EP4136371A1 - Stellgerät für eine verfahrenstechnische anlage - Google Patents

Stellgerät für eine verfahrenstechnische anlage

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Publication number
EP4136371A1
EP4136371A1 EP21721409.7A EP21721409A EP4136371A1 EP 4136371 A1 EP4136371 A1 EP 4136371A1 EP 21721409 A EP21721409 A EP 21721409A EP 4136371 A1 EP4136371 A1 EP 4136371A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rod
valve
coupling
drive
actuator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21721409.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manuel Hielscher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samson AG
Original Assignee
Samson AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samson AG filed Critical Samson AG
Publication of EP4136371A1 publication Critical patent/EP4136371A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/126—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a diaphragm, bellows, or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32—Details
    • F16K1/48—Attaching valve members to screw-spindles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32—Details
    • F16K1/50—Preventing rotation of valve members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K27/00—Construction of housing; Use of materials therefor
    • F16K27/08—Guiding yokes for spindles; Means for closing housings; Dust caps, e.g. for tyre valves

Definitions

  • the invention relates to an actuating device for a process engineering plant according to the type specified in claim 1 and a system of an actuating device according to claim 17.
  • process fluid flows in lines are fed to process engineering processes via actuating devices.
  • the process fluid flows are to be set according to the process and operation according to certain control variables, including with regard to the flow rate.
  • process fluid streams can be fed continuously or discontinuously to a process engineering process in the engineering plant.
  • the actuating devices are used to control and regulate these process fluid flows.
  • Such actuators have been known for a long time and have an actuator and a control valve.
  • the actuator is provided with an actuator housing and a drive rod mounted in the actuator housing.
  • the actuator housing is connected to the control valve, namely a valve housing of the control valve, via a connection housing, for example a yoke.
  • a valve seat is provided in the valve housing and a valve member, usually a valve cone, which interacts with the valve seat, is mounted.
  • the valve cone is connected to a valve rod, which in turn is coupled to the drive rod of the actuator and is moved over it.
  • the valve cone can serve as a blocking and / or throttling element for the process fluid. For example, by raising or lowering the valve cone, the opening cross-section within the valve seat can be set in a predetermined manner or the control valve can be closed.
  • the valve housing is provided with an inlet opening through which the process fluid enters the control valve, and an outlet opening through which the process fluid exits the control valve again.
  • the valve seat of the control valve is arranged between the inlet opening and the outlet opening.
  • the inlet opening and the outlet opening are each provided with a flange in order to connect the control valve to a pipeline and to integrate it into the process engineering system.
  • the valve rod and the drive rod are connected to one another via a rod coupling.
  • the rod coupling can be provided with an anti-twist device which prevents the drive rod or the valve rod with the valve member from rotating during operation.
  • an anti-twist device which prevents the drive rod or the valve rod with the valve member from rotating during operation.
  • valve members with special control contours which obtain their control characteristics only when the valve member is precisely aligned with the valve seat, it is necessary to align the valve member in a predetermined manner and to prevent it from twisting during operation.
  • the above-mentioned anti-rotation device is used for this purpose.
  • connection housing for example the length of the yoke, and the length of the valve rod and the drive rod in connection with the desired stroke of the actuator and the valve member must be precisely matched to one another.
  • an actuator for a process engineering system which has a pneumatically operated actuator with a drive rod.
  • the control device has an actuating valve actuated by the actuating drive with a valve rod which is arranged, in particular, in an axial extension of the drive rod.
  • a valve cone is attached to the valve stem.
  • a rod coupling connects the drive rod and the valve rod for power transmission, in particular for axial translational adjusting movements.
  • the axial distance between the mutually facing ends of the valve rod and the drive rod can be adjusted via the rod coupling in order to adjust the overall axial length of the drive rod and valve rod.
  • the rod coupling comprises two adjacent half-shells, which have two positioning devices for a non-positive coupling of the half-shells at the respective ends of the drive rod and the valve rod. At least one of the positioning devices is designed for changing the axial fastening position of the half-shell relative to the drive rod and / or valve rod.
  • the known actuating devices have the disadvantage that the setting options for the distance between the drive rod and the valve rod are limited with the aid of the rod coupling.
  • the threads provided in the rod coupling are limited in length.
  • the valve rod and the drive rod should be screwed or arranged into the rod coupling over at least 1 to 1.5 times the respective rod diameter in order to create an area for the connection that is sufficient for the loads. If the thread provided in the rod coupling is enlarged, the rod coupling must also be enlarged. Then, however, the connection housing must also be adapted so that the rod coupling does not hit the valve housing or the actuator housing in all adjusted positions. An extension of the thread of the drive rod into the actuator housing, but also an extension of the thread of the valve rod into the valve housing is not possible, since, among other things, there would then no longer be a seal.
  • the invention is based on the object of developing an actuator according to the type specified in the preamble of claim 1 in such a way that, while avoiding the disadvantages mentioned, the possibility is created of simply combining different sizes of actuators with different sizes of control valves.
  • the different distance between the valve rod and the drive rod resulting from the different sizes should be able to be easily compensated and the stroke can be easily adjusted in each case without exchanging the connection housing.
  • the invention is based on the knowledge that by using a further rod, the options for compensating for the different distances, but also the setting options, can be considerably expanded in a simple manner.
  • a second rod coupling and an adjusting rod are provided, the adjusting rod being provided in the area between the drive rod and the valve rod.
  • a rod coupling couples the adjustment rod to the drive rod
  • a rod coupling couples the adjustment rod to the valve rod.
  • different distances can be compensated for in a simple manner, namely by selecting the appropriate length of the adjusting rod.
  • the second rod coupling can connect the drive rod and the adjustment rod to one another.
  • the second rod coupling connects the drive rod to the adjusting rod in a form-fitting manner in one direction of the axis.
  • the first rod coupling comprises the anti-rotation device, which is connected to the connecting housing and allows a drive movement.
  • the first rod coupling can connect the adjusting rod and the valve rod to one another.
  • the first rod coupling to connect the valve rod to the adjusting rod in a force-fitting or form-fitting manner in one direction of the axis of the valve rod.
  • the first rod coupling preferably has a length which consists of a minimum contact surface for the valve rod in the first rod coupling necessary for the non-positive connection, the minimum contact surface for the adjusting rod in the first rod coupling and the maximum compensation range for several different control valves and / or the maximum setting range for Adjusting the stroke of the valve member of the control valve consists.
  • the valve rod preferably has an external thread at its free end, which is assigned to the first rod coupling, the first rod coupling having an internal thread assigned to the external thread of the valve rod, so that the distance between the valve rod and the adjusting rod in the first rod coupling can be fine-tuned. This results in a high degree of flexibility to compensate for the distance between the valve rod and the drive rod the adjusting rod without always having to use a different length of an adjusting rod when the combination of control valve and actuator changes.
  • the adjusting rod has an external thread at its free end, which is assigned to the first rod coupling, the first rod coupling having an internal thread assigned to the external thread of the adjusting rod. This enables a fine adjustment of the distance between the adjustment rod and the valve rod in the first rod coupling.
  • the adjusting rod At its free end, which is assigned to the second rod coupling, the adjusting rod can have an outer contour which, in cooperation with the inner contour of the second rod coupling adapted to it, results in a form fit in the axial direction of the adjusting rod.
  • the adjustment rod In order to be able to rotate the adjustment rod by means of a key tool, the adjustment rod has a key surface between the external thread and the outer contour for engagement by a key tool.
  • the first rod coupling preferably comprises two half-shells which are screwed together and which encompass the free ends of the adjusting rod and the valve rod. This enables simple assembly and connection of the first rod coupling with the adjusting rod and the valve rod.
  • the drive rod, the adjusting rod and the valve rod can be arranged concentrically to one another and to a drive axis, the half-shells lying against one another in a plane which runs through the drive axis.
  • the anti-rotation device engages in a rail on the connection housing which extends parallel to the drive rod.
  • the anti-rotation device is thereby guided along the rail during the lifting movement of the actuating device and, as an abutment, ensures protection against rotation.
  • the anti-rotation device has releasably arranged sliding shoes, which are designed in particular as sliding bolts, via which the anti-rotation device rests on the connecting housing, is supported and when a The stroke movement of the drive rod slides along the connecting housing.
  • the frictional resistance can be optimized by choosing the right sliding shoes.
  • the sliding blocks can be made of plastic.
  • the object is achieved by a system of an actuating device, as has just been explained.
  • This system has several differently designed actuators and / or control valves as well as several adjusting rods each having different lengths and enables a method for setting a stroke of a valve member of a control valve by selecting the actuator and / or the control valve and the appropriate length of the Adjustment rod a first rough adjustment / a first rough compensation of the distance to the valve rod takes place.
  • a second fine adjustment can be made in the system by turning the adjusting rod with its external thread opposite the internal thread of the first rod coupling.
  • the second fine adjustment can be made in the system by turning the valve rod with its external thread opposite the internal thread of the first rod coupling.
  • the second fine adjustment can take place by arranging the valve rod and the adjusting rod relative to one another in the first rod coupling and then clamping the rod coupling.
  • the invention thus provides for the function of coupling the rods and a first compensation of the distance to be separated into different components.
  • the adjusting rod can be provided in different lengths, so that very large axial adjustment paths between the drive rod and the valve rod are possible.
  • the axial fine adjustment is created by screwing or pushing into the first rod coupling. After the rods have been adjusted to one another, the halves of the first rod coupling are screwed together and thus clamped.
  • twisting during operation must be avoided.
  • connection housing is designed in particular as a yoke which is arranged between the valve housing, for example a cover, and the actuator.
  • Fig. 1 is a side view of the actuator according to the invention with actuator
  • Connection housing and control valve the control valve being shown in longitudinal section except for the upper area;
  • FIG. 2 shows a perspective view from the front of the ready-to-use connection housing with drive rod, adjustment rod and valve rod and with first and second rod coupling;
  • Fig. 3 is a perspective view from the front side of the connection housing without
  • FIG. 4 shows a front view of the drive housing ready for operation.
  • the actuating device 10 essentially comprises a pneumatic actuating drive 12, an actuating valve 14 and a connecting housing in the form of a yoke 16.
  • the actuator 12 comprises an actuator housing 20, which is separated in the interior by a support plate-membrane arrangement into a working chamber and a return chamber. That Actuator housing 20 is provided with a pneumatic input connection, not shown here, via which the working chamber can be subjected to an actuating pressure. The working chamber is separated from the reset chamber in a fluid-tight manner via the support plate-membrane arrangement. Return springs are arranged in the return chamber. By means of the signal pressure, the support plate-membrane arrangement is moved in one direction against the force of the return springs and, when the signal pressure drops, in the other direction by the force of the return springs.
  • the actuator 12 is a conventional actuator. The individual parts of the actuator 12 just mentioned are therefore not shown in detail.
  • a drive rod 18 is attached to the support plate-diaphragm assembly.
  • the support plate-membrane arrangement is provided with a stop which limits an axial movement of the drive rod 18 upwards.
  • the drive rod 18 extends through the reset chamber, through the lower wall of the actuator housing 20 and with its valve-side end vertically into the yoke 16.
  • the control valve 14 comprises a control valve housing 22 with a valve seat 24 arranged in the control valve housing 22.
  • the control valve housing 22 has an inlet opening 26 through which process fluid enters the control valve housing 22, and an outlet opening 28 through which process fluid exits the control valve housing 22, Mistake.
  • the inlet opening 26 and the outlet opening 28 are each surrounded by a flange 30, 32 in order to connect the control valve housing 22 in a known manner to an inlet pipe (not shown) and a discharge pipe (not shown) and thus to integrate it into a pipe system.
  • a fluid channel 34 for the process fluid extends in the control valve 14 from the inlet opening 26 via the valve seat 24 to the outlet opening 28.
  • a valve member 36 which is connected to a valve rod 38, interacts with the valve seat 24.
  • the valve rod 38 is axially aligned with the drive rod 18 vertically. At the end of the valve rod 22 facing away from the drive rod 18, the latter is connected to the valve member 36.
  • the valve seat 24 delimits a valve opening. If necessary, the valve seat 24 is closed or more or less released via the valve member 36.
  • the position of the valve member 36 relative to the valve seat 24, for example, sets a flow rate of the process fluid through the control valve 14 or, when the valve member 36 rests on the valve seat 24, the flow of the process fluid through the control valve 14 is prevented.
  • a guide sleeve 40 is provided in the control valve housing 22 as well as a packing (not shown).
  • An adjusting rod 42 is arranged between the valve rod 38 and the drive rod 18, coaxially to the valve rod 38 and to the drive rod 18.
  • the valve-side end of the adjusting rod 42 and the drive-side end of the valve rod 38 are connected to one another via a first rod coupling 44.
  • the adjusting rod 42 extends beyond the first rod coupling 44 in the direction of the drive rod 18.
  • the end of the adjusting rod 42 on the drive side and the end of the drive rod 18 on the valve side are connected to one another via a second rod coupling 46.
  • the valve rod 38 and the adjusting rod 42 have the same diameter in the area assigned to the first rod coupling 44.
  • the first rod coupling 44 comprises two half-shells 44a and 44b, each with a cylindrical inner contour 44c, which is adapted to the cylindrical outer contour of the valve rod 38 and the adjusting rod 42 in the assigned area.
  • the two half-shells 44a and 44b are connected to one another by screws 48 in such a way that the adjusting rod 42 and the valve rod 38 are non-positively arranged in the axial direction at a predetermined distance from one another.
  • the first rod coupling 44 has a length which consists of a minimum contact surface of the valve rod 38 with the inner contour 44c necessary for the frictional connection, a minimum length necessary for a threaded connection between the first rod coupling 44 and the adjusting rod 42 and the maximum compensation area for several different control valves 14 and the maximum setting range for setting the stroke of the valve member 36 of the control valve 14.
  • the yoke 16 is provided on one side with a guide rail 50 aligned parallel to the longitudinal extension of the yoke 16 and thus to the direction of movement of the actuator 12.
  • the front and rear sides of the guide rails 50 are engaged by the half-shell 44a and the half-shell 44b.
  • the half-shells 44a, 44b are provided with a guide leg 44d.
  • the guide leg 44d extends parallel to the guide rail 50 and is provided with sliding bolts 52 on the inside.
  • the sliding bolts 52 and the guide rail 50 are matched to one another with regard to the material. There is a permanent system. The coordination of the material enables sliding along during operation of the actuator 10 with the lowest possible frictional resistance.
  • the guide rail 50 is made of cast steel and the sliding bolts 52 are made of plastic.
  • the first rod coupling 44 thus serves, through its guide leg 44d with the sliding bolts 52 in cooperation with the guide rail 50, as an anti-twist device for the valve rod 38 firmly connected to the first rod coupling 44.
  • the adjusting rod 42 is provided with an external thread 42c in the area assigned to the first rod coupling 44 and the first rod coupling 44 is provided with an internal thread in the inner contour 44c in the area assigned to the adjusting rod 42.
  • the adjusting rod 42 has key surfaces 42a in the region of the adjusting rod 42 protruding from the first rod coupling 44.
  • a wrench tool can act on the wrench surfaces 42a and rotate the adjusting rod 42 relative to the first rod coupling 44 via the thread and thus change the distance from the valve rod 38.
  • the valve rod 38 can also be provided with an external thread 38a and in the area of the first rod coupling 44 associated with the valve rod 38 with an internal thread, as shown in FIG. 4.
  • the area of the adjusting rod 42 assigned to the second rod coupling 46 is provided with a stepped design which is closed on the drive rod side by a holding head 42b.
  • the end of the drive rod 18 on the valve rod side is correspondingly mirror-inverted.
  • the second rod coupling 46 has an inner contour that is adapted to this, so that a form-fit connection free of play results.
  • the second rod coupling 46 also consists of two half-shells which are connected to one another via screws 54.
  • the second rod coupling 46 runs laterally on the outside to a tip, which serves as a pointer 56.
  • a marking 58 is provided laterally on the inside of the yoke 16. Via the position of the pointer 56 relative to the marking 58, the position of the valve member 36 in relation to the valve seat 24 and thus the stroke can be read off.
  • the second rod coupling 46 can also have a mechanical stroke pick-up device which can be coupled to a position controller or a stroke signaling device in order to output a control signal proportional to the stroke value.
  • the first rod coupling 44 and the second rod coupling 46 each consist of two half-shells.
  • the drive rod 18, the adjustment rod 42 and the valve rod 38 are arranged concentrically to one another and to a drive axis 60.
  • the half-shells each lie against one another in a plane which runs through the drive axle 60.
  • a set of adjusting rods 42 of different lengths is available for setting the stroke of the actuating device 10 for an actuating valve 14 selected from a plurality of actuating valves of different sizes.
  • a suitable length of an adjusting rod 42 By selecting a suitable length of an adjusting rod 42, a first rough adjustment of the compensation of the distance between the valve rod 38 and the drive rod 18 as well as an adjustment of the desired stroke takes place.
  • Another possibility of setting results from the relative arrangement of the valve rod 38 to the first rod coupling 44 over the clamping area as the area in which a clamping / non-positive connection of the first rod coupling 44 and valve rod 38 is possible.
  • the fine adjustment can then take place by turning the adjusting rod 42 with the aid of a tool wrench and the thread 42c relative to the first rod coupling 44.
  • the invention is thus characterized by the various possibilities of setting or compensating for the different distance from a valve rod 38 to the drive rod 18 when different control valves 14 are connected for an actuator 12 with a predetermined yoke 16.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stellgerät (10) für eine verfahrenstechnische Anlage, mit einem Stellventil (14) und mit einem Stellantrieb (12), der ein Stellantriebsgehäuse (20) und eine in dem Stellantriebsgehäuse (20) gelagerte Antriebsstange (18) aufweist, wobei das Stellantriebsgehäuse (20) über ein Verbindungsgehäuse, beispielsweise ein Joch (16), mit einem Ventilgehäuse (22) des Stellventils (14) verbunden ist, wobei das Stellventil (14) einen Ventilsitz (24) und ein mit dem Ventilsitz (24) zusammenwirkendes Ventilglied (36) umfasst, das mit einer Ventilstange (38) verbunden ist, die in das Verbindungsgehäuse (16) hineinragt, wobei eine erste Stangenkupplung (44) vorgesehen ist, um die Antriebskraft zwischen Antriebsstange (18) und Ventilstange (38) zu übertragen, und wobei die Baueinheit aus Antriebsstange (18), Ventilstange (38) und erster Stangenkupplung (44) über eine Verdrehsicherung gegenüber dem Verbindungsgehäuse (16) verschiebbar gelagert ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine zweite Stangenkupplung (46) und eine Justierstange (42) vorgesehen sind, wobei die Justierstange (42) im Bereich zwischen Antriebsstange (18) und Ventilstange (38) vorgesehen ist, eine Stangenkupplung (44, 46) die Justierstange (42) mit der Antriebsstange (18) kuppelt und eine Stangenkupplung (44, 46) die Justierstange (42) mit der Ventilstange (18) kuppelt.

Description

Stellgerät für eine verfahrenstechnische Anlage
Die Erfindung betrifft ein Stellgerät für eine verfahrenstechnische Anlage gemäß der im Patentanspruch 1 angegebenen Art sowie ein System eines Stellgeräts gemäß dem Patentanspruch 17.
Bei verfahrenstechnischen Anlagen werden beispielsweise Prozessfluidströme in Leitungen über Stellgeräte verfahrenstechnischen Prozessen zugeführt. Die Prozessfluidströme sind Verfahrens- und betriebsgemäß nach bestimmten Regelgrößen einzustellen, unter anderem im Hinblick auf die Durchflussmenge. Zudem können diese Prozessfluidströme kontinuierlich oder diskontinuierlich in der verfahrenstechnischen Anlage einem verfahrenstechnischen Prozess zugeführt werden. Zur Steuerung und Regelung dieser Prozessfluidströme dienen die Stellgeräte.
Derartige Stellgeräte sind schon seit längerem bekannt und weisen einen Stellantrieb und ein Stellventil auf. Der Stellantrieb ist mit einem Stellantriebsgehäuse und einer in dem Stellantriebsgehäuse gelagerten Antriebsstange versehen. Das Stellantriebsgehäuse ist über ein Verbindungsgehäuse, beispielsweise ein Joch, mit dem Stellventil, nämlich einem Ventilgehäuse des Stellventils, verbunden.
In dem Ventilgehäuse ist ein Ventilsitz vorgesehen sowie ein mit dem Ventilsitz zusammenwirkendes Ventilglied gelagert, in der Regel ein Ventilkegel. Der Ventilkegel ist mit einer Ventilstange verbunden, welche wiederum mit der Antriebsstange des Stellantriebs gekoppelt ist und darüber bewegt wird. Der Ventilkegel kann als Sperr- und/oder Drosselorgan für das Prozessfluid dienen. Beispielsweise durch Anheben oder Senken des Ventilkegels kann der Öffnungsquerschnitt innerhalb des Ventilsitzes vorbestimmt eingestellt oder das Stellventil geschlossen werden.
Das Ventilgehäuse ist mit einer Einlassöffnung, durch die das Prozessfluid in das Stellventil eintritt, und einer Auslassöffnung versehen, durch die das Prozessfluid aus dem Stellventil wieder austritt. Zwischen Einlassöffnung und Auslassöffnung ist der Ventilsitz des Stellventils angeordnet. Hierbei ist bei der Einlassöffnung und der Auslassöffnung jeweils ein Flansch vorgesehen, um das Stellventil jeweils an eine Rohrleitung anzuschließen und in die verfahrenstechnische Anlage zu integrieren.
Die Ventilstange und die Antriebsstange sind über eine Stangenkupplung miteinander verbunden. Dabei kann die Stangenkupplung mit einer Verdrehsicherung versehen sein, welche verhindert, dass sich während des Betriebs die Antriebsstange oder die Ventilstange mit dem Ventilglied dreht. Besonders bei Ventilgliedern mit speziellen Regelkonturen, welche ihre Regelcharakteristik nur bei exakter Ausrichtung des Ventilglieds zum Ventilsitz erhalten, ist es notwendig, das Ventilglied vorbestimmt auszurichten und ein Verdrehen während des Betriebs zu verhindern. Hierfür dient die genannte Verdrehsicherung.
Zum Konfigurieren neuer Stellgeräte können eine Vielzahl von Stellantrieben und Stellventilen unterschiedlicher Größe miteinander kombiniert werden. Hierfür müssen das Verbindungsgehäuse, also beispielsweise die Länge des Joches, sowie die Länge der Ventilstange und der Antriebsstange in Verbindung mit dem gewünschten Hub des Stellantriebs und des Ventilglieds genau aufeinander abgestimmt werden.
Aus der DE 20 2010 017 561 U1 ist ein Stellgerät für eine verfahrenstechnische Anlage bekannt, welches einen pneumatisch betriebenen Stellantrieb mit einer Antriebsstange aufweist. Zudem weist das Steuergerät ein durch den Stellantrieb betätigtes Stellventil mit einer Ventilstange auf, die insbesondere in axialer Verlängerung zur Antriebstange angeordnet ist. An der Ventilstange ist ein Ventilkegel befestigt. Eine Stangenkupplung verbindet die Antriebsstange und die Ventilstange zur Kraftübertragung, insbesondere von axialen translatorischen Stellbewegungen, miteinander. Zudem ist über die Stangenkupplung der Axialabstand zwischen den einander zugewandten Enden der Ventilstange und der Antriebsstange einstellbar, um die axiale Gesamtlänge von Antriebsstange und Ventilstange einzustellen. Die Stangenkupplung umfasst dafür zwei aneinander liegende Halbschalen, die zwei Positioniereinrichtungen für eine kraftschlüssige Kopplung der Halbschalen an den jeweiligen Enden der Antriebsstange und der Ventilstange aufweisen. Dabei ist zumindest eine der Positioniereinrichtungen zum Verändern der axialen Befestigungsposition der Halbschale relativ zur Antriebsstange und/oder Ventilstange ausgelegt.
Aus der DE 20 2017 105 252 U1 ist ein ähnliches Stellgerät für eine verfahrenstechnische Anlage mit einem pneumatischen betriebenen Stellantrieb, Joch und Stellventil bekannt. Auch hier weist die Stangenkupplung zwei aneinander befestigte Halbschalen auf. Die Stangenkupplung ist einerseits gegen ein Verdrehen gegenüber dem Joch gesichert und andererseits fest mit der Ventilstange verbunden, sodass eine Verdrehung des Ventilglieds gegenüber dem Joch auf alle Fälle verhindert wird.
Die bekannten Stellgeräte haben jedoch den Nachteil, dass die Einstellmöglichkeiten des Abstandes der Antriebstange gegenüber der Ventilstange mithilfe der Stangenkupplung begrenzt sind. Beispielsweise sind die in der Stangenkupplung vorgesehenen Gewinde in ihrer Länge begrenzt. Die Ventilstange und die Antriebsstange sollten über mindestens das 1- bis 1,5-fache des jeweiligen Stangendurchmessers in die Stangenkopplung eingeschraubt oder angeordnet sein, um eine den Belastungen genügende Fläche für die Verbindung zu schaffen. Vergrößert man die in der Stangenkupplung vorgesehenen Gewinde, muss man auch die Stangenkupplung vergrößern. Dann muss jedoch auch das Verbindungsgehäuse angepasst werden, damit bei allen verstellten Positionen die Stangenkupplung nicht am Ventilgehäuse oder am Stellantriebsgehäuse anstößt. Eine Verlängerung des Gewindes der Antriebsstange in das Stellantriebsgehäuse hinein, aber auch eine Verlängerung des Gewindes der Ventilstange in das Ventilgehäuse hinein ist nicht möglich, da unter anderem dann keine Abdichtung mehr vorhanden wäre.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stellgerät gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass unter Vermeidung der genannten Nachteile die Möglichkeit geschaffen wird, unterschiedliche Größen von Stellantrieben mit unterschiedlichen Größen von Stellventilen einfach miteinander zu kombinieren. Hierbei soll insbesondere der sich durch die unterschiedlichen Größen ergebende unterschiedliche Abstand zwischen Ventilstange und Antriebsstange einfach ausgeglichen und jeweils der Hub einfach eingestellt werden können, ohne das Verbindungsgehäuse auszutauschen.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch Verwendung einer weiteren Stange sich die Möglichkeiten des Ausgleichs der unterschiedlichen Abstände, aber auch die Einstellmöglichkeiten auf einfache Weise erheblich erweitern lassen. Nach der Erfindung ist eine zweite Stangenkupplung und eine Justierstange vorgesehen, wobei die Justierstange im Bereich zwischen Antriebsstange und Ventilstange vorgesehen ist. Hierbei kuppelt eine Stangenkupplung die Justierstange mit der Antriebsstange , und eine Stangenkupplung kuppelt die Justierstange mit der Ventilstange. Entsprechend der Länge der Justierstange können unterschiedliche Abstände auf einfache Weise, nämlich durch Wahl der entsprechenden Länge der Justierstange, ausgeglichen werden.
Die zweite Stangenkupplung kann dabei die Antriebsstange und die Justierstange miteinander verbinden.
Um insbesondere eine sichere Kraftübertragung auf der einen Seite und eine einfache Montage auf der anderen Seite zu ermöglichen, verbindet die zweite Stangenkupplung in einer Richtung der Achse der Antriebsstange diese mit der Justierstange formschlüssig.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die erste Stangenkupplung die Verdrehsicherung, welche mit dem Verbindungsgehäuse verbunden ist und eine Antriebsbewegung zulässt.
Die erste Stangenkupplung kann die Justierstange und die Ventilstange miteinander verbinden.
Je nach Anforderung kann es von Vorteil sein, dass die erste Stangenkupplung in einer Richtung der Achse der Ventilstange diese mit der Justierstange kraftschlüssig oder formschlüssig verbindet.
Vorzugsweise weist die erste Stangenkupplung eine Länge auf, welche aus einer für die kraftschlüssige Verbindung notwendigen Mindestanlagefläche für die Ventilstange in der ersten Stangenkupplung, der Mindestanlagefläche für die Justierstange in der ersten Stangenkupplung und dem maximalen Ausgleichsbereich für mehrere unterschiedliche Stellventile und/oder dem maximalen Einstellbereich zum Einstellen des Hubes des Ventilglieds des Stellventils besteht.
Vorzugsweise weist die Ventilstange an ihrem freien Ende, welches der ersten Stangenkupplung zugeordnet ist, ein Außengewinde auf, wobei die erste Stangenkupplung ein dem Außengewinde der Ventilstange zugeordnetes Innengewinde aufweist, sodass eine Feineinstellung des Abstands der Ventilstange gegenüber der Justierstange in der ersten Stangenkupplung erfolgen kann. Hierdurch wird eine hohe Flexibilität zum Ausgleich des Abstandes zwischen Ventilstange und Antriebstange mithilfe der Justierstange geschaffen, ohne dass immer zwingend eine andere Länge einer Justierstange verwendet werden muss, wenn die Kombination von Stellventil und Stellantrieb sich ändert.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Justierstange an ihrem freien Ende, welches der ersten Stangenkupplung zugeordnet ist, ein Außengewinde auf, wobei die erste Stangenkupplung ein dem Außengewinde der Justierstange zugeordnetes Innengewinde aufweist. Auf diese Weise wird ermöglicht, dass eine Feineinstellung des Abstands der Justierstange gegenüber der Ventilstange in der ersten Stangenkupplung erfolgen kann.
Dabei kann die Justierstange an ihrem freien Ende, welches der zweiten Stangenkupplung zugeordnet ist, eine Außenkontur aufweisen, die im Zusammenwirken mit der daran angepassten Innenkontur der zweiten Stangenkupplung einen Formschluss in axialer Richtung der Justierstange ergibt.
Um die Justierstange mittels eines Schlüsselwerkzeugs drehen zu können, weist die Justierstange zwischen dem Außengewinde und der Außenkontur eine Schlüsselfläche zum Angriff für ein Schlüsselwerkzeug auf.
Vorzugsweise umfasst die erste Stangenkupplung zwei Halbschalen, die miteinander verschraubt sind und die freien Enden der Justierstange und der Ventilstange umfassen. Hierdurch wird eine einfache Montage und Verbindung der ersten Stangenkupplung mit der Justierstange und der Ventilstange ermöglicht.
Dabei können die Antriebsstange, die Justierstange und die Ventilstange konzentrisch zueinander und zu einer Antriebsachse angeordnet sein, wobei die Halbschalen in einer Ebene aneinander liegen, die durch die Antriebsachse verläuft.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung greift die Verdrehsicherung in eine Schiene am Verbindungsgehäuse ein, welche sich parallel zur Antriebsstange erstreckt. Die Verdrehsicherung wird dadurch während der Hubbewegung des Stellgeräts entlang der Schiene geführt und gewährleistet als Widerlager eine Sicherung gegen ein Verdrehen.
Damit die Hubbewegung nicht durch eine hohe Gleitreibung beeinträchtigt wird, weist die Verdrehsicherung lösbar angeordnete Gleitschuhe auf, die insbesondere als Gleitbolzen ausgebildet sind, über welche die Verdrehsicherung am Verbindungsgehäuse anliegt, sich abstützt und bei einer Hubbewegung der Antriebsstange am Verbindungsgehäuse anliegend entlanggleitet. Durch entsprechende Wahl der Gleitschuhe kann der Reibungswiderstand optimiert werden.
Dabei können die Gleitschuhe aus Kunststoff gebildet sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein System eines Stellgeräts, wie es eben dargelegt wurde, gelöst. Dieses System weist dabei mehrere unterschiedlich ausgebildete Stellantriebe und/oder Stellventile sowie mehrere, jeweils unterschiedliche Längen aufweisende Justierstangen auf und ermöglicht ein Verfahren zum Einstellen eines Hubes eines Ventilglieds eines Stellventils, indem durch eine Auswahl des Stellantriebs und/oder des Stellventils sowie der passenden Länge der Justierstange ein erste grobe Einstellung/ein erster grober Ausgleich des Abstandes zur Ventilstange erfolgt.
Zudem kann bei dem System eine zweite feine Einstellung über Drehen der Justierstange mit ihrem Außengewinde gegenüber dem Innengewinde der ersten Stangenkupplung erfolgen.
Ergänzend oder alternativ kann bei dem System die zweite feine Einstellung über Drehen der Ventilstange mit ihrem Außengewinde gegenüber dem Innengewinde der ersten Stangenkupplung erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Systems kann die zweite feine Einstellung über Anordnen der Ventilstange und der Justierstange relativ zueinander in der ersten Stangenkupplung und anschließendes Klemmen der Stangenkupplung erfolgen.
Mithilfe des Systems ist es somit möglich, unterschiedliche Größen von Stellgeräten und Stellventilen miteinander zu kombinieren und die Abstände zwischen Ventilstange und Antriebstange über eine Justierstange in einem ersten Schritt grob einzustellen und über die Gewinde der Ventilstange und/oder der Antriebstange sowie der ersten Stangenkupplung fein einzustellen.
Die Erfindung sieht somit vor, die Funktion der Kopplung der Stangen und eines ersten Ausgleichs des Abstandes in unterschiedliche Bauteile zu trennen. Die Justierstange kann in unterschiedlichen Längen bereitgestellt werden, sodass sehr große axialer Einstellwege zwischen der Antriebsstange und der Ventilstange möglich werden. Die axiale Feinjustage entsteht durch entsprechendes Einschrauben oder Einschieben in die erste Stangenkupplung. Nach der Justage der Stangen zueinander werden die Hälften der ersten Stangenkopplung verschraubt und somit verklemmt. Gerade bei nicht-symmetrisch strömungsoptimierten Ventilgliedern, welche zu den Ein- und Ausgängen des Stellventilgehäuses hin justiert werden müssen, ist ein Verdrehen während des Betriebs zu vermeiden.
Das Verbindungsgehäuse ist insbesondere als Joch ausgebildet, welche zwischen dem Ventilgehäuse, beispielsweise einem Deckel, und dem Stellantrieb angeordnet ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
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:
Fig. 1 eine Seitenansicht auf das Stellgerät nach der Erfindung mit Stellantrieb,
Verbindungsgehäuse und Stellventil, wobei das Stellventil bis auf den oberen Bereich im Längsschnitt dargestellt ist;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht von vorne auf das betriebsfertige Verbindungsgehäuse mit Antriebsstange, Justierstange und Ventilstange sowie mit erster und zweiter Stangenkupplung;
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung von vorne seitlich auf das Verbindungsgehäuse ohne
Antriebsstange, ohne zweite Stangenkupplung, mit Justierstange und Ventilstange, wobei die erste Stangenkupplung in Explosionsansicht gezeigt ist, und
Fig. 4 eine Vorderansicht auf das betriebsfertige Antriebsgehäuse.
In den Figuren 1 bis 4 ist eine Ausführungsform eines Stellgeräts 10 der Erfindung dargestellt. Das Stellgerät 10 umfasst im Wesentlichen einen pneumatischen Stellantrieb 12, ein Stellventil 14 sowie ein Verbindungsgehäuse in Form eines Joches 16.
Der Stellantrieb 12 umfasst ein Stellantriebsgehäuse 20, welches im Inneren durch eine Tragteller- Membran-Anordnung in eine Arbeitskammer und eine Rückstellkammer getrennt ist. Das Stellantriebsgehäuse 20 ist mit einem hier nicht dargestellten pneumatischen Eingangsanschluss versehen, über den die Arbeitskammer mit einem Stelldruck beaufschlagt werden kann. Die Arbeitskammer ist fluiddicht über die Tragteller-Membran-Anordnung von der Rückstellkammer getrennt. In der Rückstellkammer sind Rückstellfedern angeordnet. Über den Stelldruck wird die Tragteller-Membran-Anordnung gegen die Kraft der Rückstellfedern in die eine Richtung und bei nachlassendem Stelldruck durch die Kraft der Rückstellfedern in die andere Richtung bewegt. Bei dem Stellantrieb 12 handelt es sich um einen herkömmlichen Stellantrieb. Daher sind die eben genannten einzelnen Teile des Stellantriebs 12 nicht im Detail dargestellt.
Eine Antriebsstange 18 ist an der Tragteller-Membran-Anordnung befestigt. Die Tragteller-Membran- Anordnung ist mit einem Anschlag versehen, der eine axiale Bewegung der Antriebsstange 18 nach oben begrenzt. Die Antriebsstange 18 erstreckt sich durch die Rückstellkammer, durch die untere Wand des Stellantriebsgehäuses 20 hindurch und mit ihrem ventilseitigen Ende vertikal in das Joch 16 hinein.
Das Stellventil 14 umfasst ein Stellventilgehäuse 22 mit einem in dem Stellventilgehäuse 22 angeordneten Ventilsitz 24. Das Stellventilgehäuse 22 ist mit einer Eintrittsöffnung 26, über die Prozessfluid in das Stellventilgehäuse 22 eintritt, und mit einer Austrittsöffnung 28, über die Prozessfluid aus dem Stellventilgehäuse 22 austritt, versehen. Die Eintrittsöffnung 26 und die Austrittsöffnung 28 ist jeweils von einem Flansch 30, 32 umgeben, um das Stellventilgehäuse 22 in bekannter Weise an ein hier nicht dargestelltes Zulaufrohr und ein hier nicht dargestelltes Ablaufrohr anzuschließen und somit in ein Rohrsystem zu integrieren. Ein Fluidkanal 34 für das Prozessfluid erstreckt sich in dem Stellventil 14 von der Eintrittsöffnung 26 über den Ventilsitz 24 zu der Austrittsöffnung 28.
Mit dem Ventilsitz 24 wirkt ein Ventilglied 36 zusammen, das mit einer Ventilstange 38 verbunden ist.
Die Ventilstange 38 ist axial fluchtend zur Antriebsstange 18 vertikal ausgerichtet. An dem von der Antriebsstange 18 abgewandten Ende der Ventilstange 22 ist diese mit dem Ventilglied 36 verbunden. Der Ventilsitz 24 begrenzt eine Ventilöffnung. Über das Ventilglied 36 wird der Ventilsitz 24 bedarfsweise geschlossen oder mehr oder weniger freigegeben. Durch die Stellung des Ventilglieds 36 relativ zum Ventilsitz 24 wird beispielsweise eine Durchflussmenge des Prozessfluids durch das Stellventil 14 eingestellt oder bei auf dem Ventilsitz 24 aufliegendem Ventilglied 36 der Durchfluss des Prozessfluids durch das Stellventil 14 unterbunden.
Zur Führung der Ventilstange 38 ist eine Führungshülse 40 im Stellventilgehäuse 22 als auch eine Dichtungspackung (nicht gezeigt) vorgesehen. Zwischen der Ventilstange 38 und der Antriebsstange 18 ist koaxial zur Ventilstange 38 und zur Antriebsstange 18 eine Justierstange 42 angeordnet. Über eine erste Stangenkupplung 44 werden das ventilseitige Ende der Justierstange 42 und das antriebsseitige Ende der Ventilstange 38 miteinander verbunden.
Die Justierstange 42 erstreckt sich über die erste Stangenkupplung 44 hinaus in Richtung Antriebsstange 18. Das antriebsseitig Ende der Justierstange 42 und das ventilseitige Ende der Antriebsstange 18 sind über eine zweite Stangenkupplung 46 miteinander verbunden.
Die Ventilstange 38 und die Justierstange 42 weisen in dem der ersten Stangenkupplung 44 zugeordneten Bereich einen gleichen Durchmesser auf. Die erste Stangenkupplung 44 umfasst zwei Halbschalen 44a und 44b mit jeweils einer zylindrischen Innenkontur 44c, welche an die zylindrische Außenkontur der Ventilstange 38 und der Justierstange 42 im zugeordneten Bereich angepasst ist.
Die beiden Halbschalen 44a und 44b werden durch Schrauben 48 derart miteinander verbunden, dass die Justierstange 42 und die Ventilstange 38 kraftschlüssig in Axialrichtung in vorbestimmtem Abstand zueinander fest angeordnet sind.
Hierbei weist die erste Stangenkupplung 44 eine Länge auf, welche aus einer für die kraftschlüssige Verbindung notwendigen Mindestanlagefläche der Ventilstange 38 mit der Innenkontur 44c, einer für eine Gewindeverbindung zwischen der ersten Stangenkupplung 44 und der Justierstange 42 notwendigen Mindestlänge und dem maximalen Ausgleichsbereich für mehrere unterschiedliche Stellventile 14 und dem maximalen Einstellbereich zum Einstellen des Hubes des Ventilglied 36 des Stellventils 14 besteht.
Das Joch 16 ist auf der einen Seite mit einer parallel zur Längserstreckung des Joches 16 und somit zur Bewegungsrichtung des Stellantriebs 12 ausgerichteten Führungsschiene 50 versehen. An die Führungsschienen 50 greifen an deren Vorderseite und deren Rückseite die Halbschale 44a und die Halbschale 44b an. Hierfür sind die Halbschalen 44a, 44b mit einem Führungsschenkel 44d versehen. Der Führungsschenkel 44d erstreckt sich parallel zur Führungsschiene 50 und ist auf der Innenseite jeweils mit Gleitbolzen 52 versehen. Die Gleitbolzen 52 und die Führungsschiene 50 sind im Hinblick auf das Material aufeinander abgestimmt. Es ist eine permanente Anlage gegeben. Über die Materialabstimmung wird ein Entlanggleiten während des Betriebs des Stellgeräts 10 mit möglichst geringem Reibungswiderstand ermöglicht. Hierfür sind die Führungsschiene 50 aus Stahlguss und die Gleitbolzen 52 aus Kunststoff gebildet.
Die erste Stangenkupplung 44 dient somit durch ihren Führungsschenkel 44d mit den Gleitbolzen 52 im Zusammenwirken mit der Führungsschiene 50 als Verdrehsicherung für die mit der ersten Stangenkupplung 44 fest verbundenen Ventilstange 38.
Die Justierstange 42 ist im der ersten Stangenkupplung 44 zugeordneten Bereich mit einem Außengewinde 42c und die erste Stangenkupplung 44 im der Justierstange 42 zugeordneten Bereich mit einem Innengewinde in der Innenkontur 44c versehen. Im montierten Zustand kann somit der Abstand zwischen Ventilstange 38 und Justierstange 42 und somit der Hub noch weiter eingestellt werden. Hierfür weist die Justierstange 42 im aus der ersten Stangenkupplung 44 herausragenden Bereich der Justierstange 42 Schlüsselflächen 42a auf. An den Schlüsselflächen 42a kann ein Schlüsselwerkzeug angreifen und die Justierstange 42 über das Gewinde relativ zur ersten Stangenkupplung 44 drehen und somit den Abstand zur Ventilstange 38 verändern. Ergänzend kann auch die Ventilstange 38 mit einem Außengewinde 38a und in dem der Ventilstange 38 zugeordneten Bereich der ersten Stangenkupplung 44 mit einem Innengewinde versehen sein, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist.
Der der zweiten Stangenkupplung 46 zugeordnete Bereich der Justierstange 42 ist mit einer gestuften Ausbildung versehen, welche durch einen Haltekopf 42b antriebsstangenseitig abgeschlossen ist. Entsprechend spiegelverkehrt ist das ventilstangenseitige Ende der Antriebstange 18 ausgebildet. Die zweite Stangenkupplung 46 weist eine hierzu angepasste Innenkontur auf, sodass sich ein spielfreier Formschluss ergibt.
Die zweite Stangenkupplung 46 besteht ebenfalls aus zwei Halbschalen, welche über Schrauben 54 miteinander verbunden sind. Die zweite Stangenkupplung 46 verläuft außen seitlich zu einer Spitze, welche als Zeiger 56 dient. Auf der Innenseite des Joches 16 ist seitlich eine Markierung 58 vorgesehen. Über die Position des Zeigers 56 relativ zur Markierung 58 kann die Position des Ventilglieds 36 zum Ventilsitz 24 und somit der Hub abgelesen werden. Die zweite Stangenkupplung 46 kann auch eine mechanische Hubabgriffseinrichtung aufweisen, die mit einem Stellungsregler oder einer Hubmeldeeinrichtung koppelbar ist, um eine dem Hubwert proportionales Stellsignal auszugeben.
Die erste Stangenkupplung 44 und die zweite Stangenkupplung 46 bestehen jeweils aus zwei Halbschalen. Die Antriebsstange 18, die Justierstange 42 und die Ventilstange 38 sind konzentrisch zueinander und zu einer Antriebsachse 60 angeordnet. Die Halbschalen liegen jeweils in einer Ebene aneinander, die durch die Antriebsachse 60 verläuft.
Zur Einstellung des Hubes des Stellgeräts 10 für ein aus mehreren Stellventilen unterschiedlicher Größe ausgewähltes Stellventil 14 steht ein Satz Justierstangen 42 unterschiedlicher Länge zur Verfügung. Durch Auswahl einer geeigneten Länge einer Justierstange 42 erfolgt eine erste grobe Einstellung des Ausgleichs des Abstands zwischen Ventilstange 38 und Antriebsstange 18 sowie eine Einstellung des gewünschten Hubes. Eine weitere Möglichkeit der Einstellung ergibt sich durch die relative Anordnung der Ventilstange 38 zur ersten Stangenkupplung 44 über den Klemmbereich als den Bereich, in dem eine Klemmung/kraftschlüssige Verbindung von erster Stangenkupplung 44 und Ventilstange 38 möglich ist.
Die Feineinstellung kann dann über ein Drehen der Justierstange 42 mithilfe eines Werkzeugschlüssels und des Gewindes 42c relativ zur ersten Stangenkupplung 44 erfolgen.
Die Erfindung zeichnet sich somit durch die verschiedenen Möglichkeiten einer Einstellung bzw. eines Ausgleichs des unterschiedlichen Abstandes von einer Ventilstange 38 zur Antriebsstange 18 aus, wenn für einen Stellantrieb 12 mit einem vorgegebenen Joch 16 unterschiedliche Stellventile 14 verbunden werden.
B ez u g sze i c h e n l i ste
10 Stellgerät
12 Stellantrieb
14 Stellventil
16 Joch
18 Antriebsstange
20 Stellantriebsgehäuse
22 Stellventilgehäuse
24 Ventilsitz
26 Eintrittsöffnung des Stellventilgehäuses 20
28 Austrittsöffnung des Stellventilgehäuses 20
30 Flansch bei der Eintrittsöffnung 26
32 Flansch bei der Austrittsöffnung 28
34 Fluidkanal des Stellventilgehäuses 20
36 Ventilglied
38 Ventilstange
38a Außengewinde der Ventilstange 38
40 Führungshülse
42 Justierstange
42a Schlüsselfläche für Justierstange 42
42b Haltekopf der Justierstange 42
42c Außengewinde der Justierstange 42 44 erste Stangenkupplung
44a Halbschale der ersten Stangenkupplung 44 - vorne
44b Halbschale der ersten Stangenkupplung 44 - hinten
44c Innenkontur der ersten Stangenkupplung 44
44d Führungsschenkel der ersten Stangenkupplung 44 46 zweite Stangenkupplung
48 Schrauben der ersten Stangenkupplung 44
50 Führungsschiene
52 Gleitbolzen der ersten Stangenkupplung 44
54 Schrauben der zweiten Stangenkupplung 46
56 Spitze, Zeiger der zweiten Stangenkupplung 46
58 Markierung
60 Antriebsachse

Claims

P at e n t a n s p r ü c h e
1. Stellgerät (10) für eine verfahrenstechnische Anlage, mit einem Stellventil (14) und mit einem Stellantrieb (12), der ein Stellantriebsgehäuse (20) und eine in dem Stellantriebsgehäuse (20) gelagerte Antriebsstange (18) aufweist, wobei das Stellantriebsgehäuse (20) über ein Verbindungsgehäuse, beispielsweise ein Joch (16), mit einem Ventilgehäuse (22) des Stellventils (14) verbunden ist, wobei das Stellventil (14) einen Ventilsitz (24) und ein mit dem Ventilsitz (24) zusammenwirkendes Ventilglied (36) umfasst, das mit einer Ventilstange (38) verbunden ist, die in das Verbindungsgehäuse (16) hineinragt, wobei eine erste Stangenkupplung (44) vorgesehen ist, um die Antriebskraft zwischen Antriebsstange (18) und Ventilstange (38) zu übertragen, und wobei die Baueinheit aus Antriebsstange (18), Ventilstange (38) und erster Stangenkupplung (44) über eine Verdrehsicherung (44d, 50, 52) gegenüber dem Verbindungsgehäuse (16) verschiebbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Stangenkupplung (46) und eine Justierstange (42) vorgesehen sind, wobei die Justierstange (42) im Bereich zwischen Antriebsstange (18) und Ventilstange (38) vorgesehen ist, eine Stangenkupplung (44, 46) die Justierstange (42) mit der Antriebsstange (18) kuppelt und eine Stangenkupplung (44, 46) die Justierstange (42) mit der Ventilstange (18) kuppelt.
2. Stellgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stangenkupplung (46) die Antriebsstange (18) und die Justierstange (42) verbindet.
3. Stellgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stangenkupplung (46) in einer Richtung der Achse (60) der Antriebsstange (18) diese mit der Justierstange (42) formschlüssig verbindet.
4. Stellgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stangenkupplung (44) die Verdrehsicherung (44d, 50, 52) umfasst, welche mit dem Verbindungsgehäuse (16) verbunden ist und eine Antriebsbewegung zulässt.
5. Stellgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stangenkupplung (44) die Justierstange (42) und die Ventilstange (38) miteinander verbindet.
6. Stellgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stangenkupplung (44) in einer Richtung der Achse (60) der Ventilstange (38) diese mit der Justierstange (42) kraftschlüssig oder formschlüssig verbindet.
7. Stellgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stangenkupplung (44) eine Länge aufweist, welche aus einer für die kraftschlüssige Verbindung notwendigen Mindestanlagefläche für die Ventilstange (38) mit der ersten Stangenkupplung (44), der Mindestanlagefläche für die Justierstange (42) mit der ersten Stangenkupplung (44) und dem maximalen Ausgleichsbereich für mehrere unterschiedliche Stellventile (14) und/oder dem maximalen Einstellbereich zum Einstellen des Hubes des Ventilglieds (36) des Stellventils (14) besteht.
8. Stellgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilstange (38) an ihrem freien Ende, welches der ersten Stangenkupplung (44) zugeordnet ist, ein Außengewinde aufweist, wobei die erste Stangenkupplung (44) ein dem Außengewinde der Ventilstange (38) zugeordnetes Innengewinde aufweist, so dass eine Feineinstellung des Abstands der Ventilstange (38) gegenüber der Justierstange (42) in der ersten Stangenkupplung (44) erfolgen kann.
9. Stellgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Justierstange (42) an ihrem freien Ende, welches der ersten Stangenkupplung (44) zugeordnet ist, ein Außengewinde aufweist, wobei die erste Stangenkupplung (44) ein dem Außengewinde der Justierstange (42) zugeordnetes Innengewinde aufweist, so dass eine Feineinstellung des Abstands der Justierstange (42) gegenüber der Ventilstange (38) in der ersten Stangenkupplung (44) erfolgen kann.
10. Stellgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Justierstange (42) an ihrem freien Ende, welches der zweiten Stangenkupplung (46) zugeordnet ist, eine Außenkontur aufweist, die im Zusammenwirken mit der daran angepassten Innenkontur der zweiten Stangenkupplung (46) einen Formschluss in axialer Richtung der Justierstange (42) ergibt.
11. Stellgerät nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Justierstange (42) zwischen dem Außengewinde und der Außenkontur eine Schlüsselfläche (42a) zum Angriff für ein Schlüsselwerkzeug aufweist, um die Justierstange (42) mittels dem an die Schlüsselfläche (42a) angreifenden Schlüsselwerkzeug drehen zu können.
12. Stellgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stangenkupplung (44) zwei Halbschalen (44a, 44b) umfasst, die miteinander verschraubt sind und die freien Enden der Justierstange (42) und der Ventilstange (38) umfassen.
13. Stellgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsstange (18), die Justierstange (42) und die Ventilstange (38) konzentrisch zueinander und zu einer Antriebsachse (60) angeordnet sind, wobei die Halbschalen (44a, 44b) in einer Ebene aneinander liegen, die durch die Antriebsachse (60) verläuft.
14. Stellgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehsicherung in eine Schiene (50) am Verbindungsgehäuse (16) eingreift, welche sich parallel zur Antriebsstange (18) erstreckt.
15. Stellgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehsicherung lösbar angeordnete Gleitschuhe aufweist, die insbesondere als Gleitbolzen (52) ausgebildet sind, über welche die Verdrehsicherung am Verbindungsgehäuse (16) anliegt und sich abstützt und bei einer Hubbewegung der Antriebsstange (18) am Verbindungsgehäuse (16) anliegend entlanggleitet.
16. Stellgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschuhe (52) aus Kunststoff gebildet sind.
17. System eines Stellgeräts nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit mehreren unterschiedlich ausgebildeten Stellantrieben (12) und/oder Stellventilen (14) sowie mit mehreren, jeweils unterschiedliche Längen aufweisenden Justierstangen (42), das ein Verfahren zum Einstellen eines Hubes eines Ventilglieds (36) eines Stellventils (14) ermöglicht, indem durch eine Auswahl des Stellantriebs (12) und/oder des Stellventils (14) und der passenden Länge der Justierstange (42) ein erster grober Ausgleich des Abstandes der Antriebsstange (18) zur Ventilstange (38) erfolgt.
18. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite feine Einstellung über Drehen der Justierstange (42) mit ihrem Außengewinde gegenüber dem Innengewinde der ersten Stangenkupplung (44) erfolgt.
19. System nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite feine Einstellung über Drehen der Ventilstange (38) mit ihrem Außengewinde gegenüber dem Innengewinde der ersten Stangenkupplung (44) erfolgt.
20 System nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite feine Einstellung über Anordnen der Ventilstange (38) und der Justierstange (42) relativ zueinander in der ersten Stangenkupplung (44) und anschließendes Klemmen der ersten Stangenkupplung (44) erfolgt.
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