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Die Erfindung betrifft eine Stellarmatur gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stellarmaturen umfassen eine Ventilstange, die regelmäßig mittels einer Dichtanordnung in der Art einer Stopfbuchse gegenüber dem Ventilgehäuse abgedichtet werden. Eine Dichtanordnung umfasst ein Dichtelement - auch Packung genannt - und ein Druckstück, mit der das Dichtelement axial zusammengepresst wird, wobei das Dichtelement mehrere Komponenten umfassen kann. Durch die axiale Pressung entsteht auch eine radiale Pressung des Dichtelements auf die Ventilstange und auf das Ventilgehäuse. Dadurch kann ein Dichtspalt auf ein den Betriebsbedingungen angepasstes Minimum eingestellt werden. Diese Art der Dichtung hat den Nachteil, dass solche Dichtungen mit der Zeit undicht werden.
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Es ist daher erwünscht, ein entsprechendes Undichtwerden zu detektieren. Dazu ist aus der
DE 43 26 343 A1 eine Spezialstopfbuchse bekannt, wobei bei Auftreten der Packungsleckage ein kolbenförmiger Indikator durch austretende Flüssigkeit gegen einen Schalter geführt wird.
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Dies hat zum einen den Nachteil, dass der Kolben gegenüber der Ventilstange sehr reibungsbehaftet gelagert werden muss, zum anderen erst eine Leckage vorliegen muss, damit eine entsprechende Undichtigkeit detektiert werden kann.
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Die Patentschrift
DE 44 36 744 C1 offenbart eine gattungsgemäße Stellarmatur mit einer Stopfbuchspackung, die ein Anzeigeelement zur Überwachung der Lageänderungen eines Verspannungselements zur Vorspannung der Stopfbuchspackung aufweist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Stellarmatur umfassend eine Dichtanordnung, bei der eine Warnung bei nachlassender Dichtigkeit der Stopfbuchspackung frühzeitig und reibungsarm vorgenommen werden kann, anzugeben.
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Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
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Die Unteransprüche bilden eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung.
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In bekannter Weise umfasst eine Stellarmatur eine Ventilstange, die über eine Dichtanordnung gegenüber dem Ventilgehäuse abgedichtet ist. Die Packung der Dichtanordnung ist zwischen einem Gegenlager am Ventilgehäuse und einem axial beweglich zum Ventilgehäuse gelagerten Druckstück aufgenommen. Auf das Druckstück wird insbesondere von wenigstens einem Federelement eine Anpresskraft ausgeübt, die sich gegen ein Vorspannelement abstützt. Durch das Vorspannelement ist der Abstand zum Gegenlager einstellbar, wodurch eine entsprechende Anpresskraft des insbesondere wenigstens einem Federelements einstellbar ist.
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Erfindungsgemäß ist ein Anzeigeelement vorgesehen, das zur Anzeige einer Lageveränderung des Druckstücks relativ zum Gegenlager geeignet ist. Dies kann relativ zu einem ortsfest zum Gegenlager angeordneten Referenzpunkt erfolgen. Ferner ist das Anzeigeelement derart kalibrierbar ausgebildet, dass das Anzeigeelement nach Einstellung der Vorspannung zu einem gewählten Referenzpunkt ausgerichtet werden kann und damit kalibriert werden kann. Das Anzeigeelement kann mehrteilig ausgebildet sein.
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Das Ventilgehäuse kann einen Deckel zur Aufnahme der Packung mit der Ventilstange und ein Grundgehäuse, in dem sich der Ventilsitz und die fluidischen Anschlüsse befinden, umfassen. Deckel und Grundgehäuse sind dann dichtend verbunden. Es ist ebenfalls möglich, dass das Ventilgehäuse einstückig ausgebildet ist, so dass die Aufnahme der Packung, die fluidischen Anschlüsse und der Ventilsitz in dem einstückigen Ventilgehäuse untergebracht sind. Die Stellarmatur und seine fluidischen Anschlüsse können für Gase oder Flüssigkeiten ausgelegt sein.
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Bei Nachlassen der Dichtigkeit der Dichtanordnung wird das Druckstück zum Gegenlager hin bewegt, wobei aufgrund dieser Relativbewegung auf einen entsprechenden Verschleiß der Packung geschlossen werden kann.
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Diese Relativbewegung wird über das Anzeigeelement dargestellt.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Anzeigeelement als Ring ausgestaltet, der insbesondere an seinem Umfang umlaufende Anzeigemittel aufweist. Dieser Ring kann beispielsweise an einem hülsenartigen, um die Ventilstange herumgelegten Druckstück angebracht werden, so dass dieser sich mit Verschiebung des Druckstücks relativ zum Gegenlager, und damit zu einem entsprechenden Referenzpunkt, verschiebt. Aufgrund der Position der entsprechenden Kennzeichnungen zum Referenzpunkt kann dann der Verschleiß der Packung abgelesen werden.
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Der Ring kann ferner Arretierungsmittel aufweisen, über welche der Ring nach Einstellung der Vorspannung an dem Druckstück befestigt werden kann, so dass der Ring kalibriert wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Anzeigeelement auch als Schalter ausgebildet sein, wobei relativ zum Referenzpunkt ein Betätigungsmittel und ein Schalter so angeordnet sind, dass bei entsprechender Verschleißlage, das Betätigungsmittel den Schalter betätigt, wodurch der Verschleiß angezeigt wird.
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Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann der Schalter auch als Näherungsschalter induktiv oder kapazitiv ausgestaltet sein. Das Betätigungsmittel kann dann in Baueinheit mit dem Druckstück ausgeführt sein.
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Gemäß einer weiteren Fortbildung kann das Anzeigeelement auch einen Sensor umfassen, der die Relativbewegung des Druckstücks detektieren kann. Dies kann beispielsweise durch einen mit dem Druckstück verbundenen Magneten und einem magnetsensitiven Sensor umgesetzt werden.
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Durch die Verwendung eines solchen Sensors kann neben einer diskreten Lageerfassung auch eine kontinuierliche Lageerfassung abgebildet und ein entsprechender Verschleiß angezeigt werden. Eine entsprechende elektronische Anordnung hat auch den Vorteil, dass auch eine elektronische Nullung des Sensors möglich sein kann.
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In einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung können bei der Einrichtung zur Kraftübertragung zwischen Druckstück und dem Vorspannelement Ausgleichselemente vorgesehen sein. Dadurch können bei ungleichmäßiger Kraftbeaufschlagung durch die Ausgleichselemente, die korrespondierende Vertiefungen oder Erhöhungen aufweisen, eine Verspannung und eine Verkippung des Druckstücks vermieden werden. Dadurch wird eine gute Auswertbarkeit der Relativbewegung erreicht und eine zuverlässige Verschleißanzeige kann gewährleistet werden.
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Die Ausgleichselemente sind insbesondere so ausgestaltet, dass sich eine Paarung ergibt, die sich in je einer Anlagefläche berühren. Die Ausgleichselemente einer Paarung können in ihrem Anlagebereich einen konvexe und/oder konkave Passformen aufweisen. Die andere Anlagefläche ist so ausgestaltet, dass sie eine zur konvexen oder konkaven Anlagefläche korrespondierende Anlagefläche aufweist, so dass eine Winkeleinstellung der Ausgleichselemente bei gleichmäßiger Auflagefläche ermöglicht wird.
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Besonders vorteilhaft ist eine Paarung, die aus einer konkaven und einer konvexen Anlagefläche oder einer konkaven und einer kegelstumpfförmigen Anlagefläche gebildet ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
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In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:
- 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Stellarmatur;
- 2 ausschnittsweise eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Stellarmatur;
- 3 eine Detailschnittansicht eines erfindungsgemäßen mechanischen Anzeigeelements;
- 4 eine Detailschnittansicht eines erfindungsgemäßen Anzeigeelements umfassend einen Schalter, und
- 5 eine Detailschnittansicht eines erfindungsgemäßen Anzeigeelements umfassend einen Sensor.
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1 zeigt eine Stellarmatur 10, die ein Ventilgehäuse 14 mit einem Gehäusedeckel 14a und einem Gehäusegrundkörper 14b umfasst, die dichtend miteinander verbunden sind. Der Gehäusedeckel 14a weist eine Dichtanordnung auf, durch welche die Ventilstange 12 gegenüber dem Ventilgehäuse 14, insbesondere dem Gehäusedeckel 14a, abgedichtet ist.
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2 zeigt ausschnittsweise eine Stellarmatur 10, die eine Ventilstange 12 und ein Ventilgehäuse 14 aufweist.
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Die Ventilstange 12 ist mittels einer Packung 16 gegenüber dem Ventilgehäuse 14 abgedichtet. Die Packung 16 ist in axialer Richtung zwischen einem Gegenlager 18 und einem Druckstück 20 angeordnet. Das Druckstück 20 ist axial verschiebbar gegenüber dem Ventilgehäuse 14 gelagert, wobei das Gegenlager 18 im Ventilgehäuse 14 fest angeordnet ist, oder das Gegenlager 18 auch Bestandteil des Ventilgehäuses 14 sein kann. Durch das Druckstück 20 kann die Packung 16 komprimiert werden, wodurch die Dichtwirkung der Packung 16 erreicht wird. Die Anpresskraft zur Komprimierung der Packung 16 wird von dem Federelement 22 bereitgestellt, das über ein Vorspannelement 24 vorgespannt wird. Durch die Einstellschrauben 26 kann über das Übertragelement 28 der Abstand des Vorspannelements 24 zum Gegenlager 18 eingestellt werden. Dadurch wird eine Vorspannkraft, die auf das Druckstück 20 ausgeübt wird, eingestellt. Zudem ist ein Anzeigeelement vorgesehen, das einen Ring umfasst, der auf das Druckstück 20 aufgesetzt ist.
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Der Ring 30 weist zwei umlaufende Ringnuten 32a, 32b auf, anhand derer eine Lageänderung des Druckstücks 20 gegenüber dem Gegenlager 18 bzw. ein gegenüber dem Gegenlager 18 vordefiniert eingestelltes Vorspannelement 24, das als Referenzpunkt dient, ablesbar ist.
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Durch die umlaufende Ringnut 32a, 32b ist eine Kennzeichnung gewährleistet, durch die der Verschleißstand der Packung 16 in allen Einbaulagen abgelesen werden kann.
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Das Anzeigeelement 30 umfasst zudem eine Schraube 34, durch welche das Anzeigeelement 30 in axialer Ausrichtung an dem Druckstück 20 befestigt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass nachdem die Vorspannkraft, also der Abstand des Vorspannelements 24, von dem Gegenlager 18 eingestellt ist, das Anzeigeelement 30 in eine Nulllage zum Referenzpunkt ausgerichtet werden kann. Setzt sich nun im Laufe der Zeit die Packung 16, verschiebt sich der Ring 30 gegenüber dem Vorspannelement 24 über die zweite Ringnut 32b hinweg und es kann darauf geschlossen werden, dass die Vorspannung zum Dichthalten des Ventils nicht mehr ausreichend ist. Die Federvorspannung muss dann entsprechend nachgestellt werden. Bei der Nachstellung kann insbesondere die Nullstellungskerbe 32a wieder als Referenz verwendet werden. Eine vergrößerte Darstellung des Anzeigeelements ist 2 zu entnehmen.
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3 zeigt das Anzeigeelement 30 mit seinen Kerben 32a, 32b in ihrer Lage relativ zu dem Vorspannelement 24. 2 zeigt die Einstellung nachdem das Anzeigeelement 30 in die Nulllage der ersten umlaufenden Nut 32a gegenüber dem Vorspannelement 24 gebracht ist. Mit der Zeit verliert die Dichtung an Haltekraft und der Ring 30 verschiebt sich in Richtung der zweiten Ringnut 32b. Ist die zweite Ringnut 32b erreicht, muss die Vorspannkraft durch Änderung des Abstands des Vorspannelements 24 vom Gegenlager 18 neu eingestellt werden.
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4 zeigt eine Detailschnittansicht einer Anordnung ähnlich der 1, wobei das Anzeigeelement einen Schalter 40 umfasst, der gegenüber einem Referenzpunkt, insbesondere dem Vorspannelement 24, derart gelagert ist, dass bei einer Lageänderung zur Verschleißgrenze der Dichtung ein Schaltpunkt erreicht wird. Das Erreichen der Verschleißgrenze wird durch Betätigung des Schalters und durch ein Betätigungsmittel anzeigt. Eine entsprechende Justierung auf die Nulllage kann durch die Lageveränderung des Mikroschalters erfolgen.
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5 zeigt exemplarisch eine Detailschnittansicht einer Anordnung ähnlich 1, wobei das Anzeigeelement einen Sensor 42 umfasst, der mit einem Magneten 44 zusammenwirkt. Der Magnet 44 ist in der vorliegenden Anordnung am Vorspannelement 46 angeordnet, wobei der Sensor 42 an einem Druckstück 48 befestigt ist. Der Sensor 42 kann die Relativbewegung des Sensors 42 zum Magneten 44 erfassen, wobei eine Einstellung auf die Nulllage sehr präzise auf elektronischem Weg erfolgen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Stellarmatur
- 12
- Ventilstange
- 14
- Ventilgehäuse
- 15
- Deckel
- 16
- Packung
- 18
- Gegenlager
- 20
- Druckstück
- 22
- Federelement
- 24
- Vorspannelement
- 26
- Einstellschrauben
- 28
- Übertragelement
- 30
- Ring
- 32a
- Nullstellungskerbe
- 32b
- Ringnut
- 34
- Schraube
- 40
- Schalter
- 42
- Sensor
- 44
- Magnet
- 46
- Vorspannelement
- 48
- Druckstück
