DE20122880U1

DE20122880U1 - Electropneumatic actuator

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Publication number: DE20122880U1
Application number: DE20122880U
Authority: DE
Original assignee: ABB AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 2001-06-12
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2011-06-13
Also published as: DE10128447A1

Abstract

Elektropneumatischen Stellantrieb bestehend aus einer elektrischen Einheit, einer pneumatischen Einheit, einem Positionssensor und einem pneumatischen Antrieb zur Betätigung eines Stellgliedes in einer Armatur,
dadurch gekennzeichnet,
– dass der Positionssensor (13) unmittelbar mit dem Stellglied (31) der Armatur (3) verbunden ist,
– dass der Positionssensor (13) mit einer drahtlosen Kommunikationsschnittstelle (131) ausgestattet ist und
– dass die elektrische Einheit (11) des elektropneumatischen Stellantriebs (1) mit einer zu der des Positionssensors (13) korrespondierenden drahtlosen Kommunikationsschnittstelle (116) ausgestattet ist.Electropneumatic actuator consisting of an electrical unit, a pneumatic unit, a position sensor and a pneumatic actuator for actuating an actuator in a valve,
characterized,
- That the position sensor (13) is directly connected to the actuator (31) of the valve (3),
- That the position sensor (13) is equipped with a wireless communication interface (131) and
- That the electrical unit (11) of the electropneumatic actuator (1) with a to that of the position sensor (13) corresponding wireless communication interface (116) is equipped.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektropneumatischen Stellantrieb bestehend aus einer elektrischen Einheit, einer pneumatischen Einheit, einem Positionssensor und einem pneumatischen Antrieb zur Betätigung eines Stellgliedes in einer Armatur gemäß Oberbegriff des Schutzanspruches 1.The The invention relates to an electropneumatic actuator consisting from an electrical unit, a pneumatic unit, a Position sensor and a pneumatic actuator for actuation an actuator in a valve according to the preamble of the protection claim 1.

Elektropneumatische Stellantriebe werden bevorzugt in verfahrenstechnischen Anlagen mit hohem Explosionsrisiko sowie mit hoher elektromagnetischer oder radioaktiver Strahlungsbelastung eingesetzt, in denen andersartige Antriebe unzulässig oder nur mit hohem zusätzlichen Aufwand für Schutzmaßnahmen verwendbar sind.electro-pneumatic Actuators are preferred in process plants with high explosion risk as well as with high electromagnetic or radioactive radiation exposure, in which different types Drives inadmissible or only with high additional Expenditure for protective measures can be used.

Stellantriebe dieser Art dienen zur geregelten Betätigung von Klappen und Ventilen. Derartige Ventile sind regelmäßig mit Hubstangen oder Schwenkstangen versehen, die an einem Ende mit einem elektropneumatischen Antrieb oder einem elektrischen Antrieb beaufschlagt werden, wobei das gegenüberliegende Hubstangenende die aufgeprägte Bewegung in den Ventilkörper derart einbringt, dass dort ein Verschlusselement, beispielsweise ein Ventilteller, betätigt werden kann. Ventile dieser Art sind als Prozessventile eingesetzt und müssen online während eines laufenden Prozesses betätigbar sein. Eine entsprechend geregelte Nachstellung der Ventilantriebe erfolgt dabei durch sogenannte Stellungsregler, der Gegenstand der elektrischen Einheit ist. Dieselben sind an dem besagten Ventil zumeist seitlich angebaut. Die entsprechende Ventilstangenbewegung wird dabei über einen mechanischen Abgriff auf den Stellungsregler übertragen.actuators This type is used for the controlled operation of valves and valves. Such valves are regular equipped with lifting rods or swivel rods, which at one end with a electro-pneumatic drive or an electric drive applied be, with the opposite Hubstangenende the imprinted movement in the valve body in such a way introduces that there a closure element, such as a valve plate, can be operated. Valves of this type are called process valves used and must be online during a running Process be actuated. A properly regulated Adjustment of the valve actuators takes place by so-called positioner, is the subject of the electrical unit. They are at the same said valve mostly grown laterally. The corresponding valve stem movement is transmitted via a mechanical tap on the positioner.

Ein solcher Stellantrieb für Ventile der besagten Art ist aus der DE 42 39 432 C2 bekannt. Hierbei wird beispielsweise eine Vertikalbewegung bzw. eine Längsbewegung eines Ventilantriebsgliedes übertragen in eine Dreh- oder Schwenkbewegung einer entsprechenden Abgriffswelle des Stellungsreglers. Hierzu wird ein Übertragungsstift verwendet, der in eine Öffnung des Antriebsgliedes des Ventils hineingreift. Die Hubbewegung nimmt somit den besagten Stift in entsprechender Weise mit, der auf einem Verschwenkelement eine Umwandlung der Hubbewegung in eine Drehbewegung vornimmt, so dass die Eingangswelle des Stellungsreglers proportional zur Hubbewegung eine Drehbewegung ausführt. Wichtig ist hierbei in allen Fällen, dass die Übertragung zwischen Antriebsglied und dem Stellungsregler möglichst spielfrei ist. Je kleiner das dabei auftretende mechanische Spiel ist, um so kleiner ist die sich daraus insgesamt ergebende Hysterese. Die Minimierung derselben steht dabei im Vordergrund.Such an actuator for valves of said type is from the DE 42 39 432 C2 known. Here, for example, a vertical movement or a longitudinal movement of a valve drive member is transmitted in a rotary or pivoting movement of a corresponding tap shaft of the positioner. For this purpose, a transmission pin is used, which engages in an opening of the drive member of the valve. The lifting movement thus takes the said pin in a corresponding manner, which performs a conversion of the lifting movement in a rotary motion on a pivoting element, so that the input shaft of the positioner performs a rotational movement proportional to the lifting movement. It is important in all cases that the transmission between the drive member and the positioner is possible free of play. The smaller the mechanical play that occurs, the smaller is the overall resulting hysteresis. The minimization of the same is in the foreground.

Insbesondere bei Großprozessventilen besteht das Problem, dass die Länge der Übertragungsglieder zur Übermittlung der Hubbewegung des Ventilantriebsgliedes zum Stellungsregler proportional zur Dimension des Prozessventils wächst und mit größer werdender Länge die Hysterese und damit die Messungenauigkeit steigt. Darüber hinaus stellt bereits die Masse der Übertragungsglieder eine verschleißbehaftete Belastung der Abgriffswelle des Stellungsreglers dar, die die Messgenauigkeit im Betrieb weiter vermindert. Weiterhin sind bei vielen Anwendungen Vibrationen zu beobachten, sogar mit Beschleunigungswerten größer der 10-fachen Erdbeschleunigung. Die wegen der auftretenden Hysterese federvorgespannten mechanischen Abgriffelemente neigen durch Vibration zu besonders starker Verschleiß.Especially for large process valves, the problem is that the length the transmission members for transmitting the lifting movement of Valve drive member to the positioner proportional to the dimension of the process valve is growing and larger the length of the hysteresis and thus the measurement inaccuracy increases. In addition, already represents the mass of the transmission elements a wear-prone load on the tap shaft of the positioner which further reduces the measuring accuracy during operation. Farther In many applications, vibrations are observed, even with acceleration values greater than 10 times the gravitational acceleration. The because of the occurring hysteresis spring-loaded mechanical tap elements tend to vibration due to excessive wear.

Druckmittelbetriebene Stellantriebe sind aber nicht ausschließlich nur mit Hubantrieben versehen. Ebenso sind Drehantriebe möglich, bei denen das Ziel ist, sowohl den Abgriff als auch die Übertragung der Längsbewegung in eine Drehbewegung spielfrei zu halten.Fluid-pressure Actuators are not exclusively only with linear actuators Mistake. Likewise, rotary actuators are possible in which the The goal is both the tap and the transmission of the To keep longitudinal movement in a rotational movement without play.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektropneumatischen Stellantrieb der gattungsgemäßen Art derart weiterzuentwickeln, dass die Genauigkeit der Messung der Hubbewegung des Ventilantriebsgliedes bei möglichst geringer Hysterese unabhängig von der Dimension des Stellantriebs und vom Verschleiß ist.Of the Invention is therefore the object of an electropneumatic Actuator of the generic type such that the accuracy of the measurement of the stroke movement of the valve drive member at the lowest possible hysteresis independent of the dimension of the actuator and the wear is.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Mitteln des Schutzanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den rückbezogenen Ansprüchen angegeben.According to the invention this object is achieved by the means of protection claim 1. Advantageous embodiments of the invention are referred to in the back Claims specified.

Die Erfindung geht von einem elektropneumatischen Stellantrieb bestehend aus einer elektrischen Einheit, einer pneumatischen Einheit, einem Positionssensor und einem pneumatischen Antrieb aus. Der Stellantrieb ist mit einer Armatur verbunden. Die Betätigungseinheit der pneumatischen Einheit ist über ein Antriebsglied mit dem Stellglied der Armatur verbunden.The Invention is based on an electropneumatic actuator from an electrical unit, a pneumatic unit, a position sensor and a pneumatic drive. The actuator is with a Connected fitting. The operating unit of the pneumatic Unit is via a drive link with the actuator of the Connected fitting.

Erfindungsgemäß ist der Positionssensor unmittelbar mit dem Stellglied der Armatur verbunden und mit einer drahtlosen Kommunikationsschnittstelle ausgestattet. Dabei wird unter dem Stellglied der Armatur auch dessen einstückig angeformtes Betätigungselement verstanden. Darüber hinaus ist die elektrische Einheit des elektropneumatischen Stellantriebs mit einer zu der des Positionssensors korrespondierenden drahtlosen Kommunikationsschnittstelle ausgestattet. Durch den Wegfall mechanische Gelenke, Kupplung oder Zahnräder ist die Anordnung verschleißfrei, insbesondere gegenüber Vibrationsbelastung.According to the invention the position sensor is directly connected to the actuator of the valve and equipped with a wireless communication interface. It is also integrally under the actuator of the valve molded actuator understood. About that In addition, the electrical unit of the electropneumatic actuator with a wireless corresponding to that of the position sensor Communication interface equipped. By eliminating mechanical joints, Clutch or gears, the arrangement is wear-free, especially against vibration load.

Der Positionssensor folgt unmittelbar und zwangsweise der Bewegung des Stellglieds der Armatur. Damit ist der Messwert der Position des Stellglieds in der Armatur unabhängig von der Dimension des Stellantriebs hysteresefrei. Darüber hinaus entfällt der Aufwand für die Übertragungsglieder zur mechanischen Übertragung der Position zum Positionssensor ersatzlos.The position sensor follows immediately and forcibly the movement of the actuator of the valve. Thus, the measured value of the position of the actuator in the valve is independent of the dimension of the actuator hysteresis. In addition, eliminates the cost of the transmission links for mechanical transmission of position to the position sensor without replacement.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Positionssensor mit Mitteln zur dezentralen Energieversorgung ausgestattet. Damit entfällt der Aufwand zur Verkabelung des Positionssensors mit der elektrischen Einheit. Insbesondere in explosionsgefährdeten verfahrenstechnischen Anlagen, in denen gemäß einschlägigen Rechtsvorschriften elektrotechnische Einrichtungen Limitierungen unterliegen, ist der Wegfall galvanischer Verbindungen zwischen einzelnen Einrichtungen vorteilhaft.To Another feature of the invention is the position sensor with Equipped for decentralized energy supply. This is eliminated the effort to cabling the position sensor with the electrical Unit. Especially in potentially explosive process engineering Installations in accordance with the relevant Legislation Electrotechnical Equipment Limitations subject is the elimination of galvanic connections between individual facilities advantageous.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die pneumatische Einheit und der pneumatischen Antrieb zu einer Baueinheit zusammengefasst. Damit entfällt der Aufwand für pneumatische Verbindungsleitungen und Anschlussstellen. Darüber hinaus verringert sich die Anzahl der Dichtstellen im pneumatischen System. Ein besonderer Vorteil dieses Merkmals liegt in der Verringerung der Signallaufzeit zwischen den Mitteln der pneumatischen Einheit und dem pneumatischen Antrieb. Damit wird das Antwortverhalten des elektropneumatischen Stellantriebs verbessert.To Another feature of the invention is the pneumatic unit and the pneumatic drive combined to form a unit. This eliminates the expense of pneumatic connecting cables and connection points. In addition, the reduced Number of sealing points in the pneumatic system. A special The advantage of this feature is the reduction of the signal propagation time between the means of the pneumatic unit and the pneumatic Drive. This is the response of the electropneumatic Actuator improves.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die elektrische Einheit von der pneumatischen Einheit und der Armatur entfernt angeordnet. Damit wird erreicht, dass insbesondere in verfahrenstechnischen Anlagen mit hoher elektromagnetischer oder radioaktiver Strahlungsbelastung der strahlungsunempfindliche pneumatische Antrieb unter Verzicht auf vielgliedrige Kraftübertragungselemente unmittelbar mit der Armatur verbunden und strahlungsempfindliche elektrische Einheit in einem entfernt angeordneten, strahlungsgeschützten Bereich untergebracht ist. Durch die freizügige Positionierbarkeit der elektrischen Einheit wird darüber hinaus eine Verbesserung der Handhabung von Bedien- und Beobachtungselementen der elektrischen Einheit erreicht.To Another feature of the invention is the electrical unit away from the pneumatic unit and the fitting. This ensures that, especially in process engineering Installations with high electromagnetic or radioactive radiation exposure the radiation-insensitive pneumatic drive waiving multi-membered power transmission elements directly with the fitting connected and radiation-sensitive electrical unit in a remote, radiation protected area is housed. By the liberal positioning The electrical unit will also be an improvement the handling of control and monitoring elements of the electrical Unit reached.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die elektrische Einheit Schnittstellen zum Anschluss weiterer Messwertaufnehmer desselben prozessualen Regelkreises auf. Vorteilhafterweise lassen sich aus der Kombination von Messwerten und Stellwerten desselben prozessualen Regelkreises der Verschleiß des Stellantriebs und der Armatur ermitteln und somit vor deren Ausfall signalisieren.To a further feature of the invention, the electrical unit Interfaces for connecting further transducers of the same process control loop on. Advantageously, can be out the combination of measured values and manipulated variables of the same processual Control circuit of the wear of the actuator and the valve determine and thus signal before their failure.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die dazu erforderlichen Zeichnungen zeigen:The Invention will be described below by means of embodiments explained in more detail. The necessary drawings demonstrate:

1 eine Prinzipdarstellung eines elektropneumatischen Stellantriebs an einer Klappenarmatur 1 a schematic diagram of an electropneumatic actuator on a flap valve

2 eine Prinzipdarstellung eines elektropneumatischen Stellantriebs an einer Ventilarmatur 2 a schematic diagram of an electropneumatic actuator to a valve fitting

3 eine Detaildarstellung des Positionssensors 3 a detailed representation of the position sensor

4 eine Detaildarstellung der elektrischen Einheit 4 a detailed representation of the electrical unit

5 eine Prinzipdarstellung einer Prozessanordnung 5 a schematic diagram of a process arrangement

In 1 ist ein elektropneumatischer Stellantrieb an einer Klappenarmatur dargestellt. Unter Verwendung gleicher Bezugszeichen für gleiche Mittel zeigt 2 einen elektropneumatischen Stellantrieb an einer Ventilarmatur.In 1 An electropneumatic actuator is shown on a flap valve. Using like reference numerals for like means 2 an electropneumatic actuator on a valve fitting.

Gemäß 1 und 2 besteht der elektropneumatische Stellantrieb aus einer elektrischen Einheit 11, einer pneumatischen Einheit 12, einem Positionssensor 13 und einem pneumatischen Antrieb 14. Die elektrische Einheit 11 ist über eine Anschlussleitung 111 mit der pneumatischen Einheit 12 verbunden. Der pneumatische Antrieb 14 des Stellantriebs ist auf eine Armatur 3 abgestützt.According to 1 and 2 the electropneumatic actuator consists of an electrical unit 11 , a pneumatic unit 12 , a position sensor 13 and a pneumatic drive 14 , The electrical unit 11 is via a connection cable 111 with the pneumatic unit 12 connected. The pneumatic drive 14 the actuator is on a valve 3 supported.

Die pneumatische Einheit 12 wandelt das elektrische Stellsignal in ein pneumatisches Stellsignal um. Dazu wird pneumatische Hilfsenergie zugeführt. Diese sogenannten e/p Wandler sind bekannt und beispielsweise in DE 32 05 576 C2 beschrieben.The pneumatic unit 12 converts the electrical control signal into a pneumatic control signal. For this purpose pneumatic auxiliary energy is supplied. These so-called e / p converters are known and, for example, in DE 32 05 576 C2 described.

Die pneumatische Einheit 12 und der pneumatischen Antrieb 14 können zu einer Baueinheit zusammengefasst sein. Damit entfällt der Aufwand für pneumatische Verbindungsleitungen und Anschlussstellen. Darüber hinaus verringert sich die Anzahl der Dichtstellen im pneumatischen System. Ein besonderer Vorteil dieses Merkmals liegt in der Verringerung der Signallaufzeit zwischen den Mitteln der pneumatischen Einheit 12 und dem pneumatischen Antrieb 14. Damit wird das Antwortverhalten des elektropneumatischen Stellantriebs verbessert.The pneumatic unit 12 and the pneumatic drive 14 can be combined to form a unit. This eliminates the expense of pneumatic connection lines and connection points. In addition, the number of sealing points in the pneumatic system is reduced. A particular advantage of this feature lies in the reduction of the signal transit time between the means of the pneumatic unit 12 and the pneumatic drive 14 , This improves the response of the electro-pneumatic actuator.

Die elektrische Einheit 11 ist von der pneumatischen Einheit 12 und der Armatur 3 entfernt angeordnet. Das pneumatische System bestehend aus der pneumatischen Einheit 12 und und dem pneumatischen Antrieb 14 sowie die Armatur 3 sind prozessnah im durch Explosionsgefahr beziehungsweise durch elektromagnetische oder radioaktive Strahlung belasteten Bereich 5 angeordnet. Die elektrische Einheit 11 ist in einem von diesen Belastungen freien Bereich 6 angeordnet.The electrical unit 11 is from the pneumatic unit 12 and the fitting 3 arranged away. The pneumatic system consisting of the pneumatic unit 12 and and the pneumatic drive 14 as well as the fitting 3 are close to the process area exposed to explosion or electromagnetic or radioactive radiation 5 arranged. The electrical unit 11 is in a free area of these loads 6 arranged.

Die Armatur 3 weist ein bewegliches Verschlusselement 31 auf, mit dem der freie Querschnitt einer Rohrleitung 2 einstellbar ist. Zur gezielten Betätigung des Verschlusselements 31 weist der pneumatische Antrieb 14 eine Hubstange 141 auf.The fitting 3 has a movable closure element 31 on, with which the free cross-section of a pipeline 2 is adjustable. For targeted operation of the closure element 31 has the pneumatic drive 14 a lifting rod 141 on.

Bei der Klappenarmatur nach 1 wird die Hubbewegung der Hubstange 141 dem Verschlusselement 31 mittels Hebel 142 in eine Drehbewegung umgewandelt aufgeprägt. Bei der Ventilarmatur nach 2 ist eine Kupplung 143 zur Verbindung der Hubstange 141 und dem Ventilschaft des Verschlusselements 31 vorgesehen.At the flap valve after 1 is the lifting movement of the lifting rod 141 the closure element 31 by lever 142 stamped into a rotational movement. At the valve fitting after 2 is a clutch 143 for connecting the lifting rod 141 and the valve stem of the closure element 31 intended.

Der Positionssensor 13 des Stellantriebs ist auf dem Verschlusselement 31 angeordnet und weist gemäß 3 ein Sensorelement 134 und eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle 131 auf. Darüber hinaus verfügt der Positionssensor 13 über Mittel 132 zur dezentralen Energieversorgung. Dazu kann in einer ersten Ausführungsform vorgesehen sein, dass der Positionssensor 13 mit Solarelementen ausgestattet ist. In einer weiteren Ausführungsform kann der Positionssensor 13 mit Mitteln zur Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie ausgestattet sein. Dabei wird aus der Drehbewegung des Verschlusselements 31 elektrische Energie gewonnen. In einer dritten Ausführungsform kann der Positionssensor 13 mit Mitteln zur Umwandlung kinetischer Energie bewegter Materie in elektrische Energie ausgestattet sein. Dabei wird die Bewegung des durch die Rohrleitung 2 und die Armatur 3 strömenden Mediums zur Erzeugung elektrischer Energie nutzbar gemacht. Alternativ wird aus der zum Betrieb des elektropneumatischen Stellantriebs erforderlichen Druckluft elektrische Energie gewonnen. Dazu kann eine Turbine vorgesehen sein. Zusätzlich ist der Positionssensor 13 mit einem Akkumulator 133 zur Speicherung elektrischer Energie ausgestattet. Damit werden Zeiten überbrückt, in denen die primäre mechanische oder kinetische Energie bewegter Materie temporär nicht zur Verfügung steht.The position sensor 13 of the actuator is on the closure element 31 arranged and has according to 3 a sensor element 134 and a wireless communication interface 131 on. In addition, the position sensor has 13 about means 132 for decentralized energy supply. For this purpose, it may be provided in a first embodiment that the position sensor 13 equipped with solar panels. In a further embodiment, the position sensor 13 be equipped with means for converting mechanical energy into electrical energy. It is from the rotational movement of the closure element 31 gained electrical energy. In a third embodiment, the position sensor 13 be equipped with means for converting kinetic energy of moving matter into electrical energy. In doing so, the movement of the through the pipe 2 and the fitting 3 flowing medium used to generate electrical energy. Alternatively, electrical energy is gained from the compressed air required to operate the electropneumatic actuator. For this purpose, a turbine can be provided. In addition, the position sensor 13 with an accumulator 133 equipped for storing electrical energy. This bridges times when the primary mechanical or kinetic energy of moving matter is temporarily unavailable.

Der Positionssensor 13 folgt unmittelbar und zwangsweise der Bewegung des Verschlusselements 31 der Armatur 3. Dazu kann vorgesehen sein, den Positionssensor 13 an der in 2 mit dem Bezugszeichen 13a bezeichneten Position an dem einstückig an das Verschlusselement 31 angeformten Betätigungselement anzuordnen. Alternativ kann vorgesehen sein, den Positionssensor 13 an der in 2 mit dem Bezugszeichen 13b bezeichneten Position unmittelbar an dem Verschlusselement 31 anzuordnen. In der alternativen Ausführungsform wird direkt die Abmessung der aktiven Ventilöffnung erfasst. Damit ist der Messwert der Position des Verschlusselements 31 in der Armatur 3 unabhängig von der Dimension des Stellantriebs hysteresefrei. Toleranzen und mechanische Lose der Kraftübertragungsglieder zwischen dem Stellantrieb und dem Verschlusselement 31 bleiben ohne Einfluss auf den Positionsmesswert. Der ermittelte Positionsmesswert wird über die drahtlosen Kommunikationsschnittstelle an die elektrische Einheit 11 übertragen. Die drahtlose Kommunikationsschnittstelle des Positionssensors 13 ist als Funksender ausgebildet.The position sensor 13 follows immediately and forcibly the movement of the closure element 31 the fitting 3 , For this purpose, it can be provided, the position sensor 13 at the in 2 with the reference number 13a designated position on the one piece to the closure element 31 to arrange molded actuator. Alternatively it can be provided, the position sensor 13 at the in 2 with the reference number 13b designated position directly on the closure element 31 to arrange. In the alternative embodiment, the dimension of the active valve opening is detected directly. This is the measured value of the position of the closure element 31 in the fitting 3 regardless of the dimension of the actuator hysteresis-free. Tolerances and mechanical lots of the transmission members between the actuator and the closure element 31 remain without influence on the position measurement value. The determined position measured value is transmitted to the electrical unit via the wireless communication interface 11 transfer. The wireless communication interface of the position sensor 13 is designed as a radio transmitter.

Die elektrische Einheit 11 umfasst gemäß 4 einen Mikrocontroller 112, an den eine Anzeigeeinheit 113 und eine Tastatur 114 angeschlossen sind, sowie eine zu der des Positionssensors 13 korrespondierende drahtlose Kommunikationsschnittstelle, die als Funkempfänger ausgebildet ist. Darüber hinaus ist die elektrische Einheit 11 mit Messwertanschlüssen 115 zum Anschluss weiterer Messwertaufnehmer desselben prozessualen Regelkreises ausgestattet.The electrical unit 11 includes according to 4 a microcontroller 112 to which a display unit 113 and a keyboard 114 are connected, and one to that of the position sensor 13 corresponding wireless communication interface, which is designed as a radio receiver. In addition, the electrical unit 11 with measured value connections 115 equipped for the connection of further transducers of the same process control loop.

In 5 ist eine Prozessanordnung ausschnittweise prinzipiell dargestellt. Der prozessuale Regelkreis betrifft einen Abschnitt einer Rohrleitung 2, in dem eine Armatur 3 mit einem Stellantrieb 1 zur Steuerung des Durchflusses eines in der Rohrleitung 2 strömenden Mediums angeordnet ist. Der Abschnitt einer Rohrleitung 2 ist darüber hinaus mit einem Temperatursensor 21, einem Drucksensor 22, einem Durchflusssensor 23 und einem Differenzdrucksensor 24 ausgestattet. Der Temperatursensor 21, der Drucksensor 22, der Durchflusssensor 23 und der Differenzdrucksensor 24 sind jeweils für sich mit der elektrischen Einheit 11 des Stellantriebs 1 verbunden. Dazu sind jeweils Anschlussleitungen zwischen den Messwertanschlüssen 115 der elektrischen Einheit 11 und den Sensoren 21, 22 und 23 vorgesehen. Aus der Kombination von Messwerten für die Temperatur, den Druck, den Differenzdruck über dem Ventil und den Durchfluss wird der Verschleiß des Stellantriebs und der Armatur ermittelt.In 5 is a process arrangement shown in sections in principle. The process control loop concerns a section of a pipeline 2 in which a fitting 3 with an actuator 1 to control the flow of one in the pipeline 2 is arranged flowing medium. The section of a pipeline 2 is also equipped with a temperature sensor 21 , a pressure sensor 22 , a flow sensor 23 and a differential pressure sensor 24 fitted. The temperature sensor 21 , the pressure sensor 22 , the flow sensor 23 and the differential pressure sensor 24 are each for themselves with the electrical unit 11 of the actuator 1 connected. In each case, connection cables between the measured value connections are provided 115 the electrical unit 11 and the sensors 21 . 22 and 23 intended. The combination of temperature, pressure, differential pressure across the valve, and flow will determine wear on the actuator and valve.

So sind für ein gegebenes Ventil, das zum Beispiel zur Regelung einer Gasströmung eingesetzt wird, der Differenzdruck über dem Ventil, die das Ventil durchströmende Gasmenge und die Ventilstellung über die sogenannte Ventilkennlinie miteinander verknüpft. Stehen als Messgrößen Durchfluß und Druck zusätzlich zur Ventilstellung zur Verfügung, kann aus einer Änderung des Verhältnisses der Größen zueinander auf Änderung und Verschleiß am Ventilkegel durch Abrasion oder Kavitation geschlossen werden.So are for a given valve, for example, for regulation a gas flow is used, the differential pressure over the valve, the gas flowing through the valve and the valve position via the so-called valve characteristic linked together. Stand as measured variables Flow and pressure in addition to the valve position available, may be from a change in the ratio of sizes to each other on change and Wear on the valve cone due to abrasion or cavitation getting closed.

11: Stellantriebactuator
1111: elektrische Einheitelectrical unit
111111: Anschlussleitungconnecting cable
112112: Mikrocontrollermicrocontroller
113113: Anzeigeeinheitdisplay unit
114114: Tastaturkeyboard
115115: MesswertanschlussReading Connection
116116: Empfängerreceiver
1212: pneumatische Einheitpneumatic unit
121121: DruckluftanschlussCompressed air connection
1313: Positionssensorposition sensor
131131: Sendertransmitter
132132: Energieversorgungpower supply
133133: Energiespeicherenergy storage
134134: Sensorelementsensor element
1414: pneumatischer Antriebpneumatic drive
141141: Hubstangelifting rod
142142: Hebellever
143143: Kupplungclutch
22: Rohrleitungpipeline
2121: Temperatursensortemperature sensor
2222: Drucksensorpressure sensor
2323: DurchflusssensorFlow Sensor
33: Armaturfitting
3131: Verschlusselementclosure element
55: belasteter Bereichloaded Area
66: belastungsfreier Bereichstress free Area

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 4239432 C2 [0004]
DE 3205576 C2 [0024]

Claims

Electropneumatic actuator consisting of an electrical unit, a pneumatic unit, a position sensor and a pneumatic actuator for actuating an actuator in a valve, characterized in that - the position sensor ( 13 ) directly with the actuator ( 31 ) of the valve ( 3 ), that the position sensor ( 13 ) with a wireless communication interface ( 131 ) and - that the electrical unit ( 11 ) of the electropneumatic actuator ( 1 ) with one to that of the position sensor ( 13 ) corresponding wireless communication interface ( 116 ) Is provided.

Actuator according to claim 1, characterized in that the position sensor ( 113 ) is equipped with means for decentralized energy supply.

Actuator according to claim 2, characterized in that the position sensor ( 13 ) is equipped with solar panels.

Actuator according to claim 2, characterized in that the position sensor ( 13 ) is equipped with means for converting mechanical energy into electrical energy.

Actuator according to claim 2, characterized in that the position sensor ( 13 ) is equipped with means for converting kinetic energy of moving matter into electrical energy.

Actuator according to one of claims 2 to 5, characterized in that the position sensor ( 13 ) is equipped with means for storing electrical energy.

Actuator according to claim 1, characterized in that the pneumatic unit ( 12 ) and the pneumatic drive ( 14 ) is formed as a structural unit.

Actuator according to claim 1, characterized in that the electrical unit ( 11 ) from the pneumatic unit ( 12 ) and the fitting ( 3 ) is located away.

Actuator according to claim 8, characterized in that the electrical unit ( 11 ) Interfaces ( 115 ) for connecting additional transducers ( 21 . 22 . 23 ) of the same process control loop.