WO2017032794A1 - Druckmittelbetriebener antrieb für ein stellventil umfassend eine sensoranordnung - Google Patents

Druckmittelbetriebener antrieb für ein stellventil umfassend eine sensoranordnung Download PDF

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    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
    • F15B15/2815—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT
    • F15B15/283—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT using a cable wrapped on a drum and attached to the piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/10—Characterised by the construction of the motor unit the motor being of diaphragm type

Definitions

  • Pressure-medium-operated drive for a control valve comprising a sensor arrangement
  • the invention relates to a fluid-operated drive for a control valve comprising a
  • Draw wire sensors are basically known and represent a displacement measuring device in the form of encoders.
  • a pressure medium operated drive for a control valve comprises a drive housing and a drive rod, wherein the drive housing has an additional vent port or a bore for attaching means of transport.
  • the vent connection or the transport-receiving bore is connected to a sensor arrangement comprising a sensor housing, which has a fluidic connection for connection of the sensor housing to the fluid-operated drive.
  • a cable pull sensor is arranged, the cable is guided through the fluidic connection, wherein the cable is connected to the drive rod.
  • a displacement sensor can be retrofitted to an actuator via a fluidic connection provided on the drive housing.
  • a fluid-operated drive can be, for example, a diaphragm drive or a piston drive.
  • fluid-operated drives which have, for example, an additional vent connection or an unused transport receiving bore, can be quickly and easily retrofitted with a displacement sensor for receiving the travel of the valve element, so that existing non-regulated systems can be controlled.
  • electronic interfaces for evaluating the sensor are arranged in the sensor housing.
  • the sensor housing can be designed for a pressure load of up to 10 bar.
  • a wide range of fluid-operated diaphragm drives can be retrofitted.
  • the sensor housing may have two parts connectable via a clamp. This facilitates assembly and maintenance of the cable pull sensor.
  • a seal is provided between the drive housing and the sensor housing in order to avoid a pressure medium outlet in the transition. This is necessary when the cable transducer is connected to the working chamber, which is pressurized to prevent leakage to the atmosphere. If it is a single-acting drive and the sensor housing is located in a working chamber with return springs, with only the volume change in the process of the piston vented against the atmosphere, also a seal of the sensor housing is required so that no protection in the sensor or the Working chamber can get.
  • the cable is connected via connecting means releasably connected to the drive rod.
  • the connecting means may comprise a hook attached to the cable, which can be suspended in an eyelet screwed into the drive rod.
  • the additional vent connection or a transport means receiving bore is coaxial with an axially movable drive rod.
  • the fluid pressure resistance of the sensor housing corresponds at least to the fluid pressure of the drive chamber of the membrane drive.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of a sensor arrangement according to the invention
  • FIG. 3 shows a sectional view with a single-acting pressure-medium-operated diaphragm drive and sensor arrangement according to the invention
  • FIG. 4 shows a sectional view with a double-acting pressure-medium-operated piston drive and sensor arrangement according to the invention.
  • Fig. 1 shows a schematic sectional view of a control armature 10 according to the prior art.
  • the control valve 10 includes a fluid-operated membrane drive 12, which drives a drive rod 14, on which in the valve body 16, a valve element 18 is arranged for controlling a process fluid.
  • the membrane drive 12 comprises a membrane separating two working chambers membrane plate which is mounted axially movable and fixedly connected to the drive rod.
  • a transport receiving bore 22 is provided, which is closed by a closure element 24 during operation. The operation takes place via the pressure medium connection 26, and the vent 28.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of a sensor arrangement 30 according to the invention comprising a sensor housing 32, which has a fluid connection 34. Within the pressure-tight housing, a cable pull sensor 36 is arranged, the cable 38 is guided through the opening 34 therethrough.
  • the sensor housing 32 comprises two parts 32A, 32B, which are held together by a clamping clasp 40.
  • the sensor housing 32 is made fluid-tight and up to a
  • the fluid connection 34 is designed in the form of a screw connection, as a result of which the sensor housing 32 can be used by a screw fluid or sealing band tightly with a membrane drive. This design results in a retrofit
  • Wegschitzkeit a pressure-medium-operated diaphragm drive, since the sensor 36 can be subsequently incorporated in this way easily at the pressure level of the drive in this.
  • Fig. 3 shows the schematic sectional view of the diaphragm drive 12, wherein in the
  • Sensor assembly 30 is screwed.
  • the cable pull 38 runs through the fluid connection 34 of the sensor arrangement and the transport-receiving bore and is connected to the drive rod 14.
  • the drive rod 14 has at its free end a threaded bore 42 extending in the axial direction, in which a threaded eyelet 44 is inserted.
  • the cable 38 is provided at its free end with a hook 46 which is hooked into the screw 44. In this way, a simple assembly is ensured and the movement of the drive rod 14 can be reliably detected by the cable pull sensor 36.
  • the electronic connections on the sensor housing 32 for transmitting the acquired data.
  • FIG. 4 shows a schematic sectional view of a pressure-medium-operated piston drive 50 according to the invention, in which a piston rod 52 forms the drive rod.
  • the sensor arrangement 30 is also in this embodiment a chamber of the drive fluid connected.
  • the cable 38 is analogous Fig. 3 also connected by means of a hook 46 and a screwed into the piston rod 52 bolt eye 44 with the piston rod 52.

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Abstract

Druckmittelbetriebener Antrieb für ein Stellventil umfassend ein Antriebsgehäuse (20) und eine axial bewegbare Antriebsstange (14), wobei das Antriebsgehäuse (20) einen Entlüftungsanschluss (22) oder eine Transportmittelaufnahmebohrung aufweist, wobei an den Entlüftungsanschluss (22) oder die Transportmittelaufnahmebohrung eine Sensoranordnung (30) angeschlossen ist, wobei die Sensoranordnung (30) ein fluidisch dichtes Sensorgehäuse (32) umfasst, das einen fluidischen Anschluss (34) umfasst, wobei innerhalb des Sensorgehäuses (32) ein Seilzugsensor (36) angeordnet ist, dessen Seilzug (38) durch den fluidischen Anschluss (34) geführt ist und der Seilzug (38) mit der Antriebsstange (14) verbunden ist.

Description

Druckmittelbetriebener Antrieb für ein Stellventil umfassend eine Sensoranordnung
Die Erfindung betrifft einen druckmittelbetriebenen Antrieb für ein Stellventil umfassend eine
Sensoranordnung.
Seilzugsensoren sind grundsätzlich bekannt und stellen eine Wegmesseinrichtung in Form von Drehgebern dar.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen druckmittel betriebenen Antrieb für ein Stellventil anzugeben, der optional mit einer Sensoranordnung, ausgerüstet oder mit einer Sensoranordnung nachgerüstet ist.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
In bekannter Weise umfasst ein druckmittel betriebener Antrieb für ein Stell ventil ein Antriebsgehäuse und eine Antriebsstange, wobei das Antriebsgehäuse einen zusätzlichen Entlüftungsanschluss oder eine Bohrung zum Anbringen von Transportmitteln aufweist.
Erfindungsgemäß ist der Entlüftungsanschluss oder die Transportmittelaufnahmebohrung mit einer Sensoranordnung umfassend ein Sensorgehäuse, das einen fluidischen Anschluss zum Anschluss des Sensorgehäuses an an den druckmittelbetriebenen Antrieb aufweist, verbunden. Innerhalb des Sensorgehäuses ist ein Seilzugsensor angeordnet, dessen Seilzug durch den fluidischen Anschluss geführt ist, wobei der Seilzug mit der Antriebsstange verbunden ist.
Durch eine solche Sensoranordnung kann über einen, an einem am Antriebsgehäuse vorgesehenen fluidischen Anschluss ein Wegsensor an einem Stellantrieb nachgerüstet werden. Ein druckmittelbetriebener Antrieb kann beispielsweise ein Membranantrieb oder ein Kolbenantrieb sein. Auf diese Weise können druckmittelbetriebene Antriebe, die beispielsweise über einen zusätzlichen Entlüftungsanschluss oder eine ungenutzte Transportmittelaufnahmebohrung verfügen, schnell und einfach mit einem Weggeber zur Aufnahme des Verfahrwegs des Ventilelements nachgerüstet werden, so dass auch bestehende nicht geregelte Systeme regelbar werden. Bevorzugt sind im Sensorgehäuse elektronische Schnittstellen zur Auswertung des Sensors angeordnet.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Sensorgehäuse auf eine Druckbelastung von bis zu 10 bar ausgelegt sein. Dadurch kann ein breites Spektrum von druckmittelbetriebenen Membranantrieben nachgerüstet werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung kann das Sensorgehäuse zwei über eine Klemmschelle verbindbare Teile aufweisen. Dies erleichtert Montage und Wartungsarbeiten am Seilzugsensor. Insbesondere ist zwischen dem Antriebsgehäuse und dem Sensorgehäuse eine Dichtung vorgesehen, um einen Druckmittelaustritt im Übergang zu vermeiden. Dies ist erforderlich, wenn der Seilzuggeber an diejenige Arbeitskammer angeschlossen wird, welche mit Druck beaufschlagt wird, um eine Leckage zur Atmosphäre zu vermeiden. Handelt es sich um einen einfach wirkenden Antrieb und das Sensorgehäuse befindet sich in einer Arbeitskammer mit Rückstellfedern, wobei lediglich die Volumenänderung bei Verfahren des Kolbens gegen die Atmosphäre entlüftet werden braucht, ist ebenfalls eine Abdichtung des Sensorgehäuses erforderlich, damit kein Schutz in die Sensorik oder die Arbeitskammer gelangen kann. Vorzugsweise ist der Seilzug über Verbindungsmittel lösbar mit der Antriebsstange verbunden.
Das Verbindungsmittel kann einen am Seilzug angebundenen Haken, der in eine in die Antriebsstange eingeschraubte Öse einhängbar ist, umfassen. Auf diese Weise wird eine schnell lösbare und zuverlässige Verbindungsmöglichkeit zwischen dem Sensor und der Antriebsstange hergestellt. Vorzugsweise liegt bei einer erfindungsgemäßen Anordnung der zusätzliche Entluftungsanschluss oder eine Transportmittelaufnahmebohrung koaxial zu einer axial verfahrbaren Antriebsstange. Dadurch kann der Seilzug störungsfrei im Druckraum des Membranantriebs verlegt werden und arbeiten.
Insbesondere entspricht die Fluid-Druckfestigkeit des Sensorgehäuses wenigstens dem Fluid-Druck der Antriebskammer des Membranantriebs.
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: eine Teilschnittansicht eines Stellventils mit einem druckmittelbetriebenen Membranantrieb nach dem Stand der Technik; Fig. 2 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung;
Fig. 3 eine Schnittansicht mit einem einfachwirkenden druckmittelbetriebenen Membranantrieb und erfindungsgemäßen Sensoranordnung, und Fig. 4 eine Schnittansicht mit einem doppelwirkenden druckmittelbetriebenen Kolbenantrieb und erfindungsgemäßen Sensoranordnung.
Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Stellarmatur 10 nach dem Stand der Technik. Die Stellarmatur 10 umfasst einen druckmittelbetriebenen Membranantrieb 12, der eine Antriebsstange 14 antreibt, an welcher im Ventilgrundkörper 16 ein Ventilelement 18 zur Steuerung eines Prozess-Fluids angeordnet ist.
Der Membranantrieb 12 umfasst eine zwei Arbeitskammern trennende Membranplatte, die axial beweglich gelagert und mit der Antriebsstange fest verbunden ist. Am Antriebsgehäuse 20 des Membranantriebs 12 ist eine Transportmittelaufnahmebohrung 22 vorgesehen, die im Betrieb durch ein Verschlusselement 24 verschlossen ist. Der Betrieb erfolgt über den Druckmittelanschluss 26, und der Entlüftung 28. Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung 30 umfassend ein Sensorgehäuse 32, das einen Fluidanschluss 34 aufweist. Innerhalb des druckdichten Gehäuses ist ein Seilzugsensor 36 angeordnet, dessen Seilzug 38 durch die Öffnung 34 hindurch geführt ist. Das Sensorgehäuse 32 umfasst zwei Teile 32A, 32B, die über eine Klemmspange 40 zusammengehalten werden. Das Sensorgehäuse 32 ist fluiddicht ausgeführt und bis zu einem
Nenndruck von 10 bar belastbar. Der Fluidanschluss 34 ist in Form eines Schraubanschlusses ausgebildet, wodurch das Sensorgehäuse 32 durch ein Schraubenfluid oder Dichtband dicht mit einem Membranantrieb verwendbar ist. Durch diese Gestaltung ergibt sich eine nachrüstbarere
Wegaufnahmemöglichkeit eines druckmittelbetriebenen Membranantriebs, da der Sensor 36 auf diese Weise nachträglich einfach auf dem Druckniveau des Antriebs in diesem eingebunden werden kann.
Das freie Ende des Seilzugs 38 wird, wie in den folgenden Figuren beschrieben, mit einem auf das Stellventil wirkenden Teil des Antriebs verbunden. Dadurch kann die Stellgliedbewegung erfasst werden. Fig. 3 zeigt die schematische Schnittansicht des Membranantriebs 12, wobei in die
Transportmittelaufnahmebohrung 22 anstelle einer Abdichtschraube die erfindungsgemäße
Sensoranordnung 30 eingeschraubt ist. Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, verläuft der Seilzug 38 durch den Fluidanschluss 34 der Sensoranordnung sowie der Transportmittelaufnahmebohrung und ist mit der Antriebsstange 14 verbunden. Die Antriebsstange 14 weist an ihrem freien Ende eine in axialer Richtung verlaufende Gewindebohrung 42 auf, in welche eine Schrauböse 44 eingesetzt ist. Der Seilzug 38 ist an seinem freien Ende mit einem Haken 46 versehen, der in die Schrauböse 44 eingehängt ist. Auf diese Weise wird eine einfache Montage gewährleistet und die Bewegung der Antriebsstange 14 kann zuverlässig vom Seilzugsensor 36 erfasst werden. Nicht dargestellt sind in dieser Ausgestaltung die elektronischen Anschlüsse am Sensorgehäuse 32 zur Übertragung der erfassten Daten.
Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen druckmittelbetriebenen Kolbenantriebs 50, bei welchem eine Kolbenstange 52 die Antriebsstange bildet. Analog dem vorbeschriebenen Membranantrieb ist auch in dieser Ausführungsform die Sensoranordnung 30 mit einer Kammer des Antriebsfluids verbunden. Der Seilzug 38 ist analog Fig. 3 ebenfalls mittels eines Hakens 46 und einer in die Kolbenstange 52 eingeschraubten Schrauböse 44 mit der Kolbenstange 52 verbunden.
Bezugszeichenliste
10 Stellarmatur
12 Membranantrieb
14 Antriebsstange
16 Ventilgrundkörper
18 Ventilelement
20 Antriebsgehäuse
22 Transportmittelaufnahmebohrung
24 Verschlusselement
26 Druckmittelanschluss
28 Entlüftungsanschluss
30 Sensoranordnung
32 Sensorgehäuse
34 Fluidanschluss
36 Seilzugsensor
38 Seilzug
40 Klemmspange
42 Gewindebohrung
44 Schrauböse
46 Haken
50 Kolbenantrieb
52 Kolbenstange

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Druckmittelbetriebener Antrieb (12, 50) für ein Stellventil (10) umfassend ein Antriebsgehäuse (20) und eine axial bewegbare Antriebsstange (14, 52), wobei das Antriebsgehäuse (20) einen Entlüftungsanschluss (22) oder eine Transportmittelaufnahmebohrung aufweist, wobei an den Entlüftungsanschluss (22) oder die Transportmittelaufnahmebohrung eine Sensoranordnung (30) angeschlossen ist, wobei die Sensoranordnung ein fluidisch dichtes Sensorgehäuse (32) umfasst, das einen fluidischen Anschluss (34) umfasst, wobei innerhalb des Sensorgehäuses (32) ein Seilzugsensor (36) angeordnet ist, dessen Seilzug (38) durch den fluidischen Anschluss (34) geführt ist und der Seilzug (38) mit der Antriebsstange (14, 52) verbunden ist.
2. Druckmittelbetriebener Antrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Sensoranordnung(30) elektronische Schnittstellen zur Auswertung des Sensors am
Sensorgehäuse (32) vorgesehen sind.
3. Druckmittelbetriebener Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Sensorgehäuse (32) auf eine Druckbelastung von bis zu 10 bar ausgelegt ist.
4. Druckmittelbetriebener Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Sensorgehäuse (32) zwei über eine Klemmschelle (40) verbindbare Teile aufweist.
5. Druckmittelbetriebener Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass zwischen dem Antriebsgehäuse (20) und dem Sensorgehäuse (32) der Sensoranordnung eine Dichtung vorgesehen ist.
6. Druckmittelbetriebener Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Seilzug (38) über Verbindungsmittel lösbar mit der Antriebsstange (14, 52) verbunden ist.
7. Druckmittelbetriebener Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Seilzug (38) einen Haken (46), der in eine in die Antriebsstange (14, 52) eingeschraubte Öse (44) einhängbar ist, umfassen kann.
8. Druckmittelbetriebener Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Entlüftungsanschluss (22) koaxial zur Antriebsstange (14, 52) liegt.
9. Druckmittelbetriebener Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Fluid-Druckfestigkeit des Sensorgehäuses (32) der Sensoranordnung (30) wenigstens dem Fluid-Druck der Antriebskammer des Membranantriebs (12, 50) entspricht.
PCT/EP2016/069968 2015-08-24 2016-08-24 Druckmittelbetriebener antrieb für ein stellventil umfassend eine sensoranordnung WO2017032794A1 (de)

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