DE202006006806U1 - Ball valve, comprising sensor unit assembled of interior and exterior components for reliable observation of ball position - Google Patents

Ball valve, comprising sensor unit assembled of interior and exterior components for reliable observation of ball position Download PDF

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Abstract

The valve is designed as a housing (1) with an inlet (5) and an outlet (6) and a rotating ball element (2) positioned in the center closing or opening the in- and outlet (5, 6) as required. The position of the ball (2) is monitored by an electrically, optically or magnetically working sensor unit assembled of an exterior electrical, opto-electrical or magnetic sensor (20) as well as an interior capacitive or magnetic sensor element (21) activating the closing mechanism in case of an emergency.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dreharmatur aus Kunststoff mit einem Kunststoffgehäuse, das einen Einlaß und einen Auslaß aufweist, einem Drehkörper, der eine Durchgangsöffnung zum Verbinden der Gehäuseein- und -auslässe aufweist und unter Zwischenschaltung von Dichtungen verdrehbar im Gehäuse angeordnet ist, einer Betätigungswelle, die zum Schalten des Drehkörpers zwischen einer Absperr- und Schließstellung dient und drehfest mit dem Drehkörper verbunden ist und Mitteln zum Abfragen wenigstens einer Drehposition.The The invention relates to a rotary fitting made of plastic with a Plastic housing, the an inlet and has an outlet, a rotary body, the one passage opening for connecting the housing unit and outlets has and with the interposition of seals rotatable in casing is arranged, an actuating shaft, the for switching the rotary body between a shut-off and closed position and rotatably with the rotary body is connected and means for querying at least one rotational position.

Die Abfrage- oder Überwachungseinrichtungen bekannter Dreharmaturen dieser Art sind häufig als externe Näherungsschalter ausgebildet, die die Stellung des Betätigungsorgans überwachen. Derartige Abfragemittel sind nur dann einsatzfähig, wenn die mechanische Verbindung des Betätigungsorgans mit dem Drehkörper fehlerfrei arbeitet. Bei einer Unterbrechung dieser mechanischen Verbindung, beispielsweise bei einem Bruch eines Kugelzapfens, folgt der Drehkörper der Stellbewegung des Betätigungsorgans nicht mehr. Die Folge ist, daß die Abfragemittel den Schließzustand der Armatur anzeigen, obwohl sich die Armatur immer noch in der Offenstellung befindet.The Polling or monitoring devices Known rotary valves of this type are often used as external proximity switches trained, which monitor the position of the actuator. Such queries are only operational when the mechanical connection of the actuator with the rotary body works without errors. In case of an interruption of this mechanical Connection, for example, a breakage of a ball pin, follows the rotary body the actuating movement of the actuator no more. The consequence is that the Polling means the closed state show the fitting, although the fitting is still in the Open position is.

Bekannt sind auch Kugelhähne, bei denen ein Näherungsschalter in das Gehäuse eingebaut ist, der durch eine gesonderte Gehäuseöffnung den Schaltzustand eines metallischen Absperrteils überwacht. Derartige Konstruktionen sind relativ aufwendig und bedingen besondere Maßnahmen zum Abdichten der zusätzlichen Gehäuseöffnung.Known are also ball valves, where a proximity switch in the case is installed, which by a separate housing opening the switching state of monitored metallic shut-off. Such constructions are relatively expensive and require special activities for sealing the additional Housing opening.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Dreharmatur der eingangs genannten Art die Abfragemittel besonders einfach und ohne ungünstige Rückwirkungen auf die Funktionseigenschaften der Dreharmatur zu gestalten.Of the Invention is based on the object, in the rotary fitting of the above mentioned type the query means particularly simple and without unfavorable reactions to design the functional properties of the rotary valve.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1.Is solved This object is achieved by the features of claim 1.

Bei dieser Lösung geht die Erfindung von der Überlegung aus, daß gerade bei Dreharmaturen aus Kunststoff eine direkte Abfrage der Drehkörperposition und damit des Schaltzustands der Dreharmatur ohne eine durchgängige Gehäuseöffnung möglich ist. Die Mittel zum Abfragen wenigstens einer Drehposition weisen eine Näherungsdetektoranordnung mit wenigstens einer elektrisch, opto-elektronisch oder magneto-elektronisch aktiven Komponente und einer reaktiven Komponente auf, wobei eine dieser beiden Komponenten in lagefester Zuordnung an oder nahe dem Gehäuse angeordnet und die andere Komponente in den Drehkörper eingebettet ist. Die gehäuseseitige Komponente kann durch eine Gehäusewand mit der im Drehkörper eingebetteten anderen Komponente in Wechselwirkung treten und ein zuverlässiges Schaltsignal erzeugen. Die gehäusefeste Komponente kann an der Gehäuseaußenseite und/oder teilweise eintauchend in eine Gehäuse-Sackbohrung montiert werden. Der Gehäuseinnenraum bleibt dabei unbeeinträchtigt, und Druckverluste können zuverlässig vermieden werden. Die Abfrage erfolgt direkt am Drehkörper, so daß das Sondensignal die Ist-Position des Drehkörpers zuverlässig anzeigt.at this solution the invention goes from consideration out that straight For rotary valves made of plastic a direct query of the rotary body position and thus the switching state of the rotary valve without a continuous housing opening is possible. The means for interrogating at least one rotational position have a Proximity detector arrangement with at least one electrical, opto-electronic or magneto-electronic active component and a reactive component, wherein a these two components in positionally stable assignment at or near the casing arranged and the other component embedded in the rotary body is. The housing side Component can through a housing wall with the in the rotary body embedded other component interact and a reliable switching signal produce. The housing fixed Component may be on the outside of the housing and / or partially immersed in a housing blind bore be mounted. The housing interior remains unimpaired, and pressure losses can reliable be avoided. The query is made directly on the rotary body, so that this Probe signal reliably displays the actual position of the rotary body.

Vorzugsweise ist die aktive Komponente gehäusefest angeordnet.Preferably the active component is fixed to the housing arranged.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Näherungsdetektor mit einer Hallsonde versehen, deren Magnetkreis durch Eindringen eines Magnetkörpers veränderbar ist. Der Magnetkörper ist dabei vorzugsweise in einen Umfangsabschnitt des Drehkörpers eingebettet.According to one embodiment The invention is the proximity detector equipped with a Hall probe whose magnetic circuit by penetration a magnetic body variable is. The magnetic body is preferably embedded in a peripheral portion of the rotary body.

In alternativer Ausführungsform ist die aktive Komponente als induktiver Näherungssensor ausgebildet, der einen Schwingkreis zur Erzeugung eines hochfrequenten Wechselfeldes enthält. Dabei ist im Drehkörper ein Metall- oder Magnetelement eingebettet, das den Schwingkreis bei Eintritt in dessen Wechselfeld beeinflußt.In alternative embodiment the active component is designed as an inductive proximity sensor, a resonant circuit for generating a high-frequency alternating field contains. It is in the rotating body embedded a metal or magnetic element that surrounds the resonant circuit influenced upon entry into the alternating field.

Eine wiederum andere Ausführungsform der Erfindung sieht einen kapazitiven Näherungssensor vor, der mit einem im Drehkörper eingebetteten Kondensatorelement zusammenwirkt. Bei Annäherung des Kondensatorelements an den Näherungssensor wird die kapazitive Kopplung erhöht und letztere wird zu einem Positionsanzeigesignal verarbeitet.A in turn another embodiment The invention provides a capacitive proximity sensor, which with one in the rotary body embedded capacitor element cooperates. When approaching the Capacitor element to the proximity sensor is the capacitive coupling increases and the latter is processed into a position indication signal.

Ferner ist es möglich, die aktive Komponente als Lichtquelle und die reaktive Komponente als reflektierende Fläche oder als Lichtempfänger und -wandler auszubilden. Diese Ausbildung bedingt allerdings eine lichtdurchlässige Gehäusezone.Further Is it possible, the active component as the light source and the reactive component as a reflective surface or as a light receiver and converters. However, this training requires one translucent Housing zone.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:in the The following is the invention with reference to an illustrated in the drawing embodiment explained in more detail. In the drawing shows:

1 eine Schnittansicht durch eine Dreharmatur in Form eines Kugelhahns. 1 a sectional view through a rotary valve in the form of a ball valve.

Der dargestellt Kugelhahn weist ein zweischaliges Gehäuse 1 auf, in dem ein Drehkörper in Form einer Ventilkugel 2 drehbar angeordnet ist. Jede Gehäuseschale ist mit einem Anschlußstutzen 3 bzw. 4 versehen, die in der dargestellten Einbaulage koaxiale Ein- bzw. Auslässe 5 bzw. 6 aufweisen.The illustrated ball valve has a two-shell housing 1 in which a rotary body in the form of a valve ball 2 is rotatably arranged. Each housing shell is equipped with a connecting piece 3 respectively. 4 provided, in the illustrated installation position coaxial inlets and outlets 5 respectively. 6 exhibit.

Die Ventilkugel 2 ist in einer Käfig/Dichtring-Kombination 7, drehbar gelagert.The valve ball 2 is in a cage / seal combination 7 , rotatably mounted.

Die beiden Gehäuseschalen werden nach Einbau der Ventilkugel 2 und der Käfige und Dichtungen 7, 8 in einer Trennebene 9 beispielsweise durch Vibrationsschneißen miteinander verbunden.The two housing shells are after installation of the valve ball 2 and the cages and seals 7 . 8th in a dividing plane 9 for example, connected by vibratory cutting.

Die Ventilkugel 2 ist in der einzigen Figur in ihrer Offenstellung gezeigt, in der ihre Durchgangsöffnung 10 mit den Gehäuse- bzw. Anschlußstutzenöffnungen 5 und 6 koaxial ausgerichtet ist. Der Ventilkörper läßt sich durch Drehen um eine Achse 11 in Richtung des Pfeils A um ca. 90° in die Schließstellung bewegen. Die mit dem Ventilkörper 2 verbundene Betätigungswelle ist in der Zeichnung nicht gezeigt; sie ist koaxial zur Drehachse 11 angeordnet.The valve ball 2 is shown in the single figure in its open position, in which its passage opening 10 with the housing or connecting piece openings 5 and 6 is aligned coaxially. The valve body can be rotated by an axis 11 Move in the direction of arrow A by about 90 ° in the closed position. The with the valve body 2 connected actuating shaft is not shown in the drawing; it is coaxial with the axis of rotation 11 arranged.

Dem zuvor beschriebenen Kugelhahn sind besondere Mittel zum Abfragen der Drehposition der Ventilkugel 2 zugeordnet. Diese Abfragemittel bestehen aus einer zweikomponentigen Näherungsdetektoranordnung 20, 21. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine elektrische, opto-elektronische, oder magneto-elektronische Sonde 20 mit dem Gehäuse 1 verbunden, während eine reaktive Komponente 21 in der Ventilkugel 2 derart eingebettet ist, daß sie bei Verdrehen der Ventilkugel 2 eine Vierteldrehung entsprechend dem Pfeil A ausführt. Die beiden Komponenten 20 und 21 treten zumindest in einer Drehstellung in Wechselwirkung, in der das drehkörpereigene eingebettete Teil 21 in den Wirkungsbereich der Sonde 20 gelangt, der Drehkörper 2 also um eine Vierteldrehung in Richtung des Pfeils A verdreht ist.The ball valve described above are special means for interrogating the rotational position of the valve ball 2 assigned. These interrogation means consist of a two-component proximity detector arrangement 20 . 21 , In the illustrated embodiment is an electrical, opto-electronic, or magneto-electronic probe 20 with the housing 1 connected while a reactive component 21 in the valve ball 2 is embedded so that it upon rotation of the valve ball 2 performs a quarter turn according to the arrow A. The two components 20 and 21 occur at least in a rotational position in interaction in which the rotary body's own embedded part 21 into the sphere of action of the probe 20 arrives, the rotary body 2 So is rotated by a quarter turn in the direction of arrow A.

In der in der Zeichnung dargestellten Offenstellung erhält die Sonde 20 keine Reaktion von der Komponente 21, die der Ventilkugel 2 zugeordnet ist. Erst bei entsprechender Drehung in Richtung Pfeil A gelangt die Komponente 21 in den Überwachungsbereich der Sonde 20 und löst in letzterer ein auswertbares Signal aus. In einer in der Zeichnung nicht dargestellten, an sich bekannten Auswerteschaltung wird dieses Signal als Schließzustand des Ventils erkannt und ausgewertet.In the open position shown in the drawing, the probe receives 20 no reaction from the component 21 that the valve ball 2 assigned. Only with a corresponding rotation in the direction of arrow A, the component passes 21 in the monitoring area of the probe 20 and triggers an evaluable signal in the latter. In a not shown in the drawing, known evaluation circuit, this signal is detected and evaluated as the closed state of the valve.

Näherungsdetektoranordnungen der anhand von 1 beschriebenen Art können auch in anderer Zuordnung mit jeweils mindestens einer stationären Gehäusekomponente und einer der Ventilkugel 2 zugeordneten reaktiven Komponente 21 verwendet werden. So kann beispielsweise eine weitere reaktive Komponente der dargestellten Komponente 21 diagonal gegenüber im Drehkörper 2 eingebettet sein; eine derartige zweite reaktive Komponente wird von einer zweiten gehäusefesten Sonde abgetastet, um den in der Zeichnung dargestellten Öffnungszustand der Ventilkugel zu erfassen. Auch Zwischenstellungen der Ventilkugel können durch geeignete Anordnung von aktiven und reaktiven Komponenten erfaßt und überwacht werden.Proximity detector arrangements based on 1 described type can also be in different association with each at least one stationary housing component and one of the valve ball 2 associated reactive component 21 be used. For example, another reactive component of the illustrated component 21 diagonally opposite in the rotary body 2 be embedded; such a second reactive component is scanned by a second housing-fixed probe to detect the opening state of the valve ball shown in the drawing. Also intermediate positions of the valve ball can be detected and monitored by suitable arrangement of active and reactive components.

In bevorzugter Ausführungsform ist die aktive Komponente 20 als Hallsonde ausgebildet, deren Magnetkreis durch Eindringen der als Magnetkörper ausgebildeten Komponente 21 verändert wird.In a preferred embodiment, the active component 20 designed as a Hall probe whose magnetic circuit by penetration of the formed as a magnetic body component 21 is changed.

In alternativer Ausführung enthält der Näherungsdetektor einen Stromkreis zur Erzeugung eines hochfrequenten Wechselfeldes, das sich an der dem Gehäuse zugewandten Stirnseite der Sonde 20 entwickelt und durch Eintritt eines Metall- oder Magnetelements 21 den Schwingkreis beeinflußt.In an alternative embodiment, the proximity detector includes a circuit for generating a high-frequency alternating field, which is located on the end face of the probe facing the housing 20 developed and by entry of a metal or magnetic element 21 influenced the resonant circuit.

Eine alternative Ausbildung der Detektoranordnung besteht in einem kapazitiven Näherungssensor, wobei das Drehkörper-Einsatzelement als Kondensatorelement ausgebildet ist.A alternative embodiment of the detector arrangement consists in a capacitive Proximity sensor, wherein the rotary body insert element as a capacitor element is trained.

Diese Ausführungsbeispiele werden durch die Kunststoffausbildung der Dreharmatur besonders begünstigt; denn die gehäusefeste Sonde 20 kann außen an dem Kunststoffgehäuse befestigt oder durch eine kurze Sackbohrung und ohne Verbindung zum Gehäuseinnenraum positioniert werden. Daher ist der erfindungsgemäße Näherungsdetektor in diesen Ausführungen ohne Kontakt und ohne Öffnung zum Gehäuseinnenraum uneingeschränkt funktionsfähig.These embodiments are particularly favored by the plastic training of the rotary fitting; because the housing-fixed probe 20 Can be attached to the outside of the plastic housing or positioned by a short blind hole and without connection to the housing interior. Therefore, the proximity detector according to the invention is fully functional in these embodiments without contact and without opening to the housing interior.

Prinzipiell möglich sind aber auch Ausführungen der Näherungsdetektoranordnung, die eine direkte Verbindung zum Gehäuseinnenraum bedingen. Dazu gehört eine Ausführung mit einer Lichtquelle und einer dem Drehkörper 2 zugeordneten reflektierenden Fläche bzw. einem Lichtempfänger und -wandler.In principle, however, also embodiments of the proximity detector arrangement, which cause a direct connection to the housing interior. This includes a version with a light source and a rotating body 2 associated reflective surface or a light receiver and converter.

Schließlich wäre eine Abwandlung der erfindungsgemäßen Näherungsdetektoranordnung dadurch möglich, daß die elektrisch aktive Komponente eine Spannungsquelle und einen betriebsmäßig offenen Schalter aufweist, während die vorzugsweise dem Drehkörper 2 zugeordnete Gegenkomponente eine elektrisch leitende Brücke ist, die in der Annäherungsposition den elektrischen Schalter überbrückt. Ein dadurch geschlossener Stromkreis läßt sich problemlos einer bestimmten Drehposition (Schließ- oder Offenstellung) des Drehkörpers 2 zuordnen.Finally, a modification of the proximity detector arrangement according to the invention would be possible in that the electrically active component has a voltage source and a normally open switch, while preferably the rotary body 2 associated counterpart component is an electrically conductive bridge, which bridges the electrical switch in the approach position. A thereby closed circuit can be easily a specific rotational position (closed or open position) of the rotating body 2 assign.

Claims (7)

Dreharmatur aus Kunststoff mit – einem Kunststoffgehäuse (1), das einen Einlaß (5) und einen Auslaß (6) aufweist, – einem Drehkörper (2), der eine Durchgangsöffnung (10) zum Verbinden der Gehäuseein- und -auslässe aufweist und unter Zwischenschaltung von Dichtungen (8) verdrehbar im Gehäuse angeordnet ist, – einer Betätigungswelle, die zum Schalten des Drehkörpers zwischen einer Absperr- und Schließstellung dient und drehfest mit dem Drehkörper verbunden ist und Mitteln zum Abfragen wenigstens einer Drehposition, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Abfragen wenigstens einer Drehposition, eine Näherungsdetektoranordnung (20, 21) mit wenigstens einer elektrisch, opto-elektronisch oder magneto-elektronisch aktiven Komponente (20) und einer reaktiven Komponente (21) aufweisen und daß eine (20) der beiden Komponenten in lagefester Zuordnung an oder nahe dem Gehäuse (1) angeordnet und die andere Komponente (21) in den Drehkörper (2) eingebettet ist.Rotary fitting made of plastic with - a plastic housing ( 1 ), which has an inlet ( 5 ) and an outlet ( 6 ), - a rotary body ( 2 ), which has a passage opening ( 10 ) for connecting the housing inlets and outlets and with the interposition of seals ( 8th ) is rotatably arranged in the housing, - an actuating shaft which serves to switch the rotary body between a shut-off and closed position and is rotatably connected to the rotary body and means for interrogating at least one rotational position, characterized in that the means for interrogating at least one rotational position, a proximity detector arrangement ( 20 . 21 ) with at least one electrically, opto-electronically or magneto-electronically active component ( 20 ) and a reactive component ( 21 ) and that one ( 20 ) of the two components in positionally fixed association at or near the housing ( 1 ) and the other component ( 21 ) in the rotary body ( 2 ) is embedded. Dreharmatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Komponente (20) gehäusefest angeordnet ist.Rotary fitting according to claim 1, characterized in that the active component ( 20 ) is arranged fixed to the housing. Dreharmatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Näherungsdetektor eine Hallsonde (20) aufweist, deren Magnetkreis durch Eindringen eines Magnetkörpers (21) veränderbar ist.Rotary fitting according to claim 1 or 2, characterized in that the proximity detector comprises a Hall probe ( 20 ), the magnetic circuit by penetration of a magnetic body ( 21 ) is changeable. Dreharmatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Komponente (20) als induktiver Näherungssensor ausgebildet ist, der einen Schwingkreis zur Erzeugung eines hochfrequenten Wechselfeldes enthält und daß im Drehkörper (2) ein Metall- oder Magnetelement (21) eingebettet ist, das bei Eintritt in das Wechselfeld den Schwingkreis beeinflußt.Rotary fitting according to claim 1 or 2, characterized in that the active component ( 20 ) is designed as an inductive proximity sensor, which contains a resonant circuit for generating a high-frequency alternating field and that in the rotary body ( 2 ) a metal or magnetic element ( 21 ) is embedded, which affects the resonant circuit when it enters the alternating field. Dreharmatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein kapazitiver Näherungssensor vorgesehen ist, der mit einem im Drehkörper eingebetteten Kondensatorelement (21) zusammenwirkt.Rotary fitting according to claim 1 or 2, characterized in that a capacitive proximity sensor is provided, which is connected to a capacitor element embedded in the rotary body ( 21 ) cooperates. Dreharmatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Komponente eine Lichtquelle ist und die reaktive Komponente eine reflektierende Fläche oder einen Lichtempfänger und -wandler aufweist.Rotary fitting according to claim 1 or 2, characterized that the active component is a light source and the reactive component a reflective surface or a light receiver and converter has. Dreharmatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch aktive Komponente eine Spannungsquelle und einen betriebsmäßig offenen Schalter aufweist und daß die Gegenkomponente eine elektrisch leitende Brücke ist, die in der Annäherungsposition den elektrischen Schalter überbrückt.Rotary fitting according to claim 1 or 2, characterized that the electrically active component, a voltage source and an operationally open Has switch and that the Counter component is an electrically conductive bridge, which in the approach position bridged the electrical switch.
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