DE202021106467U1 - Control valve unit with a valve housing - Google Patents
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Abstract
Stellventileinheit (10) mit einem Ventilgehäuse (12), einer in dem Ventilgehäuse (12) axial verschiebbaren Ventilstange (14) zum Betätigen eines Stellglieds, einer der Ventilstange (14) und dem Gehäuse (12) zugeordneten Dichtung (42), einem Federelement,(46) das auf die Dichtung (42) wirkt, und einer Messvorrichtung zum Erfassen einer Veränderung der axialen Erstreckung der Dichtung (42), wobei die Dichtung (42) in einer axialen Richtung mit einem axialen Ende an einem Gegenlager (44) am Ventilgehäuse (12) anliegt und über das andere axiale Ende die Federkraft des Federelements (46) auf die Dichtung (42) einwirkt, und wobei die Messeinrichtung eine Sensoreinheit aufweist, die eine axiale Längenänderung der Dichtung (42) relativ zum Gegenlager (44) mittels einer Sensoreinheit ermittelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit als eine Zahnstrukturmessvorrichtung umfassend eine in axialer Wirkverbindung mit der Dichtung (42) stehenden Zahnstruktur (20) und zumindest einem gehäusefesten Sensor (16, 18) ausgebildet ist, wobei die Zahnstruktur (20) mit einer Veränderung der axialen Erstreckung der Dichtung (42) sich mitbewegt und sich relativ zum gehäusefesten Sensor (16, 18) bewegt. Control valve unit (10) with a valve housing (12), a valve rod (14) which can be displaced axially in the valve housing (12) for actuating an actuator, a seal (42) assigned to the valve rod (14) and the housing (12), a spring element, (46) which acts on the seal (42), and a measuring device for detecting a change in the axial extension of the seal (42), the seal (42) in an axial direction with one axial end on a counter bearing (44) on the valve housing (12) and the spring force of the spring element (46) acts on the seal (42) via the other axial end, and the measuring device has a sensor unit that detects an axial change in length of the seal (42) relative to the counter bearing (44) by means of a Sensor unit determined, characterized in that the sensor unit as a tooth structure measuring device comprising an in axial operative connection with the seal (42) standing tooth structure (20) and at least one gehäusef first sensor (16, 18), the tooth structure (20) moving with a change in the axial extension of the seal (42) and moving relative to the sensor (16, 18) fixed to the housing.
Description
Die Erfindung betrifft eine Stellventileinheit mit einem Ventilgehäuse gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to a control valve unit with a valve housing according to the type specified in the preamble of claim 1.
Stellventileinheiten werden unter anderem zum Regulieren von Prozessfluiden verwendet und umfassen eine Ventilstange, die mittels einer Dichtung gegenüber einem Ventilgehäuse abgedichtet ist. Die Dichtung umfasst ein Dichtelement in der Art einer Stopfbuchse, die eine Packung und eine die Packung axial zusammenpressende Druckhülse aufweist, auf die insbesondere über ein Federelement eine Anpresskraft ausgeübt wird. In Abhängigkeit der Betriebsbedingungen, beispielsweise aggressiver Medien und/oder hoher Temperaturen, kann die Packung aus unterschiedlichen Werkstoffen, beispielsweise PTFE oder Aramid, hergestellt sein. Dabei werden dem Werkstoff diverse Schmier- und Imprägniermittel beigemischt. Durch die axiale Krafteinwirkung entsteht eine radiale Pressung des Dichtelements auf die Ventilstange und auf das Ventilgehäuse. Diese Art der Dichtung hat jedoch den Nachteil, dass sie im laufenden Betrieb Verschleiß- und Setzungseigenschaften ausgesetzt ist. Diese Dichtung wird im Laufe der Zeit undicht, wenn die Anpresskraft der Packung nachlässt. Eine Detektion des Undichtwerdens des Dichtelements ist daher nötig.Control valve units are used, among other things, to regulate process fluids and comprise a valve stem which is sealed to a valve housing by means of a seal. The seal comprises a sealing element in the manner of a stuffing box, which has a packing and a pressure sleeve which compresses the packing axially and on which a contact force is exerted, in particular via a spring element. Depending on the operating conditions, for example aggressive media and/or high temperatures, the packing can be made of different materials, for example PTFE or aramid. Various lubricants and impregnating agents are added to the material. The axial force exerts a radial pressure on the sealing element on the valve rod and on the valve housing. However, this type of seal has the disadvantage that it is subject to wear and settling properties during operation. This seal will leak over time as the packing load is released. It is therefore necessary to detect the leaking of the sealing element.
Die
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Stellventileinheit mit einem Ventilgehäuse gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass genannte Messungenauigkeiten und Störgrößen bei der Ermittlung der Lageveränderung der Druckhülse zum Ventilgehäuse minimiert werden.The object of the invention is to further develop a control valve unit with a valve housing according to the type specified in the preamble of claim 1 in such a way that measurement inaccuracies and disturbance variables are minimized when determining the change in position of the pressure sleeve relative to the valve housing.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.This object is achieved by the characterizing features of claim 1 in conjunction with its preamble features.
Die Unteransprüche bilden eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung.The dependent claims form an advantageous further development of the invention.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass eine Sensoreinheit für axiale Lageveränderungen mit einem zugehörigen umlaufenden, nicht radial begrenzenten Messelement an einer Stellventileinheit auf eine Umfangs- und/oder Kippbewegung unempfindlich reagiert.The invention is based on the finding that a sensor unit for axial changes in position with an associated circumferential, non-radially delimited measuring element on a control valve unit reacts insensitively to a circumferential and/or tilting movement.
Erfindungsgemäß ist die Sensoreinheit als eine Zahnstrukturmessvorrichtung ausgebildet, umfassend eine in axialer Wirkverbindung mit der Dichtung stehenden Zahnstruktur und zumindest einem gehäusefesten Sensor. Die Zahnstruktur bewegt sich dabei mit einer Veränderung der axialen Erstreckung der Dichtung mit und somit relativ zum gehäusefesten Sensor.According to the invention, the sensor unit is designed as a tooth structure measuring device, comprising a tooth structure that is axially operatively connected to the seal and at least one sensor fixed to the housing. The tooth structure moves with a change in the axial extent of the seal and thus relative to the housing-fixed sensor.
Die Federkraft des Federelements kann zwischen Dichtung und Zahnstruktur auf die Dichtung aufgebracht werden. Dadurch wird eine kompakte Bauweise realisiert, die zu Vorteilen bei der Konstruktion führt.The spring force of the spring element can be applied to the seal between the seal and the tooth structure. This results in a compact design, which leads to advantages in construction.
Bevorzugt ist die Zahnstruktur in eine die Ventilstange zumindest bereichsweise umgebende Druckhülse eingearbeitet oder aufgebracht, wobei die Druckhülse mit dem Federelement verbunden ist, insbesondere daran anliegt, und mit der Dichtung verbunden ist, insbesondere daran anliegt. Durch diese Ausbildung kann Material- und Produktionsaufwand minimiert werden.The toothed structure is preferably worked into or applied to a pressure sleeve that at least partially surrounds the valve rod, with the pressure sleeve being connected to the spring element, in particular bearing against it, and being connected to the seal, in particular bearing on it. This design allows material and production costs to be minimized.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Zahnstruktur durch ein spanendes Verfahren, ein Prägeverfahren oder ein Walzverfahren hergestellt. Diese Verfahren ermöglichen eine hohe Präzision beim Herstellungsprozess.According to an advantageous embodiment of the invention, the tooth structure is formed by a machining process, an embossing process or a rolling process drive manufactured. These methods enable high precision in the manufacturing process.
Vorzugsweise weist eine Hülse die Zahnstruktur auf, so dass herkömmliche Druckhülsen nachgerüstet werden können.A sleeve preferably has the tooth structure so that conventional pressure sleeves can be retrofitted.
Bevorzugt ist die Hülse auf die Druckhülse aufgebracht. Dadurch können unterschiedliche Anforderungen und Funktionalitäten an beiden Bauteilen separat realisiert werden.The sleeve is preferably applied to the pressure sleeve. This allows different requirements and functionalities to be implemented separately on both components.
Um eine Magnetisierung zu ermöglichen, ist zumindest die Zahnstruktur aus ferritischem Material ausgebildet.In order to enable magnetization, at least the tooth structure is made of ferritic material.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Hülse aus ferritischem Material ausgebildet. Dies ermöglicht eine Magnetisierung der gesamten Hülse.In a further embodiment of the invention, the sleeve is made of ferritic material. This enables magnetization of the entire sleeve.
Vorzugsweise weist die Zahnstruktur im Querschnitt eine trapez-, quader- und/oder teilkreisförmige Außenform auf. Hierdurch kann die Struktur an die vorherrschenden Produktionsbedingungen und Signalerfordernisse angepasst werden.The tooth structure preferably has a trapezoidal, cuboid and/or part-circular external shape in cross section. This allows the structure to be adapted to the prevailing production conditions and signal requirements.
Bevorzugt umschließt die Zahnstruktur die Ventilstange zumindest bereichsweise, insbesondere vollständig. Dadurch wird der Herstellungsprozess vereinfacht und die Funktionalität der Sensoreinheit.The tooth structure preferably encloses the valve rod at least in regions, in particular completely. This simplifies the manufacturing process and the functionality of the sensor unit.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Dichtung als eine Packung einer Stopfbuchse ausgebildet.According to a further embodiment of the invention, the seal is designed as a packing of a stuffing box.
Vorzugsweise ist das Federelement aus zumindest zwei Federn ausgebildet. Bei einem Federbruch einer Feder wird somit eine Leckage durch das weitere Einwirken der anderen Feder vermieden.The spring element is preferably formed from at least two springs. In the event of a spring breakage of a spring, a leakage due to the further action of the other spring is thus avoided.
Um eine sehr hohe Lageauflösung bei gleichzeitiger Resistenz gegenüber Verdrehungen und Verkippungen des Messelements zu erreichen, wird ein Magnetsensor zur Detektion von axialen Lageänderungen verwendet. Der Magnetsensor beruht dabei auf dem Riesenmagnetowiderstands-Effekt (kurz: GMR-Effekt). Diese Ausbildung ist aufgrund der berührungslosen Erfassung des Messwertes vorteilhaft.A magnetic sensor is used to detect axial position changes in order to achieve a very high position resolution with simultaneous resistance to twisting and tilting of the measuring element. The magnetic sensor is based on the giant magnetoresistance effect (in short: GMR effect). This design is advantageous due to the non-contact detection of the measured value.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform weist eine optische Sensoreinheit auf. Eine optische Sensoreinheit ist besonders vorteilhaft aufgrund der einfachen automatisierungsfähigen Sensortechnik und des magnetfreien Betriebs in einer Umgebung von elektrischen Bauteilen.A further advantageous embodiment has an optical sensor unit. An optical sensor unit is particularly advantageous because of the simple, automation-capable sensor technology and the magnet-free operation in an area surrounded by electrical components.
Die Sensoreinheit kann eine Zahnstruktur und zumindest zwei Sensoren aufweisen. Hierdurch wird der Einfluss der Störgrößen, beispielsweise eine Verkippung der Zahnstruktur relativ zum Ventilgehäuse durch ein Zusammenführen der beiden Signale erheblich minimiert. Um die Verkippung optimal detektieren zu können, sind die Sensoren in einem Winkel, insbesondere einem rechten Winkel zu den beiden Federn angebracht.The sensor unit can have a tooth structure and at least two sensors. As a result, the influence of the disturbance variables, for example a tilting of the tooth structure relative to the valve housing, is significantly minimized by combining the two signals. In order to be able to optimally detect the tilting, the sensors are attached at an angle, in particular at a right angle, to the two springs.
Vorzugsweise werden die Sensoren zueinander im gleichen Abstand um die Ventilstange herum angeordnet.Preferably, the sensors are equidistantly spaced from each other around the valve stem.
Bevorzugt weist der Sensor eine eigene Spannungsquelle, insbesondere einen Akkumulator auf. Hierdurch wird eine Unabhängigkeit der Stromversorgung des Sensors von der Stellventileinheit gewährleistet. Die Sensoreinheit detektiert somit eine Lageveränderung des Dichteelements, bevor das Stellventil in Betrieb genommen wird und ermöglicht die Einstellung des Federelements vor Inbetriebnahme.The sensor preferably has its own voltage source, in particular an accumulator. This ensures that the power supply of the sensor is independent of the control valve unit. The sensor unit thus detects a change in position of the sealing element before the control valve is put into operation and enables the spring element to be set before it is put into operation.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verfügt der Sensor über eine elektrische Eingabevorrichtung, mittels der der Nullpunkt der Lage der Zahnstruktur relativ zum Sensor festgelegt und gespeichert wird. Hierdurch wird eine qualitative Überwachung der Lageveränderung ermöglicht.In a further embodiment of the invention, the sensor has an electrical input device, by means of which the zero point of the position of the tooth structure relative to the sensor is defined and stored. This enables qualitative monitoring of the change in position.
Vorzugsweise weist die Stellventileinheit eine Kontrolleinheit, insbesondere ein Microcontroller, auf, in dem die Kraft-Weg-Kennlinie des Federelements gespeichert ist und die über die Lageveränderung eine Federkraft ermittelt und bei Unter- oder Überschreiten einer bestimmten Anpresskraft diese angezeigt wird. Durch die Kontrolleinheit kann somit zusätzlich die Funktionalität des Federelements automatisiert überwacht werden.The control valve unit preferably has a control unit, in particular a microcontroller, in which the force-displacement characteristic of the spring element is stored and which determines a spring force via the change in position and displays it if it falls below or exceeds a specific contact pressure. The functionality of the spring element can thus also be automatically monitored by the control unit.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, ist eine Anzeigeeinrichtung für den Sensor vorgesehen. Dadurch ist eine Überwachung der Dichtungseigenschaft des Dichteelements durch einen Operator möglich.According to a further embodiment of the invention, a display device is provided for the sensor. This makes it possible for an operator to monitor the sealing property of the sealing element.
Der Sensor kann auch so ausgebildet sein, dass dieser die Lageveränderung und die Anpresskraft des Federelements über ein Zeitintervall erfasst, wobei diese Daten bedarfsweise, insbesondere über eine Anzeigeeinrichtung, ausgebbar sind. Durch die Erfassung über ein Zeitintervall ist eine kontinuierliche Überwachung möglich, wodurch die Messung der Sensoreinheit zuverlässig ausgebildet ist.The sensor can also be designed in such a way that it detects the change in position and the contact force of the spring element over a period of time, with this data being able to be output as required, in particular via a display device. Continuous monitoring is possible as a result of the detection over a time interval, as a result of which the measurement of the sensor unit is designed to be reliable.
Insbesondere weist die Alarmeinrichtung bei Überschreiten eines vorbestimmten Werts der Lageveränderung ein erstes Warnsignal und bei Überschreiten oder Unterschreiten eines vorbestimmten Werts der Anpresskraft ein zweites Warnsignal auf. Durch zwei unterschiedliche Warnsignale ist es möglich auch ein Nachlassen der Federkraft des Federelements zu detektieren.In particular, the alarm device emits a first warning signal when a predetermined value of the change in position is exceeded, and when it exceeds If the contact pressure force falls below or falls below a predetermined value, a second warning signal sounds. With two different warning signals, it is also possible to detect a decrease in the spring force of the spring element.
Um eine automatisierte Einstellung des Federelements vorzunehmen, ist zumindest einen Aktor, insbesondere ein Stellmotor, vorgesehen.In order to carry out an automated setting of the spring element, at least one actuator, in particular a servomotor, is provided.
Vorzugsweise ist eine Vorspanneinrichtung vorgesehen, über die die Vorspannung des Federelements und somit auf die Dichtung wirkende Anpresskraft einstellbar ist. Hierdurch wird eine einfache Einstellfunktion für das Federelement realisiert.A prestressing device is preferably provided, via which the prestressing of the spring element and thus the contact pressure force acting on the seal can be adjusted. As a result, a simple adjustment function for the spring element is implemented.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.Further advantages, features and application possibilities of the present invention result from the following description in connection with the exemplary embodiments illustrated in the drawings.
In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:
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1 eine perspektivische Ansicht von schräg oben auf ein Stellventil, umfassend ein Ventilgehäuse und zwei Sensoren gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; -
2 eine perspektivische Ansicht von der Seite auf das Stellventil von1 mit einem Sensorgehäuse; -
3 eine Schnittansicht des Stellventils von2 ; -
4 eine perspektivische Ansicht von schräg oben auf ein Stellventils gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, umfassend eines Ventilgehäuses, zwei Federn und zwei Sensoren; -
5 eine Schnittansicht des Stellventils von4 .
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1 a perspective view obliquely from above of a control valve comprising a valve housing and two sensors according to a first embodiment of the invention; -
2 a perspective view of the control valve from the side of FIG1 with a sensor housing; -
3 a sectional view of the control valve of FIG2 ; -
4 a perspective view obliquely from above of a control valve according to a second embodiment of the invention, comprising a valve housing, two springs and two sensors; -
5 a sectional view of the control valve of FIG4 .
Auf das die Ventilstange 14 umfassende Ventilgehäuse 12 ist in axialer Richtung entlang der Ventilstange 14 eine einstellbare Mutter 22, eine Zwischenplatte 24 und eine Abdeckplatte 26 angeordnet. Die Mutter 22, die Zwischenplatte 24 und die Abdeckplatte 26 weisen jeweils eine Öffnung in der Mitte auf, in der die Ventilstange 14 verschiebbar gelagert ist. Die Abdeckplatte 26 ist mit vier Verbindungsöffnungen 28 versehen, durch die die Abdeckplatte 26 mit der Zwischenplatte 24 und der Mutter 22 über nicht dargestellte Verbindungselemente, beispielsweise Schrauben, verbunden werden können. Die Verbindungsöffnungen 28 sind in Umfangsrichtung jeweils in gleichem Abstand zueinander eingebracht.An
Oberhalb der Abdeckplatte 26 befindet sich die Zahnstruktur 20 mit einzelnen Profilerhöhungen. Diese Zahnstruktur 20 ist in eine Hülse 30 in axialer Richtung bereichsweise und in Umfangsrichtung umlaufend eingebracht. Die Hülse 30 umgreift die Ventilstange 14 vollständig. Die einzelnen Profilerhöhungen der Zahnstruktur 20 weisen dabei gleichmäßige Abstände zueinander auf. In einer anderen Ausführungsform weisen die Profilerhöhungen der Zahnstruktur 20 ungleichmäßige Abstände auf. Die Hülse 30 reicht in axialer Richtung entlang der Ventilstange 14 an einem Ende durch die mittigen Öffnungen bis in das Ventilgehäuse 12 und am anderen Ende bis über die Sensoren 16, 18 hinaus. Die Hülse 30 ist in axialer Richtung entlang der Ventilstange 14 verschiebbar gelagert und die Ventilstange 14 in Umfangsrichtung vollständig umfassend ausgebildet. Die mittigen Öffnungen der Abdeckplatte 26, des Zwischenelements 24 und des Ventilgehäuses 12 sind so ausgebildet, dass die Hülse 30 in der Öffnung berührungslos verschiebbar ist.The
Die Profilstruktur der Zahnstruktur 20 kann dabei vorzugsweise trapez-, quader- oder teilkreisförmig ausgebildet sein, je nach Signalanforderung. Bevorzugt wird die Zahnstruktur 20 durch ein spanendes Verfahren, ein Prägeverfahren oder ein Walzverfahren hergestellt.The profile structure of the
Die Zahnstruktur 20 ist aus einem ferritischen Material ausgebildet. In einer anderen Ausführungsform ist die komplette Hülse 30 inklusive der Zahnstruktur 20 aus ferritischem Material ausgebildet.The
In axialer Richtung auf Höhe der Zahnstruktur 20 sind der erste Sensor 16, umfassend eine erste Leiterplatte 32 und einem ersten MR-Chip 34, der einen Bias-Magneten aufweist, und der zweite Sensor 18, umfassend eine zweite Leiterplatte 36 mit einem zweiten MR-Chip 38, der einen Bias-Magneten aufweist, angebracht. Die MR-Chips 34, 38 sind jeweils auf den Leiterplatten angeordnet 32, 36. Diese sind in Bezug auf die Hülse 30 ortsfest mit der Abdeckplatte 26 verbunden. Die beiden Sensoren 16, 18 sind gegenüberliegend, im gleichen Abstand in Umfangsrichtung angebracht.In the axial direction at the level of the
Bei den Sensoren 16,18 handelt es sich um magnetische Sensoren, die sich den GMR-Effekt bei der Ermittlung einer Lageveränderung der Zahnstruktur 20 zu den beiden ortsfesten Sensoren 16, 18 zu Nutze machen. Die Sensoren 16, 18 erzeugen dabei zum einen ein Magnetfeld mittels der auf den MR-Chips 34, 38 aufgebrachten Bias-Magneten und zum anderen detektieren die Sensoren 16, 18 dieses durch die auf den Leiterplatten 32, 36 integrierten MR-Chips 34, 38.The
Alternativ können optische Sensoren 16, 18 durch eine optische Sensorik die Lageveränderung der Zahnstruktur 20 relativ zu den Sensoren 16, 18 erfassen.Alternatively,
Die Sensoren 16, 18 verfügen über einen Akkumulator, um eine Überwachung der Lageveränderung der Zahnstruktur 20 relativ zu den Sensoren 16, 18 unabhängig vom Betrieb des Stellventils 10 zu ermöglichen. Des Weiteren werden auch Batterien als Spannungsquelle für die Sensoren 16, 18 verwendet.The
In
Das Dichtelement 42 liegt in axialer Richtung entlang der Ventilstange 14 nach unten an einem Vorsprung 44 des Ventilgehäuses 12 formschlüssig an. Des Weiteren ist das Federelement 46 in axialer Richtung entlang der Ventilstange 14 zwischen Abdeckplatte 26 und Zwischenplatte 24 angeordnet. In radialer Richtung erstreckt sich das Federelement kürzer als die radiale Erstreckung der Abdeckplatte 26 und der Zwischenplatte 24.The sealing
Das Federelement 46 wirkt in axialer Richtung mit einer vorbestimmten Vorspannung entlang der Ventilstange 14 zwischen der Hülse 30 und der Abdeckplatte 26. Das Federelement 46 liegt an der Abdeckplatte 26 an. Die Hülse 30 weist dabei einen starren Federvorsprung 48 auf, der über ein Übertragungselement 50 mit dem Federelement 46 zusammenwirkt. Das Übertragungselement 50 erstreckt sich dabei in radialer Richtung zur Ventilstange 14 von der Hülse 30 ausgehend weiter als der Federvorsprung 48. Das Ventilgehäuse 12 ist in einem eingebrachten Hohlraum mit einem Sperrvorsprung 52 versehen, der zur Hülse 30 hin orientiert ist. Der Sperrvorsprung 52 erstreckt sich reicht in radialer Richtung zur Ventilstange 14 und ist kürzer als das freie Ende des Federvorsprungs 48, jedoch länger als die radiale Erstreckung des der Hülse 30 abgewandten Endes des Übertragungselements 50.The
Das Dichtelement 42 ist als eine Packung einer Stopfbuchse ausgebildet.The sealing
Das Federelement 46 wird durch ein Zusammenwirken der Verbindungsaufnahme 54 mit einem hier nicht dargestellten Verbindungselement vorgespannt und eingestellt. Die Zwischenplatte 26 und das Ventilgehäuse 14 sind zueinander einstellbar, jedoch während des Betriebs ortsfest verbunden, beispielsweise durch einen Schraubverbund.The
Durch das Einwirken der Federkraft des Federelements 46 zwischen der ortsfesten Abdeckplatte 26 und der Hülse 30 über das Übertragungselement 50 wird die Hülse 30 in axialer Richtung entlang der Ventilstange 14 nach unten auf das Dichtelement 42 mit der Vorspannkraft des Federelements 46 gedrückt. Dadurch wird das Dichtelement 42 gestaucht und dichtet in axialer Richtung und auch in radialer Richtung zwischen Ventilstange 14 und Ventilgehäuse 12 ab.Through the action of the spring force of the
Bei Verschleiß des Dichteelements 42 gibt das Dichteelement 42 in axialer Richtung nach. Die axiale Erstreckung entlang der Ventilstange 14 des Dichteelements 42 verringert sich. Daraus resultiert mittels der sich durch die Vorspannung des Federelements 46 ergebende Federkraft beaufschlagten Hülse 30 eine Bewegung der Hülse 30 entlang der Ventilstange 14 in Richtung Dichtelement 42. Damit einhergehend verändert sich die axiale Lage der auf die Hülse 30 aufgebrachten Zahnstruktur 20 zu den ortsfesten Sensoren 16, 18. Die Sensoren 16, 18 detektieren diese axiale Lageveränderung.When the sealing
Bevorzugt weisen die Sensoren 16, 18 eine Eingabevorrichtung auf, mittels der ein Nullpunkt der Lage der Zahnstruktur 20 relativ zu den Sensoren 16, 18 eingestellt wird.The
Die Sensoren 16,18 sind mit einem hier nicht dargestellten Microcontroller verbunden. In dem Mikrocontroller ist die Kraft-Weg-Kennlinie des Federelements 46 abgespeichert. Des Weiteren werden im Mikrocontroller die Anpresskraft und die Lageveränderung über die Zeit aufgezeichnet. Durch das Zusammenwirken des Mikrocontrollers mit den die Lageveränderung detektierenden Sensoren 16, 18 wird die Anpresskraft des Federelements 46 überwacht und es kann beispielsweise ein Federbruch erfasst werden. Ein Federbruch zeichnet sich durch ein sprunghaftes Nachlassen der Anpresskraft und damit einhergehend einer in axialer Richtung verringerten Längung des Federelements 46 aus.The
Die Sensoren 16, 18 weisen zudem ein Anzeigeelement auf, durch das die Lageveränderung und die Anpresskraft jeweils über die Zeit angezeigt werden. Dieses Anzeigeelement erzeugt ein erstes Warnsignal für das Überschreiben eines vorbestimmten Werts der Lageveränderung und ein zweites Warnsignal für das Unter- und/oder Überschreiten eines vorbestimmten Werts der Anpresskraft.The
Durch die weitere radiale Erstreckung des Übertragungselements 50 im Vergleich zur radialen Erstreckung des Sperrvorsprungs 52 ist die Längung des Federelements 46 in axialer Richtung entlang der Ventilstange 14 begrenzt. In der axialen Lage, bei der das Übertragungselement 50 auf den Sperrvorsprung 52 wirkt, befindet sich der Federvorsprung 48 auf gleicher axialer Position entlang der Ventilstange 14 wie der Sperrvorsprung 52. Diese Position stellt die maximal detektierbare Lageänderung der Zahnstruktur 20 zum Sensor 16 dar.Due to the further radial extension of the
Des Weiteren ist ein hier im Einzelnen nicht dargestellter Stellmotor zum Einstellen der Lage und der Anpresskraft des Federelements 46 vorgesehen.Furthermore, a servomotor, not shown in detail here, is provided for adjusting the position and the contact pressure of the
Die Zahnstruktur 20 gemäß
Die
Das Ventilgehäuse 12 weist zwei Haltestifte 56a, 56b auf, siehe
In
Das Sensorgehäuse 40 ist an der oberen Seite der Abdeckplatte 26 angeordnet und mit der Abdeckplatte 26 verbunden. Das Sensorgehäuse 40 ist vergleichbar mit
Die Zwischenplatte 24 ist als eine rechteckige Platte ausgebildet, die anstelle des Übertragungselements 50 mit den beiden Federn 46a, 46b zusammenwirkt. Die Zwischenplatte 24 wirkt über den Federvorsprung 48 mit der Hülse 30 in axialer Richtung entlang der Ventilstange 14 zusammen.The
Die
Durch die beschriebene Messeinrichtung umfassend die Sensoren 16, 18 und die Zahnstruktur 20 ist auf einfache Weise eine Stellventileinheit 10 mit einem Ventilgehäuse 12 geschaffen, die auf Messungenauigkeiten, Verdrehungen und Verkippungen der Ventilstange 14 bei der Ermittlung der Lageveränderung der Zahnstruktur 20 zum Sensor 16, 18 unempfindlich reagiert.The measuring device described, comprising the
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Stellventilcontrol valve
- 1212
- Ventilgehäusevalve body
- 1414
- Ventilstangevalve stem
- 1616
- erster Sensorfirst sensor
- 1818
- zweiter Sensorsecond sensor
- 2020
- Zahnstrukturtooth structure
- 2222
- Muttermother
- 2424
- Zwischenplatteintermediate plate
- 2626
- Abdeckplattecover plate
- 2828
- Verbindungsöffnungconnection opening
- 3030
- Hülsesleeve
- 3232
- erste Leiterplattefirst circuit board
- 3434
- erster MR-Chipfirst MR chip
- 3636
- zweite Leiterplattesecond circuit board
- 3838
- zweiter MR-Chipsecond MR chip
- 4040
- Sensorgehäusesensor housing
- 40a40a
- erste Teilerhebungfirst partial survey
- 40b40b
- zweite Teilerhebungsecond partial survey
- 40c40c
- Gehäusebasiscase base
- 40d40d
- erste Seitenwandfirst side wall
- 40e40e
- zweite Seitenwandsecond side wall
- 4242
- Dichtelementsealing element
- 4444
- Vorsprunghead Start
- 4646
- Federelementspring element
- 46a46a
- erste Federfirst spring
- 46b46b
- zweite Federsecond spring
- 4848
- Federvorsprungspring protrusion
- 5050
- Übertragungselementtransmission element
- 5252
- Sperrvorsprunglocking tab
- 5454
- Verbindungsaufnahmeconnection establishment
- 56a56a
- erstes Halteelementfirst holding element
- 56b56b
- zweites Halteelementsecond holding element
- 58a58a
- erstes Verschlusselementfirst closure element
- 58b58b
- zweites Verschlusselementsecond closure element
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102014015888 B4 [0003]DE 102014015888 B4 [0003]
- DE 202031104690 U1 [0004]DE 202031104690 U1 [0004]
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DE202021106467.6U DE202021106467U1 (en) | 2021-11-26 | 2021-11-26 | Control valve unit with a valve housing |
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Family Applications (1)
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DE102017125459B4 (en) * | 2017-10-30 | 2019-12-12 | Samson Aktiengesellschaft | Process valve with sensor function |
DE202021104690U1 (en) * | 2021-09-01 | 2021-10-04 | Samson Aktiengesellschaft | Control valve unit with a measuring device |
-
2021
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-
2022
- 2022-11-21 WO PCT/EP2022/082673 patent/WO2023094331A1/en unknown
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE202013104690U1 (en) | 2013-10-17 | 2013-11-29 | MB connect line GmbH Fernwartungssysteme | Security system for improving the security of information technology control systems |
DE102014015888B4 (en) | 2014-10-27 | 2018-10-04 | Samson Ag | Stellarmatur comprising a sealing arrangement |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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WO2023094331A1 (en) | 2023-06-01 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification | ||
R163 | Identified publications notified |