DE102014019575B4 - Fluid-powered drive of a process plant and method for operating a fluid-operated drive a process plant - Google Patents

Fluid-powered drive of a process plant and method for operating a fluid-operated drive a process plant Download PDF

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Abstract

Fluidbetriebener Antrieb, wie pneumatischer (3, 103, 203, 303, 403) oder hydraulischer Antrieb, für ein Feldgerät (1, 101, 201, 301, 401) einer prozesstechnischen Anlage, wie einer chemischen Anlage, eines Kraftwerkes, einer Brauerei oder dergleichen, wobei der Antrieb dazu ausgelegt ist, zum Stellen eines Stellventils (5, 105, 205, 305, 405), wie eines Regelungs- und/oder Sicherheitsventils, des Feldgeräts (1, 101, 201, 301, 401) eine Betätigungskraft zu erzeugen, umfassend einen fluidisch, wie pneumatisch oder hydraulisch, betriebenen Basisantrieb zum Bereitstellen einer Basisbetätigungskraft, wenigstens einen Zusatzantrieb zum Bereitstellen einer Zusatzbetätigungskraft, eine mechanische Zu- und/oder Abschaltung des Zusatzantriebs, die in einem Zuschaltzustand den Zusatzantrieb zum Übertragen der Zusatzbetätigungskraft an das Stellventil (5, 105, 205, 305, 405) koppelt und in einem Abschaltzustand den Zusatzantrieb von dem Stellventil (5, 105, 205, 305, 405) entkoppelt, und eine fluidische, wie pneumatische oder hydraulische, Steuerung zum Aktivieren der Zu- und/oder Abschaltung und zum Einstellen des Betrags der zuschaltbaren Zusatzbetätigungskraft.Fluid-operated drive, such as pneumatic (3, 103, 203, 303, 403) or hydraulic drive, for a field device (1, 101, 201, 301, 401) of a process plant, such as a chemical plant, power plant, brewery or the like wherein the drive is designed to generate an actuating force for setting a control valve (5, 105, 205, 305, 405), such as a control and / or safety valve, of the field device (1, 101, 201, 301, 401) , comprising a fluidically, such as pneumatically or hydraulically operated base drive for providing a base operating force, at least one auxiliary drive for providing an additional operating force, a mechanical connection and / or disconnection of the auxiliary drive, in a Zuschaltzustand the auxiliary drive for transmitting the additional operating force to the control valve ( 5, 105, 205, 305, 405) and decouples the auxiliary drive from the control valve (5, 105, 205, 305, 405) in an off state, and e Ine fluidic, such as pneumatic or hydraulic, control for activating the connection and / or disconnection and for adjusting the amount of switchable additional operating force.

Description

Die Erfindung betrifft einen fluidbetriebenen Antrieb, wie einen pneumatischen oder hydraulischen Antrieb, zum Erzeugen einer Betätigungskraft zum Stellen eines Stellventils, wie eines Regelungs- und/oder Sicherheitsventils einer prozesstechnischen Anlage, wie einer chemischen, insbesondere petrochemischen, Anlage eines Kraftwerks, einer Brauerei oder dergleichen.The invention relates to a fluid-operated drive, such as a pneumatic or hydraulic drive, for generating an actuating force for setting a control valve, such as a control and / or safety valve of a process plant, such as a chemical, especially petrochemical, plant a power plant, a brewery or the like ,

Solche pneumatischen Antriebe für prozesstechnische Anlagen sind allgemein bekannt und werden insbesondere aus Explosionsschutzgründen mit einer pneumatischen oder hydraulischen Hilfsenergie betrieben. Elektrische Stromkreise sind in dem fluidischen Antrieb soweit wie möglich zu vermeiden. Ein Beispiel für ein pneumatisches Antriebssystem ist in DE 10 2012 021 388 A1 beschrieben. Danach ist ein Stellungsregler dazu auselegt, zwei unterschiedliche Stelldrucksignale einer Arbeitskammer zuzuführen. Eine damit erreichbare Druckerhöhung kann dazu genutzt werden, eine Haftreibung zwischen dem Stellventil und dem Stellventillager oder dem Stellventilsitz schneller zu überwinden. Zum Erzeugen der unterschiedlichen Stelldrucksignale für ein und dieselbe Arbeitskammer sind zusätzliche Strom-Druck-Wandler vorgesehen.Such pneumatic drives for process engineering plants are well known and are operated in particular for explosion protection reasons with a pneumatic or hydraulic auxiliary power. Electrical circuits should be avoided as much as possible in the fluidic drive. An example of a pneumatic drive system is in DE 10 2012 021 388 A1 described. Thereafter, a positioner is auselegt to supply two different control pressure signals to a working chamber. An achievable pressure increase can be used to overcome a static friction between the control valve and the control valve or the control valve seat faster. For generating the different control pressure signals for one and the same working chamber additional current-pressure transducers are provided.

Ein pneumatischer Stellantrieb für ein Sicherheitsventil ist aus WO 2012/073172 A1 bekannt, bei dem in einer Reihe angeordnete Stellkolben in jeweils einer eigenen Arbeitskammer angeordnet sind. Eine vorgespannte Sicherheitsfeder drückt auf einen Stellkolben, der auf der dem Druck gegenüberliegenden Seite pneumatisch beaufschlagt ist, um die elastische Vorspannung der Sicherheitsfeder zu halten. Die Sicherheitsfeder dient dazu, den Stellkolben samt dem anschließenden Stellkolben in eine Sicherheitsposition zu zwingen, ungeachtet jeder Regelungsroutine. Dies geschieht dann, wenn die der Sicherheitsfeder gegenüberliegende pneumatische Kammer entlüftet wird, wodurch die Sicherheitsfeder beide Stellkolben in eine Sicherheitsposition zwingt.A pneumatic actuator for a safety valve is off WO 2012/073172 A1 known in which arranged in a row adjusting pistons are arranged in each case a separate working chamber. A preloaded safety spring presses on a control piston which is pneumatically pressurized on the opposite side of the pressure to hold the elastic bias of the safety spring. The safety spring is used to force the actuator piston together with the adjoining actuator piston in a safety position, regardless of each control routine. This happens when the safety spring opposite pneumatic chamber is vented, causing the safety spring forces both control pistons in a safety position.

DE 10 2009 058 225 B4 betrifft einen pneumatischen Linearantrieb zum translatorischen Stellen eines Stellglieds eines Feldgeräts einer prozesstechnischen Anlage in einer linearen Stellrichtung. DE 10 2009 058 225 B4 relates to a pneumatic linear drive for translationally placing an actuator of a field device of a process plant in a linear adjustment direction.

In Prozessanlagen, in denen eine Verstellung von Stellventilen, insbesondere Sicherheitsventilen, nicht häufig betrieben werden muss, verbleiben die Ventilglieder der Stellventile über längere Zeiträume in der gleichen Stellposition, wodurch sich das Ventilglied festsetzen kann.In process plants, in which an adjustment of control valves, in particular safety valves, does not have to be operated frequently, the valve members of the control valves remain in the same setting position for longer periods of time, as a result of which the valve member can become stuck.

Das Festsetzen kann durch Korrosion oder Verschmutzung bedingt sein. Ein derartiges Phänomen wird Stick-Effekt genannt.The settling may be due to corrosion or contamination. Such a phenomenon is called a stick effect.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein pneumatisches Antriebssystem zu entwickeln, mit dem auf einfache Weise trotz Auftreten eines ausgeprägten Stick-Slip-Effekts ein funktionssicheres Stellen des Stellventils erreicht wird, wobei ein einfacher, raumsparender Aufbau des pneumatischen Antriebs erwünscht ist.It is an object of the invention to develop a pneumatic drive system with which a functionally reliable setting of the control valve is achieved in a simple manner despite the occurrence of a pronounced stick-slip effect, wherein a simple, space-saving design of the pneumatic drive is desired.

Diese Aufgabe wird durch Merkmale von Hauptanspruch 1 gelöst.This object is solved by features of main claim 1.

Danach ist ein fluidbetriebener Antrieb, wie ein pneumatischer oder ein hydraulischer Antrieb für ein Feldgerät einer prozesstechnischen Anlage vorgesehen. Eine prozesstechnische Anlage kann beispielsweise ein chemische, insbesondere petrochemische, Anlage, ein Kraftwerk, eine Brauerei, oder dergleichen sein. Der fluidbetriebene Antrieb kann ein einfach wirkender Antrieb, wie ein einfach wirkender pneumatischer Antrieb, oder ein doppelt wirkender Antrieb, wie ein doppelt oder mehrfach wirkender pneumatischer Antrieb, sein. Bei dem einfach wirkenden Antrieb ist nur eine Arbeitskammer fluidisch beaufschlagt und wirkt gegen ein Zwangsmittel, wie eine Feder. Beim doppelt oder mehrfach wirkenden Antrieb sind zwei oder mehrere Arbeitskammern gegeneinander ausgerichtet, sodass der Fluiddruck in einer Kammer gegen den Fluiddruck in einer anderen Kammer wirkt und bei einem Fluiddruckunterschied eine entsprechende Verstellung des Stellventils bewirkt wird.Thereafter, a fluid-operated drive, such as a pneumatic or a hydraulic drive for a field device of a process plant is provided. A process engineering plant can be, for example, a chemical, in particular petrochemical, plant, a power plant, a brewery, or the like. The fluid-operated drive may be a single-acting drive, such as a single-acting pneumatic drive, or a double-acting drive, such as a double or multiple acting pneumatic drive. In the single-acting drive only one working chamber is fluidly acted upon and acts against a coercive means, such as a spring. When double or multiple acting actuator two or more working chambers are aligned with each other, so that the fluid pressure in one chamber acts against the fluid pressure in another chamber and in a fluid pressure difference, a corresponding adjustment of the control valve is effected.

Der fluidbetriebene Antrieb ist dazu ausgelegt, zum Stellen eines Stellventils, wie eines Regelungsventils mit Abschaltsicherheit, des Feldgeräts eine Betätigungskraft zu erzeugen, um ein Stellglied des Stellventils in eine gewünschte Position zu verfahren. Bei dem Sicherheitsbetrieb wird beispielsweise ein unter einer Federvorspannung stehendes Stellglied durch die Federvorspannung in die Sicherheitsstellung gebracht, wenn eine pneumatische Gegenkammer entlüftet wird. Beim Regelungsbetrieb beaufschlagt der fluidische Anrieb über einen Stellungsregler seine Arbeitskammer mit einem regelungsgemäß bestimmten Fluiddruck. Der gattungsgemäß fluidbetriebene Antrieb hat einen fluidisch, wie pneumatisch oder hydraulisch, betriebenen Basisantrieb zum Bereitstellen einer Basisbetätigungskraft, welche zum Verfahren des Ventilglieds in eine gewünschte Stellposition entsprechend einer Stellungsregelungsroutine einstellbar ist. Der Basisantrieb kann eine Abschaltsicherung aufweisen, bei der beispielsweise durch pneumatische Entlüftung eine Sicherheitsfeder das Stellglied in eine Sicherheitsposition verfährt. Gemäß der Erfindung ist ein gegenüber dem Basisantrieb autarker, fluidisch ansteuerbarer Zusatzantrieb zum Bereitstellen einer Zusatzbetätigungskraft vorgesehen. Der Zusatzantrieb kann mechanisch oder fluidbetrieben sein. Insbesondere sei klar, dass der Zusatzantrieb dessen Zusatzbetätigungskraft nicht elektrisch erzeugen soll. Die fehlende Elektronik bei erfindungsgemäßen fluidischen Antrieb bedeutet, dass zur Erzeugung der Betätigungskraft lediglich die fluidische Hilfsenergie genutzt wird. Selbstverständlich werden Regelungsalgorithmen zum Einstellen von entsprechenden Magnetventilen, wie I/P-Wandler, elektronisch gesteuert, allerdings auf einer bewegungstechnischen Ebene. Die zu übertragenden Betätigungskräfte werden fluidisch, wie pneumatisch oder hydraulisch, erzeugt. Des Weiteren sieht die Erfindung eine mechanische Zu- und/oder Abschaltung des Zusatzantriebs vor, die in einem Zuschaltzustand den Zusatzantrieb zum Übertragen der Zusatzbetätigungskraft an das Stellventil koppelt und in einem Abschaltzusatz den Zusatzantrieb von dem Stellventil entkoppelt. Insofern ist insbesondere der Zusatzantrieb in dem Abschaltzustand deaktiviert oder zumindest im Hinblick auf seine Kraftübertragung auf dem Stellventil wirkungslos gestellt. Im Zuschaltzustand ist aufgrund der Einkoppelmechanik der Zu- und/oder Abschaltung der Zusatzantrieb mit dem Stellventil strukturell gekoppelt, um die Zusatzbetätigungskraft übertragen zu können. Zudem ist eine fluidische, wie pneumatische oder hydraulische, Steuerung zum Aktivieren der Zu- und/oder Abschaltung und zum Einstellen des Betrags der zuschaltbaren Zusatzbetätigungskraft vorgesehen. Die Steuerung betätigt die Zu- und Abschaltung fluidisch, also insbesondere ohne den Einsatz von Elektronik. Die betriebsgemäße Interaktion zwischen der fluidischen Steuerung und der Einkoppelmechanik der Zu- oder Abschaltung bewirkt das Aktivieren/Deaktivieren des Zusatzantriebs, wobei dieselbe Steuerung den Betrag der zugeschalteten Zusatzbetätigungskraft kontinuierlich oder schrittweise insbesondere gemäß einer Stellungsregelungsroutine einstellt.The fluid-operated drive is designed to generate an actuating force for positioning a control valve, such as a control valve with shut-off safety, of the field device in order to move an actuator of the control valve into a desired position. In the safety mode, for example, an actuator under a spring bias is brought by the spring bias in the safety position when a pneumatic counter chamber is vented. During control operation, the fluidic drive via a positioner pressurizes its working chamber with a regulated fluid pressure. The generic fluid-operated drive has a fluidic, such as pneumatic or hydraulic, operated basic drive for providing a basic operating force, which is adjustable for moving the valve member into a desired parking position according to a position control routine. The base drive may have a shutdown, in which, for example, by pneumatic venting a safety spring moves the actuator in a safety position. According to the invention, an auxiliary drive which is autonomous with respect to the base drive and is capable of fluidic actuation is provided for providing an additional actuating force. The auxiliary drive can be mechanical or fluid-operated. In particular, it is clear that the additional drive whose Additional actuating force should not generate electrical. The missing electronics in fluidic drive according to the invention means that only the fluidic auxiliary energy is used to generate the actuating force. Of course, control algorithms for adjusting respective solenoid valves, such as I / P converters, are electronically controlled, but at a motion engineering level. The actuating forces to be transmitted are generated fluidically, such as pneumatically or hydraulically. Furthermore, the invention provides for a mechanical connection and / or disconnection of the auxiliary drive, which couples in a Zuschaltzustand the auxiliary drive for transmitting the additional actuating force to the control valve and decoupled in a Abschaltzusatz the auxiliary drive of the control valve. In this respect, the auxiliary drive in particular is deactivated in the switch-off state or at least rendered ineffective, at least with regard to its power transmission on the control valve. In the connection state, the auxiliary drive is structurally coupled to the control valve due to the coupling mechanism of the supply and / or shutdown in order to transmit the additional operating force can. In addition, a fluidic, such as pneumatic or hydraulic, control for activating the connection and / or disconnection and for adjusting the amount of the switchable additional actuating force is provided. The controller actuates the connection and disconnection fluidly, ie in particular without the use of electronics. The operational interaction between the fluidic control and the Einkoppelmechanik the connection or disconnection causes the activation / deactivation of the auxiliary drive, wherein the same control adjusts the amount of the activated additional actuating force continuously or stepwise, in particular according to a position control routine.

Mit der erfindungsgemäßen Maßnahme können auf konstruktiv einfache Weise ohne einen großen Aufwand des Vorsehens von elektronischer Leistung hohe Betätigungskräfte zumindest zeitweise dem Stellventil mitgeteilt werden, um ein Anhaften des Stellventils insbesondere bei längeren Standzeiten zu überwinden. Auch in anderen Betriebszuständen kann das Erzeugen einer erhöhten Betätigungskraft wünschenswert und vorteilhaft sein, wenn beispielsweise das Ventilglied des Stellventils in eine vollständig geschlossene Stellung zu bringen ist oder in einer bestimmten Stellung hohe Strömungskräfte eines Prozessfluids der prozesstechnischen Anlage am Ventilglied zu ertragen hat.With the measure according to the invention can be communicated to the control valve at least temporarily, in a structurally simple manner without a great deal of the provision of electronic power high actuation forces to overcome sticking of the control valve in particular for longer lives. In other operating states, generating an increased actuation force may also be desirable and advantageous if, for example, the valve member of the control valve has to be brought into a completely closed position or if it has to endure high flow forces of a process fluid of the process plant on the valve member in a specific position.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist in dem Abschaltzustand der Zusatzantrieb betreffend die Betätigung des Stellventils wirkungslos gestellt. In diesem Fall kann der Zusatzantrieb weiter eine Betätigungskraft beispielsweise durch Pneumatik erzeugen, diese wird allerdings aufgrund des Abschaltzustands nicht auf das Stellventil übertragen. Des Weiteren betätigt insbesondere im Abschaltzustand der Basisantrieb das Stellventil. Sollten nur ein Zusatzantrieb und ein Basisantrieb vorgesehen sein, ist im Abschaltzustand ausschließlich der Basisantrieb aktiv, um dem Stellventil Betätigungskräfte mitzuteilen. Vorzugsweise sind die wenigstens zwei Antriebe sich ausschließend wirksam. Im Zuschaltzustand wirkt nur der Zusatzantrieb oder überschreibt dem Basisantrieb, während im Abschaltzustand lediglich der Basisantrieb auf das Stellventil einwirken kann.In a preferred embodiment of the invention, the auxiliary drive with respect to the actuation of the control valve is set ineffective in the shutdown state. In this case, the auxiliary drive can further generate an actuating force, for example by pneumatics, but this is not transmitted to the control valve due to the Abschaltzustands. Furthermore actuates the control valve in particular in the off state of the base drive. If only one auxiliary drive and one basic drive are provided, only the base drive is active in the switch-off state in order to notify actuation forces to the control valve. Preferably, the at least two drives are exclusively effective. In the connected state, only the auxiliary drive acts or overwrites the base drive, while in the shutdown state, only the base drive can act on the control valve.

Im Zuschaltzustand sind vorzugsweise die Antriebe in Reihe geschaltet, um die jeweiligen Betätigungskräfte zum Mitteilung einer Gesamtbetätigungskraft aufzuaddieren. Alternativ können im Zuschaltzustand die Antriebe parallel zueinander geschaltet sein, so dass der eine größere Betätigungskraft mitteilende Zusatzantrieb den Basisantrieb überlagert.In the connected state, the drives are preferably connected in series in order to add up the respective actuating forces for the notification of a total operating force. Alternatively, the drives can be connected in parallel to one another in the connection state, so that the additional drive informing a larger actuation force superimposes the base drive.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist im Abschaltzustand der Zu- und/oder Abschaltung ein Abtriebsteil des Zusatzantriebs, wie ein Stellkolben, von dem Stellventil derart entkoppelt, dass die Zusatzbetätigungskraft des Zusatzantriebs, die immer noch generiert wird, in ein Antriebsgehäuseteil abgeleitet wird, das vorzugsweise ortsfest ist. Bei der Ableitung der Zusatzbetätigungskraft wird dem Stellventil kein Anteil der Zusatzbetätigungskraft mitgeteilt. Vorzugsweise begrenzt das ortsfeste Antriebsgehäuseteil zumindest eine fluidische Arbeitskammer des Basisantriebs, insbesondere des Zusatzantriebs.In a preferred embodiment of the invention in the off state of the supply and / or shutdown an output part of the auxiliary drive, such as an actuating piston, decoupled from the control valve such that the additional operating force of the auxiliary drive, which is still generated, is derived in a drive housing part, the preferably is stationary. In the derivation of the additional actuating force, no portion of the additional actuating force is communicated to the control valve. Preferably, the fixed drive housing part limits at least one fluidic working chamber of the base drive, in particular of the additional drive.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Schaltpunkt zwischen dem Zuschaltzustand und dem Abschaltzustand abhängig von einer Stellposition eines starr mit dem Stellventil zu koppelnden Abtriebsteils, wie eines Stellkolbens, des Basis- oder Zusatzantriebs realisiert. Insbesondere ist die Stellposition, an der der Schaltpunkt erreicht ist, eine vorbestimmte Stellung des Abtriebsteils relativ zu einem antriebsgehäusefesten Anschlagsteil realisiert. Vorzugsweise ist der Schaltpunkt dadurch realisiert, dass das Abtriebsteil des Zusatzantriebs eine vorbestimmte Schaltposition längs eines vordefinierten Stellwegs des Zusatzantriebs erreicht, in die insbesondere eine Weiterverlagerung eines Antriebsteils durch das Anschlagteil blockiert ist. Vorzugsweise sind mehr als zwei Antriebsteile vorgesehen, wobei eines davon blockiert sein kann und die anderen betätigungskraftübertragend weiter auf das Stellventil wirken können. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Schaltpunkt zwischen dem Zuschaltzustand und dem Abschaltzustand abhängig von einem in einer der Arbeitskammern des Basisantriebs und/oder des Zusatzantriebs herrschenden Fluiddrücken. Insbesondere kann der Schaltpunkt zwischen dem Schaltzustand und dem Abschaltzustand abhängig von der auf das Stellventil wirkenden Betätigungskraft realisiert sein, die der Basisantrieb im Verhältnis zu dem Zusatzantrieb aufbringt. Insbesondere kann der Schaltpunkt dadurch realisiert sein, dass eine von dem Basisantrieb dem Stellventil mitgeteilte Betätigungskraft größer als die von dem Zusatzantrieb aufgebrachte Betätigungskraft wird. Aufgrund der größeren Betätigungskraft, die beispielsweise durch einen erhöhten pneumatischen Stelldruck oder durch eine erhöhte pneumatische Wirkfläche realisiert ist, wird ein Abtriebsteil, wie ein Stellkolben, des Basisantriebs von dem Abtriebsteil, wie ein Stellkolben, des Zusatzantriebs strukturell getrennt, wodurch insbesondere lediglich der Stellkolben des Zusatzantriebs mit dem Stellventil kraftübertragend gekoppelt ist.In a further development of the invention, a switching point between the connection state and the disconnection state is realized as a function of a positioning position of a drive part to be coupled rigidly to the control valve, such as an actuating piston, of the basic or auxiliary drive. In particular, the setting position at which the switching point is reached, a predetermined position of the output member is realized relative to a drive housing fixed stop member. Preferably, the switching point is realized in that the output part of the auxiliary drive reaches a predetermined switching position along a predefined travel of the auxiliary drive, in particular a further displacement of a drive member is blocked by the stop member. Preferably, more than two drive parts are provided, one of which may be blocked and the other actuation force transmitting continue to act on the control valve. Alternatively or additionally, the switching point between the connection state and the off state depending on a prevailing in one of the working chambers of the base drive and / or the auxiliary drive fluid pressures. In particular, the switching point between the switching state and the off state depending on the on the Actuating valve acting actuating force be realized, which applies the base drive in relation to the auxiliary drive. In particular, the switching point can be realized in that one of the base drive communicated to the control valve actuating force is greater than the applied by the auxiliary drive operating force. Due to the larger actuation force, which is realized for example by an increased pneumatic actuating pressure or by an increased pneumatic active surface, a driven part, such as an actuating piston, the base drive of the driven part, such as an actuating piston, the auxiliary drive structurally separated, which in particular only the actuating piston of the Additional drive is coupled force-transmitting with the control valve.

Bei einer Weiterbildung ist der Schaltzustandwechsel von dem Abschaltzustand in den Zuschaltzustand abhängig von der Stellposition des beweglichen Abtriebsteils, wie eines Stellkolbens, des Zusatzantriebs relativ zu einer Stellposition eines starr mit dem Stellventil zu koppelnden oder gekoppelten Abtriebsteils, wie eines Stellkolbens, des Basisantriebs realisiert. Insbesondere ist der Schaltzustandwechsel von dem Abschaltzustand in den Zuschaltzustand dadurch realisiert, dass das Abtriebsteil des Zusatzantriebs in Kraftübertragungseingriff mit dem Abtriebsteil des Basisantriebs gelangt. Dieser Kraftübertragungseingriff kann dadurch realisiert sein, dass eine von dem Basisantrieb dem Stellventil mitgeteilte Betätigungskraft kleiner oder gleich als/wie die von dem Zusatzantrieb aufgebrachte Betätigungskraft ist.In a further development, the switching state change from the switch-off state to the switch-on state is realized by the actuating position of the movable output part, such as an actuating piston, of the auxiliary drive relative to a setting position of a drive part to be coupled or coupled rigidly to the control valve, such as an actuating piston, of the basic drive. In particular, the switching state change from the switch-off state to the switch-on state is realized in that the output part of the auxiliary drive comes into force-transmitting engagement with the output part of the base drive. This power transmission intervention can be realized in that one of the base drive notified to the control valve actuating force is less than or equal to / as the applied by the auxiliary drive operating force.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Zu- und/oder Abschaltung durch einen Mitnehmermechanismus insbesondere zwischen den Stellkolben der beiden Antriebe gebildet. Es sei klar, dass bei mehr als zwei Antrieben die Mitnehmerkonstruktion entsprechend vervielfältigt wird, damit die Antriebe mechanisch in Reihe geschaltet hintereinander aktiviert bzw. deaktiviert werden können. Der Mitnehmermechanismus wird dadurch in den Zuschaltzustand gebracht, dass ein Stellkolben des Zusatzantriebs einen Stellkolben des Basisantriebs in der Stellschließ- oder -öffnungsrichtung insbesondere lose koppelnd mitnimmt. Bei mehr als zwei Antrieben sind entsprechend die Stellkolben mitnehmend hintereinander geschaltet, wobei im Gesamtzuschaltzustand sämtliche Stellkolben der mehreren Antriebe einander mitnehmend gekoppelt sind, die dann antriebsindividuell entkoppelt werden können, um die Gesamtbetätigungskraft entsprechend um den Betrag der antriebsindividuell abgeschalteten Betätigungskraft zu reduzieren.In a preferred embodiment of the invention, the supply and / or shutdown is formed by a driver mechanism in particular between the actuating piston of the two drives. It is clear that with more than two drives, the driver construction is duplicated accordingly, so that the drives can be mechanically activated in series in series activated or deactivated. The driver mechanism is thereby brought into the connected state, that an actuating piston of the auxiliary drive entrains a control piston of the base drive in the Stellschließ- or -öffnungsrichtung in particular loosely coupled. In the case of more than two drives, the actuating pistons are correspondingly connected in series, wherein all the actuating pistons of the plurality of drives are coupled with each other so that they can be individually decoupled in order to reduce the total operating force accordingly by the amount of the actuating force individually switched off.

Vorzugsweise wird die Zu- und/oder Abschaltung nach Überwindung einer insbesondere strukturell festgelegten Teilstrecke des Stellventils von dem Zuschaltzustand in den Abschaltzustand aktiviert. Dabei kann der Mitnehmermechanismus so eingestellt sein, dass die Zu- und/oder Abschaltung auch in die entgegengesetzte Richtung von dem Abschaltzustand in den Zuschaltzustand aktiviert werden kann. Vorzugsweise wird die Zu- und/oder Abschaltung nach einer Verlagerung des jeweiligen Stellkolbens von weniger als 50% des Gesamtstellwegs aktiviert. In dem Abschaltzustand ist insbesondere der Stellkolben des Zusatzantriebs von dem Stellkolben des Basisantriebs getrennt, so dass insbesondere nun noch der Basisantrieb auf das Stellventil wirkt. Die mehreren Zusatzantriebe können nacheinander deaktiviert werden, bis lediglich der Basisantrieb Betätigungskräfte auf das Stellventil überträgt.Preferably, the supply and / or shutdown is activated after overcoming a particular structurally defined section of the control valve from the connection state in the off state. In this case, the driver mechanism can be set so that the connection and / or disconnection can be activated in the opposite direction from the off state to the connected state. Preferably, the supply and / or shutdown is activated by a displacement of the respective actuating piston of less than 50% of the total travel. In the off state, in particular the control piston of the auxiliary drive is separated from the control piston of the base drive, so that in particular now still the base drive acts on the control valve. The multiple auxiliary drives can be deactivated in succession until only the base drive transmits operating forces to the control valve.

Die Trennung zwischen dem Stellkolben des Zusatzantriebs und dem Stellkolben des Basisantriebs wird insbesondere dadurch realisiert, dass für diesen Schaltzustandwechsel der Stellkolben des Zusatzantriebs gegen einen ortsfesten Anschlag stößt. Eine Weiterverlagerung des anschlagenden Stellkolbens des Zusatzantriebs wird verhindert, wobei eine Weiterverlagerung des Stellkolbens durch den Basisantrieb unbeeinträchtigt bleibt.The separation between the actuator piston of the auxiliary drive and the actuator piston of the base drive is realized in particular by the fact that for this switching state change the actuator piston of the auxiliary drive abuts against a stationary stop. A further displacement of the abutting adjusting piston of the auxiliary drive is prevented, with a further displacement of the actuating piston remains unaffected by the base drive.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung begrenzen ein Stellkolben des Basisantriebs und ein Stellkolben des Zusatzantriebs eine gemeinsame Arbeitskammer, die fluidisch beaufschlagt wird. Vorzugsweise bilden die beiden Stellkolben im Zuschaltzustand eine Stellkolbenunion mit kombinierter Wirkfläche und gleicher Wirkrichtung. Die Stellkolbenunion ergibt sich insofern, als die jeweiligen Stellkolben der Antriebe miteinander strukturell gekoppelt sind und gemeinsam eine Gesamtbetätigungskraft dem Stellventil mitteilen. Bei dieser Stellkolbenunion werden die beiden Stellkolben mit demselben Fluiddruck in der gemeinsamen Arbeitskammer beaufschlagt, wobei die Stellkolbenunion das Stellventil betätigt. Insbesondere im Abschaltzustand ist der Stellkolben des Basisantriebs von dem Stellkolben des Zusatzantriebs strukturell getrennt, so dass in dem Abschaltzustand die Stellkolbenunion aufgelöst ist. Insbesondere im Abschaltzustand sind beide Stellkolben fluidisch beaufschlagt, indem nur der Stellkolben des Basisantriebs das Stellventil betätigt. Bei mehreren Zusatzantrieben ist jeweils die Unterkombination von Zusatzantrieb und Basisantrieb bzw. nur dem Basisantrieb aktiv. Für das Verbringen in den Zuschaltzustand kann ein auf den Stellkolben des Basisantriebs wirkendes Zwangsmittel, wie eine Schließ- oder Sicherheitsfeder, eine Rückstellbewegung des Stellventils insbesondere in die Schließstellung veranlassen, um den Stellkolben des Basisantriebs mit dem/den Stellkolben des Zusatzantriebs mit Hilfe des Mitnehmermechanismus zu koppeln und die entsprechende Stellkolbenunion zu bilden. Bei mehreren Zusatzantrieben ist ein gestaffelter Mitnehmermechanismus maßgeblich, um die jeweilige Teil- und Gesamtstellkolbenunion zu bilden. In a preferred embodiment of the invention, a control piston of the base drive and an actuating piston of the auxiliary drive define a common working chamber, which is acted upon fluidically. Preferably, the two adjusting pistons in the connected state form a control piston union with combined active surface and the same effective direction. The actuating piston union results insofar as the respective actuating pistons of the drives are structurally coupled to one another and together communicate a total operating force to the control valve. In this control piston union, the two adjusting pistons are acted upon by the same fluid pressure in the common working chamber, wherein the actuating piston union actuates the control valve. In particular, in the off state of the actuator piston of the base drive is structurally separated from the actuator piston of the auxiliary drive, so that in the off state, the control piston union is resolved. In particular, in the off state, both control pistons are fluidly acted upon by only the control piston of the base drive actuates the control valve. In the case of several auxiliary drives, the sub-combination of auxiliary drive and basic drive or only the basic drive is active. For bringing into the Zuschaltzustand acting on the actuator piston of the base drive coercion means, such as a closing or safety spring, cause a return movement of the control valve in particular in the closed position to the actuator piston of the base drive with the / the actuating piston of the auxiliary drive with the help of the driver mechanism couple and form the corresponding actuator piston union. With several auxiliary drives, a staggered entrainment mechanism is essential to form the respective partial and Gesamtstellkolbenunion.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist ein Stellkolben des Basisantriebs und des Zusatzantriebs im Zuschaltzustand die gemeinsam bewegliche Bauteilunion, die eine selbe fluidische Arbeitskammer der beiden Antriebe fluiddicht begrenzt. Vorzugsweise ist der Stellkolben des Zusatzantriebs durch eine insbesondere ringförmige Platte gebildet, die insbesondere einen Anschlag zum Ableiten der Zusatzbetätigungskraft in ein Abtriebsgehäuse aufweist. Die ringförmige Platte des Zusatzantriebs kann vorzugsweise den Stellkolben des Basisantriebs radial außen, insbesondere konzentrisch um eine gemeinsame Längsachse umgeben, wobei der Stellkolben des Basisantriebs beispielsweise durch eine Innenringplatte gebildet ist. Die Radialaußenanordnung der Ringplatte des Zusatzantriebs lässt eine einfache Ausführung einer größeren Wirkfläche für den Zusatzantrieb zu. Vorzugsweise sind die Stellkolben, wie die Ringplatten, beider Antriebe, Basisantrieb und Zusatzantrieb, durch eine Rollmembranstruktur fluiddicht und beweglich miteinander verbunden. Vorzugsweise ist der Stellkolben des Basisantriebs starr mit dem Stellventil koppelbar oder damit gekoppelt. Der Stellkolben des Zusatzantriebs kam über eine Rollmembranstruktur fluiddicht und beweglich mit dem Antriebsgehäuse oder einem weiteren radial außenliegenden Stellkolben eines weiteren Zusatzantriebs verbunden sein. Vorzugweise sind die Stellkolben der Antriebe im Abschaltzustand funktions- und strukturgetrennt, sodass nur (in Bezug auf die möglichen Wirkflächen) die Wirkfläche des Stellkolbens des Basisantriebs dem Stellventil eine Betätigungskraft mitteilt. Die Zusatzbetätigungskraft wird an der Wirkfläche des Stellkolbens des Zusatzantriebs erzeugt. Die Wirkfläche des Stellkolbens wird mit demselben Fluiddruck wie die Wirkfläche des Stellkolbens des Basisantriebs beaufschlagt. Wenn die Zusatzbetätigungskraft an dem Anschlagsabschnitt abgeleitet wird, kann sie nicht dem Stellventil mitgeteilt werden.In a preferred embodiment of the invention, an actuating piston of the base drive and the auxiliary drive in the connected state, the jointly movable component union, the fluid-tight limited a same fluidic working chamber of the two drives. Preferably, the actuating piston of the auxiliary drive is formed by a particular annular plate, which in particular has a stop for deriving the additional actuating force in a driven housing. The annular plate of the auxiliary drive may preferably surround the actuating piston of the base drive radially outside, in particular concentrically about a common longitudinal axis, wherein the actuating piston of the base drive is formed for example by an inner ring plate. The radial outer arrangement of the annular plate of the auxiliary drive allows for a simple design of a larger effective area for the additional drive. Preferably, the control pistons, such as the annular plates, both drives, base drive and auxiliary drive, fluid-tight and movable connected by a rolling diaphragm structure. Preferably, the actuator piston of the base drive is rigidly coupled to the control valve or coupled thereto. The actuating piston of the auxiliary drive came via a rolling diaphragm structure fluid-tight and movable to be connected to the drive housing or another radially outer actuating piston of another auxiliary drive. Preferably, the actuating pistons of the drives in the off state are functionally and structurally separated, so that only (with respect to the possible active surfaces), the active surface of the actuating piston of the base drive tells the control valve an actuating force. The additional actuating force is generated on the active surface of the actuating piston of the auxiliary drive. The active surface of the actuating piston is acted upon by the same fluid pressure as the active surface of the actuating piston of the base drive. When the auxiliary operating force is discharged at the stopper portion, it can not be communicated to the control valve.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung hat der Zusatzantrieb eine fluidische, wie pneumatische oder hydraulische, Arbeitskammer, die mit der fluidischen Steuerung derart gekoppelt ist, dass ein Fluiddruck in der Arbeitskammer eingestellt werden kann. Der Fluiddruck wirkt auf einen die Arbeitskammer begrenzenden Stellkolben des Zusatzantriebs. Im Zuschaltzustand kann insbesondere die Zusatzbestätigungskraft dadurch vorzugsweise kontinuierlich eingestellt werden, dass entsprechend einer Fluiddruckänderung eine gespeicherte Betätigungskraft, wie eine auf den Stellkolben stets wirkende, vorgespannte Federkraft, frei gegeben oder zurückgehalten wird, oder der Fluiddruck in der Arbeitskammer direkt verwendet wird, um den Betrag der Zusatzbetätigungskraft insbesondere nach Durchlauf einer Regelungsroutine einstellen zu können. Vorzugsweise hat die fluidische Steuerung ein Fluidventil, wie ein Magnetventil, das die gewünschte Fluidzufuhr oder -abfuhr zum Einstellung des Fluiddrucks in der jeweiligen Arbeitskammer zulässt. Die fluidische Steuerung kann an der Außenseite des Antriebsgehäuses angebracht sein oder in herkömmlichen Stellungsreglern untergebracht sein. Dabei kann die fluidische Steuerung mit einem elektronischen Logikbaustein vorsehen sein, der insbesondere mit Hilfe von Sensorik Betriebsgrößen, wie Prozessfluidströmungsparameter, Fluiddruck, Ist-Position des Stellventils, etc., verarbeitet, um die gewünschte Zusatzbetätigungskraft insbesondere zum betriebsgemäßen Zeitpunkt oder bei Erreichen einer vorbestimmten Betriebssituation einstellen, insbesondere erhöhen, zu können.In a preferred embodiment of the invention, the auxiliary drive has a fluidic, such as pneumatic or hydraulic, working chamber, which is coupled to the fluidic control such that a fluid pressure in the working chamber can be adjusted. The fluid pressure acts on a working piston limiting the actuating piston of the auxiliary drive. In the connection state, in particular, the Zusatzbestätigungskraft characterized preferably be adjusted continuously, that according to a fluid pressure change a stored operating force, such as on the actuating piston always acting, biased spring force is released or retained, or the fluid pressure in the working chamber is used directly to the amount the additional actuating force to be able to adjust in particular after passing through a control routine. Preferably, the fluidic control has a fluid valve, such as a solenoid valve, which permits the desired fluid supply or discharge to adjust the fluid pressure in the respective working chamber. The fluidic control may be mounted on the outside of the drive housing or housed in conventional positioners. In this case, the fluidic control can be provided with an electronic logic module which, in particular with the aid of sensor operating variables, such as process fluid flow parameters, fluid pressure, actual position of the control valve, etc., processed to the desired additional operating force in particular at the time of operation or upon reaching a predetermined operating situation adjust, in particular increase, to be able to.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die fluidische Steuerung zum kontinuierlichen Einstellen des Betrages der zuschaltbaren Zusatzbetätigungskraft insbesondere zum kontinuierlichen Erhöhen der auf das Stellventil wirkenden Gesamtbetätigungskraft ausgelegt. Im Zuschaltzustand schaltet die Steuerung die Zusatzbetätigungskraft des Zusatzantriebs, vorzugsweise eine maximal, stets vorliegende Zusatzbetätigungskraft eines Zwangsmittels, dadurch zu, dass der Fluiddruck in der Arbeitskammer des Zusatzantriebs eingestellt wird. Dabei veranlasst eine Druckerhöhung in der Arbeitskammer eine Verringerung der effektiv auf das Stellventil wirkenden Zusatzbetätigungskraft des Zwangsmittels. Während des Zuschaltzustands bleibt vorzugsweise die auf das Stellventil wirkende Basisbetätigungskraft des Basisantriebs aktiv.In a preferred embodiment of the invention, the fluidic control is designed for continuously adjusting the amount of the switchable additional operating force, in particular for continuously increasing the total operating force acting on the control valve. In the connection state, the controller switches the additional operating force of the auxiliary drive, preferably a maximum, always present additional operating force of a force means, characterized in that the fluid pressure in the working chamber of the auxiliary drive is adjusted. In this case, an increase in pressure in the working chamber causes a reduction of the effective acting on the control valve additional actuating force of the force means. During the connection state, the basic actuating force of the base drive acting on the control valve preferably remains active.

Mit diesem Anmeldungsgegenstand, insbesondere im Hinblick auf die Ausgestaltung der Kolben-Gehäuseteil-Struktur des Basisantriebs und des Zusatzantriebs sei auf die gleichzeitig beim Deutschen Patent- und Markenamt eingereichte Patentanmeldung „Fluidbetriebener Antrieb” verwiesen, die unter dem anmelderseitigen Aktenzeichen S32609DE am selben Tag wie die vorliegende Anmeldung beim Deutschen Patent- und Markenamt eingereicht ist (amtliches Aktenzeichen der gleichzeitig eingereichten Patentneuanmeldung sei hier nachträglich hinzugefügt). Insbesondere sei im Hinblick auf die Ausgestaltung der Basisarbeitskammer und der Zusatzarbeitskammer als Gehäuse-, insbesondere Zylinder, -Kolben-Anordnung Bezug genommen. Mit dieser Bezugnahme sei der Offenbarungsgehalt der gleichzeitig eingereichten Anmeldung in die vorliegende Patentanmeldung eingearbeitet.With this subject of the application, in particular with regard to the design of the piston-housing part structure of the base drive and the auxiliary drive reference is made to the simultaneously filed with the German Patent and Trademark Office patent application "fluid-powered drive" under the applicant's file number S32609DE on the same day as the present application has been filed with the German Patent and Trademark Office (official file number of the simultaneously filed patent registration is added here later). In particular, reference should be made in terms of the design of the basic working chamber and the additional working chamber as a housing, in particular cylinder, piston arrangement. With this reference, the disclosure content of the simultaneously filed application is incorporated into the present patent application.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung veranlasst die fluidische Steuerung den Schaltzustandwechsel der Zu- und/oder Abschaltung dadurch, dass bei Über- oder Unterschreitung eines vorbestimmten Fluiddrucks in einer fluidischen Arbeitskammer des Zusatzantriebs und/oder bei Erreichen einer vorbestimmten Verlagerungsposition des Stellkolbens des Zusatzantriebs letzterer zu- oder abgeschaltet wird. Insbesondere während des Abschaltzustands kann eine schlagartige Reduzierung der Betätigungskraft realisiert werden. Die fluidische Steuerung kann den Schaltzustandwechsel dadurch realisieren, dass sich ein vorbestimmtes fluidisches Druckverhältnis zwischen wenigstens einer fluidischen Arbeitskammer der Basisantriebs und/oder wenigstens einer fluidischen Arbeitskammer des Zusatzantriebs einstellt, wodurch ein mit dem Stellventil starr befestigbarer oder befestigter Stellkolben des Basisantriebs mit einem Stellkolben des Zusatzantriebs stellkraftbübertragungsgemäß gekoppelt wird. Die stellkraftübertragungsgemäße Kopplung kann beispielsweise durch einen fluidischen Kurzschluss zweier gegeneinander arbeitender Arbeitskammern eines doppelt wirkenden pneumatischen Basisantriebs oder durch starres Aneinanderkoppeln des Stellkolbens insbesondere durch Mitnahme erreicht sein.In a further development of the invention, the fluidic control initiates the switching state change of the connection and / or disconnection by the fact that, if a predetermined fluid pressure in a fluidic working chamber of the auxiliary drive is exceeded or undershot, and / or upon reaching a predetermined displacement position of the actuating piston of the auxiliary drive or is switched off. In particular, during the Abschaltzustands a sudden reduction of the operating force can be realized. The fluidic control can realize the switching state change by setting a predetermined fluidic pressure ratio between at least one fluidic working chamber of the base drive and / or at least one fluidic working chamber of the auxiliary drive, whereby an actuator piston of the base drive rigidly fastened or fastened to the control valve with an actuating piston of the auxiliary drive Stellkraftbübertragungsgemäß is coupled. The power transmission according to the coupling can be achieved for example by a fluidic short circuit of two mutually working working chambers of a double-acting pneumatic basic drive or by rigid coupling together of the actuating piston in particular by entrainment.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Zusatzantrieb ebenfalls fluidisch, wie pneumatisch oder hydraulisch, betrieben. Beide Antriebe, Basisantrieb und Zusatzantrieb, können als doppelt wirkender fluidischer Antrieb ausgeführt werden, so dass vier Arbeitskammern fluidisch beaufschlagbar sind. Wie oben dargelegt, können noch weitere Zusatzantriebe vorgesehen sein, wobei die Anzahl der Arbeitskammern jeweils um zwei erhöht werden.In a preferred embodiment of the invention, the auxiliary drive is also fluidly, such as pneumatically or hydraulically operated. Both drives, basic drive and auxiliary drive, can be designed as a double-acting fluidic drive, so that four working chambers can be fluidly acted upon. As stated above, further auxiliary drives can be provided, the number of working chambers being increased by two in each case.

Der jeweilige doppelt wirkende fluidische Antrieb hat ein Kammergehäuse, wie einen Zylinder, mit zwei fluidisch gegeneinander arbeitenden Arbeitskammern, die von einem Stellkolben fluidisch isoliert sind. Die Stellkolben der jeweiligen Antriebe sind miteinander lösbar koppelbar, wobei insbesondere das Loslösen der jeweiligen Stellkolben lediglich in einer Stellbewegungsrichtung möglich ist. Die Stellkolben insbesondere der beiden Antriebe, Basisantrieb und Zusatzantrieb, sind voneinander trennbar und insbesondere lose in Eingriff bringbar, um voneinander getrennt verlagerbar zu sein und sich in einer Stellrichtung gegenseitig mitnehmen zu können. Alternativ oder zusätzlich kann der Stellkolben eines der Antriebe, wie des Zusatzantriebs, starr, insbesondere betriebsgemäß untrennbar an das Kammergehäuse des jeweils anderen Antriebs, wie des Basisantriebs, befestigt sein, um gemeinsam mit dem Stellkolben des einen Antriebs gestellt zu werden. Eine Verlagerung des Stellventils bei einer fluidischen Beaufschlagung des einen Antriebs kann dadurch erreicht werden, dass der Stellkolben des anderen Antriebs für eine gemeinsame Verlagerung in Stellrichtung an dem Stellkolben des einen Antriebs gekoppelt ist, oder der Stellkolben des anderen Antriebs an dessen Kammergehäuse arretiert ist oder die Arbeitskammern des anderen Antriebs fluidisch, insbesondere unter Ausbildung eines hohen Arbeitsdrucks in den beiden Arbeitskammern (beispielsweise über 5 bar) kurz geschlossen sind, so dass ein Kraftfluss zwischen den beiden Stellkolben realisiert ist, um die Betätigungskraft bezüglich des Stellventils distalen Antriebs über den dazwischen liegenden, also proximalen Antrieb, insbesondere kurz geschlossenen Antrieb, auf das Stellventil zu übertragen.The respective double-acting fluidic drive has a chamber housing, such as a cylinder, with two fluidly working chambers, which are fluidically isolated from an actuating piston. The control pistons of the respective drives are releasably coupled to each other, in particular, the detachment of the respective actuating piston is only possible in a Stellbewegungsrichtung. The actuating pistons, in particular of the two drives, base drive and auxiliary drive, are separable from each other and in particular loosely engageable to be separated from each other displaced and to be able to take each other in a direction of adjustment can. Alternatively or additionally, the actuating piston of one of the drives, such as the auxiliary drive, rigid, in particular operatively inseparably attached to the chamber housing of the other drive, such as the base drive, to be put together with the actuator piston of a drive. A displacement of the control valve in a fluidic actuation of the one drive can be achieved in that the actuating piston of the other drive is coupled for a common displacement in the direction of adjustment of the actuating piston of a drive, or the actuator piston of the other drive is locked to the chamber housing or the Working chambers of the other drive fluidly, in particular with formation of a high working pressure in the two working chambers (for example, over 5 bar) are short, so that a power flow between the two actuating pistons is realized to the actuating force with respect to the control valve distal drive via the intermediate So proximal drive, in particular short-closed drive to transfer to the control valve.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung hat der fluidische Zusatzantrieb eine fluidische Zusatzwirkfläche, die gegenüber einer fluidisch beaufschlagten Basiswirkfläche einen Stellkolben des Basisantriebs größer ist. Vorzugsweise ist die Zusatzwirkfläche wenigstens 1,3 oder 1,5 Mal so groß wie die Basiswirkfläche. Alternativ und/oder zusätzlich kann der fluidische Zusatzantrieb ein Zwangsmittel maximaler Zusatzbetätigungskraft aufweisen, wie ein mechanisches, insbesondere federelastisches, magnetisches oder elektromagnetisches, Zwangsmittel umfassen. Die größere Zusatzwirkfläche bewirkt eine Erhöhung der Betätigungskraft unmittelbar bei Zuschaltung des Zusatzantriebs, wobei der auf die Wirkfläche wirkende Fluiddruck der Arbeitskammer konstant bleiben kann. Bei dem Zwangsmittel kann eine Betätigungskraft dadurch erhöht werden, dass eine fluidische Gegenkraft, die eine Vorspannung des Zwangsmittels hält, allmählich reduziert, insbesondere gedrosselt, wird.In a preferred embodiment of the invention, the fluidic auxiliary drive has a fluidic additional effective area, which is larger than a fluidically acted base effective area an actuating piston of the base drive. Preferably, the additional effective area is at least 1.3 or 1.5 times as large as the base effective area. Alternatively and / or additionally, the fluidic additional drive may comprise a force means of maximum additional actuating force, such as a mechanical, in particular spring-elastic, magnetic or electromagnetic, coercive means comprise. The larger auxiliary effective area causes an increase in the actuation force immediately upon connection of the auxiliary drive, wherein the fluid pressure acting on the active surface of the working chamber can remain constant. In the constraining means, an operating force can be increased by gradually reducing, in particular throttling, a counterforce force holding a bias of the constraining means.

Bei einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass der Basisantrieb und der wenigstens eine Zusatzantrieb dadurch in Reihe geschaltet sind, dass insbesondere an einer maximalen Öffnungs- oder Schließstellung sämtliche Antriebe mit dem Stellventil gekoppelt sind und im Verlauf des Stellwegs in die gegenüberliegende Endposition ein Zusatzantrieb nach dem anderen deaktiviert wird, indem insbesondere eine Stangenkopplungsstruktur aufgehoben wird, bis lediglich ein Basisantrieb aktiv ist, der das Verbringen des Stellventils in die gegenüberliegende Endstellung erreicht. Diese nacheinander Aktivierung bzw. Deaktivierung kann dadurch erreicht werden, dass bei Ausführung der Antriebe mit einer Kolbenzylinderanordnung der erste Zusatzantrieb, insbesondere bei der maximalen Öffnungs- oder Schließstellung, als einzigen Antrieb einen gehäusefesten Zylinder aufweist, indem ein mit der Stellstange koppelbarer Stellkolben geführt ist. Der darauffolgende weitere Zusatzantrieb oder bereits der Basisantrieb hat ebenfalls eine Zylinder-Kolben-Anordnung, bei der der Zylinder an dem beweglichen Stellkolben des übergeordneten Zusatzantriebs befestigt ist. Auf diese Weise wird eine besonders kompakte Bauweise des Antriebs erreicht.In a preferred embodiment, it is provided that the base drive and the at least one additional drive are connected in series, that in particular at a maximum opening or closing position all drives are coupled to the control valve and in the course of the travel in the opposite end position an additional drive to the Others is disabled, in particular by a rod coupling structure is canceled until only a base drive is active, which reaches the displacement of the control valve in the opposite end position. This successive activation or deactivation can be achieved in that when executing the drives with a piston-cylinder arrangement, the first auxiliary drive, in particular at the maximum opening or closing position, has a housing-fixed cylinder as the sole drive by guiding an actuating piston which can be coupled to the actuating rod. The subsequent additional drive or already the base drive also has a cylinder-piston arrangement, in which the cylinder is attached to the movable actuating piston of the parent additional drive. In this way, a particularly compact design of the drive is achieved.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines fluidbetriebenen Antriebs, wie eines pneumatischen oder hydraulischen Antriebs, zum Erzeugen einer Betätigungskraft zum Stellen eines Stellventils, wie eines Regelungs- und/oder Sicherheitsventils einer prozesstechnischen Anlage, wie einer chemischen, insbesondere petrochemischen, Anlage, eines Kraftwerks, einer Brauerei oder dergleichen. Beim Verfahren wird eine fluidische, pneumatische oder hydraulische, Basisbetätigungskraft bereitgestellt. Zusätzlich wird wenigstens eine Zusatzbetätigungskraft bereitgestellt, wobei die Zusatzbetätigungskraft bei einem vorbestimmten Betriebszustand zu- oder abgeschaltet wird. Erfindungsgemäß wird ein Betrag der mitzuteilenden Zusatzbetätigungskraft fluidisch, pneumatisch oder hydraulisch, eingestellt.Furthermore, the invention relates to a method for operating a fluid-operated drive, such as a pneumatic or hydraulic drive, for generating an actuating force for setting a control valve, such as a control and / or safety valve of a process plant, such as a chemical, in particular petrochemical, plant, power plant, brewery or the like. In the method, a fluidic, pneumatic or hydraulic, basic actuation force is provided. In addition, at least one additional operating force is provided, wherein the additional operating force is switched on or off in a predetermined operating state. According to the invention, an amount of the additional actuating force to be communicated is set fluidically, pneumatically or hydraulically.

Es sei klar, dass das erfindungsgemäße Verfahren gemäß den Funktionsmerkmalen des oben definierten erfindungsgemäßen Antriebs verfährt. Zudem sei klar, dass der erfindungsgemäße Antrieb entsprechend der Verfahrensweise des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens funktionieren kann.It is clear that the method according to the invention proceeds according to the functional features of the above-defined drive according to the invention. In addition, it is clear that the drive according to the invention can function according to the procedure of the operating method according to the invention.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird beim Anfahren des Stellkolbens aus einer Ruhestellung, insbesondere einer Endstellung, wie einer Schließstellung oder einer Öffnungsstellung, des Stellventils und/oder zumindest beim Einfahren des Stellkolbens in eine Endstellung, wie eine Schließstellung oder Öffnungsstellung, des Stellventils, der Zusatzantrieb zugeschaltet. Beispielsweise kann die Zuschaltung dadurch realisiert sein, dass eine Betriebssensorik, insbesondere eines Stellungsreglers, ein Stick-Slip-Phänomen detektiert. Beispielsweise kann die Zu-/Abschaltung dann vorgenommen werden, wenn eine Fluiddruckerhöhung pro Zeiteinheit ein Sollmaß überschreitet. Auch kann eine Stellbewegungsgeschwindigkeit des Stellventils dahingehend überprüft werden, ob ein Mindestwert oder Maximalwert überschritten wird. Wird beispielsweise eine deutliche Druckerhöhung innerhalb der fluidischen Arbeitskammer festgestellt, ohne eine Stellbewegung auszuführen, kann die Zuschaltung der Zusatzantriebsbetätigungskraft vorgenommen werden.In a preferred embodiment of the invention is when starting the control piston from a rest position, in particular an end position, such as a closed position or an open position, the control valve and / or at least when retracting the control piston in an end position, such as a closed position or open position, the control valve, the Connected additional drive. For example, the connection can be realized by an operating sensor, in particular a positioner, detecting a stick-slip phenomenon. For example, the connection / disconnection can be made when a fluid pressure increase per unit time exceeds a nominal size. Also, a Stellbewegungsgeschwindigkeit the control valve can be checked to see whether a minimum value or maximum value is exceeded. For example, if a significant increase in pressure within the fluidic working chamber determined without executing a setting movement, the connection of the additional drive actuating force can be made.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung werden das Zu-/Abschalten des Zusatzantriebs insbesondere bei im Wesentlichen unverändertem Fluiddruck durch Aktivieren und Deaktivieren von Wirkfläche des Stellkolbens des Zusatzantriebs realisiert. Auf diese Weise kann eine höhere Betätigungskraft dem Stellventil mitgeteilt werden, ohne den eigentlich in der Arbeitskammer herrschenden Fluiddruck zu erhöhen.In a further development of the invention, the activation / deactivation of the auxiliary drive, in particular with substantially unchanged fluid pressure, is realized by activating and deactivating effective area of the actuating piston of the auxiliary drive. In this way, a higher actuation force can be communicated to the control valve without increasing the fluid pressure actually prevailing in the working chamber.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung werden beim Zuschalten der Zusatzbetätigungskraft sämtliche wirkenden Betätigungskräfte aufaddiert und dem Stellventil mitgeteilt.In a preferred embodiment of the invention, when the additional actuating force is switched on, all acting actuating forces are added up and communicated to the control valve.

Alternativ kann die Zusatzbetätigungskraft die Basisbetätigungskraft überlagern, wobei beim Abschalten nur die Basisbetätigungskraft dem Stellventil mitgeteilt wird.Alternatively, the additional operating force may be superimposed on the basic operating force, with only the basic operating force being communicated to the control valve during shutdown.

Mit diesem Anmeldungsgegenstand, insbesondere im Hinblick auf die Ausgestaltung der Kolben-Gehäuseteil-Struktur des Basisantriebs und des Zusatzantriebs sei auf die gleichzeitig beim Deutschen Patent- und Markenamt eingereichte Patentanmeldung „Fluidbetriebener Antrieb” verwiesen, die unter dem anmelderseitigen Aktenzeichen S32609DE am selben Tag wie die vorliegende Anmeldung beim Deutschen Patent- und Markenamt eingereicht ist (amtliches Aktenzeichen der gleichzeitig eingereichten Patentneuanmeldung sei hier nachträglich hinzugefügt). Mit dieser Bezugnahme sei der Offenbarungsgehalt der gleichzeitig eingereichten Anmeldung in die vorliegende Patentanmeldung eingearbeitet.With this subject of the application, in particular with regard to the design of the piston-housing part structure of the base drive and the auxiliary drive reference is made to the simultaneously filed with the German Patent and Trademark Office patent application "fluid-powered drive" under the applicant's file number S32609DE on the same day as the present application has been filed with the German Patent and Trademark Office (official file number of the simultaneously filed patent registration is added here later). With this reference, the disclosure content of the simultaneously filed application is incorporated into the present patent application.

Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:Further advantages, features and characteristics of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings, in which:

1a–c eine Querschnittsprinzipskizze eines erfindungsgemäßen Feldgeräts mit einem erfindungsgemäßen einfach wirkenden pneumatischen Antrieb in drei verschiedenen Betriebssituationen a, b und c; 1a A cross-sectional principle sketch of a field device according to the invention with a single-acting pneumatic drive according to the invention in three different operating situations a, b and c;

2a–c eine schematische Querschnittsansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Feldgeräts mit einem pneumatischen Antrieb, wobei drei verschiedene Betriebszustände a, b und c dargestellt sind; 2a C is a schematic cross-sectional view of another field device according to the invention with a pneumatic drive, wherein three different operating states a, b and c are shown;

3a, b eine schematische Querschnittsansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Feldgeräts mit einem einfach wirkenden pneumatischen Antrieb mit Sicherheitsfunktion, wobei zwei Betriebszustände a und b dargestellt sind; 3a , b is a schematic cross-sectional view of another field device according to the invention with a single-acting pneumatic drive with safety function, wherein two operating states a and b are shown;

4a, b eine pneumatische Querschnittsansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Feldgeräts mit einem pneumatischen Antrieb mit Sicherheitsfunktion, wobei zwei Betriebszustände a und b dargestellt sind; 4a , b is a pneumatic cross-sectional view of another field device according to the invention with a pneumatic drive with safety function, wherein two operating states a and b are shown;

5a–d eine schematische Querschnittsansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Feldgeräts mit einem pneumatischen Antrieb, wobei die verschiedenen Betriebszustände a–d dargestellt sind. 5a -D is a schematic cross-sectional view of another field device according to the invention with a pneumatic drive, the various operating states a-d are shown.

In den 1a bis 1c ist ein erfindungsgemäßes Feldgerät im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 1 versehen. Die Hauptbestandteile des Feldgeräts 1 sind ein pneumatischer Antrieb 3, ein Stellventil 5 und eine den Antrieb 3 mit dem Stellventil 5 verbindende Laterne 7, die auch als Joch bezeichnet werden kann. Die Laterne 7 ist an dem Ventilgehäuse 11 des Stellventils 5 und an einem unteren Gehäuseteil 13 des Antriebsgehäuses 15 des Antriebs 3 angeflanscht. Das Antriebsgehäuse 15 hat ein oberes Gehäuseteil 17, das über eine Schrauben/Flansch-Verbindung fluiddicht mit dem unteren Gehäuseteil 13 gekoppelt ist. Zwischen den Gehäuseteilen 13, 17 ist ein Außenbereich 21 einer Stellkolben-Membran-Anordnung 23 fluiddicht eingeklemmt. Der Antrieb 3 dient dazu, ein Ventilglied 24 des Stellventils 5 über eine zweiteilige Antriebsstange 25 zu betätigen, die starr und lösbar an der Membran-Stellkolben-Anordnung 23 befestigt ist. Die zwei Teile der Stellstange 25 sind über eine Schelle 27 miteinander lösbar verbunden, wobei die ventilgliedseitige Stellstange 31 prozessfluiddicht durch eine Durchführung 33 im Ventilgehäuse 11 geführt ist. Das Ventilglied 24 arbeitet öffnend und schließend mit einem Ventilsitz 35 zusammen, der ventilgehäusefest ausgebildet ist.In the 1a to 1c is a field device according to the invention generally with the reference numeral 1 Mistake. The main components of the field device 1 are a pneumatic drive 3 , a control valve 5 and one the drive 3 with the control valve 5 connecting lantern 7 which can also be called a yoke. The lantern 7 is on the valve body 11 of the control valve 5 and on a lower housing part 13 of the drive housing 15 of the drive 3 flanged. The drive housing 15 has an upper housing part 17 , which via a screw / flange connection fluid-tight with the lower housing part 13 is coupled. Between the housing parts 13 . 17 is an outdoor area 21 an actuator piston diaphragm assembly 23 clamped fluid-tight. The drive 3 serves to a valve member 24 of the control valve 5 via a two-piece drive rod 25 to operate, the rigid and detachable on the diaphragm actuator assembly 23 is attached. The two parts of the control rod 25 are over a bell 27 detachably connected to each other, wherein the valve member-side adjusting rod 31 Process fluid-tight by a passage 33 in the valve housing 11 is guided. The valve member 24 works opening and closing with a valve seat 35 together, the valve housing fixed is formed.

In 1a sitzt das Ventilglied 24 dicht auf dem Ventilsitz 35. In 1b ist das Ventilglied 24 bezüglich des Ventilsitzes 35 leicht geöffnet, während in 1c das Ventilglied 24 in der vollständig geöffneten Position liegt. Im Folgenden wird nun der schematisch detaillierte Aufbau des erfindungsgemäßen pneumatischen Antriebs 3 gemäß den 1a bis c erläutert. Der pneumatische Antrieb 3 ist ein einfach wirkender pneumatischer Antrieb mit einer Sicherheitsfunktion dahingehend, dass auf die Membran-Stellkolben-Anordnung 23 eine Sicherheits- oder Rückstellfeder 41 wirkt, die die Membran-Stellkolben-Anordnung 23 und damit die Antriebsstange 25 in Richtung des Ventilsitzes 35 drängt.In 1a sits the valve member 24 close to the valve seat 35 , In 1b is the valve member 24 with respect to the valve seat 35 slightly open while in 1c the valve member 24 in the fully open position. The following is the schematically detailed structure of the pneumatic drive according to the invention 3 according to the 1a to c explained. The pneumatic drive 3 is a single-acting pneumatic actuator with a safety function in that the diaphragm actuator assembly 23 a safety or return spring 41 affects the diaphragm actuator assembly 23 and thus the drive rod 25 in the direction of the valve seat 35 urges.

Die Membran-Stellkolben-Anordnung 23 unterteilt den Innenraum des Antriebsgehäuses 15 in eine pneumatische Arbeitskammer 43 und eine Rückstellkammer 45, welche über einen pneumatischen Anschluss 47 für eine doppelt wirkende Funktion ebenfalls mit Pneumatik beaufschlagt werden kann. Dies sei im Folgenden vernachlässigt, ist allerdings auch als Option für einen erweiterten Betrieb des pneumatischen Antriebs 3 in Betracht zu ziehen.The diaphragm actuator piston arrangement 23 divides the interior of the drive housing 15 in a pneumatic working chamber 43 and a return chamber 45 , which have a pneumatic connection 47 for a double-acting function can also be acted upon by pneumatics. This is neglected in the following, but is also an option for an extended operation of the pneumatic drive 3 to consider.

Die Membran-Stellkolben-Anordnung 23 ist mehrteilig aufgebaut. In der beispielhaften Ausführung des Antriebsteils gemäß den 1a bis 1c ist die Membran-Stellkolben-Anordnung 23 zweiteilig ausgeführt, nämlich mit einem innenliegenden Stellkolbenteil 51 zur Realisierung einer Basisantriebsfunktion sowie einem davon strukturell trennbaren außenliegenden Stellkolbenteil 53 zur Realisierung einer Zusatzantriebsfunktion. Beide Stellkolbenteile 51, 53 sind ringförmig und plattenförmig ausgebildet. Beide Stellkolbenteile 51, 53 liegen konzentrisch zu einer gemeinsamen Längsachse A, die sich in der linearen Hin- und Herbewegungsrichtung des Ventilglieds 24 erstreckt. Das innenliegende Stellkolbenteil 51 ist starr über die Befestigungsmutter 55 an dem oberen Ende der Stellstange 25 befestigt und hat im Wesentlichen eine Topfform, an deren Boden innenseitig die Sicherheitsfeder 41 angreift. Die Sicherheitsdruckfeder drängt das innenliegende Stellkolbenteil 51 und somit die Membran-Stellkolben-Anordnung 23 in die in 1a dargestellte unterste Position, die der Schließstellung entspricht.The diaphragm actuator piston arrangement 23 is composed of several parts. In the exemplary embodiment of the drive part according to the 1a to 1c is the diaphragm actuator piston assembly 23 executed in two parts, namely with an internal adjusting piston part 51 for the realization of a basic drive function as well as a structurally separable outer adjusting piston part 53 for the realization of an auxiliary drive function. Both adjusting piston parts 51 . 53 are annular and plate-shaped. Both adjusting piston parts 51 . 53 are concentric with a common longitudinal axis A, extending in the linear reciprocating direction of the valve member 24 extends. The internal adjusting piston part 51 is rigid over the mounting nut 55 at the upper end of the control rod 25 attached and has essentially a pot shape, at the bottom inside the safety spring 41 attacks. The safety spring urges the inner adjusting piston part 51 and thus the diaphragm actuator assembly 23 in the in 1a illustrated lowest position corresponding to the closed position.

Das innenliegende Stellkolbenteil 51 ist mit dem größtenteils außenumgebend angeordneten Stellkolbenteil 53 über eine Innenrollmembranstruktur 61 pneumatisch dicht gekoppelt, sodass eine Relativbewegung des innenliegenden Stellkolbenteils 51 gegenüber den außenliegenden Stellkolbenteil 53 in Öffnungsrichtung (die Richtung nach oben) ermöglicht ist. Um die Innenrollmembranstruktur 61 an dem außenliegenden Stellkolbenteil 53 zu befestigen, ist ein L-förmiger Ringabschnitt 63 vorgesehen, an dem die Außenseite der Innenrollmembranstruktur 61 eingeklemmt ist. Die Innenseite der Innenrollmembranstruktur 61 ist an dem innenliegenden Stellkolbenteil 51 angeklebt.The internal adjusting piston part 51 is with the mostly outside surrounding arranged Stellkolbenteil 53 via an inner rolling diaphragm structure 61 pneumatically tightly coupled, so that a relative movement of the inner adjusting piston part 51 opposite the outer adjusting piston part 53 in the opening direction (the upward direction) is enabled. Around the inner rolling diaphragm structure 61 on the outer adjusting piston part 53 to attach is an L-shaped ring section 63 provided on which the outside of the inner rolling diaphragm structure 61 is trapped. The inside of the inner rolling diaphragm structure 61 is on the inner adjusting piston part 51 glued.

Das außenliegende Stellkolbenteil 53 erstreckt sich radial nach außen annähernd zur Innenseite des Antriebsgehäuses 15 und hat eine Topfform, die außenseitig einen Bewegungsanschlagsarm 65 bildet, an dem eine Außenrollmembranstruktur 67 angeklebt ist, die in die Außenseite 21 der Membran-Stellkolben-Anordnung 23 mündet. Auf diese Weise ist das außenliegende Stellkolbenteil 53 beweglich innerhalb des Antriebsgehäuses 15 angeordnet.The outer adjusting piston part 53 extends radially outwardly approximately to the inside of the drive housing 15 and has a pot shape, the outside of a Bewegungsungsanschlagsarm 65 forms, on which an outer rolling diaphragm structure 67 is glued into the outside 21 the diaphragm actuator assembly 23 empties. In this way, the outer adjusting piston part 53 movable within the drive housing 15 arranged.

Das untere Gehäuseteil 13 umfasst einen pneumatischen Zugangskanal 71, über den ein Pneumatikdruck in der pneumatischen Arbeitskammer 23 auf- und abgebaut werden kann. Der Zugangskanal 71 ist mit einem nicht näher dargestellten Stellungsregler gekoppelt, der je nach einer Regelungsroutine, wie eine Stellpositionsroutine bezüglich des Ventilglieds 24, unterschiedliche pneumatische Drücke in der Arbeitskammer 23 aufbauen kann.The lower housing part 13 includes a pneumatic access channel 71 , via which a pneumatic pressure in the pneumatic working chamber 23 can be set up and dismantled. The access channel 71 is coupled to a positioner, not shown, depending on a control routine, such as a positioning position routine with respect to the valve member 24 , different pneumatic pressures in the working chamber 23 can build up.

Der Antrieb 3 hat aufgrund seines mehrteiligen Aufbaus der Membran-Stellkolben-Anordnung 23 mehrere Wirkflächen, die zu unterschiedlichen Betriebszuständen des Antriebs 3 aktiv oder inaktiv sind. In den in den 1a bis 1c dargestellten Ausführungen sind zwei Wirkflächen aktivierbar, wobei andere Ausführungen vorstellbar sind, in denen drei, vier oder weitere Wirkflächen aktivierbar oder deaktivierbar sind. Dies hängt von der Vielteiligkeit der Membran-Stellkolben-Anordnung 23 ab. Sind mehr als zwei Stellkolbenteile 51, 53 vorgesehen, so sind mehrere unterschiedliche Wirkflächen zu- und abschaltbar.The drive 3 has due to its multi-part construction of the diaphragm actuator piston assembly 23 multiple active surfaces that contribute to different operating states of the drive 3 are active or inactive. In the in the 1a to 1c illustrated embodiments, two active surfaces can be activated, with other embodiments are conceivable in which three, four or more active surfaces can be activated or deactivated. This depends on the many-part nature of the diaphragm actuator piston arrangement 23 from. Are more than two adjusting piston parts 51 . 53 provided, so several different active surfaces are switched on and off.

Die in den 1a bis 1c vorgesehenen Wirkflächen sind durch die Radien Δr1 und Δr2 kenntlich gemacht. In den 1a und 1b ist die große Wirkfläche gemäß Δr1 wirksam, während in der Betriebssituation, die in 1c angedeutet ist (nur) die kleine Wirkfläche gemäß Δr2 aktiv ist.The in the 1a to 1c provided active surfaces are indicated by the radii .DELTA.r 1 and .DELTA.r 2 . In the 1a and 1b the effective area according to Δr 1 is effective while in the Operating situation in 1c is indicated (only) the small effective area according to Δr 2 is active.

Der erfindungsgemäße Antrieb hat einen Basisantrieb, der durch das innenliegende Stellkolbenteil 51 im Wesentlichen realisiert ist, der durch Beaufschlagung der Arbeitskammer 43 betätigbar ist. Die Basisbetätigungskraft des Basisantriebs wird durch die Wirkfläche gemäß Δr2 des innenliegenden Stellkolbenteils 51 abhängig von dem in der Arbeitskammer 43 herrschenden Fluiddruck festgelegt.The drive according to the invention has a base drive, by the inner adjusting piston part 51 is essentially realized by applying the working chamber 43 is operable. The basic operating force of the base drive is determined by the effective area according to Δr 2 of the inner adjusting piston part 51 depending on what is in the working chamber 43 prevailing fluid pressure.

Zudem hat der erfindungsgemäße Antrieb 3 einen Zusatzantrieb, der durch die gekoppelte Strukturunion von dem außenliegenden Stellkolbenteil 53 und dem innenliegenden Stellkolbenteil 51 realisiert ist. Wenn der Zusatzantrieb aktiviert, also zugeschaltet ist, ist die große Wirkfläche gemäß Δr1 und damit das außenliegende Stellkolbenteil 53 aktiv.In addition, the drive according to the invention has 3 an auxiliary drive, by the coupled structural union of the outer adjusting piston part 53 and the inner adjusting piston part 51 is realized. If the auxiliary drive is activated, that is switched on, the large effective area according to Δr 1 and thus the outer adjusting piston part 53 active.

Bei der in den 1a bis 1c dargestellten Antriebsstruktur wird die Zu- und Abschaltung des Zusatzantriebs wegabhängig realisiert. In einem Wegbereich, nämlich zwischen der vollständig geschlossenen Stellposition gemäß 1a und der teilweise, insbesondere leicht, geöffneten Stellung gemäß 1b ist stets der Zusatzantrieb zugeschaltet, da bei Druckaufbau der Arbeitskammer und allmählich steigenden pneumatischem Druck in der Arbeitskammer 43 die große Wirkfläche des außenliegenden Stellkolbens 53 fluidisch beaufschlagt ist. Die dabei entstehende große Betätigungskraft, nämlich die Zusatzbetätigungskraft, wird in den innenliegenden Stellkolbenteil 51 aufgrund des Mitnahmeeingriffs beider Stellkolbenteile und damit in das Ventilglied 24 übertragen. Während der Zusatzantrieb im Verlauf dieses ersten Stellungsbewegungswegs (1a bis 1b) aktiv ist, hängt der Betrag der Zusatzbetätigungskraft von dem in der Arbeitskammer 43 herrschenden pneumatischen Druck ab, der beispielsweise durch den Stellungsregler und ein Magnetventil gesteuert wird.In the in the 1a to 1c shown drive structure, the connection and disconnection of the auxiliary drive is realized path-dependent. In a path area, namely between the fully closed parking position according to 1a and the partially, in particular slightly, open position according to 1b always the auxiliary drive is switched on, since with pressure build-up of the working chamber and gradually increasing pneumatic pressure in the working chamber 43 the large effective area of the outer actuating piston 53 is applied fluidically. The resulting large actuation force, namely the additional actuation force is in the inner plunger part 51 due to the driving engagement of both adjusting piston parts and thus in the valve member 24 transfer. During the auxiliary drive in the course of this first position movement path ( 1a to 1b ) is active, the amount of additional actuating force depends on that in the working chamber 43 prevailing pneumatic pressure, which is controlled for example by the positioner and a solenoid valve.

Überschreitet die Membran-Stellkolben-Anordnung 23 die in 1b gezeigte Position, kommt der Anschlagsarm 65 in Anschlag mit einem Anschlagsgegenteil 75, wodurch eine Weiterverlagerung (nur) des außenliegenden Stellkolbenteils 53 verhindert ist. Das Anschlagsgegenteil 75 ist durch eine Innenseite des oberen Gehäuseteils 17 realisiert. Ab diesem Stellzustand und bei Weiterbeaufschlagung des pneumatischen Drucks in der Arbeitskammer 43 wirkt zwar der pneumatische Druck gegen die gesamte Wirkfläche gemäß Δr1, allerdings kann sich aufgrund des Anschlagseingriffs zwischen dem Anschlagsgegenteil 75 und dem Anschlagsarm 65 lediglich das innenliegende Stellkolbenteil 53 weiter in Öffnungsrichtung verlagern, was in 1c dargestellt ist, in der die obere Anschlagsposition, also die am weitest geöffnete Stellung des Ventilglieds 24 erreicht ist. Bei Überschreitung der in 1b dargestellten Schaltposition wirkt auf das Ventilglied nur noch eine geringe Basisbetätigungskraft, welche durch die Wirkfläche gemäß Δr2 und den pneumatischen Druck in der Arbeitskammer 43 bestimmt ist.Exceeds the diaphragm actuator piston arrangement 23 in the 1b shown position, comes the stop arm 65 in abutment with a Anschlaggegenteil 75 , whereby a further displacement (only) of the outer adjusting piston part 53 is prevented. The stopper part 75 is through an inside of the upper housing part 17 realized. From this setting condition and upon further loading of the pneumatic pressure in the working chamber 43 Although the pneumatic pressure acts against the entire effective area according to Δr 1 , but may be due to the abutment engagement between the Anschlaggegegenteil 75 and the stop arm 65 only the internal adjusting piston part 53 continue to shift in the opening direction, which is in 1c is shown, in which the upper stop position, ie the most open position of the valve member 24 is reached. When exceeding the in 1b shown switching position acts on the valve member only a small base actuating force, which by the effective area according to .DELTA.r 2 and the pneumatic pressure in the working chamber 43 is determined.

Insofern kann der pneumatische Antrieb 3 über einen Betriebszustand großer Betätigungskraft, nämlich der Zusatzbetätigungskraft, verfügen, wenn sich das Ventilglied 24 in der vollständig geschlossenen und einer teilweise geöffneten Position befindet, die in den 1a und 1b dargestellt ist. Häufig sitzt ein Ventilglied 24 insbesondere bei längeren Standzeiten in dem Ventilsitz 35 fest, wodurch höhere Betätigungskräfte notwendig sind, um das Ventilglied von dem Ventilsitz 35 weg zu bewegen. Bei der Erfindung verfügt der Antrieb 3 im Verlaufe dieses Stellwegs über eine erhöhte Betätigungskraft. Während im geöffneten Zustand zwischen den Positionen gemäß 1b und 1c geringere Stellkräfte bereitgestellt werden, was dadurch erreicht wird, dass bei Überschreitung der Position gemäß 1b der Zusatzantrieb abgeschaltet wird und der Basisantrieb aktiv bleibt.In this respect, the pneumatic drive 3 have an operating state of large actuation force, namely the additional actuation force, when the valve member 24 is in the fully closed and a partially open position, which in the 1a and 1b is shown. Often a valve member sits 24 especially for longer life in the valve seat 35 fixed, whereby higher actuation forces are necessary to the valve member of the valve seat 35 to move away. In the invention, the drive has 3 in the course of this travel over an increased operating force. While in the open state between the positions according to 1b and 1c lower actuating forces are provided, which is achieved in that when exceeding the position according to 1b the auxiliary drive is switched off and the base drive remains active.

Wird der pneumatische Druck in der Arbeitskammer 43 gedrosselt, bewirkt die Sicherheitsfeder 41 das Zurückführen des innenliegenden Stellkolbenteils 51 hin zum außenliegenden Stellkolbenteil 53 von der in 1c gezeigten maximalen Öffnungsposition in die einen Schaltpunkt repräsentierende Position gemäß 1b, in der das innenliegende Stellkolbenteil 51 das außenliegende Stellkolbenteil 53 lose mitnimmt, wodurch eine Stellkolbenunion in Schließrichtung zwischen dem innenliegenden und dem außenliegenden Stellkolbenteil 51, 53 gebildet ist. Beim weiteren Entlüften der Arbeitskammer 43 verfährt die Sicherheitsfeder automatisch das Ventilglied 24 in die in 1a dargestellte Sicherheitsposition.Will the pneumatic pressure in the working chamber 43 throttled, causes the safety spring 41 the return of the inner adjusting piston part 51 towards the outer adjusting piston part 53 from the in 1c shown maximum opening position in the switching point representing a position according to 1b in which the inner adjusting piston part 51 the outer adjusting piston part 53 Loosely entrains, creating a Stellkolbenunion in the closing direction between the inner and the outer adjusting piston part 51 . 53 is formed. Upon further venting the working chamber 43 The safety spring automatically moves the valve member 24 in the in 1a illustrated safety position.

Der pneumatische Antrieb 3 hat damit eine mechanische Zuschaltung und Abschaltung aufgrund der mehrteiligen Konstruktion der Membran-Stellkolben-Anordnung 23 und des Mitnahmemechanismus der Stellkolbenteile in Schließrichtung. Im Zuschaltzustand, also zwischen den Stellpositionen gemäß 1a und 1b, ist es der Stellungsregler, der regelungsgemäß, je nach Ausprägung des Stick-Effekts, den Betrag der Zusatzbetätigungskraft beispielsweise mittels eines Magnetventils einstellen kann.The pneumatic drive 3 thus has a mechanical connection and shutdown due to the multi-part design of the diaphragm actuator piston assembly 23 and the entrainment mechanism of the adjusting piston parts in the closing direction. In the connection state, ie between the setting positions according to 1a and 1b , It is the positioner, which can regulate, depending on the nature of the stick effect, the amount of additional operating force, for example by means of a solenoid valve.

Bei dem in den 2a bis 2c dargestellten Feldgerät sollen zur besseren Lesbarkeit für ähnliche oder identische Bauelemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden, die um 100 erhöht sind.In the in the 2a to 2c The field device shown should be used for better readability for similar or identical components, the same reference numerals, which are increased by 100.

Das Feldgerät 101 unterscheidet sich vor allem durch den Aufbau des pneumatischen Antriebs 103, wobei die Laterne 107 und das Stellventil 105 im Wesentlichen baugleich ausgeführt sein können. Der Antrieb 103 umfasst ein mit der Laterne 107 fest verbundenes Antriebsgehäuse 115, dessen unteres Gehäuseteil 113 eine fluiddicht abgedichtete Durchgangsführung 181 aufweist, in der der obere Abschnitt der Stellstange 125 geführt ist. Das untere Gehäuseteil 113 bildet einen Teil eines Zylinders des pneumatischen Basisantriebs, welcher durch die nach innen ragenden Zapfen 183 radial begrenzt ist, die ein vordefiniertes Positionieren eines Zylinderaufsatzes 185 für dessen Montage bewirken. Der Zylinderaufsatz 185 ist mit dem unteren Gehäuseteil 113 fluiddicht und fest verbunden, insbesondere verschweißt. In dem unteren Gehäuseteil 113 ist ein erster Basiskanal 187a eingebracht, der mit einem nicht dargestellten Stellungsregler verbunden ist, der den pneumatischen Druck in der unteren Basiskammer 191a aufbaut. Die untere Basiskammer 191a wird von einer oberen Basiskammer 191b durch einen Basisstellkolben 192 fluiddicht getrennt, weswegen der Basisstellkolben 192 eine Außendichtung trägt. Ein Stangenpuffer 193 ist am Ende einer Zusatzstellstange 194 angeordnet, um eine gedämpfte, weiche Kopplung der Zusatzstellstange 194 mit dem darunterliegenden Basisstellkolben 192 sicherzustellen.The field device 101 differs above all by the structure of the pneumatic drive 103 , where the lantern 107 and the control valve 105 can be made substantially identical. The drive 103 includes one with the lantern 107 firmly connected drive housing 115 , the lower housing part 113 a fluid-tight sealed passage guide 181 in which the upper portion of the control rod 125 is guided. The lower housing part 113 forms a part of a cylinder of the pneumatic base drive, which by the inwardly projecting pin 183 is radially limited, which is a predefined positioning of a cylinder attachment 185 effect for its installation. The cylinder attachment 185 is with the lower housing part 113 fluid-tight and firmly connected, in particular welded. In the lower housing part 113 is a first base channel 187a introduced, which is connected to a positioner, not shown, the pneumatic pressure in the lower base chamber 191a builds. The lower base chamber 191a is from an upper base chamber 191b through a base piston 192 fluid-tight, which is why the base piston 192 wearing an outer seal. A rod buffer 193 is at the end of an additional control rod 194 arranged to a damped, soft coupling of the additional control rod 194 with the underlying base piston 192 sure.

Der gehäusefeste Zylinderaufsatz 185 sowie der Basisstellkolben 192 bilden einen Basisantrieb, bei dem der Basisstellkolben 192 innerhalb des Zylinderaufsatzes 185 geführt ist. Die obere Basiskammer 191b wird über einen zweiten Zugangskanal 187b pneumatisch beaufschlagt. Ist der pneumatische Druck in der oberen Basiskammer 191b größer als der pneumatische Druck in der unteren pneumatischen Arbeitskammer 191a, so bewegt sich der Basisstellkolben 192 in Schließrichtung (nach unten), um das Ventilglied 124 auf den Ventilsitz 135 zuzubewegen. Mit dem Basisantrieb, der durch den nicht dargestellten Stellungsregler über die Zugangskanäle 187a, 187b gesteuert werden kann, können beliebige Stellpositionen für das Ventilglied 124 erreicht werden. Die Druckdifferenz zwischen der oberen und der unteren Basisarbeitskammer 191b bzw. 191a bestimmt die auf das Ventilglied wirkenden Öffnungs- oder Schließbetätigungskräfte.The housing-fixed cylinder attachment 185 as well as the base piston 192 form a base drive, in which the base piston 192 inside the cylinder attachment 185 is guided. The upper base chamber 191b is via a second access channel 187b pneumatically applied. Is the pneumatic pressure in the upper base chamber 191b greater than the pneumatic pressure in the lower pneumatic working chamber 191a , so moves the base piston 192 in the closing direction (downwards) to the valve member 124 on the valve seat 135 move toward. With the base drive, by the positioner, not shown via the access channels 187a . 187b can be controlled, any adjustment positions for the valve member 124 be achieved. The pressure difference between the upper and the lower basic working chamber 191b respectively. 191a determines the opening or closing operation forces acting on the valve member.

Der Zusatzantrieb des Antriebs 103 gemäß den 2a und 2b ist betreffend der Zusatzbetätigungskrafterzeugung durch eine als Federspeicher ausgeführte Zusatzantriebsfeder, wie eine Zusatzdruckfeder 195, realisiert, die außerhalb einer pneumatisch beaufschlagten Arbeitskammer des Antriebs 103 liegt. Die Zusatzantriebsfeder 195 stützt sich an einem ortsfesten, insbesondere gehäusefesten Gegenlager 196 ab und wirkt auf einen Zusatzstellkolben 197, bei den 2a bis c radial außen den Basisantrieb umgebend liegt. Der radial außenliegende Zusatzstellkolben 197 begrenzt fluiddicht eine pneumatische Zusatzkammer 198, in der ein pneumatischer Gegendruck pE wirkt, der über den Zusatzstellkolben 197 gegen die Zusatzantriebsfedern 195 wirkt. Die Zusatzstellstange 194 ist an dem Zusatzstellkolben 197 starr befestigt, sodass eine Bewegung des Zusatzstellkolbens 197 in axialer (A) Schließ- und Öffnungsrichtung in die Zusatzstellstange 194 übertragen wird.The auxiliary drive of the drive 103 according to the 2a and 2 B is concerning the Zusatzbetätigungskrafterzeugung by running as a spring accumulator auxiliary drive spring, such as an additional compression spring 195 , realized outside a pneumatically actuated working chamber of the drive 103 lies. The auxiliary drive spring 195 relies on a stationary, in particular housing-fixed counter bearing 196 and acts on an additional piston 197 , both 2a to c radially outwardly surrounding the base drive. The radially outer auxiliary piston 197 limited fluid-tight a pneumatic additional chamber 198 , in which a pneumatic back pressure P E acts, via the additional piston 197 against the auxiliary drive springs 195 acts. The additional adjustment rod 194 is on the additional piston 197 rigidly attached, allowing movement of the auxiliary piston 197 in axial (A) closing and opening direction in the additional adjusting rod 194 is transmitted.

Die Zusatzstellstange 194 sowie die Stellstange 125, 131 liegen auf einer gemeinsamen Achse A für eine lineare Schließ- und Öffnungsbewegung des Ventilglieds 124. Der pneumatische Druck pE in der Zusatzkammer 198 kann sowohl durch den Kanalzugang 199 in dem Zusatzstellkolben 197 als auch durch einen Zugangskanal 102 in dem Zylinderaufsatz 185 des Basisantriebs ausgebildet sein. Wird der pneumatische Druck pE in der Zusatzarbeitskammer 198 steuerungsgemäß erhöht, so bewegt sich der Stellkolben 197 in Öffnungsrichtung nach oben, wodurch die Zusatzantriebsfeder 195 auf Druck gespannt wird. Auf diese Weise wird der Betätigungskraftspeicher des Zusatzantriebs aufgebaut.The additional adjustment rod 194 as well as the control rod 125 . 131 lie on a common axis A for a linear closing and opening movement of the valve member 124 , The pneumatic pressure p E in the additional chamber 198 can both through the channel access 199 in the additional piston 197 as well as through an access channel 102 in the cylinder top 185 be formed of the base drive. If the pneumatic pressure p E in the additional working chamber 198 increased control, so the actuator piston moves 197 in the opening direction upwards, whereby the auxiliary drive spring 195 is stretched to pressure. In this way, the actuating force accumulator of the auxiliary drive is built.

Der Zusatzantrieb hat zudem einen radial innenliegenden ortsfesten, insbesondere antriebsgehäusefesten, Zylinder, der in der Ausführung gemäß den 2a und 2b durch den Zylinderaufsatz 185 des Basisantriebs in einer Bauteilunion gebildet ist. Dieser als Zylinder ebenfalls für den Zusatzantrieb wirkende Zylinderaufsatz 185 hat an radial umlaufenden Außenfortsätzen 104 eine Dichtung 106, die die pneumatische Zusatzkammer 198 luftdicht abschließt.The auxiliary drive also has a radially inwardly stationary, in particular drive housing fixed, cylinder, in the embodiment according to the 2a and 2 B through the cylinder top 185 the basic drive is formed in a component union. This acting as a cylinder also for the auxiliary drive cylinder attachment 185 has radially surrounding outer processes 104 a seal 106 containing the pneumatic auxiliary chamber 198 hermetically seals.

Wie oben beschrieben, werden diejenigen Bauteile des Basisantriebs bzw. Zusatzantriebs als Stellkolben 192, 197 bezeichnet, die sich relativ zu dem ortsfesten Antriebsgehäuse 115 zur Übertragung der Stellbewegung und der Stellbetätigungskräfte auf das Ventilglied 124 bewegen.As described above, those components of the basic drive or auxiliary drive are used as adjusting pistons 192 . 197 referred to, relative to the fixed drive housing 115 for transmitting the adjusting movement and the actuating actuating forces on the valve member 124 move.

Zur Führung des Zusatzstellkolbens 197 sind an dem unteren Antriebsgehäuseteil 113 mehrere Führungsstangen 108 angeordnet, die in einem jeweiligen Führungsloch 112 in dem Zusatzstellkolben 197 gleitend aufgenommen sind. Auf diese Weise wird der Zusatzstellkolben 197 mit Hilfe des Fortsatzes 104 und/oder der Führungsstangen 108 in axialer Schließ- und Öffnungsrichtung geführt.To guide the additional piston 197 are on the lower drive housing part 113 several guide rods 108 arranged in a respective guide hole 112 in the additional piston 197 are recorded in a sliding manner. In this way, the additional piston 197 with the help of the extension 104 and / or the guide rods 108 guided in the axial closing and opening direction.

Im Folgenden werden drei Betriebszustände für den erfindungsgemäßen pneumatischen Antrieb gemäß den 2a und 2c erläutert.In the following, three operating states for the pneumatic drive according to the invention according to the 2a and 2c explained.

In 2a ist eine weiteste Öffnungsstellung (100%) des Ventilglieds 124 dargestellt. Nach längeren Standzeiten des offenen Stellventils 105 in der prozesstechnischen Anlage kann es dazu kommen, dass das Ventilglied 124 beispielsweise am Ventilgehäusedurchgang 133 aus prozesstechnischen Gründen festsitzt. Der erfindungsgemäße pneumatische Antrieb 103 kann in diesem Zustand dem Ventilglied 124 größere Betätigungskräfte insofern zuführen, als die gespeicherten Federkräfte der Zusatzfeder 195 freigegeben werden, indem die Zusatzarbeitskammer 198 beispielsweise über den Kanal 199 steuerungs- oder regelungsgemäß entlüftet wird. Durch die pneumatische Druckabnahme werden die gespeicherten Kräfte der Zusatzdruckfeder 195 allmählich freigegeben, die über die Zusatzstellstange 194 der Stellstange 125 mitgeteilt werden. Die Zusatzbetätigungskräfte durch die Zusatzdruckfeder 195 können auch durch einen entsprechenden Druckunterschied der Basisantriebskammern 191a, 191b verstärkt werden. Der Basisantrieb kann allerdings auch derart gesteuert werden, dass ausschließlich die Zusatzbetätigungskräfte der Zusatzdruckfeder 195 in die Stellstange 125 übertragen werden, indem bei Verlagerung des Basisstellkörpers 192 ein Druckaufbau in der unteren Arbeitskammer 191a ausgeglichen wird. In 2b ist das Ventil 124 dem Ventilsitz 135 schon deutlich angenähert, und zwar um das Maß einer maximalen Entlüftung der Zusatzarbeitskammer 198, wie bei Vergleich der 2a und 2b ersichtlich ist. In dieser Betriebsposition der maximalen Entlüftung der Zusatzkammer 198 ist die Zusatzdruckfeder 195 weitestmöglich entspannt, und der obere Stellkolben 197 gelangt in eine Anschlagsposition (nicht näher dargestellt) zu dem gehäusefesten Innenzylinder des Zusatzantriebs (Zylinderaufsatz 185). Der maximale Weg, entlang welchem die Zusatzbetätigungskraft dem Ventilglied 124 mitgeteilt werden kann, ist in 2b mit x1 veranschaulicht.In 2a is a widest open position (100%) of the valve member 124 shown. After longer service life of the open control valve 105 In the process engineering system, it may happen that the valve member 124 for example, on the valve housing passage 133 from process engineering Reasons stuck. The pneumatic drive according to the invention 103 can in this state the valve member 124 larger actuation forces insofar as the stored spring forces of the auxiliary spring 195 be released by the additional working chamber 198 for example, over the channel 199 is vented control or regulatory. By the pneumatic pressure decrease the stored forces of the additional pressure spring 195 gradually released, via the additional adjustment rod 194 the control rod 125 be communicated. The additional actuating forces by the additional pressure spring 195 can also by a corresponding pressure difference of the base drive chambers 191a . 191b be strengthened. However, the base drive can also be controlled so that only the additional operating forces of the additional compression spring 195 in the control rod 125 be transferred by displacement of the base actuator body 192 a pressure build-up in the lower working chamber 191a is compensated. In 2 B is the valve 124 the valve seat 135 already clearly approximated, namely by the degree of maximum ventilation of the additional working chamber 198 , as compared to the 2a and 2 B is apparent. In this operating position the maximum ventilation of the additional chamber 198 is the additional pressure spring 195 as far as possible relaxed, and the upper actuator piston 197 enters a stop position (not shown in detail) to the housing-fixed inner cylinder of the auxiliary drive (cylinder attachment 185 ). The maximum path along which the additional actuating force is the valve member 124 can be communicated is in 2 B illustrated with x 1 .

Um nun beispielsweise gemäß einer Stellungsregelungsroutine das Ventilglied 124 weiter in Richtung auf den Ventilsitz 135 zu verlagern, kann (ausschließlich) der Basisantrieb betrieben werden, indem in der oberen Arbeitskammer 191b ein größerer pneumatischer Druck eingestellt wird als in der unteren Arbeitskammer 191a. In 2c ist die Schließstellung des Ventilglieds 124 bezüglich des Ventilsitzes 135 gezeigt. In dieser Position ist der Basisantrieb voll ausgefahren, das heißt der Basisstellkolben 192 schlägt an den Zapfen 183 bewegungsendend an. In dieser Position ist der pneumatische Druck in der oberen Arbeitskammer 191b deutlich größer als in der unteren Arbeitskammer 191a.Now, for example, according to a position control routine, the valve member 124 continue towards the valve seat 135 To relocate, (only) the basic drive can be operated by putting in the upper working chamber 191b a greater pneumatic pressure is set than in the lower working chamber 191a , In 2c is the closed position of the valve member 124 with respect to the valve seat 135 shown. In this position, the base drive is fully extended, that is, the base piston 192 hits the pin 183 moving on. In this position, the pneumatic pressure is in the upper working chamber 191b significantly larger than in the lower working chamber 191a ,

Wie beim Vergleich von 2c zu 2b erkennbar ist, wurde während des Verfahrens des Ventilglieds 124 in die Schließstellung ein pneumatischer Druck wieder in der Zusatzarbeitskammer 198 aufgebaut, um die Zusatzdruckfeder 195 vorzuspannen, damit der Antrieb 103 bereit ist, wieder erhöhte Zusatzbetätigungskräfte abzugeben, wie beispielsweise in 2b ersichtlich ist.Like when comparing 2c to 2 B was apparent during the procedure of the valve member 124 in the closed position a pneumatic pressure back in the additional working chamber 198 built to the additional pressure spring 195 pretension so that the drive 103 willing to give back increased additional operating forces, such as in 2 B is apparent.

Der erfindungsgemäße pneumatische Antrieb 103 hat aufgrund der Strukturtrennung der Stellstange in eine separierte Zusatzstange die Möglichkeit, höhere Zusatzbetätigungskräfte zur Kraftübertragung auf das Ventilglied 124 zu- und abzuschalten. Die Zusatzstange 194 kann nur längs eines bestimmten Stellweges mitnehmend auf den Basisstellkolben 192 wirken. Liegt der Basisstellkolben 192 in einem oberen Stellwegbereich, kann der Zusatzantrieb zugeschaltet werden, indem der an dem Ende der Zusatzstange 194 angeordnete Stangenpuffer 193 in Anschlagseingriff mit dem Basisstellkolben 192 gelangt. Im Zuschaltzustand können die gespeicherten Zusatzbetätigungskräfte der Zusatzdruckfeder 5 auf die Stellstange 125 und somit auf das Ventilglied 124 übertragen werden. Bewegt sich der Basisstellkolben 192 über eine maximale Position (nach unten) in Schließrichtung hinaus, so ist der Zusatzantrieb nicht zuschaltbar. Die Stellposition, an der der Zusatzantrieb aktivierbar ist, hängt maßgeblich von dem möglichen Abstand zwischen der Zusatzstellstange 194 und dem Basisstellkolben 192 ab.The pneumatic drive according to the invention 103 has due to the structural separation of the control rod in a separate additional rod the possibility of higher additional actuating forces for transmitting power to the valve member 124 to turn on and off. The additional rod 194 can only along a certain travel entraining on the base piston 192 Act. Lies the base piston 192 in an upper Stellwegbereich, the auxiliary drive can be switched by the at the end of the additional rod 194 arranged rod buffers 193 in abutting engagement with the base piston 192 arrives. In the connected state, the stored additional operating forces of the additional compression spring 5 on the control rod 125 and thus on the valve member 124 be transmitted. Moves the base piston 192 beyond a maximum position (downwards) in the closing direction, the auxiliary drive can not be engaged. The setting position at which the auxiliary drive can be activated depends largely on the possible distance between the additional control rod 194 and the base piston 192 from.

Bei der in den 2a und 2c dargestellten Ausführung ist die Zusatzbetätigungskraft insbesondere dann nutzbar, wenn sich das Stellventil 105 in den Öffnungspositionen größerer Öffnungsweite befindet. Gerade bei Stellventilen, die betriebsbedingt längerfristig in diesen maximalen Öffnungsstellungen bleiben, kann es notwendig sein, zeitlich begrenzt betriebsbedingt höhere Betätigungskräfte mitzuteilen, welche durch die Ausgestaltung der Antriebe gemäß den Figuren gewährleistet ist.In the in the 2a and 2c illustrated embodiment, the additional actuating force is particularly useful when the control valve 105 located in the opening positions of larger opening width. Especially in the case of control valves, which remain operationally longer in these maximum open positions for operational reasons, it may be necessary to provide higher operating forces for a limited time due to operation, which is ensured by the configuration of the drives according to the figures.

Ein besonderer Vorteil des pneumatischen Antriebs gemäß den 2a bis 2c liegt auch in der kompakten Bauweise. Der pneumatische Antrieb hat drei Arbeitskammern, wobei alle drei Arbeitskammern ein- und dieselbe Zylinderstruktur nutzen. Sowohl die Basisantriebskammern 191a, 191b als auch die Zusatzarbeitskammer 198 des Zusatzantriebs sind zumindest teilweise von dem Zylinderaufsatz 185 begrenzt. Die kompakte Bauweise wird auch dadurch realisiert, dass für den Basisantrieb ein innenliegender Zylinderkolben 192 (bezüglich des Zylinderaufsatzes 185) verwendet wird, wobei der Zusatzstellkolben 197 des Zusatzantriebs teleskopartig und konzentrisch radial außen die Zylinderstruktur (Zylinderaufsatz 185) beweglich umgreift.A particular advantage of the pneumatic drive according to the 2a to 2c is also in the compact design. The pneumatic drive has three working chambers, with all three working chambers using the same cylinder structure. Both the basic drive chambers 191a . 191b as well as the additional working chamber 198 the auxiliary drive are at least partially from the cylinder attachment 185 limited. The compact design is also realized by the fact that for the basic drive an internal cylinder piston 192 (with respect to the cylinder attachment 185 ) is used, wherein the additional piston 197 the auxiliary drive telescopically and concentrically radially outside the cylinder structure (cylinder attachment 185 ) movably engages.

Die Ausführung des erfindungsgemäßen Antriebs gemäß 3a und 3b ist ähnlich der Ausführung gemäß den 2a bis 2c. Zur besseren Lesbarkeit der Figurenbeschreibung werden bezüglich ähnlicher und identischer Bauteile der Ausführung nach den 3a, b in Bezug auf die vorher beschriebenen Antriebe die gleichen Bezugsziffern verwendet, die entweder um 100 bzw. um 200 erhöht sind.The embodiment of the drive according to the invention 3a and 3b is similar to the execution according to the 2a to 2c , For better readability of the figure description are with respect to similar and identical components of the execution of the 3a , b uses the same reference numerals with respect to the previously described drives, which are increased by either 100 or 200, respectively.

Im Folgenden wird hauptsächlich auf den Aufbau des erfindungsgemäßen Antriebs 203 eingegangen, weil die anderen Bestandteile des erfindungsgemäßen Feldgeräts zumindest funktions- und strukturähnlich sind.The following is mainly on the structure of the drive according to the invention 203 received because the other components of the field device according to the invention are at least functionally and structurally similar.

Die Ausführung des Antriebs 203 unterscheidet sich von der Ausführung des pneumatischen Antriebs gemäß den 2a bis 2c maßgeblich in dem Aufbau des Zylinderaufsatzes 285, der sowohl die Zylinderstruktur für den Basisantrieb als auch für den Zusatzantrieb bildet. Der Basisstellkolben 292 ist innerhalb des Zylinderaufsatzes 285 fluiddicht gleitend angeordnet, während der außenliegende Zusatzstellkolben 297 den Zylinderaufsatz 285 zumindest teilweise radial außen umgreifend beweglich gelagert ist.The design of the drive 203 differs from the design of the pneumatic actuator according to the 2a to 2c decisive in the construction of the cylinder attachment 285 , which forms both the cylinder structure for the basic drive and for the auxiliary drive. The base piston 292 is inside the cylinder attachment 285 fluid-tight sliding, while the outer auxiliary piston 297 the cylinder attachment 285 at least partially radially outwardly encompassing movably mounted.

Während bei der Ausführung gemäß 2a bis 2c der außenliegende Zusatzstellkolben 197 innenseitig eine Dichtfläche für die am Zylinderaufsatz 185 ortsfeste Dichtung 106 bildet, ist die Dichtfläche zum Abdichten der pneumatischen Zusatzarbeitskammer 298 an der zylindrischen Außenseite des Zylinderaufsatz 285 ausgebildet. Hierzu umfasst der pneumatische Antrieb 203 einen starren Aufnahmering 214, der innenseitig eine Aufnahme für einen Dichtungsring 216 aufweist, der die Dichtung 206 realisiert.While in the execution according to 2a to 2c the external auxiliary piston 197 inside a sealing surface for the cylinder attachment 185 stationary seal 106 forms, is the sealing surface for sealing the pneumatic additional working chamber 298 on the cylindrical outside of the cylinder attachment 285 educated. This includes the pneumatic drive 203 a rigid receiving ring 214 , the inside a receptacle for a sealing ring 216 that has the seal 206 realized.

Des Weiteren unterscheidet sich der Antrieb 203 gemäß 3a und 3b durch den mehrteiligen Aufbau des Zylinderaufsatzes 285. Der Zylinderaufsatz 285 hat einen separaten Deckel 218, in dem eine Stangendurchführung 222 zum Führen und Abdichten der Zusatzstellstange 294 eingesetzt ist.Furthermore, the drive is different 203 according to 3a and 3b by the multi-part construction of the cylinder attachment 285 , The cylinder attachment 285 has a separate lid 218 in which a pole feedthrough 222 for guiding and sealing the additional control rod 294 is used.

Des Weiteren besitzt der Zylinderaufsatz 285 einen zum separaten Deckel 218 gebildeten Zylinderkörper 224, der an dem Deckel 218 angeschraubt ist. In dem Zylinderkörper 224 ist der Zugangskanal 287b eingearbeitet, der sich von denn unteren Gehäuseteil 213 hindurch zu der oberen pneumatischen Basisarbeitskammer 291b erstreckt.Furthermore, the cylinder attachment has 285 one to the separate lid 218 formed cylinder body 224 that is attached to the lid 218 screwed on. In the cylinder body 224 is the access channel 287b incorporated, extending from the lower housing part 213 through to the upper pneumatic base working chamber 291b extends.

Zusätzlich hat der Zylinderkörper 224 einen Entlüftungskanal 228, über den die pneumatische Zusatzarbeitskammer 298 entlüftet werden kann. Hierbei kann zum Steuern des Grads der Entlüftung ein Magnetventil eingebaut sein, das in 3a und 3b nicht dargestellt ist. Auf diese Weise wird ein weiterer Entlüftungskanal beispielsweise in dem Zusatzstellkolben 297 obsolet.In addition, the cylinder body has 224 a venting channel 228 over which the pneumatic additional working chamber 298 can be vented. In this case, to control the degree of ventilation, a solenoid valve may be installed, which in 3a and 3b not shown. In this way, another vent channel, for example, in the auxiliary piston 297 obsolete.

Auch der Schaltpunkt der Zu- und Abschaltung des Zusatzantriebs ist in der ansonsten sehr ähnlich aufgebauten Antriebsstruktur anders ausgeführt. Wie ersichtlich ist, befindet sich das Ventilglied 224 in einer Teilöffnung (ca. 50%). Die Zusatzstellstange 294 ist deutlich länger ausgeführt als bei dem pneumatischen Antrieb 103 gemäß den 2a bis 2c. Wird nun in Abhängigkeit beispielsweise von einem Schließregelungsalgorithmus die pneumatische Zusatzarbeitskammer 298 derart angesteuert, dass sie allmählich entlüftet wird, gelangt die Zusatzstellstange 294 unter dem Einfluss der allmählich abgebenden Betätigungskraft der Zusatzdruckfeder 295 in Anschlagseingriff mit dem Basisstellkolben 292. Gleichzeitig wird in der Regelungsroutine der pneumatische Druck in der unteren Basisarbeitskammer 291a dahingehend kontrolliert, dass bei einem Verstellen des Stellkolbens 292 der pneumatische Druck nicht weiter aufgebaut wird. Dies geschieht durch entsprechende Regelung über den Zugangskanal 287a.Also, the switching point of the connection and disconnection of the auxiliary drive is designed differently in the otherwise very similarly constructed drive structure. As can be seen, the valve member is located 224 in a partial opening (about 50%). The additional adjustment rod 294 is designed much longer than the pneumatic drive 103 according to the 2a to 2c , Now, depending on, for example, a closing control algorithm, the pneumatic additional working chamber 298 so controlled that it is gradually vented, the additional control rod passes 294 under the influence of the gradually releasing actuating force of the additional compression spring 295 in abutting engagement with the base piston 292 , At the same time, in the control routine, the pneumatic pressure in the lower basic working chamber becomes 291a controlled in such a way that when adjusting the actuator piston 292 the pneumatic pressure is not further developed. This is done by appropriate control over the access channel 287a ,

Wie in 3b ersichtlich ist, wird die Zusatzdruckfeder 295 voll ausgefahren, da die pneumatische Zusatzarbeitskammer 298 annähernd vollständig entlüftet wird bzw. darin annähernd Umgebungsdruck herrscht. Auf diese Weise drängt der Zusatzantrieb das Ventilglied 224 in die geschlossene Position relativ zum Ventilsitz 235. Durch die erfindungsgemäße Steuerung kann diese Schließbewegung dosiert ablaufen, so dass der Ventilsitz 235 sowie das Ventil 224 nicht beschädigt werden. Allerdings können aufgrund des Vorsehens einer starken Zusatzdruckfeder 295 erhöhte, vordefinierte Schließkräfte zum Schließen des Ventils 224 vorgesehen werden.As in 3b it can be seen, the additional pressure spring 295 fully extended, as the pneumatic additional working chamber 298 is nearly completely deaerated or there is approximately ambient pressure. In this way, the auxiliary drive urges the valve member 224 in the closed position relative to the valve seat 235 , Due to the control according to the invention, this closing movement can take place metered, so that the valve seat 235 as well as the valve 224 not be damaged. However, due to the provision of a strong additional compression spring 295 increased, predefined closing forces to close the valve 224 be provided.

Die Bewegung des Ventilglieds 224 in die Schließstellung wird antriebsseitig dadurch beendet, dass die Ringaufnahme 214 in Anschlag mit der Oberseite des unteren Gehäuseteils 213 des Antriebsgehäuses 215 gelangt. Es sei klar, dass antriebsseitig kein Anschlag vorgesehen sein muss, so dass die Anschlagsfunktion durch das Ventilglied 224 in Kooperation mit dem Ventilsitz 235 realisiert ist. Dies kann sich allerdings nachteilig hinsichtlich einer möglichen Beschädigung sowohl des Ventilglieds 224 als auch des Ventilsitz 235 auswirken.The movement of the valve member 224 in the closed position is the drive side terminated by the fact that the ring receiver 214 in abutment with the top of the lower housing part 213 of the drive housing 215 arrives. It is clear that no stop must be provided on the drive side, so that the stop function by the valve member 224 in cooperation with the valve seat 235 is realized. However, this can be disadvantageous in terms of a possible damage both the valve member 224 as well as the valve seat 235 impact.

Das Feldgerät 301 gemäß den 4a und 4b ist annähernd identisch insbesondere zu dem nach den 3a und 3b aufgebaut. Insofern werden für gleiche oder identische Bauelemente die gleichen Bezugszeichen wie in den vorbeschriebenen Ausführungen verwendet, die entweder um 300, 200 oder 100 erhöht sind.The field device 301 according to the 4a and 4b is nearly identical in particular to that according to 3a and 3b built up. In this respect, the same reference numerals are used for identical or identical components as in the above-described embodiments, which are increased by either 300, 200 or 100.

Der wesentliche Unterschied zwischen den Ausführungen gemäß den 3a und 3b sowie 4a und 4b besteht in der Ausgestaltung der Zuschaltfunktion mittels Mitnahmemechanismus über einen sich durch das untere Antriebsgehäuseteil 313 erstreckenden, im Querschnitt L-förmigen Kraftübertragungsflansch 332, der sich von dem Zusatzstellkolben 397 in Richtung des Stellventils 305 erstreckt. Der Kraftübertragungsflansch 332 hat einen radial nach innen ragenden Anschlagsfortsatz 334, der in einen lose mitnehmenden Kontakteingriff mit einem Mitnehmer 336 gelangt, der an der Antriebsstellstange 325 befestigt ist. Wie in 4b ersichtlich ist, gelangt der Flanschanschlag 332 über die Fortsätze 334 lose in Eingriff mit dem Mitnehmer 336 und zwingt ihn unter dem Einfluss der Zusatzbetätigungskraft der Zusatzdruckfeder 395 in die geschlossene Position.The main difference between the designs according to the 3a and 3b such as 4a and 4b consists in the design of the Zuschaltfunktion by means of driving mechanism over a through the lower drive housing part 313 extending, in cross section L-shaped power transmission flange 332 that is different from the additional piston 397 in the direction of the control valve 305 extends. The power transmission flange 332 has a radially inwardly projecting stopper extension 334 in a loosely-engaging contact engagement with a driver 336 arrives at the Drive control rod 325 is attached. As in 4b it can be seen, the flange stop arrives 332 over the extensions 334 Loosely engaged with the driver 336 and forces it under the influence of the additional operating force of the auxiliary compression spring 395 in the closed position.

Bei dieser Konstruktion sind abzudichtende Öffnungen zum Einbringen und Einsetzen einer Zusatzstellstange (294 im Vergleich zur Ausführung nach den 3a, b) hinfällig.In this construction, openings to be sealed for insertion and insertion of an additional control rod ( 294 compared to the execution of the 3a , b) obsolete.

In den 5a bis 5d ist eine weitere besondere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgeräts dargestellt. Zur besseren Lesbarkeit der Figurenbeschreibung sollen für identische und ähnliche Bestandteile des Feldgeräts die gleichen Bezugszeichen, wie oben, verwendet werden, die um 100, 200, 300 oder 400 erhöht sind.In the 5a to 5d a further particular embodiment of the field device according to the invention is shown. For better readability of the description of the figures, identical and similar components of the field device should be given the same reference numerals as above, which are increased by 100, 200, 300 or 400.

Der pneumatische Antrieb 403 arbeitet ebenfalls mit einem Basisantrieb und einem Zusatzantrieb, die bei der Ausgestaltung gemäß den 5a bis 5d jeweils als doppelt wirkende pneumatische Antriebe ausgebildet sind. Der pneumatische Antrieb 403 gemäß den 5a bis 5d zeichnet sich insbesondere durch einen sehr geringen Bauraum insbesondere in Axialrichtung A aus.The pneumatic drive 403 also works with a base drive and an auxiliary drive, which in the embodiment according to the 5a to 5d are each designed as double-acting pneumatic actuators. The pneumatic drive 403 according to the 5a to 5d is characterized in particular by a very small space, in particular in the axial direction A.

Im Gegensatz zu den pneumatischen Antrieben, wie sie oben beschrieben sind, ist der pneumatische Antrieb 403 durch in Reihe geschaltete pneumatische Unterantriebe zur Bildung des Basisantriebs und des Zusatzantriebs ausgelegt. Der Zusatzantrieb ist dem Basisantrieb übergeordnet. Dieses Prinzip wird dadurch erreicht, dass der Zusatzantrieb eine Zylinder-Kolben-Anordnung hat, bei der der Zylinder antriebsgehäusefest ausgebildet ist. Der Zusatzantrieb hat als eine Zusatzzylinderstruktur 442, die an der Laterne 407 ortsfest angeflanscht ist. Die Zusatzzylinderstruktur 442 umfasst einen laternenseitigen Zusatzzylinderkörper 444, der von einem oberen Deckelabschnitt 446 zum Bilden eines Zusatzantriebsraums geschlossen ist. Der Zusatzdeckel 446 hat einen Zugangskanal 448b.In contrast to the pneumatic drives described above, the pneumatic drive 403 designed in series by pneumatic sub-drives to form the base drive and the auxiliary drive. The auxiliary drive is superior to the basic drive. This principle is achieved in that the auxiliary drive has a cylinder-piston arrangement in which the cylinder is fixed to the drive housing. The auxiliary drive has as an additional cylinder structure 442 at the lantern 407 flanged fixed. The additional cylinder structure 442 includes a lantern-side auxiliary cylinder body 444 coming from a top lid section 446 is closed to form a Zusatzantriebsraums. The additional cover 446 has an access channel 448b ,

In dem von der Zusatzzylinderstruktur 442 begrenzten Innenraum ist ein Zusatzstellkolben 497 fluiddicht gleitend angeordnet, der eine obere Zusatzarbeitskammer 452b von einer unteren Zusatzarbeitskammer 452a fluidisch separiert. Um die untere Zusatzarbeitskammer 452a pneumatisch zu beaufschlagen, ist in der Zusatzzylinderstruktur 442 in dessen Zylinderkörper 444 ein Zusatzzugangskanal 448a ausgebildet.In the of the auxiliary cylinder structure 442 limited interior is an auxiliary piston 497 slidably disposed fluid-tight, which is an upper additional working chamber 452b from a lower additional working chamber 452a fluidly separated. To the lower additional working chamber 452a to act pneumatically is in the auxiliary cylinder structure 442 in its cylinder body 444 an additional access channel 448a educated.

Über die Zugangskanäle 448a, 448b können die jeweiligen Zusatzarbeitskammern 452a, 452b beispielsweise mittels eines Stellungsreglers mit einem pneumatischen Druck separat beaufschlagt werden, um eine Verlagerung des Zusatzstellkolbens 497 in Schließ- oder Öffnungsrichtung (A) zu erreichen.About the access channels 448a . 448b can the respective additional working chambers 452a . 452b For example, be acted upon separately by means of a positioner with a pneumatic pressure to a displacement of the auxiliary piston 497 to reach in the closing or opening direction (A).

Im Wesentlichen mittig, auf der Achse A umfasst der Zusatzstellkolben 497 einen flachen Vorsprung 454, der als Anschlag für einen Basisstellkolben 492 dienen kann.Substantially centered, on the axis A comprises the additional piston 497 a flat lead 454 as a stop for a base piston 492 can serve.

Die Zylinderzusatzstruktur 442 umfasst stellventilseitig eine zylindrische Aufnahmeöffnung 456, an deren Innenseite eine Nut für eine Dichtung 460 ausgebildet ist. Die Aufnahmeöffnung 456 dient zum fluiddichten gleitenden Aufnehmen einer Basiszylinderstruktur 467 des Basisantriebs. Die Basiszylinderstruktur 467 ist bezüglich des ortsfesten Antriebsgehäuses (Zusatzzylinderstruktur 442, Laterne 407, Stellventilgehäuse 411) in Öffnungs- und Schließrichtung beweglich gelagert. Die Bewegung wird insbesondere dann ausgeführt, wenn der Zusatzstellkolben 497 bewegt wird. Hierzu ist die Basiszylinderstruktur 467 an der Unterseite (der dem Ventilglied 424 zugewandten Seite) des Zusatzstellkolbens 497 insbesondere unlösbar befestigt. Bei einer durch den Zusatzantrieb ausgelösten Verlagerung des Zusatzstellkolbens 497 wird automatisch auch die Basiszylinderstruktur 467 samt dem darin gleitend angeordneten Basisstellkolben 492 verlagert, unter der Maßgabe, dass entweder der Basisstellkolben 492 im Anschlagseingriff (5a) mit dem Zusatzstellkolben 497 steht, oder ein pneumatischer Kurzschluss zwischen der oberen Basisarbeitskammer 491b und der unteren Basisarbeitskammer 491a besteht.The cylinder addition structure 442 includes adjusting valve side, a cylindrical receiving opening 456 , on the inside of which a groove for a seal 460 is trained. The receiving opening 456 serves for fluid-tight sliding receiving a base cylinder structure 467 of the basic drive. The base cylinder structure 467 is with respect to the fixed drive housing (additional cylinder structure 442 , Lantern 407 , Control Valve Housing 411 ) movably mounted in the opening and closing direction. The movement is carried out in particular when the additional piston 497 is moved. This is the base cylinder structure 467 at the bottom (the valve member 424 facing side) of the additional piston 497 especially unsolvable attached. In a triggered by the additional drive displacement of the auxiliary piston 497 automatically becomes the base cylinder structure as well 467 including the base piston arranged slidably therein 492 shifted, under the proviso that either the base piston 492 in attack ( 5a ) with the additional piston 497 or a pneumatic short between the upper base working chamber 491b and the lower basic working chamber 491a consists.

Die Basiszylinderstruktur 461 hat einen Stangendurchgang, in dem fluiddicht gleitend die obere Antriebsstange 425 geführt ist.The base cylinder structure 461 has a rod passage in which fluid-tight sliding the upper drive rod 425 is guided.

Im Folgenden werden der Betrieb der Zuschaltung und Abschaltung des Basisantriebs/Zusatzantriebs sowie die Steuerung des Betrags der Zusatzbetätigungskraft beschrieben.In the following, the operation of the connection and disconnection of the basic drive / auxiliary drive and the control of the amount of additional operating force will be described.

Wie in 5a ersichtlich ist, befindet sich das Ventilglied 424 in einer vollständig geöffneten Position. Sollte das Ventilglied festsitzen, kann durch Druckbeaufschlagen der oberen Zusatzarbeitskammer 452 eine sehr große Zusatzbetätigungskraft erzeugt werden. Die Zusatzbetätigungskraft ist selbst bei gleichem Pneumatikdruck deutlich größer als die entsprechende Basisbetätigungskraft des Basisantriebs. In 5c ist der Wirkflächenunterschied mittels der Durchmesser d1 und d2 verdeutlicht. Werden beide oberen Arbeitskammern 452b bzw. 491b mit dem gleichen pneumatischen Druck beaufschlagt, ist die resultierende Betätigungskraft durch den Zusatzantrieb deutlich höher.As in 5a it can be seen, the valve member is located 424 in a fully open position. If the valve member is stuck, can by pressurizing the upper additional working chamber 452 a very large additional actuating force can be generated. The additional actuation force is significantly greater than the corresponding basic actuation force of the basic drive even with the same pneumatic pressure. In 5c is the effective area difference illustrated by the diameter d 1 and d 2 . Become both upper working chambers 452b respectively. 491b subjected to the same pneumatic pressure, the resulting operating force is significantly higher by the auxiliary drive.

Bei der in 5a dargestellten Betriebssituation kann mit der Beaufschlagung des Zusatzantriebs mit Pneumatikdruck eine deutlich größere Betätigungskraft dem Ventilglied 424 mitgeteilt werden als mit der Basisantriebskonstellation.At the in 5a shown operating situation can with the admission of the Additional drive with pneumatic pressure a significantly greater actuation force the valve member 424 be communicated as with the basic drive constellation.

Bei Vergleich der Betriebssituationen gemäß den 5a und 5b ist ersichtlich, wie der gesamte Stellweg des Zusatzantriebs ausgeschöpft ist. Bis in der in 5a dargestellten Position kann die größere Schließ-Betätigungskraft des Zusatzantriebs mitgeteilt werden. Ab dieser Betriebssituation der Anschlagsposition des Zusatzkolbens an der Unterseite der Zusatzzylinderstruktur 442 kann das Ventilglied 424 weiter in Richtung des Ventilsitzes 435 mittels des Basisantriebs bewegt werden, indem die obere Basisarbeitskammer 491b pneumatisch beaufschlagt wird. Die Position kann selbstverständlich durch einen Stellungsregler regelungsgemäß eingestellt werden, der mit den Arbeitskammern über entsprechende Zugangskanäle 487 verbunden ist.When comparing the operating situations according to the 5a and 5b can be seen how the entire travel of the auxiliary drive is exhausted. Until the in 5a shown position, the larger closing actuation force of the auxiliary drive can be communicated. From this operating situation the stop position of the additional piston at the bottom of the additional cylinder structure 442 can the valve member 424 continue in the direction of the valve seat 435 be moved by means of the basic drive, by the upper basic working chamber 491b is pneumatically acted upon. Of course, the position can be adjusted according to regulation by a positioner, which communicates with the working chambers via corresponding access channels 487 connected is.

Bei der Betriebskonstellation gemäß 5c und 5d ist das Ventilglied 424 annähernd im geschlossenen Zustand, so dass lediglich noch ein kleiner Durchgangsbereich zwischen dem Ventilglied 424 und dem Ventilsitz 435 besteht. Der Basisantrieb ist in seiner vollständig ausgefahrenen Position dargestellt. Nur noch der Zusatzantrieb hat einen Stellwegpuffer zur Verfügung, um das Ventilglied 424 in die endgültige Schließposition zu bringen. In dieser Schließkonstellation hat der Antrieb die erhöhte Zusatzbetätigungskraft zur Verfügung, die aufgrund der vergrößerten Wirkfläche d1 erreicht ist.In the operating constellation according to 5c and 5d is the valve member 424 almost in the closed state, so that only a small passage area between the valve member 424 and the valve seat 435 consists. The basic drive is shown in its fully extended position. Only the auxiliary drive has a Stellwegpuffer available to the valve member 424 to bring into the final closed position. In this closed constellation, the drive has the increased additional operating force available, which is achieved due to the increased effective area d 1 .

Bei der in den 5c und 5d gezeigten Konstellation ist zu beachten, dass der Basisantrieb pneumatisch kurzgeschlossen ist, insbesondere mit hohem pneumatischen Druck, damit eine dampfende Verlagerung des Basisstellkolbens nach oben bei Verlagerung des Zusatzstellkolbens 497 vermieden ist.In the in the 5c and 5d It should be noted that the basic drive is pneumatically short-circuited, in particular with high pneumatic pressure, so that a steaming displacement of the base piston upwards upon displacement of the additional piston 497 is avoided.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.The features disclosed in the foregoing description, the figures and the claims may be of importance both individually and in any combination for the realization of the invention in the various embodiments.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 101, 201, 301, 4011, 101, 201, 301, 401
Feldgerätfield device
3, 103, 203, 303, 4033, 103, 203, 303, 403
pneumatischer Antriebpneumatic drive
5, 105, 205, 305, 4055, 105, 205, 305, 405
StellventilControl valve
7, 107, 207, 307, 4077, 107, 207, 307, 407
LaterneLantern
11, 111, 211, 311, 41111, 111, 211, 311, 411
Ventilgehäusevalve housing
13, 113, 213, 313, 41313, 113, 213, 313, 413
unteres Gehäuseteillower housing part
15, 115, 215, 315, 41515, 115, 215, 315, 415
Antriebsgehäusedrive housing
1717
oberes GehäuseteilUpper housing part
2121
Außenbereichoutdoors
2323
Membran-Stellkolben-AnordnungDiaphragm control piston arrangement
24, 124, 224, 324, 42424, 124, 224, 324, 424
Ventilgliedvalve member
25, 125, 225, 325, 42525, 125, 225, 325, 425
Antriebsstangedrive rod
27, 127, 227, 327, 42727, 127, 227, 327, 427
Schelleclamp
31, 131, 231, 331, 43131, 131, 231, 331, 431
Stellstangecontrol rod
33, 133, 233, 333, 43333, 133, 233, 333, 433
Durchführungexecution
35, 135, 235, 335, 43535, 135, 235, 335, 435
Ventilsitzvalve seat
4141
RückstellfederReturn spring
4343
pneumatische Arbeitskammerpneumatic working chamber
4545
RückstellkammerReturn chamber
4747
pneumatischer Anschlusspneumatic connection
5151
innenliegendes Stellkolbenteilinternal adjusting piston part
5353
außenliegendes Stellkolbenteiloutboard adjusting piston part
5555
Befestigungsmutterfixing nut
6161
InnenrollmembranstrukturInternal rolling membrane structure
6363
L-förmiger RingabschnittL-shaped ring section
6565
BewegungsanschlagsarmBewegungsanschlagsarm
6767
AußenrollmembranstrukturOutdoor roller membrane structure
7171
pneumatischer Zugangskanalpneumatic access channel
7575
AnschlagsgegenteilStop inverse
81, 181, 281, 381, 48181, 181, 281, 381, 481
DurchgangsführungPassage guide
102102
Zugangskanalaccess channel
104104
AußenfortsatzOutside extension
106, 206, 306106, 206, 306
Dichtungpoetry
108, 208, 308108, 208, 308
Führungsstangeguide rod
112, 212, 312112, 212, 312
Führungslochhole
122, 222122, 222
StangendurchführungLead-through
183, 283, 383183, 283, 383
Zapfenspigot
185, 285, 385185, 285, 385
Zylinderaufsatzcylinder attachment
187a, 287a, 387a, 487a187a, 287a, 387a, 487a
Basiskanalbasic channel
187b, 287b, 387b, 487b187b, 287b, 387b, 487b
Zugangskanalaccess channel
191a, 291a, 391a, 491a191a, 291a, 391a, 491a
untere Basiskammerlower base chamber
191b, 291b, 391b, 491b191b, 291b, 391b, 491b
obere Basiskammerupper base chamber
192, 292, 392, 492192, 292, 392, 492
BasisstellkolbenBasic setting piston
193193
Stangenpufferrod buffer
194, 294,194, 294,
ZusatzstellstangeAdditional control rod
195, 295, 395195, 295, 395
ZusatzdruckfederAdditional pressure spring
196, 296, 396196, 296, 396
ortsfestes Gegenlagerfixed counter bearing
197, 297, 397, 497197, 297, 397, 497
ZusatzstellkolbenAdditional actuating piston
198, 298, 398198, 298, 398
Zusatzkammeradditional chamber
199199
Kanalzugangchannel access
214, 314214, 314
Aufnahmeringreceiving ring
216, 316216, 316
Dichtungsringsealing ring
218, 318218, 318
Deckelcover
222222
StangendurchführungLead-through
224, 324224, 324
Zylinderkörpercylinder body
228, 328228, 328
Entlüftungskanalvent channel
332332
KraftübertragungsflanschKraftübertragungsflansch
334334
AnschlagsfortsatzStop extension
336336
Mitnehmertakeaway
442442
ZusatzzylinderstrukturAdditional cylinder structure
444444
ZusatzzylinderkörperAdditional cylinder body
446446
Zusatzdeckeladditional cover
448a, 448b448a, 448b
Zugangskanalaccess channel
452a, 452b452a, 452b
ZusatzarbeitskammerAdditional working chamber
454454
Vorsprunghead Start
456456
Aufnahmeöffnungreceiving opening
458458
Nutgroove
460460
Dichtungpoetry
461461
BasiszylinderstrukturBase barrel structure
AA
Längsachselongitudinal axis
d1, d2 d 1 , d 2
Durchmesser WirkflächeDiameter effective area
Δr1 Δr 1
Radius (große Wirkfläche)Radius (large effective area)
Δr2 Δr 2
Radius (kleine Wirkfläche)Radius (small effective area)
pE p E
pneumatischer Druckpneumatic pressure
x1 x 1
Wegpath

Claims (18)

Fluidbetriebener Antrieb, wie pneumatischer (3, 103, 203, 303, 403) oder hydraulischer Antrieb, für ein Feldgerät (1, 101, 201, 301, 401) einer prozesstechnischen Anlage, wie einer chemischen Anlage, eines Kraftwerkes, einer Brauerei oder dergleichen, wobei der Antrieb dazu ausgelegt ist, zum Stellen eines Stellventils (5, 105, 205, 305, 405), wie eines Regelungs- und/oder Sicherheitsventils, des Feldgeräts (1, 101, 201, 301, 401) eine Betätigungskraft zu erzeugen, umfassend einen fluidisch, wie pneumatisch oder hydraulisch, betriebenen Basisantrieb zum Bereitstellen einer Basisbetätigungskraft, wenigstens einen Zusatzantrieb zum Bereitstellen einer Zusatzbetätigungskraft, eine mechanische Zu- und/oder Abschaltung des Zusatzantriebs, die in einem Zuschaltzustand den Zusatzantrieb zum Übertragen der Zusatzbetätigungskraft an das Stellventil (5, 105, 205, 305, 405) koppelt und in einem Abschaltzustand den Zusatzantrieb von dem Stellventil (5, 105, 205, 305, 405) entkoppelt, und eine fluidische, wie pneumatische oder hydraulische, Steuerung zum Aktivieren der Zu- und/oder Abschaltung und zum Einstellen des Betrags der zuschaltbaren Zusatzbetätigungskraft.Fluid powered drive, such as pneumatic ( 3 . 103 . 203 . 303 . 403 ) or hydraulic drive, for a field device ( 1 . 101 . 201 . 301 . 401 ) of a process plant, such as a chemical plant, a power plant, a brewery or the like, wherein the drive is designed to provide a control valve ( 5 . 105 . 205 . 305 . 405 ), such as a control and / or safety valve, of the field device ( 1 . 101 . 201 . 301 . 401 ) to generate an actuating force, comprising a fluidically, such as pneumatic or hydraulic, operated base drive for providing a basic operating force, at least one auxiliary drive for providing a Zusatzbetätigungskraft, a mechanical connection and / or disconnection of the auxiliary drive, in a Zuschaltzustand the auxiliary drive for transmitting the Additional actuating force to the control valve ( 5 . 105 . 205 . 305 . 405 ) coupled and in a shutdown the auxiliary drive from the control valve ( 5 . 105 . 205 . 305 . 405 ), and a fluidic, such as pneumatic or hydraulic, control for activating the connection and / or disconnection and for adjusting the amount of the switchable additional operating force. Antrieb nach Anspruch 1, bei dem in dem Abschaltzustand der Zusatzantrieb betreffend die Betätigung des Stellventils (5, 105, 205, 305, 405) wirkungslos gestellt ist und bei dem im Zuschaltzustand die Antriebe in Reihe zum Aufaddieren deren jeweiligen Betätigungskraft oder derart parallel zueinander geschaltet sind, dass der eine größere Betätigungskraft mitteilende Zusatzantrieb den Basisantrieb überlagert.Drive according to Claim 1, in which, in the switch-off state, the auxiliary drive relating to the actuation of the control valve ( 5 . 105 . 205 . 305 . 405 ) is ineffective and in which the drives are connected in series to Aufaddieren their respective actuation force or so parallel to each other in the Zuschaltzustand that the greater actuation force imparting auxiliary drive superimposed on the base drive. Antrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem im Abschaltzustand der Zu- und/oder Abschaltung ein Abtriebsteil des Zusatzantriebs von dem Stellventil (5, 105, 205, 305, 405) derart entkoppelt ist, dass die Zusatzbetätigungskraft des Zusatzantriebs in ein Antriebsgehäuseteil abgeleitet wird.Drive according to one of the preceding claims, in which, in the switch-off state of the connection and / or disconnection, an output part of the auxiliary drive is actuated by the control valve ( 5 . 105 . 205 . 305 . 405 ) is decoupled such that the additional operating force of the auxiliary drive is derived in a drive housing part. Antrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem ein Schaltpunkt zwischen dem Zuschaltzustand und dem Abschaltzustand abhängig von einer Stellposition eines starr mit dem Stellventil (5, 105, 205, 305, 405) zu koppelnden Abtriebsteils, wie eines Stellkolbens, des Zusatzantriebs realisiert ist, und/oder der Schaltpunkt zwischen dem Zuschaltzustand und dem Abschaltzustand dadurch realisiert ist, dass eine von dem Basisantrieb dem Stellventil (5, 105, 205, 305, 405) mitgeteilte Betätigungskraft größer als die von dem Zusatzantrieb aufgebrachte Betätigungskraft wird.Drive according to one of the preceding claims, in which a switching point between the connection state and the disconnection state depends on a positioning position of a rigid with the control valve ( 5 . 105 . 205 . 305 . 405 ) to be coupled to the output part, such as an actuating piston, the auxiliary drive is realized, and / or the switching point between the Zuschaltzustand and the off state is realized by one of the base drive the control valve ( 5 . 105 . 205 . 305 . 405 ) reported actuation force is greater than the applied by the auxiliary drive operating force. Antrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Schaltzustandswechsel von dem Abschaltzustand in den Zuschaltzustand abhängig von der Stellposition des Abtriebsteils, wie eines Stellkolbens, des Zusatzantriebs relativ zu der Stellposition eines starr mit dem Stellventil (5, 105, 205, 305, 405) zu koppelnden oder gekoppelten Abtriebsteils, wie eines Stellkolbens, des Basisantriebs realisiert ist.Drive according to one of the preceding claims, in which the switching state change from the switch-off state into the switch-on state depends on the actuating position of the driven part, such as an actuating piston, of the auxiliary drive relative to the actuating position of a rigidly connected to the control valve ( 5 . 105 . 205 . 305 . 405 ) to be coupled or coupled output part, such as an actuating piston, the basic drive is realized. Antrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Zu- und/oder Abschaltung durch einen Mitnehmermechanismus gebildet ist, der dadurch in den Zuschaltzustand gebracht wird, dass ein Stellkolben des Zusatzantriebs einen Stellkolben des Basisantriebs in der Stellschließ- oder -öffnungsrichtung mitnimmt.Drive according to one of the preceding claims, wherein the connection and / or disconnection is formed by a driver mechanism, which is brought into the connected state in that an actuating piston of the auxiliary drive entrains an actuating piston of the base drive in the Stellschließ- or -öffnungsrichtung. Antrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem ein Stellkolben des Basisantriebs und ein Stellkolben des Zusatzantriebs eine gemeinsame Arbeitskammer begrenzen.Drive according to one of the preceding claims, in which an actuating piston of the base drive and an actuating piston of the auxiliary drive limit a common working chamber. Antrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem ein Stellkolben des Basisantriebs und des Zusatzantriebs im Zuschaltzustand eine gemeinsam bewegliche Bauteilunion bilden, die eine selbe fluidische Arbeitskammer der beiden Antriebe fluiddicht begrenzt, und/oder bei dem im Abschaltzustand die Stellkolben derart funktionsgetrennt sind, dass nur die Wirkfläche des Stellkolben des Basisantriebs dem Stellventil (5, 105, 205, 305, 405) eine Betätigungskraft mitteilt.Drive according to one of the preceding claims, in which a control piston of the base drive and the auxiliary drive form a jointly movable component union in the connected state, which fluid-tight limits a same fluidic working chamber of the two drives, and / or in which the control pistons are so functionally separated in the off state that only the effective area of the actuating piston of the basic drive the control valve ( 5 . 105 . 205 . 305 . 405 ) communicates an actuation force. Antrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Zusatzantrieb eine fluidische, wie pneumatische (43) oder hydraulische, Arbeitskammer aufweist, die mit der fluidischen Steuerung gekoppelt ist, um einen Fluiddruck in der Arbeitskammer einzustellen, der auf einen die Arbeitskammer begrenzenden Stellkolben des Zusatzantriebs wirkt, wobei die Zusatzbetätigungskraft dadurch eingestellt wird, dass entsprechend einer Fluiddruckänderung eine gespeicherte Betätigungskraft, wie eine auf den Stellkolben stets wirkende, vorgespannte Federkraft, freigegeben oder zurückgehalten wird, oder der Fluiddruck in der Arbeitskammer verändert wird.Drive according to one of the preceding claims, in which the auxiliary drive has a fluidic, such as pneumatic ( 43 ) or hydraulic, working chamber, which is coupled to the fluidic control to adjust a fluid pressure in the working chamber, which acts on a limiting the working chamber actuating piston of the auxiliary drive, wherein the additional operating force is adjusted by a stored actuating force, such a on the adjusting piston always acting, biased spring force is released or retained, or the fluid pressure in the working chamber is changed. Antrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die fluidische Steuerung zum kontinuierlichen Einstellen des Betrags der zuschaltbaren Zusatzbetätigungskraft ausgelegt ist.Drive according to one of the preceding claims, in which the fluidic control is designed to continuously adjust the amount of the switchable additional operating force. Antrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die fluidische Steuerung den Schaltzustandswechsel der Zu- und/oder Abschaltung dadurch veranlasst, dass bei Über- oder Unterschreitung eines vorbestimmten Fluiddrucks in einer fluidischen Arbeitskammer des Zusatzantriebs und/oder bei Erreichen einer vorbestimmten Verlagerungsposition des Stellkolbens des Zusatzantriebs letzterer zu- oder abgeschaltet wird, und/oder dass bei Einstellen eines vorbestimmten Fluiddruckverhältnisses zwischen wenigstens einer fluidischen Arbeitskammer des Basisantriebs und/oder wenigstens einer fluidischen Arbeitskammer des Zusatzantriebs ein mit dem Stellventil (5, 105, 205, 305, 405) starr befestigbarer oder befestigter Stellkolben des Basisantriebs mit einem Stellkolben des Zusatzantriebs stellkraftübertragungsgemäß gekoppelt wird, wobei die stellkraftübertragungsgemäße Koppelung durch einen fluidischen Kurzschluss zweier gegeneinander arbeitenden Arbeitskammern des Basisantriebs oder durch starres Aneinanderkoppeln der Stellkolben realisiert ist.Drive according to one of the preceding claims, wherein the fluidic control causes the switching state change of the connection and / or disconnection characterized in that when exceeding or falling below a predetermined fluid pressure in a fluidic working chamber of the auxiliary drive and / or upon reaching a predetermined displacement position of the actuating piston Additional drive the latter is switched on or off, and / or that when setting a predetermined fluid pressure ratio between at least one fluidic working chamber of the base drive and / or at least one fluidic working chamber of the auxiliary drive with the control valve ( 5 . 105 . 205 . 305 . 405 ) rigidly fastened or fixed actuating piston of the base drive is coupled Stellkraftübertragungsgemäß with an actuating piston of the auxiliary drive, wherein the Stellkraftübertragungsgemäße coupling is realized by a fluidic short circuit between two working chambers of the basic drive or by rigid coupling together the actuator piston. Antrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Zusatzantrieb ebenfalls fluidisch, wie pneumatisch oder hydraulisch, betrieben ist und beide Antriebe als doppeltwirkender fluidischer Antrieb ausgeführt sind, der jeweils ein Kammergehäuse, wie einen Zylinder, mit zwei fluidisch gegeneinander arbeitenden Arbeitskammern umfasst, die von einem Stellkolben fluidisch isoliert sind, und/oder wobei der Stellkolben eines Antriebs, wie des Zusatzantriebs, starr an das Kammergehäuse des anderen Antriebs, wie des Basisantriebs, befestigt ist, um gemeinsam mit dem Stellkolben des einen Antriebs gestellt zu werden.Drive according to one of the preceding claims, wherein the auxiliary drive is also fluidly, such as pneumatically or hydraulically operated and both drives are designed as a double-acting fluidic drive, each comprising a chamber housing, such as a cylinder, with two fluidly working chambers working against each other, of a servo piston are fluidically isolated, and / or wherein the actuating piston of a drive, such as the auxiliary drive, is rigidly attached to the chamber housing of the other drive, such as the base drive, to be put together with the actuating piston of a drive. Antrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der fluidische Zusatzantrieb eine gegenüber einer fluidisch beaufschlagten Basiswirkfläche eines Stellkolbens des Basisantriebs größere Zusatzwirkfläche umfasst, die größer als die Basiswirkfläche ist, und/oder ein Zwangsmittel maximaler Zusatzbetätigungskraft, wie ein mechanisches, magnetisches oder elektromagnetisches, Zwangsmittel umfasst.Drive according to one of the preceding claims, wherein the fluidic auxiliary drive comprises a relation to a fluidically acted Basiswirkfläche an actuating piston of the base drive larger additional effective area which is greater than the Basiswirkfläche, and / or a forced means of maximum additional operating force, such as a mechanical, magnetic or electromagnetic, forced means includes. Antrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Basisantrieb und der wenigstens eine Zusatzantrieb dadurch in Reihe geschaltet sind, dass sämtliche Antriebe mit dem Stellventil (5, 105, 205, 305, 405) gekoppelt sind und im Verlauf des Stellwegs in die gegenüberliegende Endposition ein Zusatzantrieb nach dem anderen deaktiviert wird bis lediglich ein Basisantrieb aktiv ist, der das Verbringen des Stellventils (5, 105, 205, 305, 405) in die gegenüberliegende Endstellung erreicht.Drive according to one of the preceding claims, in which the base drive and the at least one auxiliary drive are connected in series in that all drives are connected to the control valve ( 5 . 105 . 205 . 305 . 405 ) are coupled and in the course of the travel in the opposite end position, an additional drive after another is deactivated until only a base drive is active, the movement of the control valve ( 5 . 105 . 205 . 305 . 405 ) reached in the opposite end position. Verfahren zum Betreiben eines fluidbetriebenen Antriebs, wie eines pneumatischen (3, 103, 203, 303, 403) oder hydraulischen Antriebs, zum Erzeugen einer Betätigungskraft zum Stellen eines Stellventils (5, 105, 205, 305, 405), wie eines Regelungs- und/oder Sicherheitsventils, einer prozesstechnischen Anlage, wie einer chemischen Anlage, eines Kraftwerkes, einer Brauerei oder dergleichen, wobei: (i) eine fluidische, wie pneumatische oder hydraulische, Basisbetätigungskraft bereitgestellt wird, (ii) wenigstens eine Zusatzbetätigungskraft bereitgestellt wird, (iii) die Zusatzbetätigungskraft zu einem vorbestimmten Betriebszustand zu- oder abgeschaltet wird, wobei das Zu- oder Abschalten des Zusatzantriebs durch Aktivieren oder Deaktivieren von Wirkfläche des Stellkolbens des Zusatzantriebs realisiert werden, und (iv) ein Betrag der mitzuteilenden Zusatzbetätigungskraft fluidisch, wie pneumatisch oder hydraulisch, eingestellt wird, wobei das Betriebsverfahren gemäß der Funktionsmerkmale des nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 14 ausgebildeten Antriebs verfährt.Method for operating a fluid-operated drive, such as a pneumatic ( 3 . 103 . 203 . 303 . 403 ) or hydraulic drive, for generating an actuating force for setting a control valve ( 5 . 105 . 205 . 305 . 405 ), such as a control and / or safety valve, a process plant, such as a chemical plant, a power plant, a brewery or the like, wherein: (i) a fluidic, such as pneumatic or hydraulic, basic operating force is provided, (ii) at least one Additional actuating force is provided, (iii) the additional operating force is switched on or off to a predetermined operating state, wherein the activation or deactivation of the auxiliary drive by activating or deactivating active surface of the actuating piston of the auxiliary drive can be realized, and (iv) an amount of the additional operating force to be communicated fluidly , as pneumatic or hydraulic, is adjusted, wherein the operating method according to the features of the trained according to one of the preceding claims 1 to 14 drive. Verfahren nach Anspruch 15, das beim Anfahren des Stellkolbens aus einer Ruhestellung und/oder zumindest beim Einfahren des Stellkolbens in eine Endstellung, wie in eine Schließstellung oder Öffnungsstellung, des Stellventils (5, 105, 205, 305, 405), der Zusatzantrieb zu geschaltet wird.Method according to Claim 15, which, when the actuating piston is started, is moved from a rest position and / or at least when the actuating piston is moved into an end position, such as into a closed position or open position, of the control valve ( 5 . 105 . 205 . 305 . 405 ), the auxiliary drive is switched to. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 15 bis 16, wobei das Zu- oder Abschalten des Zusatzantriebs durch Aktivieren oder Deaktivieren von Wirkfläche des Stellkolbens des Zusatzantriebs realisiert werden.Method according to one of the preceding claims 15 to 16, wherein the connection or disconnection of the auxiliary drive can be realized by activating or deactivating effective area of the actuating piston of the auxiliary drive. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 15 bis 17, wobei beim Zuschalten der Zusatzbetätigungskraft die Betätigungskräfte aufaddierend dem Stellventil (5, 105, 205, 305, 405) mitgeteilt werden oder die Zusatzbetätigungskraft die Basisbetätigungskraft überlagert und/oder beim Abschalten nur die Basisbetätigungskraft dem Stellventil (5, 105, 205, 305, 405) mitgeteilt werden.Method according to one of the preceding claims 15 to 17, wherein upon activation of the additional actuating force, the actuating forces are added to the control valve ( 5 . 105 . 205 . 305 . 405 ) or the additional actuating force superimposed on the base actuating force and / or only the basic actuating force when switching off the control valve ( 5 . 105 . 205 . 305 . 405 ).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113932017B (en) * 2021-10-26 2023-12-08 沛县鑫鸿驰交通运输设备有限公司 Sand blasting abrasive valve for sand blasting machine

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012073172A1 (en) * 2010-11-30 2012-06-07 Habonim Industrial Valves & Actuators Ltd. Actuator with fail-safe position
DE102009058225B4 (en) * 2009-12-14 2013-04-11 Samson Aktiengesellschaft Pneumatic linear drive and field device
DE102012021388A1 (en) * 2012-10-31 2014-04-30 Samson Aktiengesellschaft Pneumatic drive system and method for operating the pneumatic drive system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009058225B4 (en) * 2009-12-14 2013-04-11 Samson Aktiengesellschaft Pneumatic linear drive and field device
WO2012073172A1 (en) * 2010-11-30 2012-06-07 Habonim Industrial Valves & Actuators Ltd. Actuator with fail-safe position
DE102012021388A1 (en) * 2012-10-31 2014-04-30 Samson Aktiengesellschaft Pneumatic drive system and method for operating the pneumatic drive system

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