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Die
Erfindung betrifft einen Stellantrieb mit einem abgesetzten Stellungsregler
zur Steuerung von Klappen, Ventilen und dergleichen in verfahrenstechnischen
Anlagen.
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Das
Haupteinsatzgebiet der vorliegenden Erfindung erstreckt sich auf
pneumatische Stellantriebe, welche einen Stellungsregler umfassen,
um nach Maßgabe einer Sollwertvorgabe einen gewünschten Öffnungsgrad
einer am pneumatischen Stellantrieb angeschlossenen Armatur einzuregeln. Die
Armatur kann beispielsweise ein Prozessventil innerhalb eines Rohrleitungssystems
einer verfahrenstechnische Anlage sein. Allerdings ist ein pneumatischer
Stellantrieb der hier interessierenden Art auch zur Betätigung
anderer industrieller Armaturen geeignet.
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Aus
dem Produktprospekt „Der kompakte, intelligente
Stellungsregler" (ABB Automation Products GmbH, Drucknummer:
50/18–19 DE RevA; Auflage Juni 2005) geht ein
elektronischer Stellungsregler für einen pneumatischen
Stellantrieb hervor, welcher als eine Art Elektronikbox am pneumatischen
Stellantrieb anbringbar ist. Der Stellungsregler ist ein parametrierbares
und, vorzugsweise per Feldbus, kommunikationsfähiges Gerät.
Im Funktionsmittelpunkt steht der mikroprozessorgesteuerte Ablauf eines
Reglungsprogramms. Die Sollwertvorgabe erfolgt hier über
einen in Zweileitertechnik ausgeführten Feldbusanschluss.
Der Stellungsregler weist weiterhin einen Zuluftanschluß für
einen Luftdruck bis maximal 6 bar sowie einen Arbeitsanschluss zur
Weiterleitung des vom Stellungsregler generierten Steuerdrucks an
die Steuerkammer des pneumatischen Stellungsreglers auf.
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Weiterhin
ist auch ein Sensoreingang für den Istwert der aktuellen
Position des vom pneumatischen Stellantrieb betätigten
Schaltgliedes vorgesehen, welche über einen am Stellglied
angeordneten Positionssensor gewonnen wird.
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Die
pneumatische Ansteuerung des Stellantriebes erfolgt stetig mit einem
I/P-Modul mit nachgeschaltetem 3/3-Wegeventil. Das 3/3-Wegeventil
verstellt möglichst proportional den Durchlass zum Be- oder
Entlüften des Stellantriebes. Die Parametrierung und Beobachtung
des Betriebszustandes des Stellungsreglers kann entweder mit einem
eingebauten Bedienpanel direkt vor Ort oder über den Kommunikationsanschluss
auf Basis des Busprotokolls per übergeordneter Steuereinheit
zentral erfolgen.
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Während
es in vielen Anwendungsfällen üblich ist, den
Stellungsregler direkt an den Stellantrieb zu montieren, verlangen
besondere Applikationen aus technischen Gründen die getrennte
Montage, beispielsweise bei Stellantrieben unter Umgebungsbedingungen,
die außerhalb des zulässigen Betriebstemperaturbereichs
des Stellungsreglers liegen.
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Bekannt
und naheliegend werden dann der Stellungsregler abgesetzt für
sich und der Positionssensor am Stellglied des Stellantriebs physisch
separat installiert und über eine Leitung elektrisch miteinander
verbunden. In der Praxis hat sich jedoch herausgestellt, dass diese
Bauweise mit verschiedenen Nachteilen behaftet ist. So ist die elektrische
Verbindungsleitung elektromagnetischen Einkopplungen ausgesetzt
und erfordert zusätzliche Schutzmittel. Die körperliche
Trennung des Positionssensors von dem Stellungsregler erhöht
die Variantenvielfalt und damit den Aufwand in der Fertigung und
Unterhaltung. Schließlich beinhaltet auch der am Stellglied verbleibende
Positionssensor elektrische Komponenten, die thermisch sensitiv
sind, so dass das angestrebte Ziel nur unvollständig erreicht
wird.
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Der
Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, einen Stellantrieb mit
einem abgesetzten Stellungsregler anzugeben, der die benannten Nachteile
der bekannten Lösung vermeidet.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe mit den Mitteln des Schutzanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den rückbezogenen
Ansprüchen angegeben.
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Die
Erfindung geht aus von einem Stellantrieb mit einem räumlich
abgesetzten Stellungsregler, der mit einem Positionssensor ausgestattet
ist.
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Erfindungsgemäß ist
das Stellglied des Stellantriebs über ein geführtes Übertragungsglied
mit dem Positionssensor des Stellungsreglers verbunden.
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Dabei
wird der Stellungsregler in Standardausführung verwendet.
Die Aufnahme der Position des Stellglieds erfolgt über
eine Erweiterung der bestehenden, antriebsindividuellen Adaptionsmechanik.
Das über das geführte Übertragungsglied übertragene
Positionssignal wirkt am Stellungsregler auf denselben mechanischen
Eingang wie beim unmittelbaren Anbau des Stellungsreglers an den
Stellantrieb.
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Nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das geführte Übertragungsglied
als biegsame Welle ausgebildet. Dabei wird das Positionssignal als Drehwinkel
zum Stellungsregler übertragen.
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Nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das geführte Übertragungsglied
als Bowdenzuganordnung ausgebildet. Dabei wird das Positionssignal
linear zum Stellungsregler übertragen.
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Nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das geführte Übertragungsglied
als Hydraulikanordnung bestehend aus zwei Hydraulikzylindern mit dazwischengeschalteter
Hydraulikleitung ausgebildet. Dabei wird das Positionssignal hydraulisch
linear zum Stellungsregler übertragen.
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Alle
Ausführungsformen der Positionssignalübertragung
sind frei von elektromagnetischen Einkopplungen. Ferner bleibt der
Umfang der Varianten auf den Stellungsregler in Standardausführung
beschränkt.
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Nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das geführte Übertragungsglied über
eine Hebelanordnung mit dem Positionssensor des Stellungsreglers
verbunden. Vorteilhafterweise kann dabei der Arbeitsbereich des
Stellungsreglers sowohl sehr kleinen als auch sehr großen
Hüben des Stellglieds angepasst werden.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. In der einzigen Figur ist ein
pneumatischer Stellantrieb 20 dargestellt, der über
ein Stellglied 21 ein Prozessventil 40 bedient.
In sicherer Entfernung vom Stellantrieb 20 ist ein Stellungsregler 10 angeordnet,
der den Stellantrieb 20 entsprechend einer Sollwertvorgabe ansteuert.
Der Stellungsregler 10 weist einen Positionssensor 11 auf,
der als Drehempfänger, insbesondere als Potentiometer,
ausgebildet ist.
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Die
antriebsindividuellen Adaptionsmechanik des Stellungsreglers 10 an
den Stellantrieb 20 umfasst einen Hebel 22 zur
Umwandlung der Hubbewegung des Stellglieds 21 in eine Drehbewegung
für den Positionssensor 11.
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Das
Stellglied 21 des Stellantriebs 20 ist über ein
geführtes Übertragungsglied 30 mit dem
Positionssensor 11 des Stellungsreglers 10 verbunden. Dabei
ist das Übertragungsglied 30 als biegsame Welle
ausgebildet, die anstelle des Positionssensors 11 mit dem
Hebel 22 verbunden ist. Das andere Ende der biegsamen Welle
ist anstelle des Hebels 22 mit dem Positionssensor 11 des
Stellungsreglers 10 verbunden.
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In
einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
kann vorgesehen sein, den Hebel 22 an den Positionssensor 11 des
Stellungsreglers 10 zu montieren und die lineare Hubbewegung
des Stellglieds 21 des Stellantriebs 20 durch
ein linear verschiebliches Übertragungsglied 30 an
den Hebel 22 zu übertragen. Dabei ist das Übertragungsglied 30 bevorzugt
als Bowdenzug ausgebildet. Alternativ ist das Übertragungsglied 30 als
Hydraulikanordnung bestehend aus zwei Hydraulikzylindern mit dazwischengeschalteter
Hydraulikleitung ausgebildet.
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- 10
- Stellungsregler
- 11
- Positionssensor
- 20
- Stellantrieb
- 21
- Stellglied
- 22
- Hebel
- 30
- Übertragungsglied
- 40
- Prozessventil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - „Der
kompakte, intelligente Stellungsregler” (ABB Automation
Products GmbH, Drucknummer: 50/18–19 DE RevA; Auflage Juni
2005) [0003]