DE202006003889U1

DE202006003889U1 - Armature actuation device has actuator, over connecting member, which is coupled to the shaft journal of armature whereby measuring element is provided with the connecting member for determining the load

Info

Publication number: DE202006003889U1
Application number: DE200620003889
Authority: DE
Original assignee: ROTECH ANTRIEBSELEMENTE GmbH
Current assignee: ROTECH ANTRIEBSELEMENTE GmbH
Priority date: 2006-03-09
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2016-03-10

Abstract

The device has an actuator (5) over a connecting member (4) coupled to the shaft journal (3) of the armature (1) whereby the connecting member is provided with a measuring element (10) for determination of load. An evaluating logic is assigned to measuring element, which is accommodated in the mounting (8) of the actuator.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung einer Armatur, bei der ein Stellantrieb über ein Verbindungselement an einem Wellenzapfen der Armatur angekoppelt ist.The The invention relates to a device for actuating a valve, in which an actuator over a connection element is coupled to a shaft journal of the valve is.

Armaturen der angesprochenen Art finden sich in verschiedensten Anlagen, wo mit verstellbaren Querschnittsverengungen ein Stoffstrom gedrosselt bzw. abgesperrt werden soll. Dabei wird diese Armatur, insbesondere in automatisch betriebenen Anlagen, durch einen Stellantrieb betätigt, der durch Stellkraft und Stellweg diese Querschnittsverengung bewirkt. Der Stellantrieb wird hierbei geregelt oder gesteuert.fittings The type mentioned can be found in various plants, where with adjustable cross-sectional constrictions throttled a flow of material or should be shut off. This fitting, in particular in automatically operated systems, actuated by an actuator, the by adjusting force and travel causes this cross-sectional constriction. The actuator is controlled or controlled here.

Es ist dabei bekannt, den Stellantrieb auf die Armatur aufzusetzen, wobei er mit einem aus der Armatur herausragenden Wellenzapfen verbunden wird.It is known to put the actuator on the valve, where it is connected to a protruding from the valve shaft journals.

Da Armaturen der genannten Art insbesondere auch in chemischen Anlagen eingesetzt werden, bei denen es auf eine hohe Betriebssicherheit ankommt, besteht ein erheblicher Bedarf, den Verschleiß einer Armatur rechtzeitig diagnostizieren zu können, so dass die Armatur ausgewechselt werden kann, bevor es zu einer Störung mit einem eventuell größeren Schaden o. ä. kommt, z. B. weil die Armatur in einem Notfall nicht mehr zu schließen ist.There Fittings of the type mentioned in particular in chemical plants be used, where it depends on a high level of operational safety, There is a considerable need to wear a fitting in a timely manner to be able to diagnose so that the faucet can be replaced before it becomes one disorder with possibly greater damage o. Ä. comes, z. B. because the valve in an emergency is no longer close.

Es ist in diesem Zusammenhang zwar bereits versucht worden, über die Ermittlung von Schließzeiten Rückschlüsse auf den Zustand einer Armatur zu ziehen. Da hierbei aber auch Faktoren eine Rolle spielen, wie beispielsweise der Luftdruck für die häufig pneumatisch zu betätigenden Stellantriebe, die mit dem Verschleiß in keiner Korrelation stehen, lassen sich hier keine sicheren Aussagen über den Zustand der Armatur machen.It has already been tried in this context, over the Determination of closing times Conclusions on to pull the condition of a fitting. But there are also factors one Play role, such as the air pressure for the frequently pneumatic to be operated Actuators that are not correlated with wear, can not be sure about the condition of the valve do.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung wie oben angegeben derart weiterzubilden, dass sich mit ihr verlässliche Aussagen hinsichtlich des Zustandes einer Armatur machen lassen.task Therefore, it is the object of the present invention to provide a device as above specified in such a way that with her reliable Make statements regarding the condition of a fitting.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Verbindungsglied zwischen Stellantrieb und Wellenzapfen der Armatur mit einem Messglied versehen ist, dass die Belastung des Verbindungselementes ermittelt.These Task is inventively characterized solved, that the link between the actuator and shaft journal the fitting is provided with a measuring element that the load of the connecting element determined.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Betätigungskräfte für die Armatur unmittelbar ermittelt werden können, aus denen verlässliche Rückschlüsse auf den Zustand einer Armatur möglich sind. Dies insbesondere unter dem Aspekt, dass es bekannt ist, dass Armaturen am Ende ihrer Lebensdauer erhöhte Betätigungsmomente erfordern, um durch Verschleiß bewirkte höhere Reibungskräfte zu überwinden. Andererseits kann auch ein Abfall des Betätigungsmomentes auf sehr geringe Werte einen Ausfall einer Armatur signalisieren, wenn die innerhalb der Armatur vorhandene Dichtung völlig zerschlissen ist.The Invention has the advantage that the actuation forces for the valve are determined directly can, from those reliable Conclusions on the condition of a fitting possible are. This in particular in the aspect that it is known that Fittings at the end of their life require increased actuation torques to caused by wear higher frictional forces to overcome. On the other hand, a drop in the operating torque to very low Values signal a failure of a valve when the inside the fitting existing seal is completely worn.

Gleichzeitig können Störfaktoren auf die Messergebnisse keine Einwirkungen haben, wie beispielsweise der Druck in der Druckluftversorgung des Stellantriebes etc.simultaneously can confounders have no effects on the measurement results, such as the pressure in the compressed air supply of the actuator etc.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem verwandten Messglied um einen Dehnungsmessstreifen. Für solche ist ausreichende Erfahrung vorhanden, um bei der Auswertung der Messwerte verlässliche Ergebnisse zu erzielen.at a preferred embodiment If the related measuring element is a strain gauge. For such There is sufficient experience to help evaluate the readings reliable To achieve results.

Bei einer alternativen Ausführungsform ist als Messglied ein (oder mehrere) Drucksensor(en) vorgesehen, mit dem (bzw. denen) die Kräfte ermittelt werden, die bei Betätigung der Armatur von dem Verbindungselement auf an dem Wellenzapfen der Armatur vorhandene Flächen ausgeübt werden. Diese Flächen finden sich an den Seiten des z. B. als Vierkant ausgebildeten Wellenzapfens.at an alternative embodiment if one (or more) pressure sensor (s) is provided as the measuring element, with the (or those) the forces to be determined on actuation the fitting of the connecting element on the journal of the Fitting existing surfaces exercised become. These surfaces can be found on the pages of z. B. formed as a square shaft journal.

Vorzugsweise wird bei dem Verbindungselement zwischen Armatur und Stellantrieb, das mit dem Messglied versehen ist, als Kupplung eine Hülse verwandt. Eine solche ist im Hinblick auf ihr Elastizitätsverhalten sehr vorteilhaft.Preferably is at the connecting element between valve and actuator, which is provided with the measuring element, used as a coupling sleeve. Such is very advantageous in terms of their elastic behavior.

Grundsätzlich wäre es aber auch möglich, in dem Verbindungselement bzw. der Kupplung in Bezug auf den Wellenstummel der Armatur radial oder axial ausgerichtete balkenartige Biegeelemente vorzusehen, an denen dann ein oder mehrere Dehnungsmessstreifen anzubringen wären.Basically it would be also possible, in the connecting element or the coupling with respect to the stub shaft the armature radially or axially aligned beam-like bending elements then provide one or more strain gauges would be attached.

Die bei der bevorzugten Ausführungsform verwandte Kupplung ist insbesondere mit einer lokalen, umlaufenden Verjüngung versehen. Hierdurch wird gewährleistet, dass die über den Dehnungsmessstreifen ermittelte Dehnung in einem bestimmten Bereich und in der notwendigen Stärke auftritt. Grundsätzlich ist dabei diese lokale Verjüngung dem Dehnungsmessstreifen örtlich direkt zugeordnet.The in the preferred embodiment Coupling is provided in particular with a local, circumferential taper. This will ensure that over the strain gauge determined strain in a particular Area and in the necessary strength occurs. Basically doing this local rejuvenation the strain gauge locally directly assigned.

Dem Messglied ist insbesondere eine Auswertelogik nachgeschaltet, die in einem Anbauelement an dem Stellantrieb untergebracht ist. Hierdurch lässt sich eine so genannte „intelligente Armatur" darstellen, da die Auswertelogik bei einer regelmäßigen Betätigung der Armatur ein Abweichen der Betätigungskräfte von vorgegebenen oder durch die Auswertelogik selbstlernend ermittelten üblichen Werten festzustellen vermag.the Measuring element is followed in particular by a Auswertelogik, the housed in an attachment to the actuator. hereby let yourself a so-called "intelligent Fitting " since the evaluation logic deviates when the valve is operated regularly the operating forces of predetermined or by the evaluation logic self-learning determined conventional values determine.

Für eine entsprechende Auswertung der Messwerte kann die Auswertelogik insbesondere mit einer Speichereinheit versehen sein, mittels derer es möglich ist, aktuelle Messungen des Messgliedes mit vorherigen Messungen zu vergleichen.For a corresponding evaluation of the Measured values, the evaluation logic can be provided in particular with a memory unit, by means of which it is possible to compare current measurements of the measuring element with previous measurements.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zeigtFurther Advantages and features of the invention will become apparent from the following Description of an embodiment. It shows

1 die Seitenansicht einer Armatur mit Stellantrieb und einer an diesem montierten Stellungsregler oder Rückmeldeeinrichtung. 1 the side view of a valve with actuator and mounted on this positioner or feedback device.

In 1 erkennt man eine Armatur 1, die über Flansche 2 in eine Rohrleitung (nicht dargestellt) einzusetzen ist.In 1 you recognize a fitting 1 that have flanges 2 in a pipeline (not shown) is to be used.

Bei dieser Armatur handelt es sich beispielsweise um einen Kugelhahn oder Ähnliches, mit der durch die Leitung strömende Fluide gedrosselt oder gesperrt werden können. Die Betätigung der Armatur erfolgt dabei über einen Wellenzapfen 3, der über eine Kupplung 4 mit einem Stellantrieb 5 verbunden ist. Der Wellenzapfen kann normgerecht mit einem Vierkant o. ä. versehen sein.This fitting is, for example, a ball valve or the like, with the flowing through the conduit fluids can be throttled or locked. The actuation of the valve takes place via a shaft journal 3 that has a clutch 4 with an actuator 5 connected is. The shaft journal can be provided in accordance with the standard with a square o. Ä.

Die Befestigung des Stellantriebes 5 an der Armatur 1 erfolgt über eine Konsole 6. Der Stellantrieb, der insbesondere pneumatisch betätigt wird, hat wiederum über einen Halter 7 einen Stellungsregler 8 montiert. Anstelle eines Stellungsreglers kann es sich auch um eine andere Rückmeldeeinrichtung handeln, mit dem die Stellung des Stellantriebes und damit der Armatur an eine Steuerungszentrale weitergemeldet wird.The attachment of the actuator 5 at the fitting 1 via a console 6 , The actuator, which in particular is pneumatically operated, in turn has a holder 7 a positioner 8th assembled. Instead of a positioner may also be another feedback device, with which the position of the actuator and thus the valve is reported to a control center.

Die Verbindung des Stellungsreglers 8 mit dem Stellantrieb 5 erfolgt dabei in bekannter Weise über eine formschlüssige Verbindung 9.The connection of the positioner 8th with the actuator 5 takes place in a known manner via a positive connection 9 ,

Um in der Steuerungszentrale erkennen zu können, in welchem Zustand sich die Armatur 1 befindet, d. h. insbesondere, ob die Armatur kurz vor einem verschleißbedingten Ausfall steht, ist bei der hier dargestellten Ausführungsform an der Kupplung 4, die den Wellenzapfen 3 der Armatur 1 mit dem Stellantrieb 5 verbindet, ein Messglied in Form eines Dehnungsmessstreifens angebracht. Dieser Dehnungsmessstreifen ist über eine elektrische Leitung 11 mit einer elektronischen Auswertelogik verbunden, die in dem gleichen Gehäuse untergebracht ist, wie der Stellungsregler 8. Die Kupplung 4 weist im Bereich des Dehnungsmessstreifens 10 eine lokale Verjüngung 12 auf, durch die sichergestellt wird, dass das bei der Betätigung der Armatur 1 durch den Stellantrieb 5 auftretende Torsionsmoment eine messbare Torsion im Bereich des Dehnungsmessstreifens 10 bewirkt.In order to be able to recognize in the control center in which state the valve is 1 is, ie in particular, whether the valve is about to wear due to failure, is in the embodiment shown here on the coupling 4 that the shaft journal 3 the fitting 1 with the actuator 5 connects, attached a measuring member in the form of a strain gauge. This strain gauge is via an electrical line 11 connected to an electronic Auswertelogik, which is housed in the same housing, as the positioner 8th , The coupling 4 points in the area of the strain gauge 10 a local rejuvenation 12 on, which ensures that when operating the valve 1 through the actuator 5 occurring torsional moment a measurable torsion in the region of the strain gauge 10 causes.

Die Kupplung 4 kann auch als Hülse ausgeführt sein. Diese hat in ihrer Wandung gegebenenfalls auch eine lokale Verjüngung. Über die Wandstärke der Hülse kann dabei die für den Dehnungsstreifen relevante Größe der elasti schen Verformung der Kupplung bei Betätigung der Armatur konstruktiv angepasst werden.The coupling 4 can also be designed as a sleeve. This may also have a local rejuvenation in its wall. About the wall thickness of the sleeve can be adjusted constructively for the stretch marks relevant size of the rule rule elastic deformation of the coupling upon actuation of the valve.

Der hier dargestellte Dehnungsmessstreifen ist dabei mit derart niedrigen elektrischen Spannungen zu betreiben, dass dieses ganze System weiterhin als eigensicher angesehen werden kann und somit auch für ein Einsatz in einem ex-Bereich verwandt werden kann.Of the Strain gauges shown here is so low To operate electrical voltages that continue this whole system can be regarded as intrinsically safe and thus also for use can be used in an ex-area.

Vorzugsweise wird die hier beschriebene Armatur in regelmäßigen Zeitabständen betätigt. Die hierbei auftretenden Kräfte bzw. Momente werden über den Dehnungsmessstreifen 10 ermittelt. Bei einem sich abzeichnenden verschleißbedingten Ausfall der Armatur werden die Betätigungskräfte bzw. -momente sich ändern, so dass dies über den Dehnungsmessstreifen bzw. die durch diesen erzeugten Messsignale zu erkennen ist und damit durch die Auswertelogik ein entsprechendes Warnsignal abgegeben werden kann. Die Armatur kann dann bei einer der nächsten routinemäßigen Wartungen der chemischen Anlage ausgewechselt werden. Ein rein profilaktisches Austauschen von Armaturen lange bevor diese in einem kritisch werden könnenden Zustand sind, das erhebliche Kosten mit sich bringt, ist somit nicht mehr erforderlich.Preferably, the fitting described here is actuated at regular intervals. The forces or moments occurring in this case are transmitted via the strain gauges 10 determined. In the case of an emerging wear-related failure of the fitting, the actuation forces or moments will change, so that this can be detected via the strain gauges or the measurement signals generated thereby and thus a corresponding warning signal can be output by the evaluation logic. The faucet can then be replaced during one of the next routine maintenance of the chemical plant. A purely pro-profile replacement of fittings long before they are in a critical state that can bring considerable costs, so is no longer necessary.

Claims

Device for actuating a valve ( 1 ) in which an actuator ( 5 ) via a connecting element ( 4 ) on a shaft journal ( 3 ) of the valve ( 1 ) is coupled, characterized in that the connecting element ( 4 ) with a measuring element determining its load ( 10 ) is provided.

Device according to claim 1, characterized in that the measuring member is a strain gauge ( 10 ).

Device according to claim 1, characterized in that the connecting element is a sleeve ( 4 ).

Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the connecting element ( 4 ) a local rejuvenation ( 12 ) having.

Device according to claim 1, characterized in that the measuring element ( 10 ) is assigned an evaluation logic that is in an attachment ( 8th ) to the actuator ( 5 ) is housed.

Apparatus according to claim 1, characterized ge indicates that the evaluation logic has a memory unit for comparing current with previous measurements.