DE19613029C1

DE19613029C1 - Pressurised medium operated regulated armature drive, esp. for process valve

Info

Publication number: DE19613029C1
Application number: DE1996113029
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Scharnowski; Ralf Kook; Huu-Tri Dr Ing Nguyen
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1996-03-19
Filing date: 1996-03-19
Publication date: 1997-07-31
Anticipated expiration: 2016-03-20

Abstract

The drive has a drive element operated by a pressurised medium which acts upon a spring packet or spring in the operating direction, a position measurement device for the drive control element and a controller for generating a drive signal for the pressurised medium drive. The spring or spring packet (11) consists of more than two individual springs of equal spring constant, of which all but one generate the minimum closure force. The controller derives the first and second derivatives of the position signal wrt. time to determine the mechanical parameters of the spring packet.

Description

Die Erfindung betrifft einen druckmittelbetriebenen geregelten Armaturenantrieb gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a pressure medium-operated controlled valve actuator according to the preamble of claim 1.

Druckmittelbetriebene Armaturen-Antriebe der gattungsgemäßen Art sind im Stand der Technik vielfach bekannt. Sie werden dort zumeist als Regelarmaturen bezeichnet. Dabei ist die Regelarmatur in den meisten Fällen für die Betätigung eines Prozeßventiles eingesetzt, welches mit großer Durchgangsweite große Durchflüsse regelt. Dabei sind in der Ausgestaltung der mechanischen Komponenten zum Teil kurzhubige Arbeitszylinder in Verbindung mit einer oder mehreren Federn bekannt. Die Arbeitszylinder sind dabei in bekannter Weise einfach wirkend ausgeführt und arbeiten bei Druckmittelbeaufschlagung entgegen einem Federpaket. Insofern wird die Schließfunktion des Großprozeßventiles aus diesem Federpaket gestaltet, so daß bei Druckabfall auf alle Fälle die Sicherheitsposition "geschlossen" selbsttätig erreicht wird. Der Arbeitszylinder ist zwar einfach wirkend im Hinblick auf seine Druckmittelbetätigung, jedoch beidseitig mit Kolbenstangen, die aus dem Arbeitszylinder herausragen, versehen. Das eine Kolbenstangenende ist dann mit der Feder verbunden und das andere Kolbenstangenende ist als Betätigungsstange aus dem Arbeitszylinder herausgeführt und wirkt auf die Ventilbetätigung ein. Bei Ventilen dieser Art ist es wichtig, die Stellung der Ventilbetätigungsstange, sprich der einen Kolbenstange, permanent zu überwachen. Auf diese Weise wird durch die Position der Kolbenstange ein Wegsignal erzeugt, welches in eine Regelung eingespeist wird.Pressure medium operated valve actuators of the generic type are in the prior art Technology widely known. They are mostly referred to as control valves. The control valve is in most cases for the actuation of a Process valves used which have large flow rates with large passage width regulates. Part of the design of the mechanical components known short-stroke working cylinders in connection with one or more springs. The Working cylinders are designed and work in a known manner, simply acting when pressure medium is applied against a spring assembly. In this respect, the Locking function of the large process valve designed from this spring package, so that at Pressure drop in any case reached the safety position "closed" automatically becomes. The working cylinder is simple in terms of its Pressure medium actuation, however, on both sides with piston rods, which from the Protrude working cylinder, provide. The one piston rod end is then with the Spring connected and the other end of the piston rod is out as an actuating rod led out of the working cylinder and acts on the valve actuation. With valves In this way it is important to check the position of the valve actuation rod Piston rod, to be monitored permanently. This way the position of the Piston rod generates a path signal, which is fed into a control system.

Für die Realisierung der Sicherheitsstellung "geschlossen" bei Druckabfall, muß die Verfügbarkeit der Feder oder des Federpaketes gewährleistet sein. Sollte die Feder brechen, so ist eine Schließfunktion der genannten Art nicht mehr gewährleistet. Es gibt dabei vielfältig mechanische Elemente, die in einem solchen Fall eingreifen.To implement the safety position "closed" in the event of a pressure drop, the Availability of the spring or the spring package can be guaranteed. Should the feather break, a locking function of the type mentioned is no longer guaranteed. It There are various mechanical elements that intervene in such a case.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine druckmittelbetriebene Regelarmatur der gattungsgemäßen Art dahingehend zu verbessern, daß auch bei Federbruch oder aber auch bei Federfehlfunktion zum einen noch ein sicheres Schließen des Ventiles und zum anderen eine Erkennung der Fehlfunktion erreichbar ist.The invention is therefore based on the object, a pressure medium-operated Control valve of the generic type to improve that also Broken spring or even a spring malfunction is still a safe one Closing the valve and secondly a detection of the malfunction can be achieved is.

Die Erfindung wird bei einer Vorrichtung der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The invention is according to the invention in a device of the generic type solved by the characterizing features of claim 1. Further advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Das Wesen der Erfindung besteht hierbei darin, die Positionsermittlung in einer diagnosefähigen Weise in die Regelung einzuspeisen und gleichzeitig das Federpaket auf eine Weise redundant auszubilden, daß bei Fehlfunktion dennoch ein sicheres Schließen des Prozeßventiles gewährleistet ist.The essence of the invention is to determine the position in one diagnosis-capable way to feed into the control and at the same time the spring assembly redundant in such a way that in the event of a malfunction a safe one Closing of the process valve is guaranteed.

Somit ist Kern der Erfindung die spezielle Regelung in Verbindung mit der redundanten Federauslegung. Dabei ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die Feder des Federspeichers als Federpaket mit einer N = 6 als optimal ermittelten Anzahl von Einzelfedern dargestellt. Die Bestimmung der Anzahl von Einzelfedern, aus denen das Federpaket besteht, ist nicht zufällig, sondern aufgrund folgender Erkenntnis getroffen. Gemäß der oben gegebenen Forderung muß für die Sicherheitsstellung "drucklos geschlossen" eine Mindestschließkraft und damit eine Mindestfederkonstante erreicht werden. Ist die Mindestschließkraft, die für das entsprechende Prozeßventil und für den entsprechenden Einsatzfall gefordert wird, beispielsweise 13 KN, so würde dies bei einer Auslegung von beispielsweise eines Federpaketes bestehend aus zwei Federn folgendes fordern. Damit das Systems redundant ist und beim Bruch einer der beiden Federn immer noch 13 KN als Mindestschließkraft aufbringen kann, müssen die beiden Federn jeweils für sich diese Mindestschließkraft aufbringen. Somit entsteht in Summe eine Schließkraft von 26 KN, damit die Redundanz-Maßnahme bei Ausfall einer Feder immer noch erreicht wird. Erhöht man nun beispielsweise die Anzahl der Federn auf 4 und betrachtet den Redundanz-Fall, eine von vier Federn kann brechen, so bedeutet dies, daß die restlichen drei Federn noch mindestens 13 KN aufbringen müssen. Dies bedeutet insgesamt, daß jede der Federn nicht mehr wie im erstgenannten Fall 13 KN aufbringen müssen, sondern nur noch 4.1/3 KN. Macht man sich die Abhängigkeit der erreichten Federkonstanten als Anzahl von Einzelfedern, die ein Federpaket darstellen, schematisch klar, so vermutet man einen linearen Anstieg. Tatsächlich ist es jedoch so, daß es eine nicht lineare Abhängigkeit der Gesamtfederkonstanten in der Anzahl der Federn, aus dem das Federpaket besteht, gibt. Bei der Verwendung von beispielsweise sechs Einzelfedern, bei denen wiederum die Mindestschließkraft im Redundanz-Falle 13 KN betragen muß, bedeutet dies, daß beim Bruch einer der sechs Federn die übrigen fünf Druckfedern diese Mindestschließkraft von 13 KN aufbringen müssen. So muß jede Einzelfeder bei der Anzahl von sechs für diesen Fall nur noch auf eine Federkraft bzw. Mindestschließkraft von 2 3/5 KN abgestimmt sein. Erhöht man nun die Anzahl der Federn, aus denen das Federpaket besteht, so erhöht sich die Gesamtfederkonstante nur noch minimal; und überträgt man dies in ein Schaubild, so ergibt sich die Gesamtfederkonstante in Berücksichtigung dieser Redundanz- Bedingung nur noch mit einer erheblich geringeren Steigung als beim Unterschied von 2 zu 4 Federn. Ab einer Anzahl von sechs Federn ändert sich die Gesamtfederkonstante des gesamten Federpaketes nur noch minimal. Das heißt mit anderen Worten, die redundante Federkraft liegt in dem Fall, daß alle Federn wirksam sind, nur noch minimal oberhalb der Mindestschließkraft.Thus, the core of the invention is the special regulation in connection with the redundant spring design. This is an advantageous embodiment of the invention the spring of the spring accumulator as a spring package with an N = 6 determined as optimal Number of individual springs shown. Determining the number of individual springs from which the spring package consists of is not accidental, but on the basis of the following Knowledge met. According to the requirement given above, for the Safety position "closed without pressure" a minimum closing force and therefore one Minimum spring constant can be reached. Is the minimum closing force required for the appropriate process valve and for the corresponding application is required, For example, 13 KN, this would be the case if, for example, one was interpreted Spring pack consisting of two springs require the following. So that the system is redundant and if one of the two springs breaks, it is still 13 KN Minimum closing force can apply, the two springs each have this for themselves Apply the minimum closing force. This creates a total clamping force of 26 KN, so that the redundancy measure is still achieved in the event of a spring failure. For example, if you increase the number of springs to 4 and look at that Redundancy case, one in four springs can break, it means that the the remaining three springs must have at least 13 KN. this means overall, that each of the springs is no longer 13 CN as in the former case have to apply, but only 4.1 / 3 KN. If you make the dependency of reached spring constants as the number of individual springs that make up a spring package represent, schematically clear, so one assumes a linear increase. It actually is However, it is such that there is a non-linear dependency of the total spring constant in the number of springs that make up the spring assembly. When using of six individual springs, for example, which in turn have the minimum closing force in the Redundancy trap must be 13 KN, this means that if one of the six breaks The remaining five compression springs apply this minimum closing force of 13 KN have to. So, in this case, each individual spring only has to be six in this case be matched to a spring force or minimum closing force of 2 3/5 KN. Elevated if you now increase the number of springs that make up the spring package, the Total spring constant only minimal; and if you translate this into a graph, so the total spring constant results in consideration of this redundancy Condition only with a significantly lower gradient than with the difference from 2 to 4 springs. From a number of six springs, the changes Total spring constant of the entire spring package is only minimal. That means with in other words, the redundant spring force is in the event that all springs are effective are only minimally above the minimum closing force.

Dies hat natürlich auch Auswirkungen auf die verfügbar geforderten Stellkräfte am Arbeitszylinder, der gegen das Federpaket arbeiten muß. Im erstgenannten Fall, d. h. bei einer einfachen Redundanz unter Verwendung von zwei Federn muß im Normalbetriebsfall, in dem beide Federn wirksam sind, vom Arbeitszylinder in Berücksichtigung der geforderten Redundanz gegen eine Kraft von 26 KN gearbeitet werden. Mit der Erhöhung der Anzahl sinkt natürlich die Schließkraft in dem Falle, daß alle Federn wirksam sind deutlich in Richtung der Mindestschließkraft. Dies hat somit auch konstruktive Einsparungen im Bereich des Arbeitszylinders zur Folge. Des weiteren ist der Betrieb kostensparender, weil das Druckmittel mit geringerer Energie, sprich mit geringerem Druck, zur Verfügung gestellt werden muß.Of course, this also has an impact on the available actuating forces on Working cylinder that has to work against the spring assembly. In the former case, i.e. H. with a simple redundancy using two springs in the Normal operating case in which both springs are effective from the working cylinder in Consideration of the required redundancy worked against a force of 26 KN will. As the number increases, the closing force naturally drops in the event that all springs are effective in the direction of the minimum closing force. So this has this also results in constructive savings in the area of the working cylinder. Of furthermore, the operation is more economical because the pressure medium with lower energy, i.e. with less pressure, must be made available.

Zur diagnosefähigen Regelung, um beispielsweise auch Fehlfunktionen im Federpaket erkennen zu können, ist in erfindungsgemäßer Weise das ermittelte Wegsignal elektronisch noch in die erste und zweite Ableitung des Ortes nach der Zeit überführt. For diagnosis-capable control, for example to include malfunctions in the spring assembly The path signal determined can be recognized in the manner according to the invention electronically transferred to the first and second derivation of the location according to the time.

Im Hinblick auf die erste mathematische Ableitung des Ortes nach der Zeit erhält man ein aus dem Ortsignal erzeugtes Geschwindigkeitssignal. Bei der zweiten mathematischen Ableitung nach der Zeit erhält man aus dem Wegsignal darüber hinaus noch ein Beschleunigungssignal. Diese Signale werden über einen regelungstechnischen Summationspunkt geführt und dahingehend ausgewertet zu erkennen, ob eine stetige Veränderung oder eine Sprungfunktion vorliegt. Aus dieser Unterscheidung läßt sich die Fehlfunktion des Federpaketes ableiten bzw. erkennen.With regard to the first mathematical derivation of the place after time one obtains a speed signal generated from the location signal. The second mathematical derivation according to time is obtained from the path signal above also an acceleration signal. These signals are sent over a control-technical summation point and evaluated accordingly recognize whether there is a constant change or a step function. From this A distinction can be derived or recognized the malfunction of the spring assembly.

Übergeordnete Funktion ist dabei die redundante Auslegung des gesamten Antriebes und realisiert wird dies durch eine geeignete Verknüpfung von elektronischen Regelkomponenten in Verbindung mit einer erfindungsgemäßen Festlegung einer Anzahl von Einzelfedern aus denen das Federpaket besteht.The overriding function is the redundant design of the entire drive and this is realized by a suitable combination of electronic Control components in connection with an inventive definition of a Number of individual springs that make up the spring assembly.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:The invention is illustrated in the drawing and explained in more detail below. It shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Antriebes samt Regler, Fig. 1 is a schematic representation of the drive according to the invention together with the controller,

Fig. 2 den Deckel des Stellantriebes in Draufsicht mit einem Federpaket bestehend aus sechs radial verteilten Federn und Fig. 2 shows the cover of the actuator in plan view with a spring assembly consisting of six radially distributed springs and

Fig. 3 funktionale Abhängigkeiten, Federkonstanten, Schließ- und Zylinderkräfte. Fig. 3 functional dependencies, spring constants, closing and cylinder forces.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der gesamten geregelten Armatur. Es handelt sich dabei im wesentlichen um einen einfach wirkenden Zylinder 10, der auf einer Seite von einem Federpaket 11 beaufschlagt und von der anderen Seite druckmittelbeaufschlagt wird. Der geregelte Antrieb ist vorgesehen für sogenannte Prozeßventile und ist insgesamt in eine Stellungsregelung eingebunden. Dabei ist vorgesehen, daß die Kolbenstange 12 des Arbeitszylinders 10 auf die Ventilmechanik, hier nicht weiter dargestellt, einwirkt, und zwar in der Form, daß das Federpaket 11 als Federspeicher auf das Kolben-Zylinder-Aggregat 10 wirkt und bei Ausfall des Druckmittels oder bei gezieltem Abfall desselben den gesamten Antrieb so betätigt, daß das Ventil geschlossen wird. Die Stellung des Kolbens 13 und damit auch die Kolbenstangenstellung wird positionsüberwacht bzw. positionsgeregelt. Das Stellungssignal wird eingespeist in einen elektronischen Positionsregler. Darüber hinaus enthält die Anlage auch noch einen pneumatischen Druckregler, der die pneumatische Beaufschlagung des einfach wirkenden Arbeitszylinders vornimmt. Der elektronische Positionsregler entnimmt das Stellungssignal als Ist-Position und führt sie dem Regler zu. Von dort aus wird das abgenommene Ortsignal über mehrere Punkte verteilt. Zum einen wird es den entsprechenden elektronischen Baugruppen zur Bildung der ersten und zweiten mathematischen Ableitung nach der Zeit zugeführt. Gleichzeitig wird das Ortsignal parallel zu einer Reglererweiterung geführt, nämlich speziell zu zwei regelungstechnischen Baugruppen. Die erste Baugruppe KC steuert eine Konstantfunktion durch, deren Absolutwert vom jeweiligen Ist-Wert abhängig ist. Die zweite Baugruppe KR erzeugt eine Sprungfunktion, deren Amplitude bzw. Flankenhöhe wiederum proportional zum jeweilig ermittelten Ortssignal ist. Der Ausgang dieser beiden regelungstechnischen Baugruppen KC und KR werden auf einen Summationspunkt geführt. Gleichzeitig wird diesem Summationspunkt im Ergebnis auch die nullte bis zweite Ableitung des Ortsignales zugeführt. Innerhalb der Reglererweiterung wird dann entschieden - natürlich abhängig vom entsprechenden Input und der entsprechend gewählten Wichtung einzelner logischer Reglerbaugruppen - mit welcher Charakteristik das Ausgangssignal dann vorliegt. Das aus der Regelerweiterung dann erhaltene Ausgangssignal Y dient zur Ansteuerung des elektropneumatischen Druckreglers. Dieser wiederum steuert die Arbeitsluft zum Arbeitszylinder. Neben einer Druckermittlung innerhalb der Arbeitsleitung findet auch noch eine Pulsweitenmodulation des eingespeisten Signales Y statt, welches zuvor über einen Wandler eingangsseitig der elektropneumatischen Reglerstruktur geführt ist. Über die Pulsweitenmodulation läßt sich der Arbeitszylinder entsprechend gezielt getaktet in den Bereich der Soll-Stellung ansteuern. Durch die Integration der Pulsweitenmodulation erhält man eine im wesentlichen überschwingfreie, aber dennoch im Verhalten regelungstechnisch stark proportionale Charakteristik. Im Endeffekt bedeutet dies, daß der Arbeitszylinder überschwingfrei sehr schnell in die Soll-Lage gefahren wird. Über die wegabhängige Ansteuerung des Arbeitszylinders läßt sich der Arbeitszylinder auch in seinem dynamischen Verhalten jeweils ganz individuell ansteuern. Der Regler in Verbindung mit der Positionsermittlung kann dabei in eine herkömmliche speicherprogrammierbare Steuerungseinrichtung (SPS) eingebunden werden. Das System wird dadurch intelligent und es lassen sich darüber hinaus Regelstrategien entweder gespeichert vorbestimmt oder adaptiv anlegen. Fig. 1 shows a schematic representation of the entire controlled valve. It is essentially a single-acting cylinder 10 , which is acted upon by a spring assembly 11 on one side and pressurized by the other side. The controlled actuator is intended for so-called process valves and is integrated into a position control. It is provided that the piston rod 12 of the working cylinder 10 acts on the valve mechanism, not shown here, in the form that the spring assembly 11 acts as a spring accumulator on the piston-cylinder unit 10 and if the pressure medium fails or Selective drop of the same actuated the entire drive so that the valve is closed. The position of the piston 13 and thus also the piston rod position is position-monitored or position-controlled. The position signal is fed into an electronic position controller. In addition, the system also contains a pneumatic pressure regulator that pneumatically acts on the single-acting working cylinder. The electronic position controller takes the position signal as the actual position and feeds it to the controller. From there, the picked up location signal is distributed over several points. On the one hand, it is fed to the corresponding electronic assemblies to form the first and second mathematical derivations over time. At the same time, the location signal is routed in parallel to a controller extension, specifically to two control modules. The first module KC controls a constant function, the absolute value of which depends on the respective actual value. The second module KR generates a step function, the amplitude or edge height of which is in turn proportional to the position signal determined in each case. The output of these two control modules KC and KR are routed to a summation point. At the same time, the zero to second derivative of the location signal is also fed to this summation point. A decision is then made within the controller extension - of course depending on the corresponding input and the correspondingly chosen weighting of individual logic controller modules - with which characteristic the output signal is then available. The output signal Y then obtained from the rule extension serves to control the electropneumatic pressure regulator. This in turn controls the working air to the working cylinder. In addition to determining the pressure within the working line, pulse width modulation of the fed-in signal Y also takes place, which is previously carried out via a converter on the input side of the electropneumatic controller structure. Using the pulse width modulation, the working cylinder can be controlled in a targeted, clocked manner in the range of the target position. By integrating the pulse width modulation, one obtains a characteristic that is essentially overshoot-free, but nevertheless strongly proportional in terms of the control technology. In the end this means that the working cylinder is moved very quickly into the target position without overshoot. Via the path-dependent control of the working cylinder, the working behavior of the working cylinder can also be controlled individually. The controller in connection with the position determination can be integrated into a conventional programmable logic controller (PLC). This makes the system intelligent and, in addition, control strategies can either be stored in a predetermined manner or created adaptively.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das Federpaket 11 des in Fig. 1 nur schematisch dargestellten Arbeitszylinders. Das Federpaket besteht hierbei aus den als optimal ermittelten sechs Einzelfedern. Durch die Verwendung von sechs Einzelfedern in der entsprechend radialen Verteilung wird zum einen eine Klemmung bei Ausfall einer einzigen Feder mechanisch weitgehend vermieden. Darüber hinaus erhält man bei der Wahl von sechs Federn eine entsprechend geringe Redundanz. Wie eingangs im allgemeinem Offenbarungsabschnitt der Erfindung bereits dargestellt, muß auf diese Weise die Redundanz, für den Fall, daß eine der Federn bricht, nur noch ein Sechstel über der Mindestschließkraft liegen. Dies entlastet gegenüber einer geringeren Anzahl von N-Federn den Arbeitszylinder, der gegen dieses Federpaket arbeiten muß, enorm. Schon bei einer Verwendung von nur drei Federn muß die Redundanz schon 50%, also die Hälfte der geforderten Mindestschließkraft aufweisen. Dies bedeutet, daß im Normalfall der Arbeitszylinder grundsätzlich immer auf 150% der geforderten Schließkraft arbeiten muß. Dies führt zum einen zu einer entsprechenden Verlangsamung und zum anderen zu einem höheren Verschleiß des druckmittelbetriebenen Stellantriebes. Ein Betrieb bei höherem Druck, unter Verwendung eines kompressiblen Druckmittels wie Luft, hat erhebliche Einflüsse auf die Laststeifigkeit sowie eine deutliche Veränderung der Dynamik zur Folge. Insoweit wirkt das erfindungsgemäße Federpaket gemeinsam mit der erfindungsgemäßen elektronischen Reglerbaugruppe. FIG. 2 shows a top view of the spring assembly 11 of the working cylinder shown only schematically in FIG. 1. The spring assembly consists of the six individual springs that have been determined to be optimal. By using six individual springs in the corresponding radial distribution, clamping is mechanically largely avoided if a single spring fails. In addition, the choice of six springs results in a correspondingly low level of redundancy. As already mentioned at the beginning in the general disclosure section of the invention, in this way the redundancy, in the event that one of the springs breaks, is only a sixth above the minimum closing force. Compared to a smaller number of N springs, this relieves the load on the working cylinder, which has to work against this spring assembly, enormously. If only three springs are used, the redundancy must already be 50%, i.e. half the required minimum closing force. This means that in the normal case the working cylinder must always work at 150% of the required closing force. On the one hand this leads to a corresponding slowdown and on the other hand to a higher wear of the pressure medium operated actuator. Operation at higher pressure, using a compressible pressure medium such as air, has considerable effects on the load rigidity and a significant change in the dynamics. In this respect, the spring assembly according to the invention works together with the electronic controller assembly according to the invention.

Fig. 3 zeigt ein Funktionsdiagramm, bei dem die Federkonstanten in Verbindung mit den aufzubringenden Schließkräften aufgetragen sind. Das Diagramm zeigt die funktionalen Abhängigkeiten zwischen der Anzahl von Federn, aus denen das Federpaket zusammengesetzt ist, sowie der daraus resultierenden Gesamtfederrate bzw. Gesamtfederkonstanten und die Abhängigkeit der geforderten Schließkraft. Die gesamte Darstellung in Fig. 3 basiert auf der Nebenbedingung, daß für den Fall, daß eine von N Federn ausfällt, die Mindestschließkraft vorhanden sein muß. Somit gilt für jede Anzahl N Federn die nominell geforderte selbe Mindestschließkraft. So ist unter dieser Nebenbedingung natürlich bei der Verwendung von nur zwei Federn die Redundanz 100%. Je mehr Federn vorhanden sind, umso kleiner wird die Redundanz und damit die für die N-1 Anzahl von Federn verbleibende aufzubringende Mindestschließkraft. Die Kurven selbst sind zwischen den einzelnen diskreten Meßpunkten, die nur durch ganzzahlige Anzahlen N von Federn sinnvoll sind, lediglich zur graphischen Veranschaulichung interpoliert. Der Begriff Federrate ist gleichzusetzen mit dem Begriff Federkonstante. Die untere Kurve zeigt die Federrate einer Einzelfeder, die gefordert ist bei der o. g. entsprechenden Redundanzbedingung. Diese fällt von einem Maximum-Wert von 50 Newton/Quadratmillimeter hin zu höheren Federzahlen ab. In diese Abhängigkeit zeigt die Gesamtfederrate des gesamten Federpaketes einen starken Anstieg im Bereich zwischen zwei und vier Federn und einen asymtotischen Übergang bei etwa sechs Federn. Ab dieser Anzahl geht die Gesamtfederrate quasi in die Waagerechte über und die weitere Reduktion der Redundanz mit steigender Federzahl ist nur noch klein. Insofern ist der Bereich um die Federzahl N=6 als optimal anzusehen, da bei höheren Federzahlen keine erhebliche Redundanzreduktion mehr stattfindet. In dieser Abhängigkeit ist dann auch die Schließkraft und die aufzubringende Zylinderkraft geteilt durch die Anzahl N Federn aufgetragen. Die aufzubringende Zylinderkraft sinkt somit erheblich noch zwischen zwei und sechs Federn; und bei einer Anzahl von sechs Federn oder mehr geht auch diese Kurve langsam in die Waagerechte über, so daß eine weitere Erhöhung der Federzahl nicht mehr zu einer deutlichen Reduktion der Zylinderkraft führt. Auch hieran wird deutlich, daß die Anzahl von sechs Federn für das Federpaket optimal ist. Fig. 3 shows a functional diagram in which the spring constants are plotted in connection with the closing forces to be applied. The diagram shows the functional dependencies between the number of springs that make up the spring assembly, the resulting total spring rate or constant, and the dependence of the required closing force. The entire illustration in FIG. 3 is based on the additional condition that in the event that one of N springs fails, the minimum closing force must be present. Thus, the nominally required minimum closing force applies to each number of N springs. Under this secondary condition, of course, if only two springs are used, the redundancy is 100%. The more springs there are, the smaller the redundancy and thus the minimum closing force to be applied for the N-1 number of springs. The curves themselves are interpolated between the individual discrete measuring points, which are only meaningful due to the integer number N of springs, only for graphic illustration. The term spring rate is synonymous with the term spring constant. The lower curve shows the spring rate of a single spring, which is required under the corresponding redundancy condition mentioned above. This drops from a maximum value of 50 Newton / square millimeter to higher numbers of springs. Depending on this, the total spring rate of the entire spring assembly shows a sharp increase in the range between two and four springs and an asymtotic transition with about six springs. From this number, the total spring rate is almost horizontal and the further reduction in redundancy as the number of springs increases is only small. In this respect, the range around the number of springs N = 6 is to be regarded as optimal, since there is no significant reduction in redundancy with higher numbers of springs. Depending on this, the closing force and the cylinder force to be applied are then divided by the number N of springs. The cylinder force to be applied thus drops considerably between two and six springs; and with a number of six springs or more, this curve also slowly changes into the horizontal, so that a further increase in the number of springs no longer leads to a significant reduction in the cylinder force. This also shows that the number of six springs is optimal for the spring assembly.

Claims

1. Pressure-medium controlled valve actuator with a pressure medium-operated drive element which works in the pressure medium-operated direction simply acting against a spring assembly or a spring, as well as a position determination of the actuator of the drive and a controller for generating a control signal for the pressure medium-operated control of the drive, characterized in that the Spring or the spring assembly ( 11 ) consists of a number N greater than two individual springs of the same spring constant, of which N-1 springs together apply the minimum closing force, and that to detect the mechanical parameters of the spring assembly, the controller has a device for determining the first and second mathematical derivation of the location signal over time.

2. Pressure medium operated controlled valve actuator according to claim 1, characterized in that the spring assembly ( 11 ) consists of a number N = six individual springs.

3. Pressure medium-operated controlled valve actuator according to claim 2, characterized in that the individual springs within the spring assembly ( 11 ) on a piston rod ( 12 ) in the cross-sectional plane centered circular line are arranged in parallel to the piston rod ( 12 ) of the actuator.

4. Procedure for operating a regulated valve actuator, in particular one Drive according to claim 1, characterized, that from the position signal, the location signal and further the first and second temporal derivative are formed as speed and acceleration that in The dynamics of the controlled Valve actuator is influenced by a corresponding control signal generation such that the control signal according to the position and either more according to the Speed or more weighted after acceleration is generated.

5. A method for operating a controlled valve actuator according to claim 4, characterized, that the control signal generated in the controller on a pulse width modulated control of the drive acts.

6. A method for operating a controlled valve actuator according to claim 5, characterized, that the controller as a whole is either a programmable Control (PLC) includes or from such can be influenced in such a way that a diagnosis of the drive or of the Spring pack is possible.

7. Procedure for operating a regulated valve actuator according to one or several of claims 4, 5 or 6, characterized, that the dynamics of the drive or their characteristics are continuously adaptive get saved.