128360 A1 ist eine Gehäuseaggregation für Überwachungs-, Steuerungs- und Regelungssysteme für ein Prozessventil, insbesondere für ein Sterilventil zur Anwendung im Bereich der Pharmazie, der Biotechnologie und Kosmetik sowie für die Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie bekannt. Dabei umfasst das Prozessventil wenigstens eine ein Schliessglied tragende Ventilstange und einen druckmittelbeaufschlagten Antrieb für die Ventilstange. Auf das Prozessventil kann die modular strukturierte Gehäuseaggregation an der dem Prozessventil abgewandten Seite des Antriebs mit diesem lösbar verbunden werden. Hierbei ist in die Gehäuseaggregation u eine mit der Ventilstange verbundene Antriebsstange hineingeführt, die einen Stellungsmelder aufweist, der mit der Antriebsstange kontaktiert ist und der die aktuelle Stellung der Ventilstange in Bezug auf ein festgelegtes Bezugssystem erfasst. Die Gehäuseaggregation ist dazu ausgebildet, diesbezüglich aktuelle Stellungsmeldungen zu liefern und verfügt hierzu über Mittel zur Speicherung der aktuellen Stellungsmeldungen, über Mittel zur Berechnung und zum Vergleich von Stellungsmeldungen sowie über Mittel zur optischen und/oder akustischen Meldung und/oder zum Auslesen des Funktionszustandes des Prozessventils.
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Die
DE 20 2005 006 795 U1 offenbart eine Antriebsvorrichtung mit Antriebsgehäuse, in dem ein linear verstellbarer Antriebskolben aufgenommen ist und in dem eine Regelungselektronik sowie eine Ventileinrichtung zu einer Reglerpatrone zusammengefasst sind, die als Baueinheit in axialer Richtung durch eine Installationsöffnung hindurch in einen Aufnahmeraum eingesetzt ist, der durch einstückige Verlängerung des Antriebsgehäuses axial im Anschluss an einen den Antriebskolben aufnehmenden Antriebsraum gebildet ist.
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Die
DE 697 15 022 T2 offenbart eine Ventilbaugruppe mit einem druckbetätigbaren Ventil und einer Steuereinheit, die an einem dem Ventil entgegengesetzten Ende eines Stellglieds montiert wird. Die Steuereinheit umfasst einen Fluidkanal zur Bereitstellung eines Druckmediums mit einem ersten Ende, an dem ein Druckmedium bereitstellbar ist. Die Steuereinheit ist mit Koppelmitteln versehen, die mit Koppelmitteln am Stellglied verbindbar sind, um eine drehfeste Verbindung zwischen Steuereinheit und Stellglied zu gewährleisten. Ein zweites Ende des Fluidkanals steht in fluidischer Verbindung mit dem Stellglied. Ein normalerweise geschlossenes Ventilelement ist im Fluidkanal eingesetzt und hat ein Steuerelement, das an den beweglichen Teil des Ventils ankoppelbar ist und sich durch die Steuereinheit erstreckt. Ein äußeres Ende des Steuerelements ist mit dem Stellglied verbunden. Das Ventilelement wird gegen die Kraft von Federn oder gegen einen Differenzdruck geöffnet. Infolgedessen kann die Steuereinheit mittels einer Steckverbindung montiert werden und abgenommen werden, zur gleichen Zeit kann das Ventilelement automatisch geöffnet und beziehungsweise für schnellen und einfachen Service geschlossen werden.
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Die
DE 4014474 C1 offenbart ein Tellerventil mit einem auf seinem Gehäuse über ein mit Sichtöffnungen versehenes Distanzstück aufsitzenden Steuerkopf, dessen Schaft mit der Stange des Ventiltellers verbunden ist, wobei das am Boden des Steuerkopfes anflanschbare Distanzstück einstückig mit einem auf dem Ventilgehäuse befestigbaren Ventilgehäusedeckel ausgebildet ist und wobei die sich mit Überstand über den Steuerkopf durch den Steuerkopf erstreckende Ventiltellerstange in dem hohl ausgebildeten Schaft des Steuerkolbens geführt ist. Der ventilseitig an einer Ringschulter der Ventiltellerstange abgestützte Schaft des Steuerkolbens wird von einer auf den Überstand der Ventiltellerstange über den Steuerkopf aufschraubbaren Mutter beaufschlagt.
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Die
DE 103 36 065 A1 offenbart einen pneumatischen Ventilantrieb mit einem Gehäuse, das einen Zylinder und an jedem axialen Ende des Zylinders eine Stirnwand aufweist, sowie mit einem mit einer axialen Spindel verbundenen Kolben, der in dem Zylinder axial geführt und an seinem Umfang gegen den Zylinder abgedichtet ist, und einer an einer der Stirnwände gebildeten ersten, einheitlichen Schnittstelle für einen Steuerkopf und einer an der anderen Stirnwand gebildeten zweiten, einheitlichen Schnittstelle für eine durch die Spindel zu betätigende Ventil-Armatur.
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Aus der
EP 961 066 A2 ist eine frei programmierbare Stellungsanzeigevorrichtung, insbesondere für Ventile, mit einem bewegbaren Stellglied bekannt, wobei dem Stellglied eine Positionserfassungseinrichtung zugeordnet ist, welche ständig die Position des Stellglieds unter Erzeugung eines analogen Abgabesignals erfasst und das Abgabesignal der Positionserfassungseinrichtung an eine elektronische Auswerteeinrichtung für die Ermittlung der Stellungsanzeige angelegt wird.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Prozessventil mit verbesserter Fluidführung bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Ein derartiges Prozessventil wird dazu eingesetzt, einen Volumenstrom eines Prozessfluids in Abhängigkeit von einer Position des Ventilkörpers gegenüber einem im Ventilgehäuse ausgebildeten Ventilsitz zu beeinflussen. Bei dem Prozessfluid kann es sich beispielsweise um eine Flüssigkeit oder ein Gas handeln, das in einem Herstellungsprozess für Zwischen- oder Endprodukte zum Einsatz kommt oder um ein flüssiges oder gasförmiges Endprodukt, das aus einem oder in einen Vorratsbehälter gefördert wird. Die Position des Ventilkörpers wird insbesondere mit Hilfe eines im Ventil integrierten Fluidzylinders eingestellt, der beispielsweise als einfachwirkender Zylinder ausgebildet sein kann und mit einer Federeinrichtung in eine Vorzugsstellung vorgespannt ist. Durch Beaufschlagung des Fluidzylinders mit dem am Anschlussabschnitt des Steuerkopfs von einer Fluidquelle bereitgestellten druckbeaufschlagten Fluid kann eine Bewegung des Ventilkörpers, der mit einer beweglichen Komponente des Fluidzylinders gekoppelt ist, entgegen der Vorspannung der Federeinrichtung hervorgerufen werden. Da es insbesondere bei Herstellungsprozessen von erheblicher Bedeutung ist, mit welchem Volumenstrom das Prozessfluid das Prozessventil durchströmt, ist im Steuerkopf eine Positionsmesseinrichtung vorgesehen. Mit Hilfe der Positionsmesseinrichtung kann die Position eines mit dem Ventilkörper bewegungsgekoppelten, im Sensorrohr linearbeweglich aufgenommenen Positionsgebers ermittelt und in einer Verarbeitungseinrichtung verarbeitet werden. In Kenntnis der Position des Ventilkörpers kann mit einer intern im Steuerkopf vorgesehenen oder extern dem Steuerkopf zugeordneten Steuereinrichtung eine Steuerung oder Regelung des Volumenstroms durch das Prozessventil vorgenommen werden.
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In vorteilhafter Weise kann der Grundkörper mit dem daran angeordneten Anschlussbereich an dem Endbereich des Sensorrohrs montiert werden, der dem Ventilkörper entgegengesetzt und somit von diesem am weitesten entfernt ist. Hierdurch wird erreicht, dass das am Anschlussabschnitt von einer Fluidquelle bereitgestellte druckbeaufschlagte Fluid, das zur variablen, druckabhängigen Einstellung der Position des Ventilkörpers im Ventilgehäuse eingesetzt wird und dessen Volumenstrom von der Steuerventileinrichtung bedarfsgerecht eingestellt wird, auf möglichst kurzem Weg und mit einer minimalen Anzahl von Richtungswechseln in das Sensorrohr eingespeist werden kann. Somit treten für das druckbeaufschlagte Fluid auf dem Weg von Fluidschlauch bis zum Sensorrohr nur geringe Reibungsverluste auf, so dass für die Ansteuerung des Ventilkörpers mit Hilfe des druckbeaufschlagten Fluids ein hoher Wirkungsgrad gewährleistet werden kann.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Zweckmäßig ist es, wenn der Anschlussabschnitt von wenigstens einem Fluidkanal durchsetzt ist, der für eine fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen einer außenliegend am Anschlussabschnitt angeordneten Anschlusseinrichtung für einen Fluidleiter und der Steuerventileinrichtung ausgebildet ist. Bei der Anschlusseinrichtung kann es sich insbesondere um eine Steckkupplung oder Schraubkupplung für einen Fluidschlauch handeln, der ausgehend von der Fluidquelle zum Anschlussabschnitt verläuft. Der Fluidkanal im Anschlussabschnitt stellt eine fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen der Anschlusseinrichtung und der Steuerventileinrichtung her. Durch die Ausbildung des Fluidkanals im Anschlussabschnitt kann auf separat ausgeführte Fluidleitungen, insbesondere auf diskrete Fluidschläuche, verzichtet werden, so dass eine kompakte Anordnung der fluidführenden Komponenten zueinander gewährleistet ist. Der Fluidkanal kann beispielsweise in einem als Kunststoffspritzgussteil ausgebildeten Grundkörper vorgeformt sein oder in einem als Metallteil ausgebildeten Grundkörper durch spanende Bearbeitung eingearbeitet sein.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper einen, insbesondere hülsenförmig ausgeführten, Trägerabschnitt umfasst, der zur zumindest bereichsweisen Aufnahme des Sensorrohrs und/oder zur Festlegung von Sensoren der Positionsmesseinrichtung ausgebildet ist. Der Trägerabschnitt dient als Montagefläche für einen oder mehrere Sensoren der Positionsmesseinrichtung, die die variable Position des beweglich im Sensorrohr aufgenommenen und mit dem Ventilkörper gekoppelten Positionsgebers erfassen sollen und damit die Bestimmung eines Öffnungszustands des Ventils ermöglichen. Vorzugsweise ist der Trägerabschnitt mit einer oder mehreren nutartigen, insbesondere hinterschnitten ausgebildeten, Vertiefungen versehen, in denen die Sensoren längs der Bewegungsachse verschoben und an einer gewünschten Position festgelegt werden können.
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In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass dem Grundkörper ein Mantelteil für eine Kapselung der Steuerventileinrichtung und der Positionsmesseinrichtung gegenüber Umwelteinflüssen zugeordnet ist und dass der Anschlussabschnitt einen, insbesondere zylindrisch ausgebildeten, Kopplungsbereich umfasst, der für eine, vorzugsweise abdichtende, Aufnahme des Mantelteils ausgebildet ist. Mit Hilfe des Mantelteils wird ein abgeschlossener, vorzugsweise abgedichteter, Raumabschnitt zwischen dem Anschlussabschnitt und dem Ventilgehäuse bestimmt, in dem die Steuerventileinrichtung und die Positionsmesseinrichtung vor Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit und/oder Schmutz geschützt angeordnet werden können.
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Bevorzugt ist das Mantelteil als, insbesondere zylindrische, Hülse ausgebildet und ist für eine abdichtende Verbindung mit dem Ventilgehäuse vorgesehen. Hierdurch ist eine einfache und kostengünstige Gestaltung des Mantelteils sowie der Schnittstellen am Ventilgehäuse und am Anschlussabschnitt, die zur abdichtenden Ankopplung des Mantelteils dienen, gewährleistet. Besonders bevorzugt ist das Mantelteil als Rohrabschnitt eines Kunststoff- oder Metallrohrs, insbesondere mit kreisrundem Querschnitt, ausgebildet.
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Vorteilhaft ist es, wenn der Anschlussabschnitt von einer Ausnehmung durchsetzt ist, die für einen Eingriff eines Befestigungsmittels, insbesondere einer Befestigungsmutter, in einen am Sensorrohr ausgebildeten Befestigungsbereich zur Festlegung des Grundkörpers am Ventilkörper ausgebildet ist. Hierdurch wird eine zentrale Befestigung des gesamten Grundkörpers mit den daran angebrachten fluidführenden Komponenten sowie der Positionsmesseinrichtung ermöglicht. Mit dieser zentralen Befestigung wird bei einer entsprechenden Ausgestaltung des Mantelteils und der zugeordneten Schnittstellen am Anschlussabschnitt und/oder am Ventilgehäuse eine freie Drehbarkeit um die Bewegungsachse erreicht, so dass eine rotatorische Ausrichtung des Steuerkopfs um die Bewegungsachse frei wählbar ist.
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Vorzugsweise ist in der Ausnehmung des Anschlussabschnitts wenigstens eine, insbesondere umlaufend ausgebildete, Dichtungseinrichtung für eine fluidisch abgedichtete Kopplung des im Anschlussabschnitt vorgesehenen Fluidkanals mit dem Sensorrohr angeordnet. Die Dichtungseinrichtung gewährleistet eine fluiddichte Ankopplung des im Anschlussabschnitt ausgebildeten Fluidkanals an das Sensorrohr, das seinerseits mit einer Ausnehmung versehen ist, die für eine kommunizierende Verbindung zwischen dem Fluidkanal im Anschlussabschnitt und dem fluidisch ansteuerbaren Ventilkörper ausgebildet ist. Vorzugsweise sind die Ausnehmung im Anschlussabschnitt und das Sensorrohr derart aufeinander abgestimmt, dass der Steuerkopf frei verdrehbar um die Bewegungsachse am Ventil angeordnet werden kann und in der gewünschten rotatorischen Position am Ventilgehäuse mit Hilfe des Befestigungsmittels festgelegt werden kann.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Prozessventils ist vorgesehen, dass das Sensorrohr in einem dem Ventilgehäuse entgegengesetzten Endbereich eine Ausnehmung aufweist, die für eine Bereitstellung von druckbeaufschlagtem Fluid an das Ventil ausgebildet ist und dass im Anschlussabschnitt wenigstens ein Fluidkanal vorgesehen ist, der für eine fluidisch kommunizierende Verbindung mit der Steuerventileinrichtung ausgebildet ist. Hierdurch wird eine Zufuhr des druckbeaufschlagten Fluids in den Ventilkörper auf kurzem Wege gewährleistet. Gleiches gilt auch für die Ausrichtung der Ausnehmung im Sensorrohr, die quer zur Bewegungsachse des Positionsgebers ausgerichtet ist und/oder für die zumindest abschnittsweise ausgebildete Ausnehmung im Positionsgeber längs der Bewegungsachse.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt:
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1 eine schematische Schnittdarstellung eines Steuerkopfs für ein Prozessventil,
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2 eine schematische Schnittdarstellung einer Ventileinheit für ein Prozessventil und
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3 ein aus dem Steuerkopf gemäß 1 und der Ventileinheit gemäß 2 gebildetes Prozessventil.
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Ein in der 1 näher dargestellter Steuerkopf 1 für ein fluidisch ansteuerbares Ventil, das in der 2 näher dargestellt ist, umfasst einen Grundkörper 2, eine Steuerventileinrichtung 3, eine Positionsmesseinrichtung 4 und eine Steuereinrichtung 5.
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Der Grundkörper 2 umfasst eine nachstehend näher beschriebene Kupplungseinrichtung 6, die zur Festlegung des Steuerkopfs 1 an dem in 2 näher dargestellten Ventil ausgebildet ist. Ferner umfasst der Grundkörper 2 einen Anschlussabschnitt 7, der zum Anschluss wenigstens eines nicht näher dargestellten Fluidleiters ausgebildet ist. Hierzu ist vorliegend am Anschlussabschnitt 7 ein Stutzen 8 ausgebildet, der der Festlegung des Fluidleiters dient.
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Die Steuerventileinrichtung 3 steht über einen im Grundkörper 2 ausgebildeten Versorgungskanal 9, der sich vom Stutzen 8 bis zu einer Anschlussfläche 10 für die vorliegend als Ventilmodul ausgebildete Steuerventileinrichtung 3 erstreckt, in fluidisch kommunizierender Verbindung mit dem Stutzen 8. Somit kann druckbeaufschlagtes Fluid, das am Stutzen 8 von einer nicht dargestellten Fluidquelle, insbesondere einer Druckluftquelle, bereitgestellt wird, an die Steuerventileinrichtung 3 geleitet werden. Die Steuerventileinrichtung 3 umfasst wenigstens ein nicht näher dargestelltes Steuerventil, das beispielsweise als Schaltventil oder als Proportionalventil ausgebildet ist und das von der Steuereinrichtung 5 angesteuert wird. In Abhängigkeit von einem Funktionszustand des wenigstens einen Steuerventils wird eine fluidische Verbindung zwischen dem Versorgungskanal 9 und einem ebenfalls an der Anschlussfläche 10 ausmündenden Steuerkanal 11 geöffnet oder geschlossen oder gegebenenfalls auf einen vorgebbaren Querschnitt eingestellt.
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Der Steuerkanal 11 ist wie der Versorgungskanal 9 im Anschlussabschnitt 7 des Grundkörpers 2 integriert und mündet mit einem der Steuerventileinrichtung 3 abgewandten Endbereich exemplarisch in einem Ringkanal 12, der seinerseits in einer Aufnahmebohrung 15, die ebenfalls im Grundkörper 2 ausgebildet ist. Die Aufnahmebohrung 15 bildet ein zentrales Element der Kupplungseinrichtung 6, da sie die mechanische und fluidische Ankopplung an das nachstehend näher beschriebene Ventil gewährleistet. Eine Symmetrieachse 16 der Aufnahmebohrung 15 bildet exemplarisch auch die Symmetrieachse 16 des Ringkanals 12. In axialem Abstand längs der Symmetrieachse 16 sind beidseitig des Ringkanals 12 zwei umlaufende Nuten 17, 18 in der Aufnahmebohrung 15 ausgebildet, die jeweils mit einem exemplarisch als O-Ring ausgebildeten Dichtungsring 19, 20 versehen sind. Wie in der 3 näher dargestellt wird und in diesem Zusammenhang auch näher beschrieben wird, dienen die beiden Dichtungsringe 19, 20 zur abdichtenden Kopplung des Ventils mit dem Anschlussabschnitt 7 des Grundkörpers 2 und stellen somit ebenfalls wesentlichen Komponenten der Kupplungseinrichtung 6 dar.
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Ferner ist gemäß der 1 am Grundkörper 2 ein Trägerabschnitt 21 angebracht, der exemplarisch als im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildetes Aluminium-Strangpressteil gestaltet ist und vorzugsweise stoffschlüssig, beispielsweise durch Verkleben oder Umspritzen mit Kunststoff, mit dem Grundkörper 2 verbunden ist. Der Trägerabschnitt 21 ist zur Montage wenigstens eines Sensors 22, 23 der Positionsmesseinrichtung 4 ausgebildet. Exemplarisch ist hierzu am Trägerabschnitt 21 eine längs der Symmetrieachse 15, die identisch mit der Bewegungsachse des Ventils ist, erstreckte Längsnut 24 ausgebildet, in der die Sensoren 22, 23 in eine jeweils vorteilhafte Sensorposition verschoben und anschließend festgelegt werden können.
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Die Signale der Sensoren 22, 23 werden über nicht näher bezeichnete elektrische Signalleitungen an die Steuereinrichtung 5 weitergeleitet und in der Steuereinrichtung 5 verarbeitet. Die Steuereinrichtung 5 ist exemplarisch als elektronische Baugruppe aus einer am Grundkörper 2 festgelegten gedruckten Schaltung und darauf aufgebrachten und elektrisch untereinander verbundenen Schaltungselementen wie insbesondere Widerständen, Kondensatoren, Mikroprozessoren, aufgebaut. Anhand der Signale der Sensoren 22, 23 kann die Steuerventileinrichtung 3 derart angesteuert werden, dass mit dem Ventil der gewünschte Durchfluss oder Volumenstrom des Prozessfluids eingestellt werden kann.
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An einem radial außenliegenden Bereich des Grundkörpers 2 ist eine exemplarisch ringförmig vertiefte, umlaufende Nut 25 ausgebildet, die ein Aufschieben eines Mantelteils 28 auf den Grundkörper 2 ermöglicht. Das Mantelteil 28 ist beispielhaft als Rohrabschnitt mit kreisrundem Querschnitt ausgebildet und ist für eine Kapselung der Steuerventileinrichtung 3, der Steuereinrichtung 5 und der Sensoren 22, 23 gegenüber Umwelteinflüssen vorgesehen. Um eine zuverlässige Kapselung durch das Mantelteil 28 zu gewährleisten, ist in der Nut 25 eine umlaufende Vertiefung 29 ausgebildet, in der ein Dichtungsring 30 aufgenommen ist. Der Dichtungsring 30 dient zur Abdichtung der Verbindung zwischen dem Grundkörper 2 und dem Mantelteil 28.
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Das in der 2 exemplarisch und schematisch dargestellte Ventil 31 umfasst ein Ventilgehäuse 32, das in nicht näher dargestellter Weise aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt sein kann. Im Ventilgehäuse 32 sind ein Arbeitskolben 33 und ein daran angebrachter Ventilkörper 34 beweglich aufgenommen. Der Arbeitskolben 33 weist an einem radial außenliegenden Bereich eine umlaufende Nut 35 mit Dichtring 36 auf und bestimmt somit zusammen mit dem Ventilgehäuse 32 einen Arbeitsraum 37. Der Arbeitskolben 33 ist längs der Bewegungsachse 16 linearbeweglich im Ventilgehäuse 32 aufgenommen und wird sowohl durch den Ventilkörper 34, der beweglich in einer Bohrung 40 aufgenommen ist, als auch durch einen als Positionsgeber 41 ausgebildeten, langgestreckten Schaftbereich stabilisiert. Der Positionsgeber 41 und der Arbeitskolben 33 sind von einem Fluidkanal 42 durchsetzt, der in den Arbeitsraum 37 ausmündet und somit eine Zu- und Abfuhr von druckbeaufschlagtem Fluid in den Arbeitsraum 37 bzw. aus dem Arbeitsraum 37 ermöglicht. Der Arbeitskolben 33 kann zwischen einer nicht dargestellten Ruheposition, in der der Arbeitsraum 37 ein minimales Volumen aufweist, und der in 2 dargestellten Funktionsposition, die durch einen umlaufenden Bund 52 im Ventilgehäuse 32 bestimmt wird und in der der Arbeitsraum 37 ein maximales Volumen aufweist, verschoben werden. Exemplarisch ist vorgesehen, dass der Arbeitskolben 33 von einer Federeinrichtung 43, bei der es sich beispielhaft um eine wendelförmige Druckfeder handelt, in die Ruheposition vorgespannt wird. Somit ist eine Beaufschlagung des Arbeitsraums 37 mit druckbeaufschlagtem Fluid notwendig, um den Arbeitskolben 33 aus der Ruheposition entgegen der Federkraft der Federeinrichtung 43 in die Funktionsposition zu bringen.
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Bei dem exemplarisch in 2 dargestellten Ventil 31 kann durch die Linearbewegung des Arbeitskolbens 33 und des damit verbundenen Ventilkörpers 34 ein Querschnitt eines Fluidkanals 44, der sich zwischen einem Eingangsanschluss für ein Prozessfluid und einem Ausgangsanschluss für das Prozessfluid erstreckt, beispielsweise zwischen einem vollständig blockierten und einem vollständig geöffneten Zustand eingestellt werden. Dabei ist der Fluidkanal 44 in der Ruheposition des Arbeitskolbens 33 vollständig blockiert und in der Funktionsposition des Arbeitskolbens 33 vollständig freigegeben.
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Der Positionsgeber 41 ist in einem Sensorrohr 47 aufgenommen, das exemplarisch in das Ventilgehäuse 32 eingeschraubt ist. Das Sensorrohr 47 begrenzt zusammen mit dem Positionsgeber 41 und einem endseitig am Sensorrohr 47 angebrachten Anschlussstutzen 48 einen Fluidraum 49. Der Fluidraum 49 ist gegenüber einem vom Arbeitskolben 33 und dem Ventilgehäuse 32 bestimmten Federraum 50, in dem die Federeinrichtung 43 aufgenommen ist, abgedichtet ausgebildet. Der Positionsgeber 47 weist zu diesem Zweck einen in einer umlaufenden Nut 53 aufgenommenen Dichtring 54 auf, wobei der Dichtring abdichtend an einer Innenwand 55 des Sensorrohrs 47 anliegt. Um eine Positionsermittlung des Positionsgebers 41 durch die Sensoren 22, 23 zu ermöglichen, ist der Positionsgeber 41 mit einem Ringmagneten 56 ausgestattet, der ein Magnetfeld abgibt, das von den exemplarisch als Hall-Sensoren ausgebildeten Sensoren 22, 23 erfasst werden kann. Um eine möglichst geringe Schwächung des Magnetfelds des Ringmagnets 56 zu gewährleisten, kann vorgesehen sein, das Sensorrohr 47 aus einem Werkstoff herzustellen, der frei von ferromagnetischen Eigenschaften ist, vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial.
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Der Anschlussstutzen 48 ist auf die Kupplungseinrichtung 6 des Grundkörpers 2 derart angepasst, dass ein exemplarisch zylindrisch ausgebildeter Endbereich 57, der endseitig einen Gewindeabschnitt 58 aufweist und von einem abschnittsweise längs der Bewegungsachse 16 erstreckten und in radialer Richtung ausmündenden Fluidkanal 59 durchsetzt ist, abdichtend mit den Dichtungsringen 19, 20 in Wirkverbindung gebracht werden kann.
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Am Ventilgehäuse 32 ist ferner ein umlaufender Bund 38 vorgesehen, der mit einer Nut 39 versehen ist, in der ein Dichtring 51 für eine abdichtende Aufnahme eines dem Grundkörper 2 abgewandten Endbereichs des Mantelteils 28 vorgesehen ist.
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Bei dem in 3 dargestellten Prozessventil 60 ist der Steuerkopf 1 auf das Ventil 31 aufgesetzt. Um eine zuverlässige Festlegung des Steuerkopfs 1 am Ventil 31 zu gewährleisten, ist eine Befestigungsmutter 61 vorgesehen, die auf den Gewindeabschnitt 58 am Anschlussstutzen 48 des Sensorrohrs 47 aufgeschraubt werden kann. Hierdurch wird der Anschlussabschnitt 7 auf den Anschlussstutzen 48 aufgepresst. Ferner wird hierdurch das Mantelteil 28 zwischen dem Anschlussabschnitt 7 und dem Ventil 31 festgelegt und kann aufgrund der Dichtwirkung der Dichtringe 30, 51 einen Innenraum gegenüber Umwelteinflüssen abdichten, in dem die Steuerventileinrichtung 3, die Sensoren 22, 23 und die Steuereinrichtung 5 aufgenommen sind.
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Bei Bereitstellung von druckbeaufschlagtem Fluid an den Stutzen 8, Bereitstellung von elektrischer Energie an die Steuereinrichtung 5 und Bereitstellung eines Prozessfluids am Eingangsanschluss kann mit Hilfe des Prozessventils 60 ein Volumenstrom des Prozessfluids eingestellt werden. Hierzu erfolgt bei Vorliegen eines entsprechenden Ansteuerbefehls, der von einer nicht dargestellten externen Steuereinrichtung, beispielsweise einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) an die Steuereinrichtung 5 des Prozessventils 60 bereitgestellt werden kann, eine Ansteuerung der Steuerventileinrichtung 3. Diese Ansteuerung kann derart vorgesehen werden, dass das Ventil 31 aufgrund der Bereitstellung von druckbeaufschlagtem Fluid in den Arbeitsraum 37 den Fluidkanal 44 zumindest teilweise freigibt. Hierbei erfolgt eine Weiterleitung des am Stutzen 8 bereitgestellten druckbeaufschlagten Fluids durch die Steuerventileinrichtung 3 an den Steuerkanal 11 und von dort in den Ringkanal 12.
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Der Ringkanal 12 stellt unabhängig von der rotatorischen Position des Steuerkopfs 1 gegenüber dem Ventil 31 stets eine kommunizierende fluidische Verbindung zwischen dem Steuerkanal 11 und dem Fluidkanal 59 im Anschlussstutzen 48 sicher. Das somit durch den Anschlussstutzen 48 in den Fluidraum und von dort durch den Fluidkanal 42 bis in den Arbeitsraum 37 strömende Fluid führt dort zu einem Druckanstieg und bei Überwindung der Vorspannkraft der Federeinrichtung 43 und der Reibungswiderstände zwischen dem Arbeitskolben 33 und dem Ventilgehäuse 32 zu einer Linearbewegung des Ventilkörpers 34. Durch diese Linearbewegung gibt der Ventilkörper 34 den Querschnitt des Fluidkanals 44 zumindest teilweise frei und das Prozessfluid kann vom Eingangsanschluss 45 zum Ausgangsanschluss 46 strömen.
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Durch die Linearbewegung des Arbeitskolbens 33 wird auch der Positionsgeber 41 im Sensorrohr 47 verschoben und der Ringmagnet 56 entfernt sich vom Sensor 23 und nähert sich dem Sensor 22. Hierdurch verändern sich die von den Sensoren 22, 23 an die Steuereinrichtung 5 bereitgestellten Sensorsignale, so dass die Steuereinrichtung 5 die neue Position des Positionsgebers 41 und somit die Stellung des Ventilkörpers 34 gegenüber dem Ventilgehäuse 32 ermitteln kann. Je nach Ausführung der Steuereinrichtung 5 kann diese für eine Steuerung oder für eine Regelung der Position des Ventilkörpers 34 eingesetzt werden.
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Aufgrund der Anordnung des Anschlussabschnitts 7 an einem dem Ventil 31 entgegengesetzten Ende des Steuerkopfs 1 wird erreicht, dass die Fluidleiter zwischen dem Stutzen 8 und dem Ringkanal 12 nur eine geringe Länge aufweisen und ebenfalls eine geringe Anzahl von Umlenkungen für den Fluidstrom zwischen dem Stutzen 8 und dem Ringkanal 12 vorliegt. Hierdurch werden Strömungsverluste für das druckbeaufschlagte Fluid, die sich als Druckverluste äußern, möglichst gering gehalten.
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Durch die zentrale Kopplung zwischen dem Steuerkopf 1 und dem Anschlussstutzen 48 am Sensorrohr 47 wird erreicht, dass der Steuerkopf 1 frei drehbar am Ventil 31 angeordnet werden kann, um eine vorteilhafte Ausrichtung des Stutzens 8 zur Verbindung mit einer Fluidleitung und/oder eines nicht näher dargestellten elektrischen Anschlusses mit einem ebenfalls nicht dargestellten Anschlusskabel zu erreichen, das zur elektrischen Versorgung und/oder Signalübertragung von und zu der Steuereinrichtung 5 ausgebildet ist.
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Die Befestigungsmutter 61 kann abweichend von der Darstellung der 3 flächenbündig mit der Oberseite des Grundkörpers 2 abschließen und/oder mit einer glatten Oberfläche versehen sein, so dass ein Festsetzen von Verschmutzungen vermieden und eine Reinigung erleichtert wird.
