DE4119063A1

DE4119063A1 - Vorrichtung zur umwandlung einer mechanischen stellgroesse in ein elektrisches analoges signal

Info

Publication number: DE4119063A1
Application number: DE19914119063
Authority: DE
Inventors: Bernhard Kiefer; Heinz Frenz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-06-10
Filing date: 1991-06-10
Publication date: 1992-12-17

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwand lung einer mechanischen Stellgröße (z. B. Drehwin kel, Hub) in ein elektrisches analoges Signal, ins besondere für Stellklappen, Ventile und Armaturen.

Aus der Offenlegungsschrift DE-OS 32 09 361 ist eine Vorrichtung zur Anzeige der Stellung eines Ventils bekannt, bei der nur die Endlagen (auf, zu) von Ab sperrorganen (Stellklappen, Ventilen, Armaturen) er faßt werden. Bei dieser Lösung können jedoch keine Zwischenwerte erfaßt werden.

Ferner gibt es Vorrichtungen, bei denen die Bewegung auf einen Potentiometer übertragen wird, und die daraus resultierende Widerstandsänderung als elek trisches Signal zur Verfügung steht. Diese Systeme arbeiten mit einem kontaktbehafteten Potentiometer, sind damit nicht berührungslos und somit nicht ver schleißfrei.

Ferner gibt es Vorrichtungen, bei denen die Bewegung mit einem kapazitiven Abtastsystem (z. B. Platten kondensator mit veränderlicher Kapazität) erfaßt wird und dann als elektrisches Signal zur Verfügung steht. Dieses System bedarf einer aufwendigen Kapselung zum Schutz vor Staub, Schmutz bzw. Feuchtigkeit, welche technisch aufwendig und mit hohen Kosten verbunden ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine kontinuierliche, berührungslose und da mit verschleißfreie Erfassung des Öffnungsgrades eines Absperrorganes (Stellklappen, Ventile, Arma turen) zu erreichen.

Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung gemäß An spruch 1 gelöst.

Die Vorrichtung soll, adaptierbar an Absperrorganen (Stellklappen, Ventile, Armaturen) in Rohrleitungs systemen, insbesondere des Anlagenbaues und in der chemischen Industrie, zur Stellungsrückmeldung, den jeweiligen Öffnungsgrad des Absperrorganes mittels eines analogen elektrischen Signals ermitteln. Dieses Signal kann dann zum Beispiel übertragen, in einer Mess- oder Steuerwarte als Rückmeldung zur Kontrolle oder zur weiteren Prozeßsteuerung verwendet werden.

Weitere Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Durch entsprechende Ausbildung der Steuerkurve, die aus einem magnetisch leitfähigen Material besteht oder mit einem solchen beschichtet ist, wird er reicht, daß sich der Abstand zwischen Sensorfläche des induktiven Analogsensors und der Steuerkurve bei einer Drehbewegung des Absperrorgans (Stellklappen, Ventile, Armaturen) in einem bestimmten Verhältnis ändert. Die Steuerkurve ist so ausgebildet, daß sich der Radius mit ansteigendem Drehwinkel verändert und somit der Kennlinie des entsprechenden induktiven Analogsensors angepaßt ist, z. B. daß bei einer li nearen Kennlinie des Sensors der Radius mit steigen dem Drehwinkel abnimmt (archimedische Spirale). Bei nicht linearer Kennlinie des Sensors kann die Steuer kurve, durch die Möglichkeit einer weitgehend freien Gestaltung, der Kennlinie des Sensors ebenfalls ange paßt werden. Durch die daraus resultierende Änderung der Bedämpfung des Sensors ergibt sich je nach Öff nungsgrad des Absperrorganes ein dem Öffnungsgrad proportionales elektrisches Signal (z. B. Strom, Spannung).

Der induktive Analogsensor hat die Aufgabe, einen be stimmten Bedämpfungsgrad (hervorgerufen durch unter schiedliche Stellungen der Steuerkurve) in ein kon tinuierliches, analoges elektrisches Signal umzuwan deln. Durch den einfachen und robusten Aufbau der Vorrichtungen ergibt sich eine kostengünstige Lösung.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind eine berührungslose und somit verschleißfreie Ermittlung einer mechanischen Stellgröße, was eine langfristige störungsfreie Funktion gewährleistet. Durch den Ein satz nur weniger Komponenten, wie Steuerkurve, Sensor, Lagergehäuse und Achse, ergibt sich ein einfacher Aufbau. Dadurch können einzelne Komponenten schnell und einfach gewechselt werden, z. B. ist es möglich, die Steuerkurve zu wechseln, sollte ein Sensor mit einer anderen Kennlinie zum Einsatz kommen, oder der Öffnungswinkel des Absperrorganes nicht 90°, sondern z. B. 60° oder 120° betragen. Außerdem ist durch den robusten Aufbau die Vorrichtung unempfindlich und so mit wenig störanfällig. Durch die Verwendung weniger Einzelkomponenten ergibt sich ein günstiger Gesamt preis.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeich nungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 2 eine weitere Draufsicht auf eine erfindungs gemäße Vorrichtung und

Fig. 3 den Schnitt längs der Linie A-B gemäß Fig. 2.

Fig. 1, 2 und 3 zeigen die Steuerkurve 2, die fest mit der Achse 4 verbunden ist. Diese Achse 4 ist dreh bar in den Lagern 3 gelagert, wobei mit dem Bezugs zeichen 5 die Befestigungsmutter für die Steuerkur ve 2 bezeichnet ist. Durch Lösen der Befestigungs mutter 5 kann die Steuerkurve 2 ausgewechselt wer den.

Der Sensor 1 ist mittels den Befestigungsmuttern 6 an der Grundplatte 8 befestigt.

Die gesamte Vorrichtung kann zum Schutz von äußeren Einwirkungen in ein Gehäuse eingebaut werden.

Die Achse 4 wird mittels handelsüblicher Kupplung oder einem anderen Verbindungselement mit dem zu überwachenden Absperrorgan (Stellklappen, Ventile, Armaturen) fest verbunden. Wird nun die Achse 4 durch eine Bewegung des Absperrorganes verdreht, so dreht sich auch die Steuerkurve 2 in Richtung "d+" oder "d-".

Wie aus Fig. 3 erkenntlich, dreht sich die Achse 4 in den Lagen 3.

In Fig. 1 ist zwischen der Steuerkurve 2 und dem Sensor 1 der Abstand "S1". Dreht sich nun die Steuer kurve 2 infolge einer Bewegung des mit der Achse 4 verbundenen Absperrorganes, so ist aus Fig. 2 er kenntlich, daß nunmehr der Abstand zwischen der Steuerkurve 2 und dem Sensor 1 "S2" beträgt. Durch Drehen der Steuerkurve 2 wird erkennbar der Abstand "S" zwischen dem Sensor und der Steuerkurve verändert. Dies bewirkt eine veränderte Bedämpfung des Schwing kreises und somit eine Veränderung des nach Verstär kung und Korrektur zur Verfügung stehenden Strom- bzw. Spannungssignals, welches dann weiter verarbei tet werden kann.

Durch Lösen der Befestigungsmuttern 6 des Sensors 1 kann der Abstand "S" zwischen der Steuerkurve 2 und dem Sensor 1 justiert werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Umwandlung einer mechanischen Stellgröße in ein elektrisches analoges Signal, insbesondere für Stellklappen, Ventile und Armatu ren, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerkurve (2) mit einer Achse (4) fest verbunden ist, wobei die Achse (4) mit dem zu über wachenden Absperrorgan fest verbindbar ist, und
daß sich infolge der Bewegung der Achse (4) die Steuerkurve (2) an einem Sensor (1) vorbeibewegt, wobei sich der Abstand ("S") der Bedämpfung des Sensors (1) zur Steuerkurve (2) ändert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (2) so ausgebildet ist, daß sich bei einer Änderung des Drehwinkels die Bedämpfung eines induktiven Analogsensors (1) ändert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (2) aus einem magnetisch leit fähigen Material besteht oder mit einem solchen be schichtet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (1) fest angeordnet und die Steuer kurve (2) drehbar gelagert ist.