DE102016114285A1

DE102016114285A1 - Flange support for mutual support of a control armature and an actuator and measuring device

Info

Publication number: DE102016114285A1
Application number: DE102016114285.9A
Authority: DE
Inventors: Stefan Kolbenschlag; Rainer Oberheim
Original assignee: Samson AG
Current assignee: Samson AG
Priority date: 2016-08-02
Filing date: 2016-08-02
Publication date: 2018-02-08
Also published as: WO2018024496A1; CN207848530U

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Flanschträger zum gegenseitigen Tragen einer Stellarmatur, wie eines Stellventils, einer prozesstechnischen Anlage, wie einer petrochemischen Anlage, einer lebensmittelverarbeitenden Anlage, einer Kernkraftanlage oder dergleichen, und eines die Stellarmatur betätigenden Stellantriebs, wie ein pneumatischer oder elektrischer Hub- oder Schwenkantrieb, wobei der Flanschträger nur in einer einzigen Deformationsvorzugsrichtung, wie einer eine axiale Abstützrichtung des Flanschträgers umgebenden Umfangsrichtung, deformationsweich ausgebildet ist.The invention relates to a flange support for mutual support of a control valve, such as a control valve, a process plant, such as a petrochemical plant, a food processing plant, a nuclear power plant or the like, and a Stellarmatur actuated actuator, such as a pneumatic or electric lifting or rotary actuator, wherein the flange is deformed soft only in a single deformation preferred direction, such as a surrounding an axial support direction of the Flanschträgers circumferential direction.

Description

Die Erfindung betrifft einen Flanschträger zum gegenseitigen Tragen einer Stellarmatur, wie eines Stellventils, einer prozesstechnischen Anlage, wie einer chemischen oder petrochemischen Anlage, einer Lebensmittel verarbeitenden Anlage, insbesondere einer Brauerei, einer Kernkraftanlage oder dergleichen, und eines die Stellarmatur betätigenden Stellantriebs, wie eines pneumatischen Stellantriebs, insbesondere eines pneumatischen Hub- oder Schwenkantriebs. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Messeinrichtung, die sich des erfindungsgemäßen Flanschträgers bedient.The invention relates to a flange support for mutual support of a control valve, such as a control valve, a process plant, such as a chemical or petrochemical plant, a food-processing plant, in particular a brewery, a nuclear power plant or the like, and an actuating armature actuating actuator, such as a pneumatic Actuator, in particular a pneumatic lifting or rotary actuator. Furthermore, the invention relates to a measuring device which makes use of the flange carrier according to the invention.

Es ist grundsätzlich bekannt, zur Messung eines Drehmoments bei einem Drehstellantrieb zum Betätigen des Stellventils der prozesstechnischen Anlage die dynamische, von der Drehantriebskraft abhängige Abstützgegenkraft des Drehantriebs an dem Flanschträger, der die Gehäuse des Drehantriebs und des Stellventils starr aneinander koppelt, zu messen. Aus DE 298 11 115 U1 ist ein Messsystem zur Erfassung der Spindelkraft einer Stellarmatur bekannt. Mit dem Messsystem soll ein Fehlverhalten der Armatur identifiziert werden, insbesondere wenn erhöhte Reibwerte infolge von Alterungseinflüsse oder Materialablagerung zu sehr großen Stellkräften führen. Es ist bekannt, einen Kraftsensor in Form eines Kraftmessrings als Unterlegscheibe an einer Verbindungsschraube am Trägerflansch zwischen der Stellarmatur und dem Stellantrieb zu montieren.It is generally known to measure a torque at a rotary actuator for actuating the control valve of the process plant, the dynamic, dependent on the rotational drive force Abstützgegenkraft the rotary drive on the flange, which rigidly coupled to each other, the housing of the rotary drive and the control valve. Out DE 298 11 115 U1 a measuring system for detecting the spindle force of a control valve is known. With the measuring system a malfunction of the valve is to be identified, especially when increased friction due to aging or material deposition lead to very large restoring forces. It is known to mount a force sensor in the form of a force measuring ring as a washer on a connecting screw on the support flange between the control armature and the actuator.

DE 38 20 838 A1 offenbart eine Einrichtung zum Messen des Drehmoments einer durch einen Stellantrieb bewegbaren Stellarmatur. Bei einer Ausführung sind das Gehäuse des Stellantriebs und das Gehäuse der Stellarmatur über einen buchsenförmigen Flanschträger miteinander verbunden, wobei Dehnmessstreifen an einem geschwächten Flanschträger-Abschnitt angeordnet sind, der als Freidrehung bezeichnet wird und durch eine dünne Flanschwand ausgebildet ist. Es ist bekannt, dass Dehnmessstreifen eine dehnende oder stauchende, elastische Verformung oberflächennah erfasst, wobei kleinste Verformungen im μm-Bereich detektiert werden. Ein Dehnmessstreifen gibt Messwerte auf der Basis der Änderung dessen elektrischen Widerstands und direkte Auskunft über die dort wirkende Spannung. DE 38 20 838 A1 discloses a device for measuring the torque of an actuating armature movable by an actuator. In one embodiment, the housing of the actuator and the housing of the control armature are interconnected via a sleeve-shaped flange carrier, wherein strain gauges are arranged on a weakened Flanschträger-section, which is referred to as free rotation and is formed by a thin flange wall. It is known that strain gauges detected a stretching or upsetting, elastic deformation near the surface, with smallest deformations in the micron range are detected. A strain gauge gives readings based on the change in electrical resistance and direct information about the voltage acting there.

Es zeigte sich bei den bekannten Messsystemen, dass keine hohe Messgenauigkeit verlässlich sichergestellt werden kann, weil eine Vielzahl von vorhersehbaren und unvorhersehbaren Störkräften, die auf den Trägerflansch einwirken, mit dem bekannten Messkonzept keinen direkten präzisen Rückschluss auf die tatsächliche abgegebene, innere Stellkraft zulassen.It was found in the known measuring systems that no high accuracy can be reliably ensured because a variety of predictable and unpredictable disturbing forces acting on the support flange, with the known measuring concept no direct precise inference to the actual output, inner force allow.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, insbesondere einen Flanschträger zum Tragen einer Stellarmatur, wie eines Stellventils einer prozesstechnischen Anlage, und einen die Stellarmatur betätigenden Stellantrieb bereitzustellen, mit dem eine von dem Stellantrieb auf die Stellarmatur zu übertragende Stellkraft, wie ein Drehmoment, präzise bestimmt werden kann.It is an object of the invention to overcome the disadvantages of the prior art, in particular a flange support for carrying a control armature, such as a control valve of a process plant, and provide the actuator armature actuating actuator, with the one to be transmitted from the actuator to the control armature adjusting force how a torque can be precisely determined.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.This object is solved by the features of claim 1.

Danach ist ein Flanschträger zum Tragen einer Stellarmatur, wie eines Stellventils, einer prozesstechnischen Anlage, wie einer petrochemischen Anlage, einer Lebensmittel verarbeitenden Anlage, einer Kernkraftanlage oder dergleichen, und eines die Stellarmatur betätigenden, pneumatischen oder elektrischen Stellantriebs, wie eines Schwenkantriebs, vorgesehen. Der Flanschträger hält im montierten Zustand durch Übertragung der Trag- und Lagerkräfte zwischen den jeweiligen Gehäusen die Stellarmatur an dem Stellantrieb, so dass insbesondere keine weitere Tragstruktur notwendig ist. Ist die Stellarmatur ortsfest an einer Prozessanlagenleitung angebaut, trägt die Stellarmatur über den Flanschträger den Stellantrieb. Gleiches gilt umgekehrt, sollte der Stellantrieb an einem ortsfesten Bestandteil der Prozessanlage montiert sein und die Stellarmatur daran frei getragen sein. Es sei klar, dass sowohl die Stellarmatur als auch der Flanschträger an einem Prozessanlagenteil montiert sein kann, so dass nur ein Teil der Tragkräfte tatsächlich von dem Flanschträger zwischen den Gehäusen der Stellarmatur und des Stellantriebs übertragen werden. Der Flanschträger ist dazu ausgeführt, Reaktionskräfte zwischen den Gehäusen des Stellantriebs und der Stellarmatur zu übertragen, die entstehen, wenn der Stellantrieb die Stellarmatur in die gewünschte Position verfährt. Die Stellkräfte werden im Folgenden auch Betriebsstellkräfte genannt, die sich beispielsweise je nach Fluidströmungsstärke in der Prozessanlagenleitung und/oder Haft- und Gleitreibungskräften der beweglichen Elemente der Stellarmatur und des Stellantriebs ergeben. Wenn der Flanschträger ortsfest an eine Anlagenstruktur montiert ist, kann der Flanschträger beide, die Stellarmatur und den Stellantrieb, als einziges Tragelement tragen. Selbstverständlich können weitere zusätzliche Trag- und Stützelemente vorgesehen sein. Auf dem Gebiet der Feldgeräte wird der Flanschträger auch Laterne, Tragrahmen, Oberteil oder Joch genannt, wobei diese Tragstrukturen durch sich hauptsächlich in axialer Abstützrichtung erstreckende Abstützsäulen gebildet sind, die in beispielsweise äquidistanten Umfangsabständen zueinander angeordnet sind, um einen Zugriff von außen auf die Stellstange oder Stellwelle, die im Inneren der Laterne oder des Jochs verlaufen und bewegt werden, zu ermöglichen. Die Tragstruktur oder der Flanschträger kann aber auch eine geschlossene Rohrstruktur bilden, die abschnittsweise radial geöffnet oder geschwächt ist, um insbesondere die Abstützsäulen zu bilden. Der Flanschträger hat entsprechend seines ersten Begriffsteils zwei Flanschseiten, nämlich den stellantriebsseitigen Flansch und den stellarmaturseitigen Flansch, wobei eine starre, unbewegliche Befestigung des jeweiligen Gehäuses des Stellantriebs bzw. der Stellarmatur an den Flanschträger zu erreichen ist. Der Flanschträger kann einstückig mit dem jeweiligen Gehäuse der Stellarmatur und des Stellantriebs verbunden sein. Üblicherweise kann ein Flanschträger einen mittigen Durchgang aufweisen, durch den sich ein Stellglied, wie die Stellstange oder die Stellwelle, des Stellantriebs bzw. der Stellarmatur erstrecken kann. Die Stellstange bzw. Stellwelle hat einen Mindestquerschnitt, wie einen Durchmesser beispielsweise von 3 mm oder 5 mm bis über 300 mm, je nach Auslegung des Stellantriebs und der Stellarmatur. Der Stellantrieb erhält insbesondere bei prozesstechnischen Anlagen eine elektrische oder pneumatische Antriebsenergie, mit der eine Stellantriebskraft erzeugt wird, um eine Hubbewegung oder Schwenkbewegung der Stellarmatur auszuführen. Dabei kann der Stellantrieb eine Nennstellkraft abgeben, die zum Überwinden einer mechanischen Stellfeder ausgelegt sein kann und/oder in dem Bereich von 100 N bis 600 N, 800 N, 1000 N, 2000 N und gegebenenfalls darüber liegen kann.Thereafter, a Flanschträger for supporting a control valve, such as a control valve, a process plant, such as a petrochemical plant, a food processing plant, a nuclear power plant or the like, and a Stellarmatur actuated, pneumatic or electric actuator, such as a rotary actuator, is provided. The flange supports in the mounted state by transmitting the supporting and bearing forces between the respective housings, the control valve to the actuator, so that in particular no further supporting structure is necessary. If the control valve is mounted stationary on a process plant line, the control valve carries the actuator via the flange carrier. The same applies vice versa, the actuator should be mounted on a stationary part of the process plant and the control armature should be worn freely. It should be understood that both the control armature and the flange support may be mounted on a process equipment part such that only a portion of the support forces are actually transmitted by the flange support between the actuator armature and actuator housings. The flange carrier is designed to transmit reaction forces between the actuator and actuator housings that arise when the actuator moves the actuator to the desired position. The actuating forces are also referred to hereinafter as operating actuating forces, which result, for example, depending on the fluid flow rate in the process plant line and / or static and sliding friction forces of the movable elements of the control valve and the actuator. When the flange carrier is fixedly mounted to a plant structure, the flange carrier can carry both the control armature and the actuator as a single support member. Of course, additional additional support and support elements can be provided. In the field of field devices, the flange is also called lantern, support frame, upper part or yoke, which support structures are formed by mainly in the axial support direction extending support columns, which are arranged in, for example, equidistant circumferential distances from each other to allow access from the outside to the control rod or Stellwelle, which run inside the lantern or the yoke and be moved to allow. The support structure or the Flange support can also form a closed tube structure, which is partially opened or weakened radially, in particular to form the Abstützsäulen. The flange has according to its first part of the term two sides of the flange, namely the actuator side flange and the Stellarmaturseitigen flange, with a rigid, immovable attachment of the respective housing of the actuator or the control armature is to reach the flange. The flange can be integrally connected to the respective housing of the control valve and the actuator. Usually, a flange can have a central passage through which an actuator, such as the control rod or the control shaft, the actuator or the control valve can extend. The control rod or actuating shaft has a minimum cross-section, such as a diameter, for example, from 3 mm or 5 mm to over 300 mm, depending on the design of the actuator and the control valve. The actuator receives in particular in process engineering equipment an electrical or pneumatic drive energy with which an actuator force is generated to perform a lifting movement or pivotal movement of the control valve. In this case, the actuator can deliver a Nennstellkraft that can be designed to overcome a mechanical spring and / or in the range of 100 N to 600 N, 800 N, 1000 N, 2000 N and optionally may be over.

Erfindungsgemäß ist der Flanschträger derart konzipiert, dass er nur in einer einzigen Deformationsvorzugsrichtung, wie in einer eine axiale Abstützrichtung des Flanschträgers umgebenden Umfangsrichtung, deformationsweich ausgebildet ist. Die einzige Deformationsvorzugsrichtung ist durch den Flanschträger festgelegt. Der Flanschträger lässt bei der Übertragung der Stellantriebskraft von dem Stellantrieb auf die Stellarmatur eine elastische Deformation nur in dieser Deformationsvorzugsrichtung zu, so dass ein stellantriebsseitiger Flanschabschnitt relativ zu einem stellarmaturseitigen Flanschabschnitt nur in der vorbestimmten Deformationsvorzugsrichtung verschoben wird. Anhand der Verschiebung oder Verlagerung der jeweiligen beiden Flanschabschnitte kann auf die aufgebrachten Nennstellkräfte des Stellantriebs Kenntnis geschlossen werden. Hierzu können Erfahrungswerte und flanschträgerspezifische Deformationsparameter, wie ein Elastizitätsmodul des Flanschträgers in der Deformationsvorzugsrichtung genutzt werden, um nach Erfassung der elastischen Deformationsbewegung in der Deformationsvorzugsrichtung die eingesetzte Nennstellkraft zu errechnen. Die Deformation ist elastisch, so dass bei fehlender Belastung – bei aufgehobener Stellkraft – der Flanschträger längs der Deformationsvorzugsrichtung in die Ausgangsposition/den Ausgangszustand zurückgeführt wird, in der insbesondere ausschließlich statische Tragkräfte wirken.According to the invention, the flange carrier is designed in such a way that it has a deformation-soft design only in a single preferred deformation direction, such as in a circumferential direction surrounding an axial support direction of the flange carrier. The only preferred deformation direction is determined by the flange. The flange carrier allows in the transmission of the actuator force from the actuator to the control armature elastic deformation only in this preferred deformation direction, so that an actuator side flange is moved relative to a Stellarmaturseitigen flange only in the predetermined deformation preferred direction. On the basis of the displacement or displacement of the respective two flange sections can be closed to the applied Nennstellkräfte of the actuator knowledge. For this purpose, empirical values and flange carrier-specific deformation parameters, such as a modulus of elasticity of the flange carrier in the preferred deformation direction, can be used to calculate the nominal setting force used after detection of the elastic deformation movement in the preferred deformation direction. The deformation is elastic, so that in the absence of load - with repealed force - the flange is fed back along the direction of deformation preference in the starting position / the initial state in which act exclusively static load-bearing forces.

Der Flanschträger legt anhand seiner Tragfunktion ein Koordinatenrichtungssystem ausgehend vom Stellantrieb oder der Stellarmatur fest, und definiert eine axiale Abstützrichtung, die insbesondere mit der Stellrichtung des Stellantriebs und/oder der Längserstreckung der Stellstange zusammenfällt, eine zur Abstützrichtung senkrechte Radialrichtung, wobei vorzugsweise sämtliche sich sternförmig von der axialen Abstützrichtung radial erstreckende Radialrichtungen gemeint sind, sowie eine die Abstützrichtung umgebende und zur Radialrichtung senkrechte Umfangsrichtung. Vorzugsweise fällt die Deformationsvorzugsrichtung mit genau einer, insbesondere der Umfangsrichtung des Flanschträgers, dieser drei Koordinatenrichtungen zusammen, wobei insbesondere der Flanschträger in den restlichen Richtungen, insbesondere sowohl in axialer Abstützrichtung als auch in der Radialrichtung, deformationssteifer ausgebildet ist. Erfindungsgemäß bewegen sich der stellantriebsseitige Flansch des Flanschträgers und der stellarmaturseitige Flansch des Flanschträgers längs der vordefinierten Deformationsvorzugsrichtung, wenn, insbesondere über die statischen Tragkräfte hinaus, Antriebsreaktionskräfte zwischen dem Stellantrieb und der Stellarmatur wirken. Diese Deformationsrelativbewegung, die in Deformationsvorzugsrichtung ausgerichtet ist, wird messtechnisch erfasst und insbesondere rechnerisch verarbeitet, um Rückschlüsse auf die aktuellen, abgegebenen Stellantriebskräfte zu ziehen. Mit den erfassten Stellantriebskräften können auch Rückschlüsse auf die Funktionsfähigkeit des Feldgeräts getroffen werden.Based on its supporting function, the flange carrier determines a coordinate direction system starting from the actuator or the control fitting, and defines an axial support direction, which coincides in particular with the setting direction of the actuator and / or the longitudinal extension of the control rod, a radial direction perpendicular to the support direction, preferably all star-shaped from The axial support direction radially extending radial directions are meant, as well as a support direction surrounding and perpendicular to the radial direction circumferential direction. Preferably, the deformation preferred direction coincides with exactly one, in particular the circumferential direction of the Flanschträgers, these three coordinate directions together, wherein in particular the flange is formed in the remaining directions, in particular both in the axial support direction and in the radial direction, deformation stiff. According to the invention, the actuator-side flange of the Flanschträgers and the Stellarmaturseitige flange of the Flanschträgers move along the predefined deformation preferred direction when, in particular beyond the static load forces, drive reaction forces between the actuator and the control armature act. This deformation relative movement, which is oriented in deformation preferred direction, is detected by measurement and processed in particular computationally to draw conclusions about the current, output actuator forces. With the detected actuator forces also conclusions about the functionality of the field device can be made.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung hat der Flanschträger einen stellantriebsseitigen Flansch oder Befestigungsflanschkörper, einen stellarmaturseitigen Flansch oder Befestigungsflanschkörper und einen die beiden Flansche in Deformationsvorzugsrichtung federelastisch beweglich aneinander anlenkenden Federkonturabschnitt. Der Federkonturabschnitt kann als federelastisches Kopplungsgelenk fungieren und insbesondere dazu ausgebildet sein, den ausgelegten Befestigungsflanschkörper federelastisch in eine Ausgangsposition zurückzuführen. Vorzugsweise ist der Federkonturabschnitt durch mehrere Federstege realisiert, die sich insbesondere einstückig zwischen den genannten Flanschen erstrecken. Die Federbeweglichkeit der Flansche mittels des Federkonturabschnitts kann durch separate, beweglich gelagerte Führungs- oder Gelenkelemente realisiert sein, die ein Verlagern der beiden Flansche nur in der Deformationsvorzugsrichtung zulassen, wobei zusätzliche Federelemente für das Rückführen in die vorbestimmte Ausgangsposition vorgesehen sein können. Zudem oder alternativ dazu kann der Federkonturabschnitt mit einer Deformationssperre versehen sein, welche eine Beweglichkeit des Federkonturabschnitts in einer anderen Richtung wie der Deformationsvorzugsrichtung verhindert.In a preferred embodiment of the invention, the flange carrier has an actuator-side flange or mounting flange body, a Stellarmaturseitigen flange or Befestigungsflanschkörper and the two flanges in the preferred deformation direction resiliently mutually articulating spring contour section. The spring contour portion can act as a resilient coupling joint and in particular be designed to return the designed Befestigungsflanschkörper resiliently into a starting position. Preferably, the spring contour portion is realized by a plurality of spring webs, which in particular extend integrally between said flanges. The spring mobility of the flanges by means of the spring contour section can be realized by separate, movably mounted guide or hinge elements which allow a displacement of the two flanges only in the deformation preferred direction, with additional spring elements can be provided for returning to the predetermined starting position. In addition or alternatively, the spring contour portion may be provided with a deformation barrier, which is a mobility of the spring contour portion in another Direction as the deformation preferred direction prevents.

Vorzugsweise ist der Federkonturabschnitt ohne Führungs- oder Gelenkelemente und ohne zusätzliche Federelemente ausgeführt und auf der Basis eines einstückigen Metall- oder Kunststoffteils derart geschwächt und/oder ausgestaltet, dass der Flanschträger nur in der Deformationsvorzugsrichtung, vorzugsweise nur in Umfangsrichtung, deformationsweich ist, vorzugsweise deformationsweicher als in allen anderen Koordinatenrichtungen des Flanschträgers, wie in axialer Abstützrichtung und in radialer Richtung.Preferably, the spring contour portion is executed without guide or joint elements and without additional spring elements and weakened on the basis of a one-piece metal or plastic part and / or configured such that the flange is deformation soft only in the preferred deformation direction, preferably only in the circumferential direction, preferably deformation soft than in all other coordinate directions of the Flanschträgers, as in the axial support direction and in the radial direction.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die die Flanschträgerstruktur festlegende Deformationsvorzugsrichtung nicht linear, sondern kreisförmig umlaufend, vorzugsweise konzentrisch um die axiale Abstützrichtung.In a preferred embodiment of the invention, the deformation preferred direction defining the flange support structure is not linear, but circular, preferably concentric about the axial support direction.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist eine elastische Verformungssteifigkeit des Federkonturabschnitts in den anderen Koordinatenrichtungen, wie in axialer Abstützrichtung und in Radialrichtung, des Flanschträgers um wenigstens 50%, vorzugsweise 100%, insbesondere um das wenigstens Dreifache, wenigstens Vierfache oder wenigstens Fünffache, größer als eine elastische Verformungssteifigkeit des Federkonturabschnitts in Deformationsvorzugsrichtung, wie der Umfangsrichtung.In a further development of the invention, an elastic deformation stiffness of the spring contour section in the other coordinate directions, such as in the axial support direction and in the radial direction, of the Flanschträgers by at least 50%, preferably 100%, in particular by at least three times, at least four times or at least five times greater than one elastic deformation stiffness of the spring contour portion in the deformation preferential direction, such as the circumferential direction.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Flanschträger, insbesondere der Federkonturabschnitt, derart elastisch-deformationsweich in der Deformationsvorzugsrichtung ausgeführt, dass bei Übertragung einer Betriebsstellkraft, wie eines Betriebsdrehmoments, von dem Stellantrieb auf die Stellarmatur eine elastische Deformationsrelativbewegung zwischen einem stellarmaturseitigen Flansch und einem stellantriebsseitigen Flansch in Deformationsvorzugsrichtung einhergeht, wobei die Deformationsrelativbewegung mittels einer Positionserfassungseinrichtung, wie einer induktiven oder kapazitiven Messeinrichtung, ermittelbar ist. Die ausgeführte Amplitude der Deformationsrelativbewegung ist aufgrund der konstruktiven Ausgestaltung des Federkonturabschnitts eingestellt, so dass die Positionserfassungseinrichtung auch Mindeststellantriebskräfte des Stellantriebs aufgrund einer Deformationsverlagerung der Flansche in der Deformationsvorzugsrichtung erfassen kann. Dabei können Deformationsbewegungsamplituden zwischen den beiden Flanschen von 0,1 mm, 0,2 mm, 0,3 mm, 0,5 mm, 0,8 mm, 1 mm, 1,5 mm, 2 mm, 3 mm, 5 mm, 10 mm oder mehr einhergehen.In a preferred embodiment of the invention, the flange, in particular the spring contour portion, such elastic-deformation soft executed in the deformation preferred direction that upon transmission of an operating force, such as an operating torque, from the actuator to the control armature elastic deformation relative movement between a Stellarmaturseitigen flange and an actuator-side flange in Deformationsvorzugsrichtung goes, wherein the deformation relative movement by means of a position detection device, such as an inductive or capacitive measuring device, can be determined. The executed amplitude of the deformation relative movement is adjusted due to the constructional configuration of the spring contour section, so that the position detection device can also detect minimum actuating drive forces of the actuator due to a deformation displacement of the flanges in the deformation preferred direction. In this case, deformation movement amplitudes between the two flanges of 0.1 mm, 0.2 mm, 0.3 mm, 0.5 mm, 0.8 mm, 1 mm, 1.5 mm, 2 mm, 3 mm, 5 mm, 10 mm or more.

Insbesondere die induktive oder kapazitive oder potentiometrische Messeinrichtung benötigt Bewegungsamplituden größerer Abmessung, um ausreichend präzise Messergebnisse generieren zu können. Die Auslegung der elastische Deformationsweichheit bzw. der elastischen Mindestdeformationsverlagerungsamplitude des Flanschträgers kann von der Empfindlichkeit der ausgewählten Positionserfassungseinrichtung abhängig festgelegt sein.In particular, the inductive or capacitive or potentiometric measuring device requires movement amplitudes of larger dimensions in order to generate sufficiently precise measurement results. The design of the elastic deformation softness or elastic minimum deformation displacement amplitude of the flange carrier may be determined depending on the sensitivity of the selected position detection device.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Positionserfassungseinrichtung durch einen Magnetfeldsensor und eine Magnetfeldquelle gebildet, wobei der Magnetfeldsensor und die Magnetfeldquelle derart im Bereich des Federkonturabschnitts angeordnet sind, dass die Deformationsrelativbewegung des Magnetfeldsensors und der Magnetquelle in Deformationsvorzugsrichtung erfasst wird. Vorzugsweise ist der Magnetfeldsensor dem stellarmaturseitigen Flansch und die Magnetfeldquelle dem stellantriebsseitigen Flansch, oder umgekehrt, zugeordnet.In a preferred embodiment of the invention, the position detection device is formed by a magnetic field sensor and a magnetic field source, wherein the magnetic field sensor and the magnetic field source are arranged in the region of the spring contour section, that the deformation relative movement of the magnetic field sensor and the magnetic source is detected in the preferred deformation direction. Preferably, the magnetic field sensor is associated with the actuator armature side flange and the magnetic field source is associated with the actuator side flange, or vice versa.

Vorzugsweise ist der insbesondere geschwächte Federkonturabschnitt bei Übertragung einer Betriebsstellkraft von dem Stellantrieb auf die Stellarmatur einem Torsionsmoment ausgesetzt, wobei die Positionserfassungseinrichtung die elastische Deformationsrelativschwenkbewegung erfasst.Preferably, the particular weakened spring contour portion is subjected to a torsional moment when transmitting an operating force from the actuator to the control armature, wherein the position detecting means detects the elastic deformation relative pivoting movement.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Federkonturabschnitt des Flanschträgers in mehrere, vorzugsweise mindestens drei oder vier, vorzugsweise stabförmige Federstege oder -säulen realisiert, die einen an sich deformationssteifen, stellantriebsseitigen Flansch oder Montageanschluss, und einen deformationssteifen, stellarmaturseitigen Flansch oder Montageanschluss federelastisch beweglich aneinander koppeln. Die mehreren Federstege können derart konzipiert sein, dass sie als elastische, insbesondere einstückige Scharniergelenkverbindung zwischen den beiden Flanschen wirken, um die federelastische Deformationsweichheit in der Deformationsvorzugsrichtung zu schaffen. Vorzugsweise ist die Ausrichtung länglicher Federstege so eingerichtet, dass sie in der Deformationsvorzugsrichtung biegeweich sind. Bei Beaufschlagung von Betriebsreaktionskräften, die von dem Flanschträger übertragen werden, drücken diese auf die Federstege, die eine Verlagerung des stellantriebsseitigen Flansches relativ zu dem stellarmaturseitigen Flansch nur in der Deformationsvorzugsrichtung zulassen.In a preferred embodiment of the invention, the spring contour portion of the Flanschträgers in a plurality, preferably at least three or four, preferably rod-shaped spring bars or columns realized, the in itself a deformation-rigid, actuator-side flange or mounting terminal, and a deformation-rigid, Stellarmaturseitigen flange or mounting terminal resiliently movable together couple. The plurality of spring bars may be designed such that they act as an elastic, in particular one-piece hinge connection between the two flanges to provide the resilient deformation softness in the preferred deformation direction. Preferably, the orientation of elongated spring webs is arranged so that they are bendable in the preferred deformation direction. Upon application of operating reaction forces transmitted from the flange carrier, they push on the spring bars, which allow a displacement of the actuator-side flange relative to the Stellarmaturseitigen flange only in the preferred deformation direction.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung koppeln die mehreren Federstege einen stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörper elastisch an einen stellantriebsseitigen Befestigungskörper, wobei die Federstege derart strukturiert/geformt und/oder angeordnet sind, dass der Federkonturabschnitt nur in der Deformationsvorzugsrichtung elastisch deformationsweich ist und insbesondere in den anderen Richtungen deformationssteifer ist, insbesondere ohne an eine zusätzliche Führungseinrichtung oder Deformationssperre ansetzen zu müssen. Durch die Gestaltung des Federkonturabschnitts selbst wird die elastische Deformationsweichheit nur in der Deformationsvorzugsrichtung erreicht, damit eine Relativverlagerung der beiden Flansche zueinander vorhersehbar messbar nur in einer Deformationsvorzugsrichtung einhergeht.In a further development of the invention, the plurality of spring bars coupling a Stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörper elastically to an actuator side mounting body, the spring bars are structured / shaped and / or arranged such that the Federkonturabschnitt is elastic deformation soft only in the deformation preferred direction and is particularly resistant to deformation in the other directions, especially without to have to start an additional guide device or deformation barrier. Due to the design of the spring contour section itself, the elastic deformation softness is achieved only in the preferred deformation direction, so that a relative displacement of the two flanges is predictably measurably accompanied only in a deformation preferred direction.

Vorzugsweise sind die mehreren Federstege und der stellarmaturseitige Flansch und der stellantriebsseitige Flansch aus einem Stück, wie einem Kunststoffstück oder Metallstück, gefertigt.Preferably, the plurality of spring bars and the Stellarmaturseitige flange and the actuator-side flange are made of one piece, such as a plastic piece or piece of metal.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich jeder Federsteg an einer bestimmten Umfangsposition insbesondere flächig ausschließlich axial (senkrecht zu Anlagefläche des stellarmaturseitigen und stellantriebsseitigen Flansches) und radial nach außen (von einem Anbindungsabschnitt des einen Flansches zu einem Anbindungsabschnitt des anderen Flansches), insbesondere ohne Umfangsrichtungskomponente. Auf diese Weise wird die gewünschte elastische Deformationsweichheit in Umfangsrichtung so wie die gewünschte Deformationssteifigkeit in Radialrichtung und Axialrichtung erreicht. Aufgrund der Einstückigkeit bleibt eine bauliche Einheit des Flanschträgers und seine Baukomponenten, Flansch, Federkonturabschnitt, Federstege, trotz der Deformation in eine Richtung bestehen.In a further development of the invention, each spring bar extends at a certain circumferential position in particular only axially (perpendicular to contact surface of the stellarmaturseitigen and Stellantriebsseitigen flange) and radially outward (from a connection portion of a flange to a connection portion of the other flange), in particular without circumferential direction component. In this way, the desired elastic deformation softness in the circumferential direction as well as the desired deformation rigidity in the radial direction and axial direction is achieved. Due to the one-piece structure remains a structural unit of the Flanschträgers and its components, flange, spring contour section, spring bars, despite the deformation in one direction.

Vorzugsweise, insbesondere bei einer einstückigen Ausbildung mit den Flanschen, mündet der Federsteg in einen hülsenförmigen Anbindungsabschnitt des stellantriebsseitigen Flansches einerseits und andererseits in einen hülsenförmigen Anbindungsabschnitt des stellarmaturseitigen Flansches und geht dort über. Bei einer Ausführung liegen sich die jeweiligen Anbindungsabschnitte diametral radial gegenüber. Im Übergangsbereich wird der Federsteg verstärkt ausgebildet, um einen gewünschten Scharnierschwenkeffekt mit nur einem Bewegungsfreiheitsgrad durch den Federsteg zu erreichen, wobei insbesondere jeder Federsteg die gleiche Scharnierschwenkrichtung festlegt.Preferably, in particular in a one-piece design with the flanges, the spring bar opens into a sleeve-shaped connection portion of the actuator-side flange on the one hand and on the other hand in a sleeve-shaped connecting portion of the stellarmaturseitigen flange and goes there. In one embodiment, the respective connection sections are diametrically opposed radially. In the transition region of the spring bar is formed reinforced to achieve a desired hinge pivot effect with only one degree of freedom of movement through the spring bar, in particular each spring bar sets the same hinge pivoting direction.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die mehreren Federstege säulenförmig und/oder plattenförmig ausgebildet, wobei insbesondere die plattenförmigen Federstege jeweils durch ein lamellenartiges Paar zweier sich parallel erstreckender Plättchen realisiert sind, die insbesondere in einem Umfangsabstand vorzugsweise von weniger als 2 mm angeordnet sind.In a preferred embodiment of the invention, the plurality of spring bars are column-shaped and / or plate-shaped, wherein in particular the plate-shaped spring bars are each realized by a lamellar pair of two parallel extending plates, which are arranged in particular at a circumferential distance preferably less than 2 mm.

Bei einer alternativen oder kombinierbaren Ausführung der Erfindung sind die mehreren Federstege, die den stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörper elastisch an den stellantriebsseitigen Befestigungsflanschkörper koppeln, derart strukturiert und/oder angeordnet, dass der Federkonturabschnitt in der Deformationsvorzugsrichtung und wenigstens einer weiteren Richtung elastisch deformationsweich ausgestaltet ist, wobei in diesem Fall der Federkonturabschnitt zusätzlich eine Deformationssperre, wie einen Anschlag oder eine Umgreifhülse, umfasst, die insbesondere als separates Zusatzbauteil zu dem Federkonturabschnitt oder dem Flanschträger ausgeführt und montiert ist, und/oder eine Deformation des Federkonturabschnitts nur in der wenigstens einen weiteren Richtung derart sperrt, dass eine Deformationsrelativbewegung ausschließlich in der Deformationsvorzugsrichtung erfindungsgemäß einhergeht.In an alternative or combinable embodiment of the invention, the plurality of spring bars which elastically couple the actuator arm side mounting flange body to the actuator side mounting flange body are structured and / or arranged such that the spring contour portion is resiliently deformed in the preferred deformation direction and at least one other direction Case of the spring contour section additionally includes a deformation barrier, such as a stop or a recapturing sleeve, which is designed and mounted in particular as a separate additional component to the spring contour portion or the flange, and / or a deformation of the spring contour portion only in the at least one further direction locks such a deformation relative movement exclusively in the deformation preferred direction according to the invention goes along.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der Flanschträger einen stellantriebsseitigen und einen stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörper oder Flansch. Dieser Befestigungsflanschkörper hat eine Plattenform, wobei diese randnah mit mehreren Montagelöchern versehen ist, um den starren Anschluss an den Stellantrieb bzw. an die Stellarmatur zu realisieren. Die plattenförmigen Flansche definieren axial sich gegenüberliegende Innenflächen, an denen eine Magnetfeldquelle oder ein Magnetfeldsensor sich axial diametral gegenüberliegend angeordnet sind. Die plattenförmigen Flansche definieren voneinander abgewandte Außenanlagenflächen, die derart geformt sind, dass eine flächige Anlage an einen insbesondere entsprechend geformten, formkomplementären Gehäuseabschnitt des Stellantriebs bzw. der Stelarmatur zugelassen ist.In a further development of the invention, the flange carrier comprises an actuator-side and a Stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörper or flange. This Befestigungsflanschkörper has a plate shape, which is provided close to the edge with a plurality of mounting holes to realize the rigid connection to the actuator or to the control valve. The plate-shaped flanges define axially opposed inner surfaces on which a magnetic field source or a magnetic field sensor are arranged axially diametrically opposite one another. The plate-shaped flanges define remote outer surface areas which are remote from one another and which are shaped in such a way that a planar contact with a correspondingly shaped, shape-complementary housing section of the actuator or of the stalk fitting is permitted.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung haben der stellantriebsseitige und der stellarmaturseitige Befestigungsflanschkörper jeweils eine Durchgangsöffnung insbesondere konzentrisch zur axialen Abstützrichtung. Durch die Durchgangsöffnung hindurch kann sich ein Stellglied des Stellantriebs und/oder der Stellarmatur berührungsfrei erstrecken. Auf diese Weise besitzt der jeweilige Befestigungsflanschkörper die buchsenartige oder hülsenförmige Grundform.In a further development of the invention, the actuator-side and the Stellarmaturseitige Befestigungsflanschkörper each have a passage opening in particular concentric to the axial support direction. Through the passage opening, an actuator of the actuator and / or the control armature can extend without contact. In this way, the respective Befestigungsflanschkörper has the sleeve-like or sleeve-shaped basic shape.

Der Flanschträger weist den geschwächten Federkonturabschnitt auf, um messtechnische Aussagen über Betriebsstellkräfte zu machen, die im Feldbetrieb von dem Stellantrieb an die Stelarmatur abgegeben werden. Der Federkonturabschnitt ist ein elastischer Soll-Deformationsabschnitt des ansonsten insbesondere starren und steifen Flanschträgers und veranlasst bei einer Stellkraftbeaufschlagung eine elastische Deformation in vorbestimmter Richtung, die insbesondere mittels eines Positionssensors abgetastet werden kann. Erfindungsgemäß ist der Federkonturabschnitt oder Soll-Deformationsabschnitt derart ausgebildet, dass bei Übertragung der Betriebsstellkraft, wie des Betriebsdrehmoments, von dem Stellantrieb auf die Stelarmatur eine elastische Deformationsbewegung, insbesondere zwischen einer stellantriebsseitigen Stelle des Federkonturabschnitts und einer stellarmaturseitigen Stelle des Federkonturabschnitts, mit einem Deformationsweg von mindestens 0,1 mm, 0,2 mm, 0,3 mm, 0,4 mm, 0,5 mm oder 1 mm oder von mindestens 0,5% des Mindestquerschnitts der Stellstange/Stellwelle des Stellantriebs einhergeht. Der Federkonturabschnitt kann derart geschwächt sein, dass eine noch messbare Mindest-Deformationsverformung bereits dann auftritt, wenn normale (defektfrei, ohne Verschleiß, ohne erhöhten Reibwert) Mindest-Betriebsstellkräfte von dem Stellantrieb auf die Stellarmatur wirken. Je größer die detektierte Deformationsverformung bzw. die Deformationsamplitude ist, die der elastisch nachgebende Federkonturabschnitt zulässt, desto größer ist die wirkende Ist-Betriebsstellkraft, woraus Schlüsse unter anderem über den Verschleißzustand des Stellantriebs und der Stellarmatur gezogen werden können. Die messbare Relativverlagerung von mindestens 0,1 mm oder 0,5% des Mindestquerschnitts der Stellstange soll bereits auftreten, wenn Betriebsstellkräfte gerade zur Überwindung der Innenreibung von Stellarmatur und Stellantrieb überwunden werden. Es sei klar, dass auch bei großdimensionierten Stellantrieben eine Relativverlagerung von mehr als 5 mm ausgeschlossen werden soll. Ein optimaler Verlagerungsamplitudenbereich liegt zwischen 0,1 mm und 2 mm oder 3 mm. Insbesondere sei klar, dass der Flanschträger und sein Federkonturabschnitt derart elastisch deformationsweich in der Deformationsvorzugsrichtung ausgeführt ist, dass auch bei hohen Betriebsstellkräften die Deformation in Deformationsvorzugsrichtung elastisch bleibt und die Streckgrenze im Bereich des Federkonturabschnitts nicht erreicht wird.The flange has the weakened Federkonturabschnitt to make metrological statements about operating forces that are delivered in field operation of the actuator to the Stelarmatur. The spring contour section is an elastic nominal deformation section of the otherwise in particular rigid and stiff flange carrier and, when the actuating force is applied, causes an elastic deformation in a predetermined direction, which can be scanned in particular by means of a position sensor. According to the invention, the spring contour portion or desired deformation portion is designed such that upon transmission of the operating force, such as the operating torque, from the actuator to the stalk valve an elastic Deformationsbewegung, in particular between an actuator side of the spring contour section and a Stellarmaturseitigen body of the spring contour section, with a deformation of at least 0.1 mm, 0.2 mm, 0.3 mm, 0.4 mm, 0.5 mm or 1 mm or at least 0.5% of the minimum cross section of the actuating rod / actuator stem. The spring contour section can be weakened such that a still measurable minimum deformation deformation already occurs when normal (defect-free, without wear, without increased coefficient of friction) minimum operating forces act from the actuator on the control armature. The greater the detected deformation deformation or the deformation amplitude, which allows the elastically yielding spring contour section, the greater the effective actual operating force, from which conclusions can be drawn, inter alia, on the state of wear of the actuator and the control valve. The measurable relative displacement of at least 0.1 mm or 0.5% of the minimum cross section of the control rod should already occur when operating forces are overcome just to overcome the internal friction of the control valve and actuator. It is clear that even with large-sized actuators a relative displacement of more than 5 mm should be excluded. An optimal displacement amplitude range is between 0.1 mm and 2 mm or 3 mm. In particular, it is clear that the flange carrier and its spring contour section is designed so elastically deformation soft in the deformation preferred direction that even at high operating forces, the deformation in the preferred deformation direction remains elastic and the yield point in the region of the spring contour section is not reached.

Erfindungsgemäß ist der Flanschträger elastisch deformationsweich ausgeführt sein, in der Vorzugs- oder Solldeformationsrichtung, in der Betriebsgegenkräfte wirken, die sich aufgrund der üblichen Betriebskräfte des Stellantriebs und der Stellarmatur aufgewendet werden. Dabei soll insbesondere eine gewünschte elastische Deformationsamplitude mindestens 0,1 mm sein und eine maximale Ausdehnung von bis zu 1 mm, 2 mm oder 3 mm bis 5 mm nicht überschritten werden. Erfindungsgemäß kann der Mindestdeformationsweg, der durch den Federkonturabschnitt zugelassen wird, bei wenigstens 0,3% oder 0,5%, vorzugsweise 1%, 2%, 3%, 5%, oder sogar 10% der Mindeststärke, wie des Durchmessers, der Stellstange oder der Stellwelle des Stellantriebs bzw. der Stellarmatur sein. Hat das jeweilige Stellglied des Stellantriebs und der Stellarmatur eine Mindestquerschnittsabmessung oder einen Durchmesser von 10 mm, so soll bei einer Stellkraftübertragung im Normalbetrieb eine Deformationsamplitude von wenigstens 1%, vorzugsweise bis zu 10% oder 20%, der Mindestquerschnittsabmessung durch den Federkonturabschnitt zugelassen werden. Bei einem Stellglied von 20 mm ist bei einem 0,5%-igen Deformationsweganteil ebenfalls von einem absoluten Deformationsweg von mindestens 1 mm auszugehen, der sich bereits bei normalen, insbesondere niedrigen Betriebsstellkräften einstellt.According to the invention, the flange carrier is designed to be elastically deformable, in the preferred or desired deformation direction, in which operating counterforces act which are expended on account of the usual operating forces of the actuator and the control valve. In particular, a desired elastic deformation amplitude should be at least 0.1 mm and a maximum extension of up to 1 mm, 2 mm or 3 mm to 5 mm should not be exceeded. According to the invention, the minimum deformation path allowed by the spring contour portion may be at least 0.3% or 0.5%, preferably 1%, 2%, 3%, 5%, or even 10% of the minimum thickness, such as the diameter, of the control rod or the adjusting shaft of the actuator or the control valve. If the respective actuator of the actuator and the control valve has a minimum cross-sectional dimension or a diameter of 10 mm, so should a deformation amplitude of at least 1%, preferably up to 10% or 20%, the minimum cross-sectional dimension are allowed by the Federkonturabschnitt at a force transmission in normal operation. In the case of an actuator of 20 mm, with a 0.5% deformation path component, an absolute deformation path of at least 1 mm must also be assumed, which is already established at normal, in particular low operating forces.

Es zeigte sich, dass ein Deformationsweg von mindestens 0,1 mm ausreicht, um insbesondere handelsübliche kapazitive oder induktive oder potentiometrische Positionsmessmethoden einzusetzen. Mit den Messdaten über die elastische Deformation des Flanschträgers kann beispielsweise aus Erfahrungswerten, flanschträgerindividuellen Strukturkonstanten, wie Elastizitätsmodul, etc., eine Aussage über die wirkenden Ist-Betriebsstellkräfte zwischen Stellarmatur und dem Stellventil gemacht werden. Es ist von Vorteil, größere Bewegungsamplituden von einem oder mehreren Millimetern durch den Federkonturabschnitt zuzulassen, um die Positionsmessgenauigkeit zu erhöhen.It was found that a deformation path of at least 0.1 mm is sufficient in particular to use commercial capacitive or inductive or potentiometric position measuring methods. With the measurement data on the elastic deformation of the flange can be made, for example, from experience, flange support individual structural constants, such as modulus of elasticity, etc., a statement about the effective actual operating forces between the control valve and the control valve. It is advantageous to allow greater motion amplitudes of one or more millimeters through the spring contour portion to increase positional accuracy.

Im Gegensatz zum Stand der Technik wird eine Positionsmessung im Bereich des geschwächten Federkonturabschnitts mit nur einer Deformationsvorzugsrichtung beispielsweise bezüglich der elastischen Relativbewegung zwischen einem stellantriebsseitigen Bereich des Federkonturabschnitts und einer stellarmaturseitigen Bereich des Federkonturabschnitts vorgesehen, um Rückschlüsse auf die absoluten Stellkräfte zu erhalten, die sich bei Übertragung der Antriebsstellkraft auf die Stellarmatur ergeben. Auf diese Weise können präzise Aussagen über die tatsächlichen Stellkräfte erhalten werden.In contrast to the prior art, a position measurement in the region of the weakened spring contour portion is provided with only one deformation preferred direction, for example with respect to the elastic relative movement between an actuator side portion of the Federkonturabschnitts and a Stellarmaturseitigen area of the spring contour section to obtain conclusions about the absolute restoring forces resulting in transmission the drive actuator force on the control valve arise. In this way, precise statements about the actual restoring forces can be obtained.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum Messen einer Betriebsstellkraft, wie eines Betriebsstellmoments, eines eine Stellarmatur einer prozesstechnischen Anlage betätigenden Stellantriebs gemäß Anspruch 15 oder wie oben beschrieben. Die Messeinrichtung umfasst einen erfindungsgemäßen Flanschträger, wie er oben beschrieben ist. An dem Flanschträger sind die Stellarmatur und der Stellantrieb montierbar und/oder montiert, wobei der Flanschträger mit einer Positionserfassungseinrichtung kombiniert ist, um die elastische Deformation, die durch den Federkonturabschnitt erzwungen und veranlasst ist, in Deformationsvorzugsrichtung zu erfassen.Furthermore, the invention relates to a device for measuring an operating force, such as an operating torque, an actuating armature of a process plant actuated actuator according to claim 15 or as described above. The measuring device comprises a flange carrier according to the invention, as described above. The adjusting armature and the actuator can be mounted and / or mounted on the flange carrier, the flange carrier being combined with a position detection device in order to detect the elastic deformation which is forced and caused by the spring contour section in the direction of deformation.

Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Preferred embodiments are specified in the subclaims.

Weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:Further characteristics, features and advantages 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 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Flanschträgers einer ersten Ausführung; 1a a perspective view of a Flanschträgers invention of a first embodiment;

1b eine Stirnansicht auf den Flanschträger nach 1a auf die stellarmaturseitige Stirnseite des Flanschträgers; 1b an end view of the flange after 1a on the Stellarmaturseitige end side of the Flanschträgers;

1c eine Seitenansicht des Flanschträgers nach 1a und 1b 1c a side view of the Flanschträgers after 1a and 1b

2a eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Flanschträgers einer zweiten Ausführung; 2a a perspective view of a Flanschträgers invention of a second embodiment;

2b eine Stirnansicht auf den Flanschträger nach 2a auf die stellarmaturseitige Stirnseite des Flanschträgers; und 2 B an end view of the flange after 2a on the Stellarmaturseitige end side of the Flanschträgers; and

2c eine Seitenansicht des Flanschträgers nach 2a und 2b. 2c a side view of the Flanschträgers after 2a and 2 B ,

In 1a bis 1c ist ein erfindungsgemäßer Flanschträger im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 1 versehen. Der Flanschträger 1 nimmt in seiner Grundform eine Buchsengestalt an und definiert eine axiale Abstützrichtung A und einen axialen Durchgangskanal 3, der zylindrisch ist und sich in axialer Abstützrichtung A erstreckt. Durch den zylindrischen Durchgangskanal 3 erstreckt sich und bewegt sich im montierten Zustand des Flanschträgers 1 die Stellstange oder die Stellwelle eines nicht näher dargestellten Stellantriebs, wobei sich die Stellstange/Stellwelle eine nicht näher dargestellte Stellarmatur, wie ein Stellventil, betätigt, indem die Stellantriebskräfte von dem Stellantrieb kraftschlüssig auf die Stellarmatur übertragen werden. Der zylindrische Durchgangskanal 3 ist konzentrisch zur axialen Abstützrichtung A geformt.In 1a to 1c is a flange according to the invention generally with the reference numeral 1 Mistake. The flange carrier 1 assumes in its basic form a socket shape and defines an axial support direction A and an axial passageway 3 , which is cylindrical and extends in the axial support direction A. Through the cylindrical passageway 3 extends and moves in the assembled state of the Flanschträgers 1 the control rod or the control shaft of an actuator, not shown, wherein the control rod / control shaft, a control armature, not shown, such as a control valve operated by the actuator forces are transmitted from the actuator non-positively to the control armature. The cylindrical passageway 3 is formed concentrically to the axial support direction A.

Der buchsenförmige Flanschträger 1 definiert Radialrichtungen, wobei zwei zueinander senkrecht stehende Radialrichtungen R₁ und R₂ in 1b angedeutet sind. Um die axiale Abstützrichtung A herum ist die Umfangs- oder Torsionsrichtung U definiert.The bush-shaped flange carrier 1 defines radial directions, wherein two mutually perpendicular radial directions R ₁ and R ₂ in 1b are indicated. Around the axial support direction A around the circumferential or torsion U is defined.

Der Flanschträger 1 umfasst einen stellantriebsseitigen Befestigungsflanschkörper 5 und einen stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörper 7. In den plattenförmigen und im Wesentlichen quadratischen Befestigungsflanschkörpern 5, 7 sind vier Montagelöcher 55, 57 eingearbeitet, um das Gehäuse des nicht dargestellten Stellantriebs bzw. das Gehäuse der nicht dargestellten Stellarmatur starr, unbeweglich mit dem Flanschträger 1 zu montieren.The flange carrier 1 includes an actuator side mounting flange body 5 and a Stellarmaturseitigen mounting flange body 7 , In the plate-shaped and substantially square mounting flange bodies 5 . 7 There are four mounting holes 55 . 57 incorporated to the housing of the actuator, not shown, or the housing of the actuating armature, not shown, rigid, immovable with the flange 1 to assemble.

Beide Befestigungsflanschkörper 5, 7 haben eine bei Draufsicht quadratische oder zumindest rechteckförmige Flanschplatte 51, 53, an deren Ecken die Montagelöcher 55, 57 eingebracht sind, um die starre Befestigung an das nicht dargestellte Gehäuse des Stellantriebs bzw. der Stellarmatur zu realisieren. Als weiteres Hauptbestandteil des Flanschträgers 1 ist eine zylindrische Innenbuchse 61 mittig, koaxial zur Abstützrichtungsachse A angeordnet. Die Innenbuchse 61 definiert innenseitig den Durchgangskanal 3 auf der gesamten Axiallänge des Flanschträgers 1. Die Innenbuchse 61 ist außenseitig wie innenseitig im Wesentlichen zylindrisch und überbrückt den axialen Abstand der beiden Flanschplatten 51, 53. Bei dem Flanschträger 1 aus 1a bis 1c geht die zylindrische Innenbuchse 61 einstückig in die Flanschplatte 51 über, ohne eine Aussparung am Umfang der Anbindung zu bilden. Die stellantriebsseitige Flanschplatte 51 und die Innenhülse 61 sind aus einem Stück, insbesondere aus einem Metallstück, gefertigt. Die Flanschplatte 51 des stellantriebsseitigen Befestigungsflanschkörpers 5 hat eine Durchgangsöffnung 63, der in den zylindrischen Durchgangskanal 3 in der Innenbuchse 61 mündet. Stellarmaturseitig erstreckt sich die zylindrische Innenbuchse 61 in eine quadratische, mittig angeordnete Durchgangsöffnung 65 und wird eingreifend aufgenommen.Both mounting flange body 5 . 7 have a top view square or at least rectangular flange plate 51 . 53 , at the corners of the mounting holes 55 . 57 are introduced to realize the rigid attachment to the housing, not shown, of the actuator or the control valve. As another main component of the Flanschträgers 1 is a cylindrical inner bush 61 centrally, arranged coaxially to Abstützrichtungsachse A. The inner bush 61 defines inside the passageway 3 on the entire axial length of the flange carrier 1 , The inner bush 61 is outside and inside substantially cylindrical and bridges the axial distance of the two flange plates 51 . 53 , At the flange carrier 1 out 1a to 1c goes the cylindrical inner sleeve 61 in one piece in the flange plate 51 over, without forming a recess at the periphery of the connection. The actuator-side flange plate 51 and the inner sleeve 61 are made of one piece, in particular of a piece of metal. The flange plate 51 the actuator side mounting flange body 5 has a passage opening 63 which enters the cylindrical passageway 3 in the inner bush 61 empties. Stellarmaturseitig extends the cylindrical inner sleeve 61 in a square, centrally arranged passage opening 65 and is taken up intervening.

Um eine elastisch deformierbare, in einer Deformationsvorzugsrichtung U bewegliche Verbindung zwischen den beiden Befestigungsflanschkörpern 5, 7 zu erhalten, ist ein Federkonturabschnitt 21 des Flanschträgers 1 durch vier Federstege 17 realisiert. Von der Außenseite der zylindrischen Innenbuchse 61 erstrecken sich die Federstege 17 radial.To an elastically deformable, in a deformation preferred direction U movable connection between the two Befestigungsflanschkörpern 5 . 7 to obtain is a feather contour section 21 of the flange carrier 1 by four spring bars 17 realized. From the outside of the cylindrical inner bush 61 extend the spring bars 17 radial.

Beide Befestigungsflanschkörper 5, 7 haben eine Grundplattenform mit Durchgangsöffnungen 63, 65 für den Durchgangskanal 3. Der stellarmaturseitige Befestigungsflanschkörper 7 ist sowohl in Radialrichtung R als auch in Axialrichtung A stärker ausgebildet als der stellantriebsseitige Befestigungsflanschkörper 5. Wie insbesondere in 1a ersichtlich ist, ist die mittig angeordnete, quadratische Durchgangsöffnung 65 im Befestigungsflanschkörper 7 größer als die zylindrische Innenbuchse 61 des stellantriebsseitigen Befestigungsflanschkörpers 5 abgemessen. Die Innenbuchse 61 steckt (berührungsfrei) konzentrisch (bis auf Federstege 17) in die Durchgangsöffnung 65 des stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörpers 7, wobei der stellantriebsseitige Befestigungsflanschkörper 5 durch die Innenbuchse 61 in einem stets konstanten Axialabstand (in axialer Abstützrichtung A) zum stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörper 7 liegt. Ein endseitiger Abschnitt der Innenbuchse 61 wird von der Flanschplatte 53 in Umfangsrichtung U vollständig umgeben.Both mounting flange body 5 . 7 have a base plate shape with through holes 63 . 65 for the passageway 3 , The Stellarmaturseitige mounting flange body 7 is formed stronger both in the radial direction R and in the axial direction A than the actuator side mounting flange body 5 , As in particular in 1a it can be seen, is the centrally located, square passage opening 65 in the mounting flange body 7 larger than the cylindrical inner sleeve 61 the actuator side mounting flange body 5 measured. The inner bush 61 inserted (non-contact) concentric (except for spring bars 17 ) in the passage opening 65 the Stellarmaturseitigen mounting flange body 7 wherein the actuator side mounting flange body 5 through the inner bush 61 in an always constant axial distance (in the axial support direction A) to the Stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörper 7 lies. An end-side section of the inner bush 61 is from the flange plate 53 completely surrounded in the circumferential direction U.

Um den geschwächten, elastisch nachgebenden Federkonturabschnitt 21 zwischen der Innenbuchse 61 (13), welche einstückig mit der stellantriebsseitigen Flanschplatte 51 ausgebildet ist, und der stellantriebsseitigen Flanschplatte 53 des Befestigungsflanschkörpers 7 zu realisieren, sind die vier Federstege 17 vorgesehen, die sich im Wesentlichen platten- oder lamellenförmig ausschließlich in den Radialrichtungen R₁ bzw. R₂ und in Axialrichtung A erstrecken, ohne eine Erstreckungsrichtungskomponente in Umfangsrichtung U zu haben. Zwei Federstege 17 liegen sich diametral gegenüber und erstrecken sich in der gleichen Radialrichtungsebene (R₁ bzw. R₂).To the weakened, elastically yielding Federkonturabschnitt 21 between the inner bush 61 ( 13 ), which integral with the actuator-side flange plate 51 is trained, and the actuator side flange plate 53 of the mounting flange body 7 To realize, are the four spring bars 17 provided, which extend substantially plate or lamellar exclusively in the radial directions R ₁ and R ₂ and in the axial direction A, without having an extension direction component in the circumferential direction U. Two spring bars 17 lie diametrically opposite each other and extend in the same radial direction plane (R ₁ or R ₂ ).

Es sind vier Federstege 17 auf einer 12-Uhr-, 3-Uhr-, 6-Uhr- und 9-Uhr-Position angeordnet, insbesondere gemäß der Stirnansicht gemäß 1b, so dass äquidistante Umfangsabstände vorgesehen sind, die in den in 1 gezeigten Ausführungen bei etwa 90° liegen. Die Federstege 17 haben eine Stärke von wenigen Millimetern oder weniger, um in Umfangsrichtung U elastisch biegeweich zu sein. Die Gestaltung des Federkonturabschnitts 21 mittels der vier Federstege 17 und deren Anordnung bewirken, dass der Flanschträger 1 nur in einer Richtung (von den drei Koordinatenrichtungen: Umfangsrichtung U, Radialrichtung R, Axialrichtung A), nämlich der Umfangsrichtung U, elastisch deformationsweich ist. In den anderen Koordinatenrichtungen A, R ist der Flanschträger 1, insbesondere der Federkonturabschnitt 21, um ein Vielfaches deformationssteifer. Dies bewirkt, dass beim Einleiten von Stellantriebskräften von dem Stellantrieb auf die Stellarmatur Reaktionsstellkräfte in den Flanschträger 1 abgeleitet werden, wobei deren Torsionsanteil zu einer deutlich stärkeren Deformation des Flanschträgers 1 in Umfangsrichtung U führt, als die Kräfteanteile in Axialrichtung A oder Radialrichtung R.There are four spring bars 17 arranged at a 12 o'clock, 3 o'clock, 6 o'clock and 9 o'clock position, in particular according to the front view according to 1b , so that equidistant circumferential distances are provided, which in the in 1 shown embodiments are at about 90 °. The spring bars 17 have a thickness of a few millimeters or less, to be elastically bendable in the circumferential direction U. The design of the spring contour section 21 by means of the four spring bars 17 and their arrangement cause the flange carrier 1 only in one direction (of the three coordinate directions: circumferential direction U, radial direction R, axial direction A), namely the circumferential direction U, is elastic deformation soft. In the other coordinate directions A, R is the flange carrier 1 , in particular the spring contour section 21 , many times more resistant to deformation. This causes reactive forces to be introduced into the flange carrier when actuating actuator forces are introduced from the actuator to the actuator armature 1 be derived, with their torsion to a much greater deformation of the flange 1 in the circumferential direction U, as the force components in the axial direction A or radial R.

Aufgrund der Anordnung der Federstege 17 sowie deren flächige Erstreckung sowohl in Radialrichtung R als auch in axialer Abstützrichtung A werden die beiden deformationssteifen Befestigungsmontagekörper 5, 7 in Umfangsrichtung U elastisch verlagerbar aneinander gekoppelt. Die Elastizität des Federkonturabschnitts 21 soll derart eingestellt werden, dass eine bei dem Normalbetrieb des Stellantriebs, insbesondere bei der geringsten Stellantriebskraft, eine Mindestverschiebungsamplitude von 0,1 mm zwischen den beiden Befestigungsmontagekörpern 5, 7 erreicht wird. Diese Mindestverlagerungsamplitude kann durch herkömmliche Positionserfassungseinrichtungen ermittelt werden, wobei in den angegebenen Beispielen eine Magnetfeldsensoranordnung vorgesehen ist.Due to the arrangement of the spring bars 17 as well as their areal extent both in the radial direction R and in the axial support direction A, the two deformation-resistant mounting mounting body 5 . 7 in the circumferential direction U elastically displaced coupled to each other. The elasticity of the spring contour section 21 should be set such that in the normal operation of the actuator, in particular at the lowest actuator force, a Mindestverschiebungsamplitude of 0.1 mm between the two mounting mounting bodies 5 . 7 is reached. This minimum displacement amplitude can be determined by conventional position detection devices, wherein in the examples given a magnetic field sensor arrangement is provided.

Bei der in 1 gezeigten Ausführung des Flanschträgers 1 erreicht der Federkonturabschnitt 21 selbst die erfindungsgemäße, eindimensionale elastische Deformationseigenschaft nur in Umfangsrichtung U. Es ist keine separate Führungseinrichtung am Flanschträger oder Deformationssperren erforderlich, welche einer Verlagerung in anderer Richtung A, R entgegenstehen würden. Insofern stellt die Ausführung nach 1 eine besonders einfache, raumsparende Struktur dar, die als Laterne und Joch auf dem Gebiet der Feldgerättechnik eingesetzt werden kann.At the in 1 shown embodiment of the Flanschträgers 1 reaches the spring contour section 21 even the one-dimensional elastic deformation property according to the invention only in the circumferential direction U. There is no need for a separate guide device on the flange carrier or deformation barriers which would prevent a displacement in the other direction A, R. In this respect, the execution is after 1 a particularly simple, space-saving structure that can be used as a lantern and yoke in the field of field device technology.

Es sei klar, dass auch drei oder mehr Federstege 17, insbesondere in äquidistanten Umfangsabständen zueinander, vorgesehen sein können, um den gewünschten Federkonturabschnitt 21 zu bilden. Der Federkonturabschnitt 21 macht den Flanschträger 1 in Torsions- oder Umfangsrichtung U deformationsweich, allerdings ist der Flanschträger 1, insbesondere der Federkonturabschnitt 21, in allen Radialrichtungen R sowie in der Axialabschnittsrichtung A deformationssteif. Die elastische Deformationssteifheit in axialer Abstützrichtung sowie in Radialrichtungen ist deutlich größer, nämlich vorzugsweise doppelt so groß oder ein Vielfaches so groß im Vergleich zu der elastische Deformationsweichheit in Umfangsrichtung U.It is clear that also three or more spring bars 17 , In particular, in equidistant circumferential distances from each other, may be provided to the desired Federkonturabschnitt 21 to build. The spring contour section 21 makes the flange carrier 1 in torsion or circumferential direction U deformation soft, but the flange is 1 , in particular the spring contour section 21 , in all radial directions R and in the axial section direction A deformation stiff. The elastic deformation stiffness in the axial support direction and in the radial directions is significantly greater, namely preferably twice as large or a multiple of this size compared to the elastic deformation softness in the circumferential direction U.

Torsionskräfte, die zwischen dem stellarmaturseitigen Befestigungsmontagekörper 7 und dem stellantriebsseitigen Befestigungsmontagekörper 5 wirken, sind mit einer induktiven oder kapazitiven Positionsmesseinrichtung, wie einer Produktionserfassungseinrichtung, ermittelbar. Der Federkonturabschnitt 21 ist derart deformationsweich Umfangsrichtung U gestaltet, dass ein Deformationsweg von wenigstens 0,1 mm, vorzugsweise 0,5 mm oder 1 mm erreicht wird. Bei unterschiedlichen Stellantrieben können jeweils unterschiedliche Mindestdeformationswege vorgesehen sein, welche der jeweilige Federkonturabschnitt 21 bestimmt. Beispielsweise bei einem Stellantrieb mit einer Stellwelle mit einem Durchmesser von 10 mm kann ein Mindestdeformationsweg von 0,5% oder 1% des Durchmessers der Stellwelle durch den Federkonturabschnitt zugelassen werden.Torsionskräfte between the Stellarmaturseitigen mounting mounting body 7 and the actuator-side fixing mounting body 5 act, with an inductive or capacitive position measuring device, such as a production detection device, can be determined. The spring contour section 21 is such deformation soft circumferential direction U designed that a deformation of at least 0.1 mm, preferably 0.5 mm or 1 mm is achieved. In the case of different actuators, different minimum deformation paths can each be provided, which are the respective spring contour section 21 certainly. For example, for an actuator with a 10 mm diameter actuator shaft, a minimum deformation path of 0.5% or 1% of the diameter of the actuator shaft through the spring contour section may be permitted.

Die Bewegungsamplitude ist derart groß, dass eine Positionserfassungseinrichtung, wie eine induktive oder kapazitive Messeinrichtung, wie ein Magnetfeldsensor, die Relativverlagerung aufgrund elastischer Deformation des Federkonturabschnitts messen kann. Vorzugsweise ist die Positionserfassungseinrichtung an einem stellantriebsseitigen oder stellarmaturseitigen Ende des Federkonturabschnitts 21 vorgesehen, um die maximale Relativverlagerung erfassen zu können.The movement amplitude is so great that a position detection device, such as an inductive or capacitive measuring device, such as a magnetic field sensor, can measure the relative displacement due to elastic deformation of the spring contour section. Preferably, the position detection device is on an actuator-side or Stellarmaturseitigen end of the spring contour section 21 provided in order to detect the maximum relative displacement can.

Bei der in 1a und 1b dargestellten Ausführung ist ein Magnetfeldsensor vorgesehen, der die Bezugsziffer 23 trägt. Der Magnetfeldsensor 23 ist einer Magnetfeldquelle zugeordnet, wie einem Dauermagnet, die mit der Bezugsziffer 25 versehen ist. Wie in 1a ersichtlich, ist die Magnetfeldquelle 25 ortsfest mit dem deformationssteifen, stellarmaturseitigen Befestigungsmontagekörper 7 gekoppelt, während der Magnetfeldsensor 23 ortsfest an dem deformationssteifen, stellantriebsseitigen Befestigungsflanschkörper 5 befestigt ist. Bei einer Deformationsbewegung in Umfangsrichtung von über wenigstens 0,1 mm kann der Magnetfeldsensor die elastische Deformationsbewegung erfassen und diese an einen nicht näher dargestellten Mikrocontroller eines Stellungsreglers (nicht näher dargestellt) weiterleiten. Dieser kann aufgrund von Erfahrungswerten und gespeicherten Daten im Hinblick auf den Elastizitätsmodul des Federkonturabschnitts berechnen, wie die Stellantriebskräfte, insbesondere ein Torsionsmoment, des Stellantriebs, wie eines Schwenkantriebs, tatsächlich sind. Es stellte sich heraus, dass mit dem erfindungsgemäßen Flanschträger 1 und der darin angeordneten Solldeformationsstruktur, nämlich des Federkonturabschnitts 21, eine sogar von außen ersichtliche Deformationsbewegung zwischen dem Stellantrieb und der Stellarmatur generiert wird, welche mit einem induktiven und kapazitiven Messverfahren einfach erfassbar sind. Auf diese Weise werden ausschließlich die Stellantriebskräfte berechnet und andere besondere statische Störkräfte können ohne weiteres rausgefiltert werden. Selbst eine visuelle Plausibilitätsprüfung ist mit der sichtbaren Verlagerung durch den erfindungsgemäßen Flanschträger 1 erreichbar.At the in 1a and 1b illustrated embodiment, a magnetic field sensor is provided, the reference numeral 23 wearing. The magnetic field sensor 23 is associated with a magnetic field source, such as a permanent magnet, denoted by the reference numeral 25 is provided. As in 1a can be seen, is the magnetic field source 25 stationary with the deformation-resistant, Stellarmaturseitigen mounting mounting body 7 coupled while the magnetic field sensor 23 fixed to the deformation-resistant, actuator-side mounting flange body 5 is attached. In a deformation movement in the circumferential direction of at least 0.1 mm, the magnetic field sensor can detect the elastic deformation movement and forward this to a microcontroller of a positioner (not shown in detail), not shown. Based on empirical values and stored data with regard to the modulus of elasticity of the spring contour section, the latter can calculate how the actuator forces, in particular a torsional moment, of the actuator, such as a pivoting drive, actually are. It turned out that with the flange carrier according to the invention 1 and the target deformation structure disposed therein, namely, the spring contour portion 21 , an even apparent from the outside deformation movement between the actuator and the control valve is generated, which can be easily detected with an inductive and capacitive measuring method. In this way, only the actuator forces are calculated and other special static disturbance forces can be filtered out easily. Even a visual plausibility check is with the visible displacement by the flange according to the invention 1 reachable.

Vorzugsweise ist der gesamte Flanschträger 1 aus einem Stück, insbesondere einem Kunststoffstück oder einem Metallstück, gespritzt oder geformt. Dabei sind die beiden Befestigungsflanschkörper 5, 7 als auch der Federkonturabschnitt 21 samt Federstege 17 aus einem Materialstück gefertigt.Preferably, the entire flange is 1 from one piece, in particular a piece of plastic or a piece of metal, sprayed or molded. Here are the two Befestigungsflanschkörper 5 . 7 as well as the spring contour section 21 including spring bars 17 made of a piece of material.

Vorzugsweise sind die Federstege 17 nicht durch eine einzelne Platten- oder Armstruktur gebildet, sondern jeweils durch zwei parallele in einem geringfügigen Abstand angeordneten Lamellen ausgebildet, um eine ausreichend hohe Steifigkeit des Federkonturabschnitts 21 sowohl in den Radialrichtungen R₁, R₂ und der Axialabstützrichtung A sicherzustellen. Die Lamellenplatten können einen Querschnitt von 0,2 mm bis 1,5 mm aufweisen und haben einen Umfangsabstand zueinander von im Wesentlichen der Stärke der Plattenlamelle. Vorzugsweise haben alle vier Federstege einen derartigen Plattenlamellen-Paaraufbau.Preferably, the spring bars 17 not formed by a single plate or arm structure, but each formed by two parallel slightly spaced lamellae to a sufficiently high rigidity of the spring contour portion 21 to ensure both in the radial directions R ₁ , R ₂ and the Axialabstützrichtung A. The lamella plates may have a cross section of 0.2 mm to 1.5 mm and have a circumferential distance from each other of substantially the thickness of the plate lamella. Preferably, all four spring bars have such a plate plate pair construction.

Wird der Flanschträger 1 in Kombination mit dem Magnetfeldsensor 23 eingesetzt, ist eine erfindungsgemäße Stellantriebskraft-Messeinrichtung geschaffen. Diese ist allerdings nicht im Bereich des Stellantriebs positioniert, sondern distal, außerhalb des Stellantriebsgehäuses an dem Flanschträger 1. Dort ist sie leicht erreichbar, wodurch dessen Funktionsweise zuverlässig überprüft werden kann.Will the flange carrier 1 in combination with the magnetic field sensor 23 used, an actuator force measuring device according to the invention is provided. However, this is not positioned in the area of the actuator, but distally, outside of the actuator housing to the flange 1 , There it is easily accessible, whereby its functioning can be reliably checked.

In 2a bis 2c ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flanschträgers dargestellt. Zur einfachen Lesbarkeit der Figurenbeschreibung sind dieselben Bezugszeichen für ähnliche oder gleiche Bestandteile des Flanschträgers im Vergleich zu der ersten Ausführung nach 1a bis 1c verwendet, wobei die Bezugszeichen um 100 erhöht sind. Der Gegenstand des Flanschträgers 101 gemäß 2a bis 2c unterscheidet sich von dem Flanschträger 1 nach 1a bis 1c vor allem durch den Federkonturabschnitt 121, der zweiteilig ist und eine geschwächte Struktur in der zylindrischen Innenbuchse 161 bildet und die Befestigungsflanschkörper 105, 107 miteinander deformationsweich in Umfangsrichtung U, aber auch in Radialrichtung R, verbindet. Der Federkonturabschnitt 121 hat ebenso vier Federstege 117, die sich gemäß Haupterstreckung in der axialen Abstützrichtung A an äquidistanten Umfangspositionen (12 Uhr, 3 Uhr, 6 Uhr, 9 Uhr) erstrecken, wobei sie eine Arm- oder Stabform aufweisen.In 2a to 2c a further embodiment of a Flanschträgers invention is shown. For ease of reading the figure description, the same reference numerals for similar or identical components of the Flanschträgers compared to the first embodiment after 1a to 1c used, wherein the reference numerals are increased by 100. The object of the flange carrier 101 according to 2a to 2c differs from the flange carrier 1 to 1a to 1c especially by the spring contour section 121 which is two-piece and a weakened structure in the cylindrical inner sleeve 161 forms and the mounting flange body 105 . 107 mutually soft deformation in the circumferential direction U, but also in the radial direction R, connects. The spring contour section 121 also has four spring bars 117 which extend according to the main extension in the axial support direction A at equidistant circumferential positions (12 o'clock, 3 o'clock, 6 o'clock, 9 o'clock), wherein they have an arm or rod shape.

Die Federstege 117 münden einstückig in den stellantriebsseitigen Befestigungsflanschkörper 105 und den stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörper 107, insbesondere deren Flanschplatten 151, 153. Auf diese Weise werden ähnlich wie bei der Ausführung gemäß 1 (Federstege 17) eine scharnierartige Anbindung der Federstege zu den Befestigungsflanschkörpern 105 und 107 realisiert, wobei im Gegensatz zur Ausführung nach 1 Schwenkachsen in Radialrichtung ausgerichtet ist (bei der Ausführung gemäß 1 sind die Schwenkachsen in axialer Abstützrichtung A wirksam).The spring bars 117 open in one piece in the actuator side mounting flange body 105 and the stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörper 107 , in particular their flange plates 151 . 153 , In this way, similar to the execution according to 1 (Spring Bars 17 ) a hinge-like connection of the spring bars to the Befestigungsflanschkörpern 105 and 107 realized, in contrast to the execution according to 1 Swivel axes is aligned in the radial direction (in the execution according to 1 are the pivot axes in the axial support direction A effective).

Wie bereits dargelegt, hat der Federkonturabschnitt 21 die gewünschte elastische Deformationsweichheit in Umfangsrichtung U, damit die Positionseinrichtung eine Deformationsbewegung in dieser Richtung erfassen kann. Um allerdings eine ausschließliche Deformationsbewegung in Umfangsrichtung U zu erzwingen, hat der Flanschträger 101 gemäß 2 eine zusätzliche, starre Umgreifhülse 147, welche ein Ausweichen der Federstege 117 aus deren axialer Erstreckungsrichtung in Radialrichtung R vermeidet, so dass bei einer eingeleiteten Betriebsreaktionskraft die Radialrichtungskomponenten unmittelbar in der Umgreifhülse 147 aufgenommen werden, ohne dass eine Deformation des Flanschträgers 101 beim Wirken der Stellantriebskräfte in Radialrichtung auftritt. Auf diese Weise wird ein Flanschträger 101 mit einer einzigen bevorzugten Deformationsrichtung, in Umfangsrichtung U, geschaffen, wodurch die gewünschte vorbestimmte Deformationsrichtung festgelegt ist und ein Einsatz als Teil einer Messeinrichtung möglich ist.As already stated, the spring contour section has 21 the desired elastic deformation softness in the circumferential direction U, so that the position means can detect a deformation movement in this direction. However, in order to force an exclusive deformation movement in the circumferential direction U, has the flange 101 according to 2 an additional, rigid recapturing sleeve 147 , which is an evasion of the spring bars 117 from the axial extension direction in the radial direction R avoids, so that at an initiated operating reaction force the radial direction components directly in the Umgreifhülse 147 be absorbed without a deformation of the Flanschträgers 101 occurs in the action of the actuator forces in the radial direction. In this way, a flange carrier 101 with a single preferred deformation direction, in the circumferential direction U, created, whereby the desired predetermined deformation direction is fixed and use as part of a measuring device is possible.

Der jeweilige Federsteg 117 ist am Fuß 141 am Übergang zum stellantriebsseitigen Befestigungsflanschkörper 107 verstärkt ausgeführt, um im axialen Verlauf einen geschwächten Armabschnitt 143 zu bilden, der beispielsweise bei einem Durchgangsdurchmesser D von 25 mm eine Stärke von weniger als 5 mm, vorzugsweise zwischen 1 mm und 3 mm aufweisen kann. Auch an dem gegenüberliegenden Endabschnitt, der in den stellantriebsseitigen Befestigungsflanschkörper 105 übergeht, ist der Federsteg 117 verstärkt. In Umfangsrichtung benachbart zu den Federstegen 117 sind Ausweichaussparungen 145 in breiter Schlitzform in der Innenbuchse 161 ausgebildet, um die Schwächung des Flanschträgers 101 und damit die Deformationsweichheit in Umfangsrichtung U zu erreichen.The respective spring bar 117 is at the foot 141 at the transition to the actuator side mounting flange body 107 reinforced designed to a weakened arm section in the axial course 143 to form, for example, at a Through diameter D of 25 mm may have a thickness of less than 5 mm, preferably between 1 mm and 3 mm. Also at the opposite end portion, in the actuator side mounting flange body 105 passes, is the spring bar 117 strengthened. In the circumferential direction adjacent to the spring bars 117 are alternate recesses 145 in a wide slot shape in the inner bush 161 designed to weaken the flange 101 and thus to achieve the deformation softness in the circumferential direction U.

Ein derartiger Flanschträger hat 101 eine hohe Formstabilität und Formsteifigkeit in axialer Abstützrichtung A, wobei die Deformationssteifigkeit in Umfangsrichtung deutlich geringer ist.Such a flange has 101 a high dimensional stability and dimensional stability in the axial support direction A, wherein the deformation stiffness in the circumferential direction is significantly lower.

Bei dem Flanschträger 101 sind die Flanschplatten 151, 153 des Befestigungsflanschkörpers 105, 107 durch die Innenhülse 161 (ohne Eingriff in die Durchgangsöffnung 165) miteinander gekoppelt. Die Innenhülse 161 weist die radial-durchgängigen Schlitzaussparungen 145 auf, die die Deformationsfähigkeit in Umfangsrichtung U bewirken, wobei der überwiegende Fußbereich der Innenhülse 61 einstückig mit der Flanschplatte 153 des stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörpers 107 ausgeführt ist. Der dem einstückig ausgebildete Fußbereich gegenüberliegende Kopfbereich der Innenbuchse 161 erstreckt sich nur zum Teil in die Durchgangsöffnung 163 der Flanschplatte 151 des stellantriebsseitigen Befestigungsflanschkörpers 105. Lediglich die Federstege 117 der Innenbuchse 161 stellen die strukturelle elastische kraftübertragende Verbindung zwischen den beiden Flanschplatten 151, 153 des Befestigungsflanschkörpers dar.At the flange carrier 101 are the flange plates 151 . 153 of the mounting flange body 105 . 107 through the inner sleeve 161 (without intervention in the passage opening 165 ) coupled together. The inner sleeve 161 has the radially-continuous slot recesses 145 on, which cause the deformation ability in the circumferential direction U, wherein the vast foot portion of the inner sleeve 61 integral with the flange plate 153 the Stellarmaturseitigen mounting flange body 107 is executed. The head portion of the inner bush opposite the integrally formed foot area 161 extends only partially into the through hole 163 the flange plate 151 the actuator side mounting flange body 105 , Only the spring bars 117 the inner bush 161 provide the structural elastic force transmitting connection between the two flange plates 151 . 153 of the mounting flange body.

Der Magnetfeldsensor 125 an in der Flanschplatte 153 untergebracht, während die Magnetfeldquelle 125 an dem Hülsenendbereich 159 untergebracht oder angeordnet ist, der in einem Spaltabstand zur Innenseite der Flanschplatte 153 liegt.The magnetic field sensor 125 on in the flange plate 153 housed while the magnetic field source 125 at the sleeve end area 159 housed or arranged, in a gap distance to the inside of the flange plate 153 lies.

Auch der Flanschträger 101 ist Teil einer Messeinrichtung und wird zu einer solchen, wenn die Positionsmesseinrichtung damit kombiniert ist.Also the flange carrier 101 is part of a measuring device and becomes such when the position measuring device is combined with it.

Der Magnetfeldsensor 23, 123 kann mit einem nicht näher dargestellten Stellungsregler verbunden sein, um Funktionsprüfungsaussagen, Wartungsaussagen, etc. anhand der Messdaten der Positionsmesseinrichtung zu errechnen und auszugeben.The magnetic field sensor 23 . 123 can be connected to a positioner, not shown, to calculate functional test statements, maintenance statements, etc. based on the measurement data of the position measuring device and output.

Die elastische Deformationsweichheit in Deformationsvorzugsrichtung (U) kann durch einen Bewegungsanschlag begrenzt sein, der beispielsweise durch die Durchgangsöffnung 13 bei der Ausführung gemäß 2a bis 2c ausgebildet. Diese Bewegungsbegrenzung des Flanschträgers 1, 101 in der Deformationsvorzugsrichtung (Umfangsrichtung U) ist vorgesehen, um eine Deformation des Flanschträgers über die Streckgrenze oder dergleichen hinaus zu vermeiden. Bei der Ausführung gemäß 2a bis 2c ist ein solcher Überlastanschlag mit der Bezugsziffer 171 versehen, wobei die maximale Bewegungsamplitude des Flanschträgers 101 durch den axialen Abmessungsspalt an dem Überlastanschlag 171 bestimmt ist.The elastic deformation softness in deformation preferred direction (U) may be limited by a movement stop, for example, through the through hole 13 in the execution according to 2a to 2c educated. This movement limitation of the flange carrier 1 . 101 in the preferred deformation direction (circumferential direction U) is provided in order to avoid deformation of the Flanschträgers beyond the yield strength or the like. In the execution according to 2a to 2c is such an overload stop with the reference numeral 171 provided, wherein the maximum amplitude of movement of the Flanschträgers 101 through the axial dimension gap on the overload stop 171 is determined.

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, 1011, 101: Flanschträgerflange beams
3, 1033, 103: DurchgangskanalThrough channel
5, 1055, 105: stellantriebsseitiger Befestigungsflanschkörperactuator-side mounting flange body
7, 1077, 107: stellarmaturseitiger BefestigungsflanschkörperStellarmaturseitiger mounting flange body
17, 11717, 117: Federstegspring bar
21, 12121, 121: FederkonturabschnittSpring contour section
23, 12323, 123: Magnetfeldsensormagnetic field sensor
25, 12525, 125: Magnetfeldquellemagnetic field source
51, 53, 151, 15351, 53, 151, 153: Flanschplatteflange
55, 57, 155, 15755, 57, 155, 157: Montagelöchermounting holes
61, 16161, 161: Innenbuchseinner bushing
63, 65, 163, 16563, 65, 163, 165: DurchgangsöffnungThrough opening
141141: Kopf des FederstegsHead of the spring bar
143143: Armabschnittarm
145145: Ausweichaussparungendodge recesses
171171: ÜberlastanschlagOverload stop
AA: Abstützrichtungsupport direction
DD: DurchgangsdurchmesserPassage diameter
R₁, R₂, RR ₁ , R ₂ , R: Radialrichtungradial direction
UU: Umfangsrichtungcircumferentially

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 29811115 U1 [0002]
DE 3820838 A1 [0003]

Claims

Flange carrier ( 1 . 101 ) for supporting a control valve, such as a control valve, a process plant, such as a petrochemical plant, a food processing plant, a nuclear power plant or the like, and a Stellarmatur actuated actuator, such as a pneumatic or electric lifting or pivoting drive, characterized in that the flange carrier ( 1 . 101 ) only in a single preferred deformation direction, such as an axial support direction (A) of the Flanschträgers ( 1 . 101 ) surrounding circumferential direction (U), deformation soft is formed.

Flange carrier ( 1 . 101 ) according to claim 1, characterized in that it defines an axial support direction (A), a radial direction (R) perpendicular to the support direction (A) and a circumferential direction surrounding the support direction (A) and perpendicular to the radial direction (R), the deformation preferred direction being exactly one, in particular the circumferential direction (U), the three directions (A, R, U) coincides, wherein the flange carrier ( 1 . 101 ) is formed in the other directions, in particular both in the axial support direction (A) and in the radial direction (R), more rigid deformation.

Flange carrier ( 1 . 101 ) according to claim 1 or 2, characterized in that it has an actuator-side flange ( 5 . 105 ) of the flange carrier ( 1 . 101 ) and a Stellarmaturseitigen flange ( 7 . 107 ) of the flange carrier ( 1 . 101 ) in deformation preferred direction resiliently articulating Federkonturabschnitt ( 21 . 121 ), which is weakened and / or configured such that the flange is deformation soft only in the deformation preferred direction, preferably in the circumferential direction (U), preferably smoother than in the other coordinate directions, as in the axial support direction (A) and in the radial direction (R ), the flange carrier ( 1 . 101 ).

Flange carrier ( 1 . 101 ) according to claim 3, characterized in that a deformation stiffness of the spring contour portion ( 21 . 121 ) in the other coordinate directions, such as in the axial support direction (A) and in the radial direction (R), of the flange ( 1 . 101 ) by at least 50%, preferably 100%, in particular by three, four or five times, greater than a deformation stiffness of the spring contour portion ( 21 . 121 ) in the deformation preferential direction, such as the circumferential direction.

Flange carrier ( 1 . 101 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it, in particular the spring contour section ( 21 . 121 ), so deformed soft in the preferred deformation direction is that when transmitting an operating force, such as an operating torque, from the actuator to the control armature elastic deformation relative movement between a Stellarmaturseitigen flange ( 7 . 107 ) and an actuator-side flange ( 5 . 105 ) in deformation preferred direction, wherein the deformation relative movement by means of a position detection device, such as an inductive or capacitive or potentiometric measuring device, can be determined.

Flange carrier ( 1 . 101 ) according to claim 5, characterized in that the position detection device by a magnetic field sensor ( 23 . 123 ) and a magnetic source ( 25 . 125 ) is formed, wherein the magnetic field sensor ( 23 . 123 ) and the magnetic source ( 25 . 125 ) in the region of the spring contour section ( 21 . 121 ) are arranged such that the deformation relative movement of the magnetic field sensor ( 23 . 123 ) and the magnetic field source ( 25 . 125 ) is detected in Deformationsvorzugsrichtung.

Flange carrier ( 1 . 101 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a spring contour section ( 21 . 121 ) of the flange carrier ( 1 . 101 ) by a plurality, preferably at least three or four spring bars ( 17 . 117 ) is realized, which has an actuator-side flange ( 5 . 105 ) and a Stellarmaturseitigen flange ( 7 . 107 ) elastically couple with each other, wherein in particular the spring bars ( 17 . 117 ) are aligned so that they the flange ( 1 . 101 ) to make elastic deformation soft only in preferred deformation direction.

Flange carrier ( 1 . 101 ) according to claim 7, characterized in that the plurality of spring bars ( 21 . 121 ) a Stellarmaturseitigen mounting flange body ( 5 . 105 ) elastically to an actuator-side mounting flange body ( 7 . 107 ), wherein the spring webs are structured and / or arranged such that the spring contour section ( 21 . 121 ) is deformation soft only in the preferred deformation direction and is more resistant to deformation, in particular in the other directions, wherein the plurality of spring bars ( 17 . 117 ) and the Stellarmaturseitige flange ( 7 . 107 ) and the actuator side flange ( 5 . 105 ) are made of one piece and / or each spring bar ( 17 . 117 ) at a certain circumferential position exclusively axially, radially outwardly, without circumferential direction component extends and / or on the one hand in a sleeve-shaped connection portion of the actuator-side flange ( 5 . 105 ) and on the other hand in a sleeve-shaped connecting portion of the Stellarmaturseitigen flange ( 7 . 107 ) pass over.

Flange carrier ( 1 . 101 ) according to claim 7 or 8, characterized in that the plurality of spring bars ( 17 . 117 ) columnar or plate-shaped are formed, in particular the plate-shaped spring webs ( 17 . 117 ) are realized by a lamellar pair of parallel extending platelets, which are arranged in particular at a circumferential distance (U) in particular of less than 2 mm.

Flange carrier ( 1 . 101 ) according to one of claims 7 to 9, characterized in that the plurality of spring bars ( 17 . 117 ) elastically couple an actuator arm side mounting flange body to an actuator side mounting flange body, the spring bars ( 17 . 117 ) are structured and / or arranged such that the spring contour section ( 21 . 121 ) is deformation soft in the preferred deformation direction and at least one further direction, wherein the spring contour section ( 21 . 121 ) in addition a deformation barrier, such as a stop or a recapture ( 147 ), which comprises a deformation of the spring contour section ( 21 . 121 ) in the at least one further direction (R) locks in such a way that a deformation relative movement is associated exclusively in the direction of deformation preference.

Flange carrier ( 1 . 101 ) according to one of the preceding claims, characterized in that an actuator-side and a Stellarmaturseitiger Befestigungsflanschkörper ( 5 . 105 . 7 . 107 ) of the flange carrier ( 1 . 101 ) each have a plate shape, said plate-shaped flange ( 5 . 105 . 7 . 107 ) have axially opposite inner surfaces on which a magnetic field source ( 25 . 125 ) and a magnetic field sensor ( 23 . 123 ) are arranged axially diametrically opposite, and / or these plate-shaped mounting connections facing away from each other outer contact surfaces, which are shaped such that a flat contact with a correspondingly shaped housing of the actuator or the control valve is allowed.

Flange carrier ( 1 . 101 ) according to one of the preceding claims, characterized in that an actuator-side and a Stellarmaturseitiger Befestigungsflanschkörper ( 5 . 7 . 105 . 107 ) each have a passage opening ( 63 . 65 . 163 . 165 ), in particular concentric with the axial support direction (A), through which an actuator of the actuator and / or the control armature can extend, wherein the mounting flange body ( 5 . 7 . 105 . 107 ) by a particular cylindrical inner sleeve ( 61 . 161 ) with a through-channel ( 3 . 103 ) are coupled, the substantially at least partially congruent with the passage openings ( 63 . 65 . 163 . 165 ) is arranged and / or along which the actuator is displaced, wherein the spring contour section ( 21 . 121 ) for elastic deformation soft coupling of the mounting flange body ( 5 . 7 . 105 . 107 ) with the inner bush ( 61 . 161 ) is provided.

Flange carrier ( 1 . 101 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the spring contour section ( 21 . 121 ) is configured such that by the spring contour section ( 21 . 121 ) upon transmission of an operating force, such as an operating torque, from the actuator to the control armature elastic deformation movement, in particular between a Stellantriebsseitigen starting point of the spring contour portion ( 21 . 121 ) and a Stellarmaturseitigen terminal of the spring contour section ( 21 . 121 ), with a deformation path of at least 0.1 mm or at least 0.5% or 1% of a minimum cross-sectional thickness, such as a diameter, an actuating rod or actuating shaft of the actuator.

Flange carrier ( 1 . 101 ) according to claim 13, characterized in that the spring contour section ( 21 . 121 ) is weakened such that in a normal operation of the control valve, in particular at normal operating friction, for providing the control armature, the spring contour section ( 21 . 121 ) an elastic deformation movement with a deformation path of over 0.1 mm, 0.2 mm, 0.5 mm or 1.0 mm or of at least 0.5%, 1%, 2%, 5% or 10% of the cross-sectional thickness, as the diameter, the adjusting rod or actuating shaft of the actuator is accompanied, in particular the spring contour section ( 21 . 121 ) allows an elastic deformation movement with a maximum deformation of at least 1 mm, 2 mm, 3 mm and in particular of at most 5 mm, 7 mm or 10 mm and / or an elastic deformation path amplitude up to 3 mm, preferably up to 2.5 mm or up to 2 mm, allows.

Device for measuring an operating force of an actuator actuating an actuating device of a process-engineering system, comprising a flange carrier (according to one of the claims) 1 . 101 ), to which the control armature and the actuator can be mounted and / or mounted, wherein the flange carrier ( 1 . 101 ) is associated with a position detecting means such that the elastic deformation, which is caused by the spring contour portion, is detected in the deformation preferential direction.