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.

Figure DE202021106467U1_0000
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.
Figure DE202021106467U1_0000

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 DE 10 2014 015 888 B4 offenbart eine Stellarmatur umfassend eine Dichtung. Die Stellarmatur ist als eine Stellventileinheit in bereits beschriebener Weise ausgebildet. Eine Detektion des Undichtwerdens eines Dichteelements der Dichtung wird dabei durch Erfassen der Lageänderung einer Druckhülse gegenüber dem Ventilgehäuse erreicht. Die Lageänderung wird einerseits durch die Lageänderung eines Anzeigeelements relativ zu einer Nut mittels optischen Ablesens detektiert und in einer anderen Weiterbildung durch einen in axialer Richtung entlang der Ventilstange bereichsweise eingebrachten Magneten mit zugehörigem Sensor detektiert. Diese Form der Detektion weist dabei eine hohe Ungenauigkeit und eine eher quantitative Feststellung einer Lageänderung auf.the DE 10 2014 015 888 B4 discloses a control valve comprising a seal. The control fitting is designed as a control valve unit in the manner already described. A leaking of a sealing element of the seal is detected by detecting the change in position of a pressure sleeve relative to the valve housing. The change in position is detected on the one hand by the change in position of a display element relative to a groove by means of optical reading and, in another development, by a magnet with associated sensor introduced in some areas along the valve rod in the axial direction. This form of detection has a high degree of inaccuracy and a more quantitative determination of a change in position.

Die DE 20 2031 104 690 U1 beschreibt eine Stellventileinheit in bekannter Art. Die Detektion eines Undichtwerdens des Dichteelements wird hierbei ebenfalls durch Erfassen einer Lageveränderung der Druckhülse zum Ventilgehäuse umgesetzt. Die Lageveränderung wird durch das Zusammenwirken eines Magneten, der an der Druckhülse axial beweglich befestigt ist und einer am Ventilgehäuse ortsfest angeordneten Sensoreinheit mit einem magnetempfindlichen Sensor detektiert. Hierbei führt bereits ein leichtes Verdrehen der Druckhülse in Umfangsrichtung zu Messungenauigkeiten. Um eine in axialer Richtung reibungsarme Beweglichkeit des Magneten zu ermöglichen, ist die Magnetführung mit radialem Spiel ausgestattet. Das radiale Spiel führt dabei zu einer Messungenauigkeit. Des Weiteren sind in einer anderen Ausführungsform zumindest zwei Federelemente vorgesehen. Bei ungleichmäßigem Anziehen der Federelemente führt ein resultierender Winkel der Druckhülse zur Mittelachse des Stellventils ebenfalls zu Messungenauigkeiten der Sensoreinheit.the DE 20 2031 104 690 U1 describes a control valve unit of a known type. The detection of a leak in the sealing element is also implemented here by detecting a change in the position of the pressure sleeve in relation to the valve housing. The change in position is detected by the interaction of a magnet, which is fastened to the pressure sleeve so that it can move axially, and a sensor unit which is stationarily arranged on the valve housing and has a magnet-sensitive sensor. A slight twisting of the pressure sleeve in the circumferential direction leads to measurement inaccuracies. In order to enable the magnet to move with little friction in the axial direction, the magnet guide is equipped with radial play. The radial play leads to a measurement inaccuracy. Furthermore, at least two spring elements are provided in another embodiment. If the spring elements are not tightened evenly, the resulting angle of the pressure sleeve to the central axis of the control valve also leads to measurement inaccuracies in the sensor unit.

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:

  • 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 von 1 mit einem Sensorgehäuse;
  • 3 eine Schnittansicht des Stellventils von 2;
  • 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 von 4.
In the description, in the claims and in the drawing, the terms used in the list of reference numbers given below and associated reference numbers are used. In the drawing means:
  • 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 FIG 1 with a sensor housing;
  • 3 a sectional view of the control valve of FIG 2 ;
  • 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 FIG 4 .

1 zeigt eine perspektivische Ansicht von schräg oben auf ein Stellventil 10, umfassend eines Ventilgehäuses 12, einer Ventilstange 14 und einer Messeinrichtung, umfassend einen ersten Sensor 16 und einen zweiten Sensor 18 und einer umlaufenden Zahnstruktur 20 an der Ventilstange 14. 1 shows a perspective view obliquely from above of a control valve 10, comprising a valve housing 12, a valve rod 14 and a measuring device, comprising a first sensor 16 and a second sensor 18 and a circumferential tooth structure 20 on the valve rod 14.

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 adjustable nut 22 , an intermediate plate 24 and a cover plate 26 are arranged on valve housing 12 , which includes valve rod 14 , in the axial direction along valve rod 14 . The nut 22, the intermediate plate 24 and the cover plate 26 each have a central opening in which the valve rod 14 is slidably mounted. The cover plate 26 is provided with four connecting openings 28, through which the cover plate 26 can be connected to the intermediate plate 24 and the nut 22 via connecting elements, for example screws, which are not shown. The connection openings 28 are each introduced at the same distance from one another in the circumferential direction.

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 tooth structure 20 with individual profile elevations is located above the cover plate 26 . This tooth structure 20 is introduced into a sleeve 30 in some areas in the axial direction and circumferentially in the circumferential direction. The sleeve 30 surrounds the valve rod 14 completely. The individual profile elevations of the tooth structure 20 are evenly spaced from one another. In another embodiment, the ridges of tooth structure 20 are unevenly spaced. The sleeve 30 extends axially along the valve rod 14 at one end through the central openings into the valve housing 12 and at the other end beyond the sensors 16,18. The sleeve 30 is mounted so that it can be displaced in the axial direction along the valve rod 14 and is designed to completely surround the valve rod 14 in the circumferential direction. The central openings of the cover plate 26, the intermediate element 24 and the valve housing 12 are designed in such a way that the sleeve 30 can be displaced in the opening without contact.

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 tooth structure 20 can preferably be designed in the shape of a trapezoid, cuboid or partial circle, depending on the signal requirement. The tooth structure 20 is preferably produced by a machining process, an embossing process or a rolling process.

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 tooth structure 20 is formed from a ferritic material. In another embodiment, the entire sleeve 30 including the tooth structure 20 is made from ferritic material.

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 tooth structure 20 are the first sensor 16, comprising a first printed circuit board 32 and a first MR chip 34, which has a bias magnet, and the second sensor 18, comprising a second printed circuit board 36 with a second MR Chip 38 having a bias magnet attached. The MR chips 34, 38 are each arranged on the printed circuit boards 32, 36. These are connected to the cover plate 26 in a stationary manner in relation to the sleeve 30. FIG. The two sensors 16, 18 are mounted opposite one another at the same distance in the circumferential direction.

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 sensors 16, 18 are magnetic sensors that use the GMR effect to determine a change in position of the tooth Structure 20 to the two stationary sensors 16, 18 make use of. On the one hand, the sensors 16, 18 generate a magnetic field by means of the bias magnets applied to the MR chips 34, 38 and, on the other hand, the sensors 16, 18 detect this using the MR chips 34, 38 integrated on the printed circuit boards 32, 36 .

Alternativ können optische Sensoren 16, 18 durch eine optische Sensorik die Lageveränderung der Zahnstruktur 20 relativ zu den Sensoren 16, 18 erfassen.Alternatively, optical sensors 16, 18 can detect the change in position of the tooth structure 20 relative to the sensors 16, 18 by an optical sensor system.

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 sensors 16, 18 have an accumulator in order to enable monitoring of the change in position of the tooth structure 20 relative to the sensors 16, 18 independently of the operation of the control valve 10. Furthermore, batteries are also used as a voltage source for the sensors 16, 18.

In 2 ist eine perspektivische Ansicht von der Seite auf das Stellventil 10 nach 1 dargestellt. Zusätzlich zur 1 ist auf der Abdeckplatte 26 ein Sensorgehäuse 40 angeordnet. Das Sensorgehäuse 40 erstreckt sich in axialer Richtung entlang der Ventilstange 14 am freien Ende über die beiden Sensoren 16, 18 hinaus. Zudem weist das Sensorgehäuse 40 zwei Teilerhebungen 40a und 40b auf, welche sich jeweils bereichsweise in Umfangsrichtung und bereichsweise in axialer Richtung entlang der Ventilstange 14 über die Sensoren 16, 18 hinaus erstrecken. Die Teilerhebungen 40a, 40b stehen auf einer Gehäusebasis 40c. An beiden Teilerhebungen 40a, 40b ist jeweils ein Sensor 16, 18 an den Seitenwänden 40d, 40e angeordnet. Beide Sensoren 16, 18 liegen versetzt gegenüber zueinander. Das Sensorgehäuse 40 weist in beiden Teilerhebungen 40a, 40b jeweils eine Verbindungsöffnung 28 zur Verbindung mit Abdeckplatte 26, Zwischenplatte 24 und/oder Ventilgehäuse 12 mittels einer hier nicht dargestellten Schraube auf.In 2 12 is a side perspective view of the control valve 10. FIG 1 shown. In addition to 1 a sensor housing 40 is arranged on the cover plate 26 . The sensor housing 40 extends in the axial direction along the valve rod 14 at the free end beyond the two sensors 16, 18 also. In addition, the sensor housing 40 has two partial elevations 40a and 40b, which extend in areas in the circumferential direction and in areas in the axial direction along the valve rod 14 beyond the sensors 16, 18. The partial elevations 40a, 40b stand on a housing base 40c. A sensor 16, 18 is arranged on the side walls 40d, 40e on each of the two partial elevations 40a, 40b. Both sensors 16, 18 are offset from each other. The sensor housing 40 has in each of the two partial elevations 40a, 40b a connection opening 28 for connection to the cover plate 26, the intermediate plate 24 and/or the valve housing 12 by means of a screw (not shown here).

3 zeigt eine Schnittansicht des Stellventils nach 2, bei der nur der erste Sensor 16 sichtbar ist. Die Schnittansicht zeigt, neben den bereits beschriebenen Elementen aus 1 und 2 ein Dichtelement 42, an dem am unteren Ende der Hülse 30 dieses am oberen Ende des Dichtelements 42 anliegt. Zudem ist innerhalb des Ventilgehäuses 12 ein die Hülse 30 konzentrisch umfassendes Federelement 46 gelagert. 3 shows a sectional view of the control valve 2 , in which only the first sensor 16 is visible. The sectional view shows, in addition to the elements already described 1 and 2 a sealing element 42 against which the upper end of the sealing element 42 rests at the lower end of the sleeve 30 . In addition, a spring element 46 concentrically surrounding the sleeve 30 is mounted within the valve housing 12 .

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 element 42 rests in the axial direction along the valve rod 14 downwards on a projection 44 of the valve housing 12 in a form-fitting manner. Furthermore, the spring element 46 is arranged in the axial direction along the valve rod 14 between the cover plate 26 and the intermediate plate 24 . In the radial direction, the spring element extends shorter than the radial extension of the cover plate 26 and the intermediate plate 24.

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 spring element 46 acts in the axial direction with a predetermined preload along the valve rod 14 between the sleeve 30 and the cover plate 26. The spring element 46 rests against the cover plate 26. The sleeve 30 has a rigid spring projection 48 which interacts with the spring element 46 via a transmission element 50 . The transmission element 50 extends further in the radial direction towards the valve rod 14 from the sleeve 30 than the spring projection 48 . The locking projection 52 extends in the radial direction towards the valve rod 14 and is shorter than the free end of the spring projection 48, but longer than the radial extension of the end of the transmission element 50 facing away from the sleeve 30.

Das Dichtelement 42 ist als eine Packung einer Stopfbuchse ausgebildet.The sealing element 42 is designed as a packing of a stuffing box.

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 spring element 46 is prestressed and adjusted by the connection receptacle 54 interacting with a connection element, not shown here. The intermediate plate 26 and the valve housing 14 can be adjusted in relation to one another, but are connected in a stationary manner during operation, for example by means of a screw connection.

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 spring element 46 between the fixed cover plate 26 and the sleeve 30 via the transmission element 50, the sleeve 30 is pressed in the axial direction along the valve rod 14 downwards onto the sealing element 42 with the prestressing force of the spring element 46. As a result, the sealing element 42 is compressed and seals in the axial direction and also in the radial direction between the valve rod 14 and the valve housing 12 .

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 element 42 wears, the sealing element 42 yields in the axial direction. The axial extension along the valve rod 14 of the sealing element 42 is reduced. This results in a movement of the sleeve 30 along the valve rod 14 in the direction of the sealing element 42 by means of the spring force applied to the sleeve 30 resulting from the prestressing of the spring element 46. This is accompanied by a change in the axial position of the tooth structure 20 applied to the sleeve 30 in relation to the stationary sensors 16 , 18. The sensors 16, 18 detect this axial change in position.

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 sensors 16, 18 preferably have an input device by means of which a zero point of the Position of the tooth structure 20 relative to the sensors 16, 18 is adjusted.

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 sensors 16,18 are connected to a microcontroller, not shown here. The force-displacement characteristic of the spring element 46 is stored in the microcontroller. Furthermore, the contact pressure and the change in position over time are recorded in the microcontroller. Through the interaction of the microcontroller with the sensors 16, 18 detecting the change in position, the contact pressure of the spring element 46 is monitored and, for example, a broken spring can be detected. A spring fracture is characterized by a sudden decrease in the contact pressure force and, associated therewith, a reduced elongation of the spring element 46 in the axial direction.

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 sensors 16, 18 also have a display element through which the change in position and the contact pressure are displayed over time. This display element generates a first warning signal for overwriting a predetermined value of the change in position and a second warning signal for falling below and/or exceeding a predetermined value of the pressing force.

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 transmission element 50 compared to the radial extension of the blocking projection 52, the elongation of the spring element 46 in the axial direction along the valve rod 14 is limited. In the axial position in which the transmission element 50 acts on the locking projection 52, the spring projection 48 is in the same axial position along the valve rod 14 as the locking projection 52. This position represents the maximum detectable change in position of the tooth structure 20 in relation to the sensor 16.

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 spring element 46 .

Die Zahnstruktur 20 gemäß 1 bis 3 ist quaderförmig ausgebildet.The tooth structure 20 according to 1 until 3 is square-shaped.

Die 4 zeigt eine perspektivische Ansicht von schräg oben auf ein Stellventils 10, bei dem das Federelement 46 durch eine erste Feder 46a und eine zweite Feder 46b ausgebildet ist.the 4 shows a perspective view obliquely from above of a control valve 10, in which the spring element 46 is formed by a first spring 46a and a second spring 46b.

Das Ventilgehäuse 12 weist zwei Haltestifte 56a, 56b auf, siehe 5, die von den jeweils zugehörigen Federn 46a, 46b konzentrisch umfasst werden. Beide Federn 46a, 46b liegen an der Abdeckplatte 26 an, die von den Haltstiften 56a, 56b durchdrungen sind. Die Haltestifte 56a, 56b ragen über die Abdeckplatte 26 hinaus. Auf dem freien Ende der Haltstifte 56a, 56b ist jeweils eine Einstellmutter 58a, 58b aufgeschraubt. Mittels dieser Einstellmutter 58a, 58b sind die Federn 46a, 46b in axialer Richtung durch Eindrehen oder Ausdrehen der Einstellmuttern 58a, 58b im Hinblick auf Ihre Vorspannung einstellbar. Durch Drehen der Einstellmutter 58a, 58b wird die Abdeckplatte 26 nach oben bzw. unten bewegt. Über diese Bewegung werden die Federn 46a, 46b komprimiert oder entspannt, und somit die Vorspannung eingestellt. Die beiden Federn 46a, 46b können dabei unabhängig voneinander eingestellt werden. Die beiden Federn 46a, 46b sind gegenüberliegend, im gleichen Abstand zueinander um die Ventilstange 14 angeordnet.The valve housing 12 has two retaining pins 56a, 56b, see 5 , Which are encompassed concentrically by the associated springs 46a, 46b. Both springs 46a, 46b rest against the cover plate 26 through which the retaining pins 56a, 56b pass. The retaining pins 56a, 56b protrude beyond the cover plate 26. An adjusting nut 58a, 58b is screwed onto the free end of the retaining pins 56a, 56b. By means of this adjusting nut 58a, 58b, the springs 46a, 46b can be adjusted in the axial direction by turning the adjusting nuts 58a, 58b in or out with regard to their preload. Turning the adjusting nut 58a, 58b moves the cover plate 26 up or down, respectively. This movement compresses or relaxes the springs 46a, 46b, and the preload is thus adjusted. The two springs 46a, 46b can be adjusted independently of one another. The two springs 46a, 46b are arranged opposite one another at the same distance from one another around the valve rod 14.

In 4 sind außerdem zwei Sensoren 16, 18 dargestellt, die gegenüberliegend, im gleichen Abstand zueinander angeordnet sind. Die Sensoren 16, 18 sind so angeordnet, dass diese fluchtend zwischen den beiden Federn 46a, 46b angeordnet sind. Dies ist besonders vorteilhaft, um Verkippungen durch ungleichmäßiges Einstellen der ersten Federn 46a zur zweiten Feder 46b und vice versa detektieren zu können.In 4 two sensors 16, 18 are also shown, which are arranged opposite one another at the same distance from one another. The sensors 16, 18 are arranged in such a way that they are arranged in alignment between the two springs 46a, 46b. This is particularly advantageous in order to be able to detect tilting due to uneven adjustment of the first springs 46a in relation to the second spring 46b and vice versa.

Das Sensorgehäuse 40 ist an der oberen Seite der Abdeckplatte 26 angeordnet und mit der Abdeckplatte 26 verbunden. Das Sensorgehäuse 40 ist vergleichbar mit 2 bereichsweise in axialer Richtung entlang der Ventilstange 14 ausgebildet. Des Weiteren sind die Teilerhebungen 40a, 40b als separate Bauteile auf dem Sensorgehäuse 40 angeordnet und mit dem Sensorgehäuse 40 verbunden. Die Sensoren 16, 18 liegen an den Seitenwänden 40c, 40d der beiden Teilbereiche 40a, 40b an.The sensor housing 40 is arranged on the upper side of the cover plate 26 and connected to the cover plate 26 . The sensor housing 40 is comparable to 2 formed in some areas in the axial direction along the valve rod 14 . Furthermore, the partial elevations 40a, 40b are arranged as separate components on the sensor housing 40 and are connected to the sensor housing 40. The sensors 16, 18 rest against the side walls 40c, 40d of the two partial areas 40a, 40b.

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 intermediate plate 24 is designed as a rectangular plate which, instead of the transmission element 50, interacts with the two springs 46a, 46b. The intermediate plate 24 interacts with the sleeve 30 in the axial direction along the valve rod 14 via the spring projection 48 .

Die 5 zeigt eine Schnittansicht des Stellventils nach 4.the 5 shows a sectional view of the control valve 4 .

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 sensors 16, 18 and the tooth structure 20, creates a control valve unit 10 with a valve housing 12 in a simple manner, which is based on measurement inaccuracies, twisting and tilting of the valve rod 14 when determining the change in position of the tooth structure 20 in relation to the sensor 16, 18 reacts insensitively.

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

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102014015888 B4 [0003]DE 102014015888 B4 [0003]
  • DE 202031104690 U1 [0004]DE 202031104690 U1 [0004]

Claims (25)

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 a tooth structure (20) in axial operative connection with the seal (42) and at least one housing fixed sensor (16, 18), wherein the tooth structure (20) moves with a change in the axial extension of the seal (42) and moves relative to the housing-fixed sensor (16, 18). Stellventileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraft des Federelements (46) zwischen Dichtung (42) und Zahnstruktur (20) auf die Dichtung (42) aufgebracht ist.control valve unit claim 1 , characterized in that the spring force of the spring element (46) between the seal (42) and tooth structure (20) is applied to the seal (42). Stellventileinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstruktur (20) in eine die Ventilstange (14) zumindest bereichsweise umgebende Druckhülse (30) eingearbeitet oder aufgebracht ist, wobei die Druckhülse (30) mit dem Federelement (46) verbunden ist, insbesondere daran anliegt, und mit der Dichtung (42) verbunden ist, insbesondere daran anliegt.control valve unit claim 1 or 2 , characterized in that the toothed structure (20) is worked into or attached to a pressure sleeve (30) surrounding the valve rod (14) at least in regions, the pressure sleeve (30) being connected to the spring element (46), in particular bearing against it, and with is connected to the seal (42), in particular rests against it. Stellventileinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstruktur (20) durch ein spanendes Verfahren, ein Prägeverfahren oder ein Walzverfahren hergestellt ist.Control valve unit according to one of the preceding claims, characterized in that the tooth structure (20) is produced by a machining process, an embossing process or a rolling process. Stellventileinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hülse die Zahnstruktur (20) aufweist.Control valve unit according to one of the preceding claims, characterized in that a sleeve has the tooth structure (20). Stellventileinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse auf die Druckhülse (30) aufgebracht ist.control valve unit claim 6 , characterized in that the sleeve is applied to the pressure sleeve (30). Stellventileinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse als ein separates Bauteil angeordnet ist.control valve unit claim 6 , characterized in that the sleeve is arranged as a separate component. Stellventileinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Zahnstruktur (20) ferritisches Material umfasst.Control valve unit according to one of the preceding claims, characterized in that at least the tooth structure (20) comprises ferritic material. Stellventileinheit nach einem der Ansprüche bis 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse ferritisches Material umfasst.Control valve unit according to one of Claims 5 to 8, characterized in that the sleeve comprises ferritic material. Stellventileinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstruktur (20) im Querschnitt eine trapez-, quader- und/oder teilkreisförmige Außenform aufweist.Control valve unit according to one of the preceding claims, characterized in that the toothed structure (20) has a trapezoidal, cuboid and/or part-circular external shape in cross section. Stellventileinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstruktur (20) die Ventilstange (14) zumindest bereichsweise, insbesondere vollständig umschließt.Control valve unit according to one of the preceding claims, characterized in that the toothed structure (20) encloses the valve rod (14) at least in regions, in particular completely. Stellventileinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (42) als eine Packung einer Stopfbuchse ausgebildet ist.Control valve unit according to one of the preceding claims, characterized in that the seal (42) is designed as a packing of a stuffing box. Stellventileinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (46) aus zumindest zwei Federn (46a, 46b) ausgebildet ist.Control valve unit according to one of the preceding claims, characterized in that the spring element (46) is formed from at least two springs (46a, 46b). Stellventileinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16, 18) eine Magnetsensorik, insbesondere eine auf GMR-Effekt beruhende Sensorik, aufweist.Control valve unit according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor (16, 18) has a magnetic sensor system, in particular a sensor system based on the GMR effect. Stellventileinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16, 18) eine optische Sensorik aufweist.Control valve unit according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor (16, 18) has an optical sensor system. Stellventileinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der Zahnstruktur (20) zugeordnete Sensoren (16, 18) vorgesehen sind und mit der Zahnstruktur (20) eine Sensoreinheit bilden.Control valve unit according to one of the preceding claims, characterized in that at least two sensors (16, 18) assigned to the tooth structure (20) are provided and form a sensor unit with the tooth structure (20). Stellventileinheit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (16, 18) zueinander im gleichen Abstand um die Ventilstange (14) herum angeordnet sind.control valve unit Claim 16 , characterized in that the sensors (16, 18) are arranged at the same distance from one another around the valve rod (14). Stellventileinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16, 18) eine eigene Spannungsquelle aufweist, insbesondere einen Akkumulator.Control valve unit according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor (16, 18) has its own voltage source, in particular an accumulator. Stellventileinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16, 18) eine Eingabevorrichtung aufweist, mittels der der Nullpunkt der Lage der Zahnstruktur (20) relativ zum Sensor (16, 18) festgelegt und gespeichert wird.Control valve unit according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor (16, 18) has an input device has, by means of which the zero point of the position of the tooth structure (20) relative to the sensor (16, 18) is defined and stored. Stellventileinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontrolleinheit, insbesondere ein Microcontroller vorgesehen ist, in dem die Kraft-Weg-Kennlinie des Federelements (46) gespeichert ist und die über die Lageveränderung eine Federkraft ermittelt und bei Unter- oder Überschreiten einer bestimmten Anpresskraft diese anzeigt.Control valve unit according to one of the preceding claims, characterized in that a control unit, in particular a microcontroller, is provided in which the force-displacement characteristic of the spring element (46) is stored and which determines a spring force via the change in position and when a certain contact pressure indicates this. Stellventileinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeigeeinrichtung für den Sensor (16, 18) vorgesehen ist.Control valve unit according to one of the preceding claims, characterized in that a display device is provided for the sensor (16, 18). Stellventileinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16, 18) die Lageveränderung und die Anpresskraft des Federelements (46) über ein Zeitintervall erfasst, wobei diese Daten bedarfsweise, insbesondere über die Anzeigeeinrichtung, ausgebbar sind.Control valve unit according to one of the preceding claims, in particular according to Claim 18 , characterized in that the sensor (16, 18) detects the change in position and the contact pressure of the spring element (46) over a time interval, these data being output as required, in particular via the display device. Stellventileinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Alarmeinrichtung vorgesehen ist, welche bei Überschreiten eines vorbestimmten Werts der Lageveränderung ein erstes Warnsignal und bei Überschreiten oder Unterschreiten eines vorbestimmten Werts der Anpresskraft ein zweites Warnsignal wiedergibt.Control valve unit according to one of the preceding claims, characterized in that an alarm device is provided which outputs a first warning signal when the position change exceeds a predetermined value and a second warning signal when the contact pressure exceeds or falls below a predetermined value. Stellventileinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit zur Einstellung des Federelements (46) zumindest einen Aktor aufweist, insbesondere einen Stellmotor.Control valve unit according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit for setting the spring element (46) has at least one actuator, in particular a servomotor. Stellventileinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorspanneinrichtung vorgesehen ist, über die die Vorspannung des Federelements (46) und somit die auf die Dichtung (42) wirkende Anpresskraft einstellbar ist.Control valve unit according to one of the preceding claims, characterized in that a prestressing device is provided, via which the prestressing of the spring element (46) and thus the contact pressure force acting on the seal (42) can be adjusted.
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