-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Regelventilstelleinrichtung mit einem Gehäuse, einer sich aus dem Gehäuse erstreckenden Ventilstange, einem in dem Gehäuse angeordneten Stellantrieb zur Betätigung der Ventilstange und einem Stellungsregler für den Stellantrieb.
-
Regelventilstelleinrichtungen mit integriertem 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 A1 bekannt. Solche Regelventilstelleinrichtungen kommen vornehmlich im Regelkreis verfahrenstechnischer Anlagen zur Anwendung. Sie sind normalerweise auf ein Joch aufgesetzt, das wiederum an einem Ventilgehäuse mit einem Durchlaufkanal für das zu regelnde Fluid befestigt ist. Die Regelventilstelleinrichtung weist regelmäßig ein Gehäuse auf, dessen Innenraum im Falle eines pneumatisch betätigten Stellantriebs durch ein Antriebsorgan in zwei Kammern aufgeteilt ist, wobei das Antriebsorgan durch eine flexible Membran oder aber auch durch einen Kolben gebildet sein kann. Mit dem Antriebsorgan verbunden ist eine vertikal beweglich geführte Ventilstange als Antriebsglied. Die Ventilstange reicht nach unten in das 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 Stellantrieb der vorbekannten Regelventile wird pneumatisch betrieben. Von einer Luftdruckquelle wird hierzu Druckluft in den Stellungsregler geführt. In diesem befinden sich Steuerventile, die die Luftzufuhr zu einer der beiden Kammern des Stellantriebes 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 Stellantrieb und damit der Ventilstange bzw. des Verschlussorgans am Ventilgehäuse.
-
Der Stellungsregler hat über eine als Signalgeber dienende 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 so lange an, bis die Ventilstange im vorgegebenen Zusammenhang zum Regelsignal steht. Auf diese Weise werden Abweichungen aufgrund von Reibung in Stopfbuchsen und durch Rückwirkungen vom Medium ausgeglichen.
-
Durch Regelventilstelleinrichtungen der zuvor beschriebenen Art mit einem unmittelbar an der Regelventilstelleinrichtung vorgesehenen Stellungsregler lässt sich die Ventilkegelstellung und damit die Durchflussmenge durch ein Regelventil relativ genau einstellen. Ein Problem der bekannten Regelventilstelleinrichtungen besteht allerdings dahingehend, dass die Signalgeber, welche die Ventilstangenposition repräsentierende Signale erzeugen, im Bereich des Jochs angeordnet sind, was häufig mit einem komplexen Aufbau einhergeht. Darüber hinaus sind im Bereich des Joches angeordnete Signalgeber von außen zugänglich, weshalb sie äußeren Einflüssen schutzlos ausgesetzt sind, wodurch insbesondere Beschädigungen oder Dejustierungen verursacht werden können.
-
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Regelventilstelleinrichtung der eingangs genannten Art mit alternativem Aufbau zu schaffen.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung eine Regelventilstelleinrichtung der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Stellungsregler zur Erfassung der Ventilstangenposition einen mit der Ventilstange verbundenen und somit der Ventilstangenbewegung folgenden Signalgeber, der in dem Gehäuse aufgenommen ist, und einen von dem Signalgeber beabstandet und ortsfest an dem Gehäuse gehaltenen Signalaufnehmer aufweist, der vom Signalgeber gesendete Signale empfängt und an den Stellungsregler übermittelt.
-
Aufgrund der Tatsache, dass der Signalgeber, der die Ventilstangenposition repräsentierende Signal erzeugt, in dem Gehäuse der Regelventilstelleinrichtung angeordnet ist, wird dieser durch das Gehäuse vor äußeren Einflüssen geschützt, wodurch insbesondere Beschädigungen oder Dejustierungen des Signalgebers verhindert werden. Darüber hinaus wird ein sehr kompakter Aufbau der Regelventilstelleinrichtung erzielt. Die vom Signalgeber gesendeten Signale werden von dem ortsfest an dem Gehäuse gehaltenen Signalaufnehmer empfangen und an den Stellungsregler übermittelt.
-
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind Signalgeber und Signalaufnehmer zur berührungslosen Signalübertragung ausgebildet. Entsprechend entfallen Kabel oder dergleichen, die zur Komplexität des Regelventilstelleinrichtungsaufbaus beitragen.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Stellmotor pneumatisch betrieben, wobei der Signalgeber an einer an einem Membranteller oder an einem Kolben des Stellantriebs befestigten Halterung positioniert ist. Mit anderen Worten ist der Signalgeber also indirekt über den Membranteller bzw. den Kolben und die Halterung mit der Ventilstange verbunden und folgt somit automatisch deren Bewegungen. Diese Art der Verbindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sie sehr robust ist.
-
Bevorzugt ist der Signalgeber ein Permanentmagnet und der Signalempfänger ein das Magnetfeld des Permanentmagneten empfangender Sensor, was zu einem einfachen und kostengünstigen Aufbau führt.
-
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Innere des Gehäuses durch eine Membran in eine Federkammer, in der ein mit Federn vorgespannter Membranteller angeordnet ist, und in eine Druckkammer unterteilt, die zur Betätigung der Ventilstange über ein Druckmedium mit Druck beaufschlagbar ist, wobei der Signalgeber und der Signalaufnehmer in der Federkammer angeordnet sind.
-
Bevorzugt ist/sind der Signalgeber und/oder der Signalaufnehmer im Bereich einer Gehäuseöffnung angeordnet, die mit einem Deckel verschließbar ist. Entsprechend kann der Stellungsregler auch im montierten Zustand nach Entfernen des Deckels problemlos eingestellt werden. Während des Betriebs ist der Stellungsregler hingegen sicher vor äußeren Einflüssen geschützt.
-
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Regelventilstelleinrichtung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Darin ist:
-
1 eine Schnittansicht einer Regelventilstelleinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
2 eine Seitenansicht der Regelventilstelleinrichtung, die gegenüber 1 um 90° gedreht ist; und
-
3 eine teilweise gebrochene Draufsicht der in 1 dargestellten Regelventilstelleinrichtung.
-
Die 1 bis 3 zeigen eine Regelventilstelleinrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Regelventilstelleinrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 12, eine sich aus dem Gehäuse 12 erstreckende Ventilstange 14, einen in dem Gehäuse 12 angeordneten Stellantrieb 16 zur Betätigung der Ventilstange 14 und einen Stellungsregler 18 für den Stellantrieb 16. Das Gehäuse 12 umfasst ein Gehäuseoberteil 20 und ein Gehäuseunterteil 22, die mittels Schrauben 24 aneinander befestigt sind. Zur Bildung des Stellantriebs 16 ist zwischen dem Gehäuseoberteil 20 und dem Gehäuseunterteil 22 eine Membran 26 angeordnet, die das Innere des Gehäuses 12 in eine obere Federkammer 28 und in eine untere Druckkammer 30 unterteilt, die zur Betätigung der Ventilstange 14 über ein Druckmedium – vorliegend Luft – beaufschlagbar ist. In der Federkammer 28 ist zentrisch ein Membranteller 32 vorgesehen, der an der Membran 26 anliegt und über ebenfalls in der Federkammer 28 aufgenommene Ringfedern 34 in Richtung des Gehäuseunterteils 22 vorgespannt ist. Die Ventilstange 14 ist in bekannter Weise ortsfest an der Membran 26 und an dem Membranteller 32 gehalten und gegenüber diesen Komponenten abgedichtet, was nachfolgend nicht näher erläutert wird. Entsprechend folgt die Ventilstange 14 der Bewegung der Membran 26 bzw. des Membrantellers 32, sobald die Druckkammer 30 mit Druck beaufschlagt wird.
-
Seitlich an dem Membranteller 32 ist eine sich senkrecht aufwärts erstreckende Halterung 38 befestigt. Im oberen freien Ende der Halterung 38 ist ein sich in Richtung der seitlichen Gehäusewand erstreckender, vorliegend als Permanentmagnet ausgebildeter Signalgeber 40 positioniert, der eine Komponente des Stellungsreglers 18 bildet.
-
Auf Höhe des Signalgebers 40 sind im Bereich einer Gehäuseöffnung 41 des Gehäuses 12 die restlichen Komponenten des Stellungsreglers 18, darunter ein Signalaufnehmer 42, angeordnet. Die Gehauseöffnung 41 ist mit einem becherförmig ausgebildeten Deckel 44 verschlossen, der über Schrauben 46 mit dem Gehäuse 12 verschraubt ist. Der Signalaufnehmer 42 ist derart ausgelegt, dass er das in Form eines Magnetfeldes vom Signalgeber 40 ausgesendete Signal erfasst und zur Weiterverarbeitung an den Stellungsregler 18 weiterleitet.
-
Während des Betriebes wird Druckluft von einer nicht näher dargestellten Druckluftquelle in den Stellungregler 18 geführt. In diesem befinden sich Steuerventile, die die Luftzufuhr zu der Druckkammer 30 des Stellantriebes 16 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 der Membran 26 im Stellantrieb 16 und damit der Ventilstange 14, die mit einem endseitig angeordneten Ventilkegel den Durchflussquerschnitt eines Ventilsitzes eines nicht näher dargestellten Ventils bestimmt. Zusammen mit der Ventilstange 14 bewegt sich auch der Signalgeber 40, wodurch sich das von dem Signalaufnehmer 42 empfangene Magnetfeld ändert. Auf diese Weise wird die Bewegung der Ventilstange 14 als Ist-Wert auf den Stellungsregler 18 übertragen. Der Stellungsregler vergleicht dann das Regelsignal, d. h. den Soll-Wert, mit dem vom Signalaufnehmer 42 empfangenen Ist-Wert des Hubs der Ventilstange 14 und steuert die Steuerventile solange an, bis die Ventilstange 14 im vorgegebenen Zusammenhang zum Regelsignal steht. Auf diese Weise werden Abweichungen aufgrund von Reibung in Stopfbuchsen und durch Rückwirkungen vom Medium ausgeglichen.
-
Der Aufbau der zuvor beschriebenen Regelventilstelleinrichtung 10 zeichnet sich insbesondere durch ihren sehr kompakten Aufbau aus. Darüber hinaus sind sämtliche Komponenten des Stellungsreglers 18, insbesondere der Signalgeber 40 und der Signalaufnehmer 42, durch das Gehäuse 12 der Regelventilstelleinrichtung 10 bzw. durch den Gehäusedeckel 44 vor äußeren Einflüssen geschützt, wodurch insbesondere Beschädigungen oder Dejustierungen verhindert werden. Nach Entfernen des Gehäusedeckels 44 ist der Stellungsregler 18 von außen gut erreichbar und kann problemlos eingestellt werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 4922952 [0002]
- EP 0462432 A2 [0002]
- DE 4239431 A1 [0002]
