DE20007204U1

DE20007204U1 - Stelleinrichtung, insbesondere Regelventil

Info

Publication number: DE20007204U1
Application number: DE20007204U
Authority: DE
Original assignee: Arca Regler GmbH
Current assignee: Arca Regler GmbH
Priority date: 1999-04-20
Filing date: 2000-04-18
Publication date: 2000-08-24
Anticipated expiration: 2010-04-19
Also published as: DE19917737A1

Description

Beschreibung: Area Regler GmbH, Kempener Str. 18, D-47918 Tönisvorst Stelleinrichtung, insbesondere Regelventil

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung, insbesondere ein Regelventil, mit einem Gehäuse, einem Antriebsglied, das durch einen Stellantrieb betätigbar ist, und einem Stellungsregler für den Stellantrieb.

Regelventile mit angebautem Stellungsregler sind in vielfachen Ausführungsformen beispielsweise aus der US-PS 4,922,952, der EP 0,462,432 A2 und der DE 42 39 431 Al bekannt. Solche Regelventile kommen vornehmlich im Regelkreis verfahrenstechnischer Anlagen zur Anwendung und weisen im Regelfall untenseitig ein Ventilgehäuse mit einem Durchlaufkanal für das zu regelnde Fluid auf. An das Ventilgehäuse schließt sich nach oben ein Joch mit zwei vertikalen Jochstreben an. An der Oberseite des Jochs ist ein pneumatisch betriebener Stellmotor vorgesehen. Dieser weist regelmäßig ein kreisrundes Gehäuse auf, dessen Innenraum durch ein Antriebsorgan in zwei Kammern aufgeteilt wird. Das Antriebsorgan ist in dem einen Fall (US-PS 4,922,952, DE 42 39 431 Al) eine flexible Membran und in dem anderen Fall (EP 0 462 432 A2) ein Kolben. Mit dem Antriebsorgan verbunden ist eine vertikal beweglich geführte Ventilstange als Antriebsglied. Die Ventilstange

reicht nach unten in des Ventilgehäuse hinein und endet in einem meist als Ventilkegel.ausgebildeten Verschlußorgan, welches mit einem Ventilsitz korrespondiert und den Durchflußquerschnitt je nach Stellung der Ventilstange im Bereich des Ventilsitzes bestimmt.

Der Stellmotor der vorbekannten Regelventile wird pneumatisch betrieben. Von einer Luftdruckquelle wird hierzu Druckluft in einen Stellungsregler geführt. In diesem befinden sich Steuerventile, die die Luftzufuhr zu einer oder beiden Kammern des Stellmotors steuern. Die Betätigung der Steuerventile erfolgt aufgrund eines Regelsignals, das den Soll-Wert darstellt. Das Regelsignal führt aufgrund der Ansteuerung der Steuerventile zu einer entsprechenden Stellung des Antriebsorgans im Stellmotor und damit des Verschlußorgans im Ventilgehäuse.

Der Stellungsregler hat über eine mechanische Übertragungseinrichtung beispielsweise in Form eines am Stellungsregler drehbeweglich gelagerten Eingangshebels und einer mit der Ventilstange verbundenen Anlenkvorrichtung Verbindung zu der Ventilstange. Auf diese Weise wird die Bewegung der Ventilstange als Ist-Wert auf den Stellungsregler übertragen. Der Stellungsregler vergleicht dann das Regelsignal, d.h. den Soll-Wert, mit dem durch die Übertragungseinrichtung eingegebenen Ist-Wert des Hubs der Ventilstange und steuert die Steuerventile solange an, bis die Ventilstange im vorgegebenen Zusammenhang zum Regelsignal steht. Auf diese Weise werden Abweichungen aufgrund von Reibung in Stopfbuchsen und durch Rückwir-

kungen vom Medium ausgeglichen. Durch Stelleinrichtungen der zuvor beschriebenen Art mit einem unmittelbar an der Stelleinrichtung vorgesehenen Stellungsregler läßt sich die Ventilkegelstellung und damit die Durchflußmenge durch ein Regelventil relativ genau einstellen. Es wird jedoch teilweise als problematisch angesehen, daß an kleineren Antrieben der Anbau eines Stellungsreglers oftmals nur mit Schwierigkeiten möglich ist. Außerdem kann bei extremen Umgebungsbedingungen, zum Beispiel sehr hoher Temperatur am Ventil, die Lebensdauer des Stellungsreglers stark vermindert werden, so daß es häufig zu Ausfällen kommen kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Stelleinrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß auch bei extremen Umgebungsbedingungen eine zuverlässige Funktion des Stellungsreglers gewährleistet ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stellungsregler beabstandet von dem Gehäuse und den daran befestigten Bauteilen der Stelleinrichtung vorgesehen ist und mit einem am Gehäuse bzw. einem gehäusefesten Bauteil angebrachten Aufnehmer zur Erfassung der Stellbewegung des Antriebsgliedes verbunden ist.

Dadurch, daß erfindungsgemäß der Stellungsregler nicht direkt an der Stelleinrichtung, sondern entfernt von dem Rest der Stelleinrichtung, d.h. beabstandet von Gehäuse und Joch eines Regelventils, angeordnet sind, können

Funktionsbeeinträchtigungen aufgrund von hohen ventiltemperaturen etc. ausgeschlossen werden. Außerdem stellt sich auch nicht die Problematik eines Anbaus an kleine Antriebe. An der Stelleinrichtung braucht nämlich lediglich der Aufnehmer zur Erfassung des Stellwegs bzw. der Ist-Position des Antriebsglieds vorgesehen zu sein, der als robustes und unempfindliches Bauteil ausgebildet sein kann. Beispielsweise kann als Aufnehmer ein Linearpotentiometer vorgesehen sein, das eine gradlinig bewegbare Spindel aufweist, die unter Federwirkung in Anlage mit dem Antriebsglied oder einem mit dem Antriebsglied verbundenen Anschlag, der beispielsweise durch einen am Stellglied vorgesehenen Abgriffwinkel gebildet sein kann, gehalten wird oder formschlüssig mit dem Stellglied verbunden ist. Bewegungen des Stellgliedes werden dann in entsprechende Bewegungen der Spindel entweder entgegen der Federwirkung oder durch die Federwirkung umgesetzt, und die Spindelstellung wird wiederum als Maß für die Antriebsgliedstellung erfaßt und an den Stellungsregler weitergegeben.

Da die Antriebslaternen bzw. Joche der Regelventile, an denen der Aufnehmer in der Regel angebaut wird, bei unterschiedlichen Herstellern, Baugrößen und Hüben, sehr unterschiedliche Bedingungen bieten, ist es naheliegend, für die Stellungsrückmeldung speziell zugeschnittene Sonderlösungen zu verwenden. So kann der Aufnehmer zum Beispiel direkt in den Stellantrieb eingebaut sein, wobei die geradlinig bewegbare Spindel des Aufnehmers durch ein Gewinde formschlüssig mit dem Antriebsglied verbunden ist

oder durch eine Feder an das Antriebsglied bzw. einen daran vorgesehenen Anschlag gedrückt. Durch eine axiale Justagemöglichkeit, z. B. ein Gewinde am Aufnehmer, ist ein Nullpunktabgleich des Aufnehmers möglich.

Da derartige Sonderlösungen jedoch für unterschiedliche Antriebsgrößen und Bauformen einen hohen konstruktiven Aufwand und eine umfangreiche Lagerhaltung erfordern, ist gemäß einer weiteren konstruktiven Ausführungsform vorgesehen, daß der Aufnehmer an einem Montageelement gehalten ist, das an einem gehäusefesten Anbauelement parallel zur Bewegungsrichtung des Stellglieds und quer dazu verschiebbar angebracht ist. Außerdem kann auch der Abgriffwinkel, an dem die Spindel des Linearpotentiometers in Anlage kommt, parallel zur Bewegungsrichtung des Stellglieds verstellbar sein. Diese Verstellmöglichkeit, die einfacherweise durch die Montage der Bauteile über Langlöcher realisiert werden kann, ermöglicht es, das Linearpotentiometer bzw. anderweitig gestaltete Aufnehmer in optimaler Weise an unterschiedlichen Stelleinrichtungen anzubringen.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt

Figur 1 eine Ventilanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung in Vorderansicht,

Figur 2 in vergrößerter Darstellung den Ausschnitt X aus Figur 1 und

Figur 3 eine weitere Ventilanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung in teilweise geschnittener Vorderansicht.

In den Figuren 1 und 2 ist eine als Regelventil 1 ausgebildete Stelleinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Regelventil 1 hat ein Ventilgehäuse 2 mit einem nicht näher dargestellten Durchflußkanal, der sich zwischen zwei Befestigungsflanschen 3, 4 erstreckt. Mit Hilfe der Befestigungsflansche 3, 4 kann das Regelventil 1 zwischen die Enden zweier Rohre und damit in ein Rohrleitungssystem eingebaut werden. Der Durchflußkanal dient dann dem Durchfluß des zu steuernden Mediums.

Im Ventilgehäuse 2 ist in üblicher Weise ein waagerecht angeordneter Ventilsitz eingebaut, durch den der Durchflußkanal hindurchgeht. Konzentrisch zum Ventilsitz erstreckt sich nach oben eine Ventilstange 5, deren unteres Ende als Ventilkegel ausgebildet ist. Der Ventilkegel korrespondiert mit dem Ventilsitz in der Weise, daß der Ventilkegel in seiner untersten Stellung auf dem Ventilsitz aufsitzt und damit den Durchflußkanal verschließt.

Die Ventilstange 5 ist in einem Verschlußdeckel 6 geführt, welcher den Durchflußkanal obenseitig abschließt und mit dem Ventilgehäuse 2 abdichtend verschraubt ist.

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Der Verschlußdeckel 6 hat einen nach oben vorstehenden Fortsatz, der der Zentrierung eines Jochs 7 mit den sich vertikal erstreckenden Jochstreben 8, 9 dient. Das Joch 7 ist durch eine auf ein Gewinde des Fortsatzes aufgeschraubte Spannmutter gegen den Verschlußdeckel 6 fixiert.

Am oberen Ende des Jochs 7 ist ein Stellantrieb 10 in der Form eines Membranstellmotores angeordnet, der eine Antriebsstange 11 betätigt, welche mit dem oberen Ende der Ventilstange 5 über eine Kupplung 12 verbunden ist, so daß die Ventilstange 5 über den Stellantrieb 10 axial zwischen einer geöffneten Ventilstellung und einer geschlossenen Ventilstellung verstellt werden kann.

Dem Stellantrieb 10 ist ein Stellungsregler 13 zugeordnet, der einerseits mit dem Stellantrieb 10 und andererseits einem am Joch 7 befestigten Linearpotentiometer 14 zur Erfassung der Ventilstangenstellung verbunden ist.

Wie insbesondere in Figur 2 gut erkennbar ist, ist zur Montage des Linearpotentiometers 14 an der linken Jochstrebe 8 ein winkelfömiges Anbaublech 16 montiert, welches ein Montageblech 15 trägt, an dem wiederum das Linearpotentiometer 14 fixiert ist. Das Montageblech 15 und das Anbaublech 16 sind dabei mit sich horizontal und vertikal erstreckenden Langlöchern 15a, 16a versehen, entlang denen das Montageblech 15 zur Positionierung des Linearpotentiometers 14 verschoben werden kann. Die Ver-

bindung von Anbaublech 16 und Montageblech 15 erfolgt über zwei Schrauben 18.

Das Linearpotentiometer 14 weist eine Spindel 14a auf, die parallel zur Ventilstangenachse ausgerichtet und bewegbar ist. Die Spindel 14a wird durch eine im Linearpotentiometer 14 vorgesehene Feder nach oben gegen einen an der Ventilstange 5 bzw. der Kupplung 12 vorgesehenen Abgriff winkel 17 gedrückt, so daß sie der Bewegung der Ventilstange 5 folgen kann. Der Abgriffwinkel 17 weist ebenfalls ein Vertikallangloch 17a auf, so daß es in vertikaler Richtung entlang der Ventilstange 5 verstellbar ist.

Durch die in dem Montageblech 15, dem Anbaublech 16 und dem Abgriffwinkel 17 vorgesehene Langlöcher 15a, 16a, 17a ist es möglich, eine individuelle Positionierung und Ausrichtung von Abgriffwinkel 17 und Linearpotentiometer 14 entsprechend der konstruktiven Ausbildung des Regelventils 1, an dem die Anordnung anzubringen ist, derart vorzunehmen, daß das obere Ende der Spindel 14a des Linearpotentiometers 15 an dem Abgriffwinkel 17 anliegt und dem Hub der Ventilstange 5 nach oben und unten folgen kann, indem sie entweder durch den Abgriffwinkel 17 bei einer Abwärtsbewegung der Ventilstange 5 entgegen der Federkraft nach unten gedrückt wird oder bei einer Aufwärtsbewegung der Ventilstange 5 durch die Rückstellkraft der Feder nach oben gedrückt und in Anlage an dem Abgriffwinkel 17 gehalten wird. Die Stellung der Spindel 14a wird damit für die Stellung der Ventilstange 5 an den Stel-

lungsregler 13 übertragen, um entsprechend den Stellantrieb 10 zu steuern.

Die Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer als Regelventil 1 ausgebildeten Stelleinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Regelventil 1 hat den gleichen Grundaufbau wie das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Regelventil, so daß auf die entsprechenden Ausführungsformen zur Vermeidung von Wiederholungen verwiesen wird. Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform ist der Aufnehmer 14 integraler Bestandteil des Stellantriebs. Der Aufnehmer ist dabei in einer Gewindehülse 19 befestigt, die in einem Gewinde des Stellantriebs 10 axial justierbar ist. Die Spindel 14a des Aufnehmers besitzt am vorderen Teil ein Gewinde, das in einer entsprechenden Bohrung des Antriebsglieds 5 den Formschluß herstellt.

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Claims

1. Stelleinrichtung, insbesondere Regelventil, mit einem Gehäuse (2), einem Antriebsglied (5), das durch einen Stellantrieb (10) betätigbar ist, und einem Stellungsregler (13) für den Stellantrieb (10), dadurch gekennzeichnet, daß der Stellungsregler (13) beabstandet von dem Gehäuse (2) und den daran befestigten Bauteilen der Stelleinrichtung (1) vorgesehen ist und mit einem am Gehäuse (2) bzw. einem gehäusefesten Bauteil (7) angebrachten Aufnehmer (14) zur Erfassung der Stellbewegung des Antriebsgliedes (5) verbunden ist.

2. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnehmer (14) ein Linearpotentiometer ist.

3. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnehmer (14) ein inkrementaler Geber ist.

4. Stelleinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnehmer (14) eine geradlinig bewegbare Spindel (14a) aufweist, die unter Federwirkung in Anlage an dem Antriebsglied (5) oder einem mit dem Antriebsglied (5) verbundenen Anschlag (17) gehalten wird oder formschlüssig mit dem Antriebsglied (5) verbunden ist.

5. Stelleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnehmer (14) zum Antriebsglied (5) axial justierbar ist.

6. Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag durch einen am Stellglied (5) vorgesehenen Abgriffwinkel (17) gebildet wird.

7. Stelleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgriffwinkel (17) parallel zur Bewegungsrichtung des Stellglieds (5) am Stellglied (5) bewegbar angebracht ist und hierzu insbesondere mit einem Langloch (17a) versehen ist.

8. Stelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnehmer (14) im Stellantrieb (10) angeordnet ist.

9. Stelleinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnehmer (14) parallel zur Bewegungsrichtung des Stellglieds (5) sowie quer dazu bewegbar am Gehäuse (2) bzw. einem gehäusefesten Bauteil (7) angebracht ist.

10. Stelleinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnehmer (14) an einem Montageelement (15) gehalten ist, das an einem gehäusefesten Anbauelement (16) parallel zur Bewegungsrichtung des Stellglieds (5) und quer dazu verschiebbar angebracht ist.

11. Stelleinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Montageelement (15) flächig ausgebildet und insbesondere ein Blechtbauteil ist.

12. Stelleinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Anbauelement (16) flächig ausgebildet und insbesondere ein Blechbauteil ist.

13. Stelleinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Anbauelement (16) winkelförmig ausgebildet ist.

14. Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Montageelement und/oder dem Anbauelement (16) Langlöcher (15a, 16a) zur Realisierung der Verstellbarkeit des Aufnehmers (14) vorgesehen sind.

15. Stelleinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Ausbildung als Regelventil der Aufnehmer (14) beabstandet vom Gehäuse (2) und dem daran vorgesehenen Joch (7) vorgesehen ist.

16. Stelleinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Anbauelement (16) am Joch (7) vorgesehen ist.