WO2018024496A1 - Flange support for reciprocal carrying of an actuator part and of an actuating drive, and measurement device - Google Patents

Flange support for reciprocal carrying of an actuator part and of an actuating drive, and measurement device Download PDF

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WO2018024496A1
WO2018024496A1 PCT/EP2017/068358 EP2017068358W WO2018024496A1 WO 2018024496 A1 WO2018024496 A1 WO 2018024496A1 EP 2017068358 W EP2017068358 W EP 2017068358W WO 2018024496 A1 WO2018024496 A1 WO 2018024496A1
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WO
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flange
deformation
actuator
spring
carrier
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/068358
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German (de)
French (fr)
Inventor
Stefan Kolbenschlag
Rainer Oberheim
Original Assignee
Samson Aktiengesellschaft
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Publication date
Application filed by Samson Aktiengesellschaft filed Critical Samson Aktiengesellschaft
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K37/00Special means in or on valves or other cut-off apparatus for indicating or recording operation thereof, or for enabling an alarm to be given
    • F16K37/0025Electrical or magnetic means
    • F16K37/0041Electrical or magnetic means for measuring valve parameters

Definitions

  • Flange support for mutual support of a control armature and an actuator
  • the invention relates to a flange support for the mutual carrying of a control valve, such as a control valve, a process plant, such as a chemical or petrochemical plant, a food processing plant, in particular a brewery, a nuclear power plant or the like, and a Stellarmatur actuated actuator, such as a pneumatic actuator, in particular a pneumatic lifting or rotary actuator. Furthermore, the invention relates to a measuring device which makes use of the flange carrier according to the invention.
  • DE 38 20 838 AI discloses a device for measuring the torque of a movable actuator by a servo-valve.
  • the housing of the actuator and the housing of the control armature via a sleeve-shaped flange are connected to each other, wherein strain gauges are arranged on a weakened Flanschiva-section, which is referred to as free rotation and is formed by a thin flange wall.
  • strain gauges have a stretching or compressive, elastic Deformation detected near the surface, with smallest deformations in ⁇ - ⁇ be detected.
  • a strain gauge gives readings based on the change in electrical resistance and direct information about the voltage acting there.
  • a control armature such as a control valve of a process plant
  • a Flansch Gay for supporting a control valve, such as a control valve, a process plant, such as a petrochemical plant, a food processing plant, a nuclear power plant or the like, and a Stellarmatur actuated, pneumatic or electric actuator, such as a rotary actuator, is provided.
  • the flange supports in the mounted state by transmitting the supporting and bearing forces between the respective housings, the control valve to the actuator, so that in particular no further supporting structure is necessary. If the control valve is mounted stationary on a process plant line, the control valve carries the actuator via the flange carrier. The same applies vice versa, the actuator should be mounted on a stationary part of the process plant and the control armature should be worn freely.
  • both the control armature and the flange support may be mounted on a process equipment part such that only a portion of the support forces are actually transmitted by the flange support between the actuator armature and actuator housings.
  • the flange carrier is designed to transmit reaction forces between the actuator and actuator housings that arise when the actuator moves the actuator to the desired position.
  • the actuating forces are also referred to below as actuating actuating forces which, for example, depend on the fluid flow strength in the process plant line and / or static and sliding friction forces of the movable elements of the control valve and the actuator result.
  • the flange is also called lantern, support frame, upper part or yoke, which support structures are formed by mainly in the axial support direction extending support columns, which are arranged in, for example, equidistant circumferential distances from each other to allow access from the outside to the control rod or Stellwelle, which run inside the lantern or the yoke and be moved to allow.
  • the support structure or the flange can also form a closed tube structure which is partially opened or weakened radially, in particular to form the Abstützchulen.
  • the flange has according to its first part of the term two sides of the flange, namely the actuator side flange and the Stellarmatur sectionen flange, with a rigid, immovable attachment of the respective housing of the actuator or the control armature is to reach the flange.
  • the flange can be integrally connected to the respective housing of the control valve and the actuator.
  • a flange can have a central passage through which an actuator, such as the control rod or the control shaft, the actuator or the control valve can extend.
  • the control rod or actuating shaft has a minimum cross-section, such as a diameter, for example, from 3 mm or 5 mm to over 300 mm, depending on the design of the actuator and the control valve.
  • the actuator receives in particular in process engineering equipment an electrical or pneumatic drive energy with which an actuator force is generated to perform a lifting movement or pivotal movement of the control valve.
  • the actuator can deliver a Nennstellkraft that can be designed to overcome a mechanical spring and / or in the range of 100 N to 600 N, 800 N, 1000 N, 2000 N and optionally may be over.
  • the flange carrier is designed in such a way that it has a deformation-soft design only in a single preferred deformation direction, such as in a circumferential direction surrounding an axial support direction of the flange carrier.
  • the only preferred deformation direction is determined by the flange.
  • the flange carrier allows in the transmission of the actuator force from the actuator to the control armature elastic deformation only in this deformation preferred direction, so that an actuator-side flange relative to a Stellarmatur practiceen flange only in the predetermined Deformation preferred direction is shifted.
  • On the basis of the displacement or displacement of the respective two flange sections can be closed to the applied Nennstell mechanism of the actuator knowledge.
  • empirical values and flange carrier-specific deformation parameters can be used to calculate the nominal setting force used after detection of the elastic deformation movement in the preferred deformation direction.
  • the deformation is elastic, so that in the absence of load - with repealed force - the flange is fed back along the direction of deformation preference in the starting position / the initial state in which act exclusively static load-bearing forces.
  • the flange carrier determines a coordinate direction system starting from the actuator or the control fitting, and defines an axial support direction, which coincides in particular with the setting direction of the actuator and / or the longitudinal extension of the control rod, a radial direction perpendicular to the support direction, preferably all star-shaped from The axial support direction radially extending radial directions are meant, as well as a peripheral direction surrounding the support direction and senlcrechte to the radial direction.
  • the deformation preferred direction coincides with exactly one, in particular the circumferential direction of the Flanschmois, these three coordinate directions together, wherein in particular the flange is formed in the remaining directions, in particular both in the axial support direction and in the radial direction, deformation stiff.
  • the actuator-side flange of the Flanschippos and the Stellarmatur knowledgeablee flange of the Flanschys move along the predefined deformation preferred direction when, in particular beyond the static load forces, drive reaction forces between the actuator and the control armature act.
  • This deformation relative movement which is oriented in deformation preferred direction, is detected by measurement and processed in particular computationally to draw conclusions about the current, output actuator forces. With the detected actuator forces also conclusions about the functionality of the field device can be made.
  • the flange carrier has a Stellantriebssei- term flange or mounting flange body, a Stellarmatur technologyen flange or Bef Trentsungsflanschisson and the two flanges in the preferred deformation direction spring elastically movable against each other anlenlcenden spring contour section.
  • the spring contour section can act as a resilient coupling joint and in particular be designed to return the designed Befest Trentsflansch endeavor resiliently into a starting position.
  • the spring contour portion is realized by a plurality of spring webs, which in particular extend integrally between said flanges.
  • the spring mobility of the flanges by means of the spring contour section can be realized by separate, movably mounted guide or hinge elements which allow a displacement of the two flanges only in the deformation preferred direction, with additional spring elements can be provided for returning to the predetermined starting position.
  • the spring contour portion may be provided with a deformation barrier which prevents movement of the spring contour portion in another lease as the deformation preferred direction.
  • the spring contour portion is executed without guide or joint elements and without additional spring elements and weakened on the basis of a one-piece metal or plastic part and / or configured such that the flange is deformation soft only in the preferred deformation direction, preferably only in the circumferential direction, preferably deformation soft than in all other coordinate directions of the Flanschmons, as in the axial support direction and in the radial direction.
  • the deformation preferred direction defining the flange support structure is not linear, but circular, preferably concentric about the axial support direction.
  • an elastic deformation stiffness of the spring contour section in the other coordinate directions, such as in the axial support direction and in the radial direction, of the Flanschmois by at least 50%, preferably 100%, in particular by at least three times, at least four times or at least five times greater than one elastic deformation stiffness of the spring contour portion in the deformation preferential direction, such as the circumferential direction.
  • the flange carrier in particular the spring contour section, is designed to be elastically deforming soft in the preferred deformation direction such that upon transmission of an operating force, such as an operating torque, from the actuator to the control armature, an elastic deformation relative movement between see a Stellarmatur technologyen flange and an actuator-side flange is accompanied in Deformationsvorzugsraum, the deformation relative movement by means of a position detection device, such as an inductive or capacitive measuring device, can be determined.
  • an operating force such as an operating torque
  • the executed amplitude of the deformation relative movement is adjusted due to the constructional configuration of the spring contour section, so that the position detection device can also detect minimum actuating drive forces of the actuator due to a deformation displacement of the flanges in the deformation preferred direction.
  • deformation movement amplitudes between the two flanges of 0.1 mm, 0.2 mm, 0.3 mm, 0.5 mm, 0.8 mm, 1 mm, 1.5 mm, 2 mm, 3 mm, 5 mm, 10 mm or more.
  • the inductive or capacitive or potentiometric measuring device requires movement amplitudes of larger dimensions in order to generate sufficiently precise measurement results.
  • the design of the elastic deformation softness or elastic minimum deformation displacement amplitude of the flange carrier may be determined depending on the sensitivity of the selected position detection device.
  • the position detection device is formed by a magnetic field sensor and a magnetic field source, wherein the magnetic field sensor and the magnetic field source are arranged in the region of the spring contour section, that the deformation relative movement of the magnetic field sensor and the magnetic source is detected in the preferred deformation direction.
  • the magnetic field sensor is associated with the actuator armature side flange and the magnetic field source is associated with the actuator side flange, or vice versa.
  • the particular weakened spring contour section is subjected to a torsional moment upon transmission of an operating force from the actuator to the control armature, wherein the position detection device detects the elastic deformation relative pivoting movement.
  • the spring contour portion of the Flanschlichd in a plurality, preferably at least three or four, preferably rod-shaped spring bars or columns realized, which in itself a deformation-resistant, actuator-side flange or mounting terminal, and a deformation-resistant, Stellarmatur principleen flange or Mounting connection spring elastically coupled to each other.
  • the plurality of spring bars may be designed such that they act as an elastic, in particular one-piece hinge connection between the two flanges to provide the resilient deformation softness in the preferred deformation direction.
  • the orientation of elongated spring webs is arranged so that they are bendable in the preferred deformation direction.
  • the plurality of spring bars coupling a Stellarmatur practiceen Befest Trentsflansch phenomena elastically to an actuator side mounting body are structured / shaped and / or arranged such that the Federkonturabites is elastic deformation soft only in the deformation preferred direction and is particularly resistant to deformation in the other directions, in particular without having to start with an additional guide device or deformation barrier. Due to the design of the spring contra-section itself, the elastic deformation softness is achieved only in the preferred deformation direction, so that a relative displacement of the two flanges is predictably measurably accompanied only in a deformation preferred direction.
  • the plurality of spring bars and the Stellarmatur facede flange and the drive-side flange are made of one piece, such as a plastic piece or piece of metal.
  • each spring bar extends at a certain circumferential position in particular only axially (perpendicular to contact surface of the stellarmatur textbooken and Stellantriebs claimeden flange) and radially outward (from a connection portion of a flange to a connection portion of the other flange), in particular without circumferential direction component.
  • the desired elastic deformation softness in the circumferential direction as well as the desired deformation stiffness in the radial direction and axial direction is achieved. Due to the one-piece construction remains a structural unit of the Flanschschdes and its components, flange, spring contour section, spring bars, despite the deformation in one direction.
  • the spring bar opens into a sleeve-shaped connection portion of the actuator-side flange on the one hand and on the other hand in a sleeve-shaped connecting portion of the stellarma- tur practiceen flange and goes there.
  • the respective attachment sections are diametrically opposed radially.
  • In the transition region of the spring bar is reinforced to achieve a desired hinge pivot effect with only one degree of freedom of movement through the spring bar, in particular each spring bar sets the same hinge pivoting.
  • the plurality of spring bars are column-shaped and / or plate-shaped, wherein in particular the plate-shaped spring bars are each realized by a lamellar pair of two parallel extending plates, which are arranged in particular at a circumferential distance preferably less than 2 mm.
  • the plurality of spring bars which elastically couple the actuator arm side mounting flange body to the actuator side mounting flange body are structured and / or arranged such that the spring contour portion is resiliently deformed in the preferred deformation direction and at least one other direction
  • Case of the spring contour section additionally includes a deformation barrier, such as a stop or a recapturing sleeve, which is designed and mounted in particular as a separate additional component to the spring contour section or the flange and / or a deformation of the spring contour section only in the at least one further direction so locks, that a deformation relative movement erfmdungs accrued exclusively in the deformation preferred direction.
  • the flange carrier comprises an actuator-side and a Stellarmatur practiceen Befest Trentsflanschianu or flange.
  • This Befest Trents- flange body has a plate shape, which is provided close to the edge with a plurality of mounting holes to realize the rigid connection to the actuator or to the control valve.
  • the plate-shaped flanges define axially opposed inner surfaces on which a magnetic field source or a magnetic field sensor are arranged axially diametrically opposite one another.
  • the plate-shaped flanges define mutually remote au- S Hanlagen lake that are shaped so that a flat contact with a particular suitably shaped, complementary shape housing portion of the actuator or the control valve is allowed.
  • the actuator-side and the stellarmatursei- term mounting flange each have a passage opening in particular concentric to the axial support direction. Through the passage opening, an actuator of the actuator and / or the control armature can extend without contact.
  • the respective Befest Trentsflansch analyses has the sleeve-like or sleeve-shaped basic shape.
  • the flange has the weakened Federkonturabrough to make metrological statements about operating forces that are delivered in field operation of the actuator to the control armature.
  • the spring contour section is an elastic nominal deformation section of the otherwise in particular rigid and stiff flange carrier and, when the actuating force is applied, causes an elastic deformation in a predetermined direction, which can be scanned in particular by means of a position sensor.
  • the spring contour section or desired deformation section is designed such that upon transmission of the operating force, such as the operating torque, from the actuator to the control armature elastic deformation movement, in particular between an actuator side of the Federfeldabitess and a Stellarmatur principleen body of the spring contour section, with a Deformationsweg of at least 0.1 mm, 0.2 mm, 0.3 mm, 0.4 mm, 0.5 mm or 1 mm or at least 0.5% of the minimum cross-section of the actuator control rod / actuator stem.
  • the spring contour section can be so weakened that a still measurable minimum deformation deformation already occurs when normal (defect-free, without wear, without increased coefficient of friction) minimum operating forces act from the actuator to the control armature.
  • the measurable relative displacement of at least 0.1 mm or 0.5% of the minimum cross section of the control rod should already occur when operating forces are overcome just to overcome the internal friction of the control valve and actuator. It is clear that even with large-sized actuators a Relatiwerlagerung should be excluded by more than 5 mm.
  • An optimal displacement amplitude rich lies between 0.1 mm and 2 mm or 3 mm.
  • the flange carrier and its spring contour section are designed to be elastically deformation-soft in the preferred deformation direction so that the deformation in the preferred deformation direction remains elastic even at high operating forces and the yield point in the region of the spring contour section is not reached.
  • the flange carrier is designed to be elastically deformable, in the preferred or desired deformation direction, in which operating counterforces act which are expended on account of the usual operating forces of the actuator and the control valve.
  • a desired elastic deformation amplitude should be at least 0.1 mm and a maximum extension of up to 1 mm, 2 mm or 3 mm to 5 mm should not be exceeded.
  • the minimum deformation path allowed by the spring contour portion may be at least 0.3% or 0.5%, preferably 1%, 2%, 3%, 5%, or even 10% of the minimum thickness, such as the diameter, of the control rod or the adjusting shaft of the actuator or the control valve.
  • the respective actuator of the actuator and the control valve has a minimum cross-sectional dimension or a diameter of 10 mm, so should a deformation amplitude of at least 1%, preferably up to 10% or 20%, the minimum cross-sectional dimension are allowed by the Federkonturabêt at a force transmission in normal operation.
  • an absolute deformation path of at least 1 mm must also be assumed, which is already established at normal, in particular low operating forces.
  • a deformation path of at least 0.1 mm is sufficient in particular to use commercial capacitive or inductive or potentiometric position measuring methods.
  • the measurement data on the elastic deformation of the flange can be made, for example, from experience, flange support individual structural constants, such as modulus of elasticity, etc., a statement about the effective actual operating forces between the control valve and the control valve. It is advantageous to allow greater motion amplitudes of one or more millimeters through the spring contour portion to increase positional accuracy.
  • a position measurement in the area of the weakened spring contour section with only one preferred deformation direction is referred to, for example.
  • lent the elastic relative movement between an actuator side portion of the spring contour portion and a Stellarmaturpracticen area of the spring contour section provided in order to obtain conclusions about the absolute restoring forces that result in transmission of the drive actuating force on the control armature. In this way, precise statements about the actual restoring forces can be obtained.
  • the invention relates to a device for measuring an operating force, such as an operating torque, an actuating armature of a process plant actuated actuator according to claim 15 or as described above.
  • the measuring device comprises a flange carrier according to the invention, as described above.
  • the adjusting armature and the actuator can be mounted and / or mounted on the flange carrier, the flange carrier being combined with a position detection device in order to detect the elastic deformation which is forced and caused by the spring contour section in the direction of deformation.
  • Fig. La is a perspective view of a erfmdungs contemporary flange of a first
  • Fig. Lb is an end view of the flange of Figure la on the Stellarmatur workede end side of the flange.
  • Fig. Lc is a side view of the flange according to Fig. La and lb
  • FIG. 2 a is a perspective view of a flange carrier according to the invention of a second
  • Fig. 2c is a side view of the flange according to Fig. 2a and 2b.
  • a flange according to the invention is generally provided with the reference numeral 1.
  • the flange 1 assumes in its basic form a socket shape and defines an axial support direction A and an axial passage 3, which is cylindrical and extending in the axial support direction A.
  • the cylindrical passage 3 extends and moves in the assembled state of the Flanschismes 1, the control rod or the actuating shaft of an actuator, not shown, with the control rod / actuating shaft not shown in detail control armature, such as a control valve operated by the actuator forces of the Actuator to be transferred non-positively to the control valve.
  • the cylindrical passage 3 is formed concentrically to the axial support direction A.
  • the bush-shaped flange 1 defines Radia ments, wherein two mutually perpendicular radial directions Ri and R 2 in Fig. Lb are indicated.
  • the axial support direction A around the circumferential or torsion U is defined.
  • the flange carrier 1 comprises an actuator-side mounting flange body 5 and a Stellarmatur principleen Befest onlysflanschianu 7.
  • a Stellarmatur principleen Befest onlysflanschisson 7 In the plate-shaped and substantially square Befest onlysflanschianun 5, 7 four mounting holes 55, 57 incorporated to the housing of the actuator, not shown, or the housing of the control armature, not shown, rigidly, immovable with the flange 1 to mount.
  • Both Befest Trentsflansch stresses 5, 7 have a top view square or at least rectangular flange plate 51, 53, at the corners of the mounting holes 55, 57 are introduced to realize the rigid attachment to the housing, not shown, of the actuator or the control valve.
  • a cylindrical inner bushing 61 is arranged centrally, coaxially to Abstütziquessachse A.
  • the inner bush 61 defines on the inside the through-channel 3 over the entire axial length of the flange carrier 1.
  • the inner bush 61 is substantially cylindrical on the outside and inside and bridges the axial distance between the two flange plates 51, 53.
  • La to lc is the cylindrical inner sleeve 61 integrally into the flange plate 51, without forming a recess on the circumference of the connection.
  • the actuator-side flange plate 51 and the inner sleeve 61 are made of one piece, in particular of a piece of metal.
  • the flange plate 51 of the actuator side mounting flange body 5 has a through hole 63 which opens into the cylindrical passage 3 in the inner bushing 61.
  • Stellarmatur proved the cylindrical inner sleeve 61 extends into a square, centrally disposed passage opening 65 and is received engaging.
  • a spring contour offset 21 of the flange carrier 1 is realized by four spring webs 17. From the outside of the cylindrical inner bushing 61, the spring webs 17 extend radially.
  • Both Befest onlysflansch analyses 5, 7 have a base plate shape with fürgangsöffnun- gene 63, 65 for the passage 3.
  • the Stellarmatur difficulte Befest onlysflanschMech 7 is formed both in the radial direction R and in the axial direction A stronger than the actuator drive-side Befest onlysflanschMech 5.
  • the centrally disposed, square passage opening 65 in the mounting flange body 7 is larger than the cylindrical inner sleeve 61 of the actuator-side mounting flange body 5 measured.
  • the inner sleeve 61 is inserted (non-contact) concentrically (except for spring bars 17) in the through hole 65 of the Stellarmatur principleen Befest onlysflanschianus 7, wherein the actuator side Befest onlysflansch stressess 5 through the inner sleeve 61 in an always constant axial distance (in the axial support direction A) to the stellarmatur principleen Befest onlysflanschianu 7.
  • An end portion of the inner sleeve 61 is completely surrounded by the flange plate 53 in the circumferential direction U.
  • the four spring bars 17 are provided, which are substantially flat or lamellar exclusively in the radial directions Ri and R 2 and extend in the axial direction A, without having a Mutteckungslegiskomponente in the circumferential direction U.
  • Two Spring webs 17 lie diametrically opposite each other and extend in the same radial direction plane (Ri or R 2 ).
  • the spring bars 17 There are four spring bars 17 arranged at a 12 o'clock, 3 o'clock, 6 o'clock and 9 o'clock position, in particular according to the front view of FIG. Lb, so that equidistant circumferential distances are provided, which in the in Fig 1 are approximately 90 °.
  • the spring bars 17 have a thickness of a few millimeters or less in order to be elastically bendable in the circumferential direction U.
  • the design of the spring contour portion 21 by means of the four spring bars 17 and their arrangement cause the flange 1 is only in one direction (of the three coordinate directions: circumferential direction U, radial direction R, axial direction A), namely the circumferential direction U, elastic deformation soft.
  • the flange carrier 1 in particular the spring contour section 21, is much more resistant to deformation by a multiple. This causes reaction actuating forces to be diverted into the flange carrier 1 when actuating actuator forces are transmitted from the actuator to the control armature, the torsion component of which leads to significantly greater deformation of the flange carrier 1 in the circumferential direction U than the forces in the axial direction A or radial direction R.
  • the two deformation-resistant mounting mounting body 5, 7 in the circumferential direction U elastically displaced coupled to each other.
  • the elasticity of the spring contour section 21 should be adjusted such that a minimum displacement amplitude of 0.1 mm between the two fastening mounting bodies 5, 7 is achieved during normal operation of the actuator, in particular at the lowest actuator force.
  • This minimum displacement amplitude can be determined by conventional position detection devices, wherein in the examples given a magnetic field sensor arrangement is provided.
  • the spring contour section 21 itself reaches the one-dimensional elastic deformation property only in the circumferential direction U. No separate guide device on the flange carrier or deformation barriers is required, which would prevent a displacement in the other direction A, R.
  • the embodiment according to FIG. 1 represents a particularly simple, space-saving de Structure that can be used as a lantern and yoke in the field of field device technology.
  • the spring contour section 21 renders the flange carrier 1 deformation-soft in the torsional or circumferential direction U, but the flange carrier 1, in particular the spring contour section 21, is deformation-resistant in all radial directions R and in the axial section direction A.
  • the elastic deformation stiffness in the axial support direction and in the radial directions is significantly greater, namely preferably twice as large or a multiple as large as compared to the elastic deformation softness in the circumferential direction U.
  • Torsional forces acting between the Stellarmatur matteren mounting mounting body 7 and the actuator drive-side mounting mounting body 5, with an inductive or capacitive position measuring device, such as a production detection device, can be determined.
  • the spring contour section 21 is designed in a deformation-soft circumferential direction U such that a deformation path of at least 0.1 mm, preferably 0.5 mm or 1 mm is achieved.
  • different minimum deformation paths can be provided in each case, which the respective spring contour section 21 determines. For example, for an actuator with a 10 mm diameter actuator shaft, a minimum deformation path of 0.5% or 1% of the diameter of the actuator shaft through the spring contour section may be permitted.
  • a position detection device such as an inductive or capacitive measuring device, such as a magnetic field sensor, can measure the relative bearing due to elastic deformation of the spring contour section.
  • the position detection device is provided on an actuator-side or Stellarmaturpracticen end of the spring contour portion 21 in order to detect the maximum Relatiwerlagerung can.
  • a magnetic field sensor is provided which bears the reference numeral 23.
  • the magnetic field sensor 23 is associated with a magnetic field source, such as a permanent magnet, which is designated by the reference numeral 25.
  • the magnetic field source 25 is stationary with the deformation-resistant, adjusting armature-side fastening.
  • t Trentsmontage redesign 7 coupled while the magnetic field sensor 23 is fixedly secured to the deformation-resistant, actuator-side mounting flange 5.
  • the magnetic field sensor can detect the elastic deformation movement and forward this to a microcontroller of a positioner (not shown in detail), not shown.
  • the latter can calculate how the actuator forces, in particular a torsional moment, of the actuator, such as a pivoting drive, actually are. It has been found that with the flange carrier 1 according to the invention and the desired deformation structure, namely the spring contour section 21, a deformation movement, even visible from the outside, is generated between the actuator and the control armature, which can easily be detected with an inductive and capacitive measuring method. In this way, only the actuator forces are calculated and other special static disturbance forces can be filtered out easily. Even a visual plausibility check can be achieved with the visible displacement by the flange carrier 1 according to the invention.
  • the entire flange 1 is in one piece, in particular a piece of plastic or a piece of metal, injected or molded.
  • the two Befest Trentsflansch stresses 5, 7 and the spring contour portion 21 together with spring bars 17 are made of a piece of material.
  • the spring bars 17 are not formed by a single plate or arm structure, but each formed by two parallel slightly spaced lamellae to ensure a sufficiently high rigidity of the spring contour portion 21 in both the radial directions R ⁇ , R 2 and the Axialabstützraum A.
  • the lamella plates may have a cross section of 0.2 mm to 1.5 mm and have a circumferential distance from each other of substantially the thickness of the plate lamella.
  • all four spring bars have such a plate plate pair construction.
  • an actuator force measuring device is provided. However, this is not positioned in the area of the actuator, but distally, outside the actuator housing There, it is easily accessible, whereby its operation can be reliably checked.
  • FIG. 2a to 2c another embodiment of a Flanschchis invention is shown.
  • the same reference numerals are used for similar or identical components of the Flanschafters compared to the first embodiment of FIG. La to lc, wherein the reference numerals are increased by 100.
  • the object of the flange carrier 101 according to FIGS. 2a to 2c differs from the flange carrier 1 according to FIGS. 1a to 1c mainly by the spring contour section 121, which is in two parts and forms a weakened structure in the cylindrical inner bushing 161 and the fastening flange bodies 105, 107 with one another deformation soft in the circumferential direction U, but also in the radial direction R, connects.
  • the spring contour section 121 also has four spring webs 117 which extend according to the main extension in the axial support direction A at equidistant circumferential positions (12 o'clock, 3 o'clock, 6 o'clock, 9 o'clock), wherein they have an arm or rod shape.
  • the spring bars 117 open integrally into the actuator side mounting flange 105 and the Stellarmatur practiceen Befest whysflanschianu 107, in particular their flange 151, 153.
  • spring bars 17 a hinge-like connection of the spring bars to the Befest whysflansch- bodies 105 and 107 implemented, wherein in contrast to the embodiment of FIG. 1 pivot axes is aligned in the radial direction (in the embodiment of FIG. 1, the pivot axes in the axial support direction A are effective).
  • the spring contour portion 21 has the desired elastic deformation softness in the circumferential direction U, so that the position means can detect a deformation movement in this direction.
  • the flange carrier 101 in order to force an exclusive deformation movement in the circumferential direction U, has an additional, rigid recapturing sleeve 147 which avoids deflection of the spring webs 117 from their axial extent direction in the radial direction R, so that the radial direction components directly occur when an operational reaction force is introduced be accommodated in the Umgreifhülse 147 without a deformation of the Flanschyess 101 occurs in the action of the actuator forces in the radial direction.
  • a flange carrier 101 is created with a single preferred deformation direction, in the circumferential direction U, whereby the desired predetermined deformation direction is fixed and use as part of a measuring device is possible.
  • the respective spring bar 117 is made reinforced at the foot 141 at the transition to the actuator side mounting flange body 107 to axially form a weakened arm portion 143, for example, at a passage diameter D of 25 mm, a thickness of less than 5 mm, preferably between 1 mm and May have 3 mm. Also at the opposite end portion, which merges into the actuator-side mounting flange 105, the spring bar 117 is reinforced.
  • Ausweichaussparungen 145 are formed in a wide slot shape in the inner sleeve 161 in order to achieve the weakening of the Flanschlichlichenstein 101 and thus the deformation softness in the circumferential direction U.
  • Such a flange support 101 has a high dimensional stability and dimensional stability in the axial support direction A, wherein the deformation in the circumferential direction is significantly lower.
  • the flange plates 151, 153 of the mounting flange body 105, 107 are coupled together by the inner sleeve 161 (without engagement with the through hole 165).
  • the inner sleeve 161 has the radial-passage slot recesses 145, which cause the deformation capability in the circumferential direction U, wherein the vast foot portion of the inner sleeve 61 is integral with the flange plate 153 of the Stellarmatur practiceen Befest Trentsflansch stressess 107 executed.
  • the head portion of the inner bushing 161 opposite the integrally formed foot portion extends only partially into the through hole 163 of the flange plate 151 of the actuator side mounting flange body 105. Only the spring webs 117 of the inner bush 161 constitute the structural elastic force transmitting connection between the two flange plates 151, 153 of the mounting flange body ,
  • the magnetic field sensor 125 is accommodated in the flange plate 153 while the magnetic field source 125 is housed or disposed on the sleeve end portion 159 which is at a gap distance to the inside of the flange plate 153. Also, the flange carrier 101 is part of a measuring device and becomes such when the position measuring device is combined with it.
  • the magnetic field sensor 23, 123 may be connected to a positioner, not shown, to calculate and output functional test statements, maintenance statements, etc. based on the measurement data of the position measuring device.
  • the elastic deformation softness in deformation preferred direction (U) may be limited by a movement stop, which is formed for example by the through hole 13 in the embodiment of FIG. 2a to 2c.
  • This movement limitation of the flange carrier 1, 101 in the deformation preferred direction (circumferential direction U) is provided in order to avoid a deformation of the flange carrier beyond the yield strength or the like.
  • such an overload stop is designated by the reference numeral 171, the maximum amplitude of movement of the flange carrier 101 being determined by the axial dimension gap on the overload stop 171.

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Abstract

The invention relates to a flange support for reciprocal carrying of an actuator part, such as an actuating valve, of a process technology plant, such as a petrochemical plant, a food processing plant, a nuclear power plant, or the like, and of an actuating drive which actuates the actuator part, such as a pneumatic or electric lifting or slewing drive, wherein the flange support is designed to be deformation-weak in only one single preferred deformation direction, such as a circumferential direction surrounding an axial supporting direction of the flange support.

Description

Flanschträger zum gegenseitigen Tragen einer Stellarmatur und eines Stellantriebs  Flange support for mutual support of a control armature and an actuator
und Messeinrichtung  and measuring equipment
Die Erfindung betrifft einen Flanschträger zum gegenseitigen Tragen einer Stellarmatur, wie eines Stellventils, einer prozesstechnischen Anlage, wie einer chemischen oder petrochemi- schen Anlage, einer Lebensmittel verarbeitenden Anlage, insbesondere einer Brauerei, einer Kernkraftanlage oder dergleichen, und eines die Stellarmatur betätigenden Stellantriebs, wie eines pneumatischen Stellantriebs, insbesondere eines pneumatischen Hub- oder Schwenkantriebs. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Messeinrichtung, die sich des erfindungsgemäßen Flanschträgers bedient. The invention relates to a flange support for the mutual carrying of a control valve, such as a control valve, a process plant, such as a chemical or petrochemical plant, a food processing plant, in particular a brewery, a nuclear power plant or the like, and a Stellarmatur actuated actuator, such as a pneumatic actuator, in particular a pneumatic lifting or rotary actuator. Furthermore, the invention relates to a measuring device which makes use of the flange carrier according to the invention.
Es ist grundsätzlich bekannt, zur Messung eines Drehmoments bei einem Drehstellantrieb zum Betätigen des Stellventils der prozesstechnischen Anlage die dynamische, von der Drehantriebskraft abhängige Abstützgegenkraft des Drehantriebs an dem Flanschträger, der die Gehäuse des Drehantriebs und des Stellventils starr aneinander koppelt, zu messen. Aus DE 298 11 115 Ul ist ein Messsystem zur Erfassung der Spindelkraft einer Stellarmatur bekannt. Mit dem Messsystem soll ein Fehlverhalten der Armatur identifiziert werden, insbesondere wenn erhöhte Reibwerte infolge von Alterungseinflüsse oder Materialablagerung zu sehr großen Stellkräften führen. Es ist bekannt, einen Kraftsensor in Form eines Kraftmessrings als Unterlegscheibe an einer Verbindungsschraube am Trägerflansch zwischen der Stellarmatur und dem Stellantrieb zu montieren. It is generally known to measure a torque at a rotary actuator for actuating the control valve of the process plant the dynamic, dependent on the rotational drive force Abstützgegenkraft the rotary drive on the flange, which rigidly coupled to each other, the housing of the rotary drive and the control valve. From DE 298 11 115 Ul a measuring system for detecting the spindle force of a control valve is known. With the measuring system a malfunction of the valve is to be identified, especially when increased friction due to aging or material deposition lead to very large restoring forces. It is known to mount a force sensor in the form of a force measuring ring as a washer on a connecting screw on the support flange between the control armature and the actuator.
DE 38 20 838 AI offenbart eine Einrichtung zum Messen des Drehmoments einer durch einen Stellantrieb bewegbaren Stellarmatur. Bei einer Ausfuhrung sind das Gehäuse des Stellantriebs und das Gehäuse der Stellarmatur über einen buchsenförmigen Flanschträger miteinander verbunden, wobei Dehnmessstreifen an einem geschwächten Flanschträger-Abschnitt angeordnet sind, der als Freidrehung bezeichnet wird und durch eine dünne Flanschwand ausgebildet ist. Es ist bekannt, dass Dehnmessstreifen eine dehnende oder stauchende, elastische Verformung oberflächennah erfasst, wobei kleinste Verformungen im Γη-ΒεΓείΛ detektiert werden. Ein Dehnmessstreifen gibt Messwerte auf der Basis der Änderung dessen elektrischen Widerstands und direkte Auskunft über die dort wirkende Spannung. DE 38 20 838 AI discloses a device for measuring the torque of a movable actuator by a servo-valve. In one embodiment, the housing of the actuator and the housing of the control armature via a sleeve-shaped flange are connected to each other, wherein strain gauges are arranged on a weakened Flanschträger-section, which is referred to as free rotation and is formed by a thin flange wall. It is known that strain gauges have a stretching or compressive, elastic Deformation detected near the surface, with smallest deformations in Γη-ΒεΓείΛ be detected. A strain gauge gives readings based on the change in electrical resistance and direct information about the voltage acting there.
Es zeigte sich bei den bekannten Messsystemen, dass keine hohe Messgenauigkeit verlässlich sichergestellt werden kann, weil eine Vielzahl von vorhersehbaren und unvorhersehbaren Störkräften, die auf den Trägerflansch einwirken, mit dem bekannten Messkonzept keinen direkten präzisen Rückschluss auf die tatsächliche abgegebene, innere Stellkraft zulassen. It was found in the known measuring systems that no high accuracy can be reliably ensured because a variety of predictable and unpredictable disturbing forces acting on the support flange, with the known measuring concept no direct precise inference to the actual output, inner force allow.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, insbesondere einen Flanschträger zum Tragen einer Stellarmatur, wie eines Stellventils einer prozesstechnischen Anlage, und einen die Stellarmatur betätigenden Stellantrieb bereitzustellen, mit dem eine von dem Stellantrieb auf die Stellarmatur zu übertragende Stellkraft, wie ein Drehmoment, präzise bestimmt werden kann. It is an object of the invention to overcome the disadvantages of the prior art, in particular a flange support for carrying a control armature, such as a control valve of a process plant, and provide the actuator armature actuating actuator, with the one to be transmitted from the actuator to the control armature adjusting force how a torque can be precisely determined.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. This object is solved by the features of claim 1.
Danach ist ein Flanschträger zum Tragen einer Stellarmatur, wie eines Stellventils, einer prozesstechnischen Anlage, wie einer petrochemischen Anlage, einer Lebensmittel verarbeitenden Anlage, einer Kernkraftanlage oder dergleichen, und eines die Stellarmatur betätigenden, pneumatischen oder elektrischen Stellantriebs, wie eines Schwenkantriebs, vorgesehen. Der Flanschträger hält im montierten Zustand durch Übertragung der Trag- und Lagerkräfte zwischen den jeweiligen Gehäusen die Stellarmatur an dem Stellantrieb, so dass insbesondere keine weitere Tragstruktur notwendig ist. Ist die Stellarmatur ortsfest an einer Prozessanla- genleitung angebaut, trägt die Stellarmatur über den Flanschträger den Stellantrieb. Gleiches gilt umgekehrt, sollte der Stellantrieb an einem ortsfesten Bestandteil der Prozessanlage montiert sein und die Stellarmatur daran frei getragen sein. Es sei klar, dass sowohl die Stellarmatur als auch der Flanschträger an einem Prozessanlagenteil montiert sein kann, so dass nur ein Teil der Tragkräfte tatsächlich von dem Flanschträger zwischen den Gehäusen der Stellarmatur und des Stellantriebs übertragen werden. Der Flanschträger ist dazu ausgeführt, Reaktionskräfte zwischen den Gehäusen des Stellantriebs und der Stellarmatur zu übertragen, die entstehen, wenn der Stellantrieb die Stellarmatur in die gewünschte Position verfährt. Die Stellkräfte werden im Folgenden auch Betriebsstellkräfte genannt, die sich beispielsweise je nach Fluidströmungsstärke in der Prozessanlagenleitung und/oder Haft- und Gleitreibungs- kräften der beweglichen Elemente der Stellarmatur und des Stellantriebs ergeben. Wenn der Flanschträger ortsfest an eine Anlagenstruktur montiert ist, kann der Flanschträger beide, die Stellarmatur und den Stellantrieb, als einziges Tragelement tragen. Selbstverständlich können weitere zusätzliche Trag- und Stützelemente vorgesehen sein. Auf dem Gebiet der Feldgeräte wird der Flanschträger auch Laterne, Tragrahmen, Oberteil oder Joch genannt, wobei diese Tragstrukturen durch sich hauptsächlich in axialer Abstützrichtung erstreckende Abstützsäulen gebildet sind, die in beispielsweise äquidistanten Umfangsabständen zueinander angeordnet sind, um einen Zugriff von außen auf die Stellstange oder Stellwelle, die im Inneren der Laterne oder des Jochs verlaufen und bewegt werden, zu ermöglichen. Die Tragstruktur oder der Flanschträger kann aber auch eine geschlossene Rohrstruktur bilden, die abschnittsweise radial geöffnet oder geschwächt ist, um insbesondere die Abstützsäulen zu bilden. Der Flanschträger hat entsprechend seines ersten Begriffsteils zwei Flanschseiten, nämlich den stellantriebsseitigen Flansch und den stellarmaturseitigen Flansch, wobei eine starre, unbewegliche Befestigung des jeweiligen Gehäuses des Stellantriebs bzw. der Stellarmatur an den Flanschträger zu erreichen ist. Der Flanschträger kann einstückig mit dem jeweiligen Gehäuse der Stellarmatur und des Stellantriebs verbunden sein. Üblicherweise kann ein Flanschträger einen mittigen Durchgang aufweisen, durch den sich ein Stellglied, wie die Stellstange oder die Stellwelle, des Stellantriebs bzw. der Stellarmatur erstrecken kann. Die Stellstange bzw. Stellwelle hat einen Mindestquerschnitt, wie einen Durchmesser beispielsweise von 3 mm oder 5 mm bis über 300 mm, je nach Auslegung des Stellantriebs und der Stellarmatur. Der Stellantrieb erhält insbesondere bei prozesstechnischen Anlagen eine elektrische oder pneumatische Antriebsenergie, mit der eine Stellantriebskraft erzeugt wird, um eine Hubbewegung oder Schwenkbewegung der Stellarmatur auszuführen. Dabei kann der Stellantrieb eine Nennstellkraft abgeben, die zum Überwinden einer mechanischen Stellfeder ausgelegt sein kann und/oder in dem Bereich von 100 N bis 600 N, 800 N, 1000 N, 2000 N und gegebenenfalls darüber liegen kann. Thereafter, a Flanschträger for supporting a control valve, such as a control valve, a process plant, such as a petrochemical plant, a food processing plant, a nuclear power plant or the like, and a Stellarmatur actuated, pneumatic or electric actuator, such as a rotary actuator, is provided. The flange supports in the mounted state by transmitting the supporting and bearing forces between the respective housings, the control valve to the actuator, so that in particular no further supporting structure is necessary. If the control valve is mounted stationary on a process plant line, the control valve carries the actuator via the flange carrier. The same applies vice versa, the actuator should be mounted on a stationary part of the process plant and the control armature should be worn freely. It should be understood that both the control armature and the flange support may be mounted on a process equipment part such that only a portion of the support forces are actually transmitted by the flange support between the actuator armature and actuator housings. The flange carrier is designed to transmit reaction forces between the actuator and actuator housings that arise when the actuator moves the actuator to the desired position. The actuating forces are also referred to below as actuating actuating forces which, for example, depend on the fluid flow strength in the process plant line and / or static and sliding friction forces of the movable elements of the control valve and the actuator result. When the flange carrier is fixedly mounted to a plant structure, the flange carrier can carry both the control armature and the actuator as a single support member. Of course, additional additional support and support elements can be provided. In the field of field devices, the flange is also called lantern, support frame, upper part or yoke, which support structures are formed by mainly in the axial support direction extending support columns, which are arranged in, for example, equidistant circumferential distances from each other to allow access from the outside to the control rod or Stellwelle, which run inside the lantern or the yoke and be moved to allow. However, the support structure or the flange can also form a closed tube structure which is partially opened or weakened radially, in particular to form the Abstützsäulen. The flange has according to its first part of the term two sides of the flange, namely the actuator side flange and the Stellarmaturseitigen flange, with a rigid, immovable attachment of the respective housing of the actuator or the control armature is to reach the flange. The flange can be integrally connected to the respective housing of the control valve and the actuator. Usually, a flange can have a central passage through which an actuator, such as the control rod or the control shaft, the actuator or the control valve can extend. The control rod or actuating shaft has a minimum cross-section, such as a diameter, for example, from 3 mm or 5 mm to over 300 mm, depending on the design of the actuator and the control valve. The actuator receives in particular in process engineering equipment an electrical or pneumatic drive energy with which an actuator force is generated to perform a lifting movement or pivotal movement of the control valve. In this case, the actuator can deliver a Nennstellkraft that can be designed to overcome a mechanical spring and / or in the range of 100 N to 600 N, 800 N, 1000 N, 2000 N and optionally may be over.
Erfindungsgemäß ist der Flanschträger derart konzipiert, dass er nur in einer einzigen Deformationsvorzugsrichtung, wie in einer eine axiale Abstützrichtung des Flanschträgers umgebenden Umfangsrichtung, deformationsweich ausgebildet ist. Die einzige Deformationsvorzugsrichtung ist durch den Flanschträger festgelegt. Der Flanschträger lässt bei der Übertragung der Stellantriebskraft von dem Stellantrieb auf die Stellarmatur eine elastische Deformation nur in dieser Deformationsvorzugsrichtung zu, so dass ein stellantriebsseitiger Flanschabschnitt relativ zu einem stellarmaturseitigen Flanschabschnitt nur in der vorbestimmten Deformationsvorzugsrichtung verschoben wird. Anhand der Verschiebung oder Verlagerung der jeweiligen beiden Flanschabschnitte kann auf die aufgebrachten Nennstellkräfte des Stellantriebs Kenntnis geschlossen werden. Hierzu können Erfahrungswerte und flanschträgerspe- zifische Deformationsparameter, wie ein Elastizitätsmodul des Flanschträgers in der Deformationsvorzugsrichtung genutzt werden, um nach Erfassung der elastischen Deformationsbewegung in der Deformationsvorzugsrichtung die eingesetzte Nennstellkraft zu errechnen. Die Deformation ist elastisch, so dass bei fehlender Belastung - bei aufgehobener Stellkraft - der Flanschträger längs der Deformationsvorzugsrichtung in die Ausgangsposition / den Ausgangszustand zurückgeführt wird, in der insbesondere ausschließlich statische Tragkräfte wirken. According to the invention, the flange carrier is designed in such a way that it has a deformation-soft design only in a single preferred deformation direction, such as in a circumferential direction surrounding an axial support direction of the flange carrier. The only preferred deformation direction is determined by the flange. The flange carrier allows in the transmission of the actuator force from the actuator to the control armature elastic deformation only in this deformation preferred direction, so that an actuator-side flange relative to a Stellarmaturseitigen flange only in the predetermined Deformation preferred direction is shifted. On the basis of the displacement or displacement of the respective two flange sections can be closed to the applied Nennstellkräfte of the actuator knowledge. For this purpose, empirical values and flange carrier-specific deformation parameters, such as a modulus of elasticity of the flange carrier in the preferred deformation direction, can be used to calculate the nominal setting force used after detection of the elastic deformation movement in the preferred deformation direction. The deformation is elastic, so that in the absence of load - with repealed force - the flange is fed back along the direction of deformation preference in the starting position / the initial state in which act exclusively static load-bearing forces.
Der Flanschträger legt anhand seiner Tragfunktion ein Koordinatenrichtungssystem ausgehend vom Stellantrieb oder der Stellarmatur fest, und definiert eine axiale Abstützrichtung, die insbesondere mit der Stellrichtung des Stellantriebs und/oder der Längserstreckung der Stellstange zusammenfällt, eine zur Abstützrichtung senkrechte Radialrichtung, wobei vorzugsweise sämtliche sich sternförmig von der axialen Abstützrichtung radial erstreckende Radialrichtungen gemeint sind, sowie eine die Abstützrichtung umgebende und zur Radialrichtung senlcrechte Umfangsrichtung. Vorzugsweise fällt die Deformationsvorzugsrichtung mit genau einer, insbesondere der Umfangsrichtung des Flanschträgers, dieser drei Koordinatenrichtungen zusammen, wobei insbesondere der Flanschträger in den restlichen Richtungen, insbesondere sowohl in axialer Abstützrichtung als auch in der Radialrichtung, deformationssteifer ausgebildet ist. Erfindungsgemäß bewegen sich der stellantriebsseitige Flansch des Flanschträgers und der stellarmaturseitige Flansch des Flanschträgers längs der vordefinierten Deformationsvorzugsrichtung, wenn, insbesondere über die statischen Tragkräfte hinaus, Antriebsreaktionskräfte zwischen dem Stellantrieb und der Stellarmatur wirken. Diese Deformationsrelativbewegung, die in Deformationsvorzugsrichtung ausgerichtet ist, wird messtechnisch erfasst und insbesondere rechnerisch verarbeitet, um Rückschlüsse auf die aktuellen, abgegebenen Stellantriebskräfte zu ziehen. Mit den erfassten Stellantriebskräften können auch Rückschlüsse auf die Funktionsfähigkeit des Feldgeräts getroffen werden. Based on its supporting function, the flange carrier determines a coordinate direction system starting from the actuator or the control fitting, and defines an axial support direction, which coincides in particular with the setting direction of the actuator and / or the longitudinal extension of the control rod, a radial direction perpendicular to the support direction, preferably all star-shaped from The axial support direction radially extending radial directions are meant, as well as a peripheral direction surrounding the support direction and senlcrechte to the radial direction. Preferably, the deformation preferred direction coincides with exactly one, in particular the circumferential direction of the Flanschträgers, these three coordinate directions together, wherein in particular the flange is formed in the remaining directions, in particular both in the axial support direction and in the radial direction, deformation stiff. According to the invention, the actuator-side flange of the Flanschträgers and the Stellarmaturseitige flange of the Flanschträgers move along the predefined deformation preferred direction when, in particular beyond the static load forces, drive reaction forces between the actuator and the control armature act. This deformation relative movement, which is oriented in deformation preferred direction, is detected by measurement and processed in particular computationally to draw conclusions about the current, output actuator forces. With the detected actuator forces also conclusions about the functionality of the field device can be made.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung hat der Flanschträger einen stellantriebssei- tigen Flansch oder Befestigungsflanschkörper, einen stellarmaturseitigen Flansch oder Befes- tigungsflanschkörper und einen die beiden Flansche in Deformationsvorzugsrichtung federelastisch beweglich aneinander anlenlcenden Federkonturabschnitt. Der Federkonturabschnitt kann als federelastisches Kopplungsgelenk fungieren und insbesondere dazu ausgebildet sein, den ausgelegten Befestigungsflanschkörper federelastisch in eine Ausgangsposition zurückzuführen. Vorzugsweise ist der Federkonturabschnitt durch mehrere Federstege realisiert, die sich insbesondere einstückig zwischen den genannten Flanschen erstrecken. Die Federbeweglichkeit der Flansche mittels des Federkonturabschnitts kann durch separate, beweglich gelagerte Führungs- oder Gelenkelemente realisiert sein, die ein Verlagern der beiden Flansche nur in der Deformationsvorzugsrichtung zulassen, wobei zusätzliche Federelemente für das Rückführen in die vorbestimmte Ausgangsposition vorgesehen sein können. Zudem oder alternativ dazu kann der Federkonturabschnitt mit einer Deformationssperre versehen sein, welche eine Beweglichkeit des Federkonturabschnitts in einer anderen Pachtung wie der Deformationsvorzugsrichtung verhindert. In a preferred embodiment of the invention, the flange carrier has a Stellantriebssei- term flange or mounting flange body, a Stellarmaturseitigen flange or Befigungsungsflanschkörper and the two flanges in the preferred deformation direction spring elastically movable against each other anlenlcenden spring contour section. The spring contour section can act as a resilient coupling joint and in particular be designed to return the designed Befestigungsflanschkörper resiliently into a starting position. Preferably, the spring contour portion is realized by a plurality of spring webs, which in particular extend integrally between said flanges. The spring mobility of the flanges by means of the spring contour section can be realized by separate, movably mounted guide or hinge elements which allow a displacement of the two flanges only in the deformation preferred direction, with additional spring elements can be provided for returning to the predetermined starting position. Additionally or alternatively, the spring contour portion may be provided with a deformation barrier which prevents movement of the spring contour portion in another lease as the deformation preferred direction.
Vorzugsweise ist der Federkonturabschnitt ohne Führungs- oder Gelenkelemente und ohne zusätzliche Federelemente ausgeführt und auf der Basis eines einstückigen Metall- oder Kunststoffteils derart geschwächt und/oder ausgestaltet, dass der Flanschträger nur in der Deformationsvorzugsrichtung, vorzugsweise nur in Umfangsrichtung, deformationsweich ist, vorzugsweise deformationsweicher als in allen anderen Koordinatenrichtungen des Flanschträgers, wie in axialer Abstützrichtung und in radialer Richtung. Preferably, the spring contour portion is executed without guide or joint elements and without additional spring elements and weakened on the basis of a one-piece metal or plastic part and / or configured such that the flange is deformation soft only in the preferred deformation direction, preferably only in the circumferential direction, preferably deformation soft than in all other coordinate directions of the Flanschträgers, as in the axial support direction and in the radial direction.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die die Flanschträgerstruktur festlegende Deformationsvorzugsrichtung nicht linear, sondern kreisförmig umlaufend, vorzugsweise konzentrisch um die axiale Abstützrichtung. In a preferred embodiment of the invention, the deformation preferred direction defining the flange support structure is not linear, but circular, preferably concentric about the axial support direction.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist eine elastische Verformungssteifigkeit des Federkonturabschnitts in den anderen Koordinatenrichtungen, wie in axialer Abstützrichtung und in Radialrichtung, des Flanschträgers um wenigstens 50 %, vorzugsweise 100 %, insbesondere um das wenigstens Dreifache, wenigstens Vierfache oder wenigstens Fünffache, größer als eine elastische Verformungssteifigkeit des Federkonturabschnitts in Deformationsvorzugsrichtung, wie der Umfangsrichtung. In a further development of the invention, an elastic deformation stiffness of the spring contour section in the other coordinate directions, such as in the axial support direction and in the radial direction, of the Flanschträgers by at least 50%, preferably 100%, in particular by at least three times, at least four times or at least five times greater than one elastic deformation stiffness of the spring contour portion in the deformation preferential direction, such as the circumferential direction.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Flanschträger, insbesondere der Federkonturabschnitt, derart elastisch-deformationsweich in der Deformationsvorzugsrichtung ausgeführt, dass bei Übertragung einer Betriebsstellkraft, wie eines Betriebsdrehmoments, von dem Stellantrieb auf die Stellarmatur eine elastische Deformationsrelativbewegung zwi- sehen einem stellarmaturseitigen Flansch und einem stellantriebsseitigen Flansch in Deformationsvorzugsrichtung einhergeht, wobei die Deformationsrelativbewegung mittels einer Positionserfassungseinrichtung, wie einer induktiven oder kapazitiven Messeinrichtung, ermittelbar ist. Die ausgeführte Amplitude der Deformationsrelativbewegung ist aufgrund der konstruktiven Ausgestaltung des Federkonturabschnitts eingestellt, so dass die Positionserfassungseinrichtung auch Mindeststellantriebskräfte des Stellantriebs aufgrund einer Deformationsverlagerung der Flansche in der Deformationsvorzugsrichtung erfassen kann. Dabei können Deformationsbewegungsamplituden zwischen den beiden Flanschen von 0,1 mm, 0,2 mm, 0,3 mm, 0,5 mm, 0,8 mm, 1 mm, 1,5 mm, 2 mm, 3 mm, 5 mm, 10 mm oder mehr einhergehen. In a preferred embodiment of the invention, the flange carrier, in particular the spring contour section, is designed to be elastically deforming soft in the preferred deformation direction such that upon transmission of an operating force, such as an operating torque, from the actuator to the control armature, an elastic deformation relative movement between see a Stellarmaturseitigen flange and an actuator-side flange is accompanied in Deformationsvorzugsrichtung, the deformation relative movement by means of a position detection device, such as an inductive or capacitive measuring device, can be determined. The executed amplitude of the deformation relative movement is adjusted due to the constructional configuration of the spring contour section, so that the position detection device can also detect minimum actuating drive forces of the actuator due to a deformation displacement of the flanges in the deformation preferred direction. In this case, deformation movement amplitudes between the two flanges of 0.1 mm, 0.2 mm, 0.3 mm, 0.5 mm, 0.8 mm, 1 mm, 1.5 mm, 2 mm, 3 mm, 5 mm, 10 mm or more.
Insbesondere die induktive oder kapazitive oder potentiometrische Messeinrichtung benötigt Bewegungsamplituden größerer Abmessung, um ausreichend präzise Messergebnisse generieren zu können. Die Auslegung der elastische Deformationsweichheit bzw. der elastischen Mindestdeformationsverlagerungsamplitude des Flanschträgers kann von der Empfindlichkeit der ausgewählten Positionserfassungseinrichtung abhängig festgelegt sein. In particular, the inductive or capacitive or potentiometric measuring device requires movement amplitudes of larger dimensions in order to generate sufficiently precise measurement results. The design of the elastic deformation softness or elastic minimum deformation displacement amplitude of the flange carrier may be determined depending on the sensitivity of the selected position detection device.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Positionserfassungseinrichtung durch einen Magnetfeldsensor und eine Magnetfeldquelle gebildet, wobei der Magnetfeldsensor und die Magnetfeldquelle derart im Bereich des Federkonturabschnitts angeordnet sind, dass die Deformationsrelativbewegung des Magnetfeldsensors und der Magnetquelle in Deformationsvorzugsrichtung erfasst wird. Vorzugsweise ist der Magnetfeldsensor dem stellarmaturseitigen Flansch und die Magnetfeldquelle dem stellantriebsseitigen Flansch, oder umgekehrt, zugeordnet. In a preferred embodiment of the invention, the position detection device is formed by a magnetic field sensor and a magnetic field source, wherein the magnetic field sensor and the magnetic field source are arranged in the region of the spring contour section, that the deformation relative movement of the magnetic field sensor and the magnetic source is detected in the preferred deformation direction. Preferably, the magnetic field sensor is associated with the actuator armature side flange and the magnetic field source is associated with the actuator side flange, or vice versa.
Vorzugsweise ist der insbesondere geschwächte Federkonturabschnitt bei Übertragung einer Betriebsstellkraft von dem Stellantrieb auf die Stellarmatur einem Torsionsmoment ausgesetzt, wobei die Positionserfassungseinrichtung die elastische Deformationsrelativschwenk- bewegung erfasst. Preferably, the particular weakened spring contour section is subjected to a torsional moment upon transmission of an operating force from the actuator to the control armature, wherein the position detection device detects the elastic deformation relative pivoting movement.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Federkonturabschnitt des Flanschträgers in mehrere, vorzugsweise mindestens drei oder vier, vorzugsweise stabförmige Federstege oder -säulen realisiert, die einen an sich deformationssteifen, stellantriebsseitigen Flansch oder Montageanschluss, und einen deformationssteifen, stellarmaturseitigen Flansch oder Montageanschluss federelastisch beweglich aneinander koppeln. Die mehreren Federstege können derart konzipiert sein, dass sie als elastische, insbesondere einstückige Scharniergelenkverbindung zwischen den beiden Flanschen wirken, um die federelastische Deformationsweichheit in der Deformationsvorzugsrichtung zu schaffen. Vorzugsweise ist die Ausrichtung länglicher Federstege so eingerichtet, dass sie in der Deformationsvorzugsrichtung biegeweich sind. Bei Beaufschlagung von Betriebsreaktionskräften, die von dem Flanschträger übertragen werden, drücken diese auf die Federstege, die eine Verlagerung des stellantriebs- seitigen Flansches relativ zu dem stellarmaturseitigen Flansch nur in der Deformationsvorzugsrichtung zulassen. In a preferred embodiment of the invention, the spring contour portion of the Flanschträgers in a plurality, preferably at least three or four, preferably rod-shaped spring bars or columns realized, which in itself a deformation-resistant, actuator-side flange or mounting terminal, and a deformation-resistant, Stellarmaturseitigen flange or Mounting connection spring elastically coupled to each other. The plurality of spring bars may be designed such that they act as an elastic, in particular one-piece hinge connection between the two flanges to provide the resilient deformation softness in the preferred deformation direction. Preferably, the orientation of elongated spring webs is arranged so that they are bendable in the preferred deformation direction. Upon application of operating reaction forces transmitted by the flange carrier, they press on the spring bars, which allow a displacement of the actuator drive side flange relative to the Stellarmaturseitigen flange only in the preferred deformation direction.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung koppeln die mehreren Federstege einen stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörper elastisch an einen stellantriebsseitigen Befestigungskörper, wobei die Federstege derart strukturiert/geformt und/oder angeordnet sind, dass der Federkonturabschnitt nur in der Deformationsvorzugsrichtung elastisch deformationsweich ist und insbesondere in den anderen Richtungen deformationssteifer ist, insbesondere ohne an eine zusätzliche Führungseinrichtung oder Deformationssperre ansetzen zu müssen. Durch die Gestaltung des Federkontirrabschnitts selbst wird die elastische Deformationsweichheit nur in der Deformationsvorzugsrichtung erreicht, damit eine Relativverlagerung der beiden Flansche zueinander vorhersehbar messbar nur in einer Deformationsvorzugsrichtung einhergeht. In a further development of the invention, the plurality of spring bars coupling a Stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörper elastically to an actuator side mounting body, the spring bars are structured / shaped and / or arranged such that the Federkonturabschnitt is elastic deformation soft only in the deformation preferred direction and is particularly resistant to deformation in the other directions, in particular without having to start with an additional guide device or deformation barrier. Due to the design of the spring contra-section itself, the elastic deformation softness is achieved only in the preferred deformation direction, so that a relative displacement of the two flanges is predictably measurably accompanied only in a deformation preferred direction.
Vorzugsweise sind die mehreren Federstege und der stellarmaturseitige Flansch und der stell- antriebsseitige Flansch aus einem Stück, wie einem Kunststoffstück oder Metallstück, gefertigt. Preferably, the plurality of spring bars and the Stellarmaturseitige flange and the drive-side flange are made of one piece, such as a plastic piece or piece of metal.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich jeder Federsteg an einer bestimmten Umfangsposition insbesondere flächig ausschließlich axial (senkrecht zu Anlagefläche des stellarmaturseitigen und stellantriebsseitigen Flansches) und radial nach außen (von einem Anbindungsabschnitt des einen Flansches zu einem Anbindungsabschnitt des anderen Flansches), insbesondere ohne Umfangsrichtungskomponente. Auf diese Weise wird die gewünschte elastische Deformationsweichheit in Umfangsrichtung so wie die gewünschte De- formationssteifigkeit in Radialrichtung und Axialrichtung erreicht. Aufgrund der Einstückig- keit bleibt eine bauliche Einheit des Flanschträgers und seine Baukomponenten, Flansch, Federkonturabschnitt, Federstege, trotz der Deformation in eine Richtung bestehen. Vorzugsweise, insbesondere bei einer einstückigen Ausbildung mit den Flanschen, mündet der Federsteg in einen hülsenförmigen Anbindungsabschnitt des stellantriebsseitigen Flansches einerseits und andererseits in einen hülsenförmigen Anbindungsabschnitt des stellarma- turseitigen Flansches und geht dort über. Bei einer Ausführung liegen sich die jeweiligen An- bindungsabschnitte diametral radial gegenüber. Im Übergangsbereich wird der Federsteg verstärkt ausgebildet, um einen gewünschten Scharnierschwenkeffekt mit nur einem Bewegungsfreiheitsgrad durch den Federsteg zu erreichen, wobei insbesondere jeder Federsteg die gleiche Scharnierschwenlcrichtung festlegt. In a further development of the invention, each spring bar extends at a certain circumferential position in particular only axially (perpendicular to contact surface of the stellarmaturseitigen and Stellantriebsseitigen flange) and radially outward (from a connection portion of a flange to a connection portion of the other flange), in particular without circumferential direction component. In this way, the desired elastic deformation softness in the circumferential direction as well as the desired deformation stiffness in the radial direction and axial direction is achieved. Due to the one-piece construction remains a structural unit of the Flanschträgers and its components, flange, spring contour section, spring bars, despite the deformation in one direction. Preferably, in particular in a one-piece design with the flanges, the spring bar opens into a sleeve-shaped connection portion of the actuator-side flange on the one hand and on the other hand in a sleeve-shaped connecting portion of the stellarma- turseitigen flange and goes there. In one embodiment, the respective attachment sections are diametrically opposed radially. In the transition region of the spring bar is reinforced to achieve a desired hinge pivot effect with only one degree of freedom of movement through the spring bar, in particular each spring bar sets the same hinge pivoting.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die mehreren Federstege säulenförmig und/oder plattenförmig ausgebildet, wobei insbesondere die plattenförmigen Federstege jeweils durch ein lamellenartiges Paar zweier sich parallel erstreckender Plättchen realisiert sind, die insbesondere in einem Umfangsabstand vorzugsweise von weniger als 2 mm angeordnet sind. In a preferred embodiment of the invention, the plurality of spring bars are column-shaped and / or plate-shaped, wherein in particular the plate-shaped spring bars are each realized by a lamellar pair of two parallel extending plates, which are arranged in particular at a circumferential distance preferably less than 2 mm.
Bei einer alternativen oder kombinierbaren Ausführung der Erfindung sind die mehreren Federstege, die den stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörper elastisch an den stellantriebsseitigen Befestigungsflanschkörper koppeln, derart strukturiert und/oder angeordnet, dass der Federkonturabschnitt in der Deformationsvorzugsrichtung und wenigstens einer weiteren Richtung elastisch deformationsweich ausgestaltet ist, wobei in diesem Fall der Federkonturabschnitt zusätzlich eine Deformations sperre, wie einen Anschlag oder eine Umgreifhülse, umfasst, die insbesondere als separates Zusatzbauteil zu dem Federkonturabschnitt oder dem Flanschträger ausgeführt und montiert ist, und/oder eine Deformation des Federkonturabschnitts nur in der wenigstens einen weiteren Richtung derart sperrt, dass eine Deformationsrelativbewegung ausschließlich in der Deformationsvorzugsrichtung erfmdungs gemäß einhergeht. In an alternative or combinable embodiment of the invention, the plurality of spring bars which elastically couple the actuator arm side mounting flange body to the actuator side mounting flange body are structured and / or arranged such that the spring contour portion is resiliently deformed in the preferred deformation direction and at least one other direction Case of the spring contour section additionally includes a deformation barrier, such as a stop or a recapturing sleeve, which is designed and mounted in particular as a separate additional component to the spring contour section or the flange and / or a deformation of the spring contour section only in the at least one further direction so locks, that a deformation relative movement erfmdungs accrued exclusively in the deformation preferred direction.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der Flanschträger einen stellantriebsseitigen und einen stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörper oder Flansch. Dieser Befestigungs- flanschkörper hat eine Plattenform, wobei diese randnah mit mehreren Montagelöchern versehen ist, um den starren Anschluss an den Stellantrieb bzw. an die Stellarmatur zu realisieren. Die plattenförmigen Flansche definieren axial sich gegenüberliegende Innenflächen, an denen eine Magnetfeldquelle oder ein Magnetfeldsensor sich axial diametral gegenüberliegend angeordnet sind. Die plattenförmigen Flansche definieren voneinander abgewandte Au- ßenanlagenflächen, die derart geformt sind, dass eine flächige Anlage an einen insbesondere entsprechend geformten, formkomplementären Gehäuseabschnitt des Stellantriebs bzw. der Stellarmatur zugelassen ist. In a further development of the invention, the flange carrier comprises an actuator-side and a Stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörper or flange. This Befestigungs- flange body has a plate shape, which is provided close to the edge with a plurality of mounting holes to realize the rigid connection to the actuator or to the control valve. The plate-shaped flanges define axially opposed inner surfaces on which a magnetic field source or a magnetic field sensor are arranged axially diametrically opposite one another. The plate-shaped flanges define mutually remote au- Sßenanlagenflächen that are shaped so that a flat contact with a particular suitably shaped, complementary shape housing portion of the actuator or the control valve is allowed.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung haben der stellantriebsseitige und der stellarmatursei- tige Befestigungsflanschkörper jeweils eine Durchgangsöffnung insbesondere konzentrisch zur axialen Abstützrichtung. Durch die Durchgangsöffnung hindurch kann sich ein Stellglied des Stellantriebs und/oder der Stellarmatur berührungsfrei erstrecken. Auf diese Weise besitzt der jeweilige Befestigungsflanschkörper die buchsenartige oder hülsenförmige Grundform. In a further development of the invention, the actuator-side and the stellarmatursei- term mounting flange each have a passage opening in particular concentric to the axial support direction. Through the passage opening, an actuator of the actuator and / or the control armature can extend without contact. In this way, the respective Befestigungsflanschkörper has the sleeve-like or sleeve-shaped basic shape.
Der Flanschträger weist den geschwächten Federkonturabschnitt auf, um messtechnische Aussagen über Betriebsstellkräfte zu machen, die im Feldbetrieb von dem Stellantrieb an die Stellarmatur abgegeben werden. Der Federkonturabschnitt ist ein elastischer Soll- Deformationsabschnitt des ansonsten insbesondere starren und steifen Flanschträgers und veranlasst bei einer Stellkraftbeaufschlagung eine elastische Deformation in vorbestimmter Richtung, die insbesondere mittels eines Positionssensors abgetastet werden kann. Erfindungsgemäß ist der Federkonturabschnitt oder Soll-Deformationsabschnitt derart ausgebildet, dass bei Übertragung der Betriebsstellkraft, wie des Betriebsdrehmoments, von dem Stellantrieb auf die Stellarmatur eine elastische Deformationsbewegung, insbesondere zwischen einer stellantriebsseitigen Stelle des Federkontoabschnitts und einer stellarmaturseitigen Stelle des Federkonturabschnitts, mit einem Deformationsweg von mindestens 0,1 mm, 0,2 mm, 0,3 mm, 0,4 mm, 0,5 mm oder 1 mm oder von mindestens 0,5 % des Mindestquerschnitts der Stellstange/Stellwelle des Stellantriebs einhergeht. Der Federkonturabschnitt kann derart geschwächt sein, dass eine noch messbare Mindest-Deformationsverformung bereits dann auftritt, wenn normale (defektfrei, ohne Verschleiß, ohne erhöhten Reibwert) Mindest- Betriebsstellkräfte von dem Stellantrieb auf die Stellarmatur wirken. Je größer die detektierte Deformationsverformung bzw. die Deformationsamplitude ist, die der elastisch nachgebende Federkonturabschnitt zulässt, desto größer ist die wirkende Ist-Betriebsstellkraft, woraus Schlüsse unter anderem über den Verschleißzustand des Stellantriebs und der Stellarmatur gezogen werden können. Die messbare Relativverlagerung von mindestens 0,1 mm oder 0,5 % des Mindestquerschnitts der Stellstange soll bereits auftreten, wenn Betriebsstellkräfte gerade zur Überwindung der Innenreibung von Stellarmatur und Stellantrieb überwunden werden. Es sei klar, dass auch bei großdimensionierten Stellantrieben eine Relatiwerlagerung von mehr als 5 mm ausgeschlossen werden soll. Ein optimaler Verlagerungsamplitudenbe- reich liegt zwischen 0,1 mm und 2 mm oder 3 mm. Insbesondere sei klar, dass der Flanschträger und sein Federkonturabschnitt derart elastisch deformationsweich in der Deformationsvorzugsrichtung ausgeführt ist, dass auch bei hohen Betriebsstellkräften die Deformation in Deformationsvorzugsrichtung elastisch bleibt und die Streckgrenze im Bereich des Federkon- turabschnitts nicht erreicht wird. The flange has the weakened Federkonturabschnitt to make metrological statements about operating forces that are delivered in field operation of the actuator to the control armature. The spring contour section is an elastic nominal deformation section of the otherwise in particular rigid and stiff flange carrier and, when the actuating force is applied, causes an elastic deformation in a predetermined direction, which can be scanned in particular by means of a position sensor. According to the invention, the spring contour section or desired deformation section is designed such that upon transmission of the operating force, such as the operating torque, from the actuator to the control armature elastic deformation movement, in particular between an actuator side of the Federkontoabschnitts and a Stellarmaturseitigen body of the spring contour section, with a Deformationsweg of at least 0.1 mm, 0.2 mm, 0.3 mm, 0.4 mm, 0.5 mm or 1 mm or at least 0.5% of the minimum cross-section of the actuator control rod / actuator stem. The spring contour section can be so weakened that a still measurable minimum deformation deformation already occurs when normal (defect-free, without wear, without increased coefficient of friction) minimum operating forces act from the actuator to the control armature. The greater the detected deformation deformation or the deformation amplitude, which allows the elastically yielding spring contour section, the greater the effective actual operating force, from which conclusions can be drawn, inter alia, on the state of wear of the actuator and the control valve. The measurable relative displacement of at least 0.1 mm or 0.5% of the minimum cross section of the control rod should already occur when operating forces are overcome just to overcome the internal friction of the control valve and actuator. It is clear that even with large-sized actuators a Relatiwerlagerung should be excluded by more than 5 mm. An optimal displacement amplitude rich lies between 0.1 mm and 2 mm or 3 mm. In particular, it is to be understood that the flange carrier and its spring contour section are designed to be elastically deformation-soft in the preferred deformation direction so that the deformation in the preferred deformation direction remains elastic even at high operating forces and the yield point in the region of the spring contour section is not reached.
Erfindungsgemäß ist der Flanschträger elastisch deformationsweich ausgeführt sein, in der Vorzugs- oder Solldeformationsrichtung, in der Betriebsgegenkräfte wirken, die sich aufgrund der üblichen Betriebskräfte des Stellantriebs und der Stellarmatur aufgewendet werden. Dabei soll insbesondere eine gewünschte elastische Deformationsamplitude mindestens 0,1 mm sein und eine maximale Ausdehnung von bis zu 1 mm, 2 mm oder 3 mm bis 5 mm nicht überschritten werden. Erfindungsgemäß kann der Mindestdeformationsweg, der durch den Federkonturabschnitt zugelassen wird, bei wenigstens 0,3 % oder 0,5 %, vorzugsweise 1 %, 2 %, 3 %, 5 %, oder sogar 10 % der Mindeststärke, wie des Durchmessers, der Stellstange oder der Stellwelle des Stellantriebs bzw. der Stellarmatur sein. Hat das jeweilige Stellglied des Stellantriebs und der Stellarmatur eine Mindestquerschnittsabmessung oder einen Durchmesser von 10 mm, so soll bei einer Stellkraftübertragung im Normalbetrieb eine Deformationsamplitude von wenigstens 1 %, vorzugsweise bis zu 10 % oder 20 %, der Mindestquerschnittsabmessung durch den Federkonturabschnitt zugelassen werden. Bei einem Stellglied von 20 mm ist bei einem 0,5 %-igen Deformationsweganteil ebenfalls von einem absoluten Deformationsweg von mindestens 1 mm auszugehen, der sich bereits bei normalen, insbesondere niedrigen Betriebsstellkräften einstellt. According to the invention, the flange carrier is designed to be elastically deformable, in the preferred or desired deformation direction, in which operating counterforces act which are expended on account of the usual operating forces of the actuator and the control valve. In particular, a desired elastic deformation amplitude should be at least 0.1 mm and a maximum extension of up to 1 mm, 2 mm or 3 mm to 5 mm should not be exceeded. According to the invention, the minimum deformation path allowed by the spring contour portion may be at least 0.3% or 0.5%, preferably 1%, 2%, 3%, 5%, or even 10% of the minimum thickness, such as the diameter, of the control rod or the adjusting shaft of the actuator or the control valve. If the respective actuator of the actuator and the control valve has a minimum cross-sectional dimension or a diameter of 10 mm, so should a deformation amplitude of at least 1%, preferably up to 10% or 20%, the minimum cross-sectional dimension are allowed by the Federkonturabschnitt at a force transmission in normal operation. In the case of an actuator of 20 mm, with a 0.5% deformation path component, an absolute deformation path of at least 1 mm must also be assumed, which is already established at normal, in particular low operating forces.
Es zeigte sich, dass ein Deformationsweg von mindestens 0,1 mm ausreicht, um insbesondere handelsübliche kapazitive oder induktive oder potentiometrische Positionsmessmethoden einzusetzen. Mit den Messdaten über die elastische Deformation des Flanschträgers kann beispielsweise aus Erfahrungswerten, flanschträgerindividuellen Strukturkonstanten, wie Elastizitätsmodul, etc., eine Aussage über die wirkenden Ist-Betriebsstellkräfte zwischen Stellarmatur und dem Stellventil gemacht werden. Es ist von Vorteil, größere Bewegungsamplituden von einem oder mehreren Millimetern durch den Federkonturabschnitt zuzulassen, um die Positionsmessgenauigkeit zu erhöhen. It was found that a deformation path of at least 0.1 mm is sufficient in particular to use commercial capacitive or inductive or potentiometric position measuring methods. With the measurement data on the elastic deformation of the flange can be made, for example, from experience, flange support individual structural constants, such as modulus of elasticity, etc., a statement about the effective actual operating forces between the control valve and the control valve. It is advantageous to allow greater motion amplitudes of one or more millimeters through the spring contour portion to increase positional accuracy.
Im Gegensatz zum Stand der Technik wird eine Positionsmessung im Bereich des geschwächten Federkonturabschnitts mit nur einer Deformationsvorzugsrichtung beispielsweise bezüg- lieh der elastischen Relativbewegung zwischen einem stellantriebsseitigen Bereich des Federkonturabschnitts und einer stellarmaturseitigen Bereich des Federkonturabschnitts vorgesehen, um Rückschlüsse auf die absoluten Stellkräfte zu erhalten, die sich bei Übertragung der Antriebsstellkraft auf die Stellarmatur ergeben. Auf diese Weise können präzise Aussagen über die tatsächlichen Stellkräfte erhalten werden. In contrast to the prior art, a position measurement in the area of the weakened spring contour section with only one preferred deformation direction is referred to, for example. lent the elastic relative movement between an actuator side portion of the spring contour portion and a Stellarmaturseitigen area of the spring contour section provided in order to obtain conclusions about the absolute restoring forces that result in transmission of the drive actuating force on the control armature. In this way, precise statements about the actual restoring forces can be obtained.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum Messen einer Betriebsstellkraft, wie eines Betriebsstellmoments, eines eine Stellarmatur einer prozesstechnischen Anlage betätigenden Stellantriebs gemäß Anspruch 15 oder wie oben beschrieben. Die Messeinrichtung umfasst einen erfindungsgemäßen Flanschträger, wie er oben beschrieben ist. An dem Flanschträger sind die Stellarmatur und der Stellantrieb montierbar und/oder montiert, wobei der Flanschträger mit einer Positionserfassungseinrichtung kombiniert ist, um die elastische Deformation, die durch den Federkonturabschnitt erzwungen und veranlasst ist, in Deformationsvorzugsrichtung zu erfassen. Furthermore, the invention relates to a device for measuring an operating force, such as an operating torque, an actuating armature of a process plant actuated actuator according to claim 15 or as described above. The measuring device comprises a flange carrier according to the invention, as described above. The adjusting armature and the actuator can be mounted and / or mounted on the flange carrier, the flange carrier being combined with a position detection device in order to detect the elastic deformation which is forced and caused by the spring contour section in the direction of deformation.
Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Preferred embodiments are specified in the subclaims.
Weitere Eigenschaften, Merlanale und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen deutlich, in denen zeigen: Further characteristics, merlanals and advantages of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig. la eine perspektivische Ansicht eines erfmdungs gemäßen Flanschträgers einer ersten Fig. La is a perspective view of a erfmdungs contemporary flange of a first
Ausführung;  Execution;
Fig. lb eine Stirnansicht auf den Flanschträger nach Fig. la auf die stellarmaturseitige Stirnseite des Flanschträgers; Fig. Lb is an end view of the flange of Figure la on the Stellarmaturseitige end side of the flange.
Fig. lc eine Seitenansicht des Flanschträgers nach Fig. la und lb Fig. Lc is a side view of the flange according to Fig. La and lb
Fig. 2 a eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Flanschträgers einer zweiten 2 a is a perspective view of a flange carrier according to the invention of a second
Ausführung; Fig. 2b eine Stirnansicht auf den Flanschträger nach Fig. 2a auf die stellarmaturseitige Stirnseite des Flanschträgers; und Execution; 2b shows an end view of the flange carrier of Figure 2a on the Stellarmaturseitige end side of the flange. and
Fig. 2c eine Seitenansicht des Flanschträgers nach Fig. 2a und 2b. Fig. 2c is a side view of the flange according to Fig. 2a and 2b.
In Fig. la bis lc ist ein erfindungsgemäßer Flanschträger im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 1 versehen. Der Flanschträger 1 nimmt in seiner Grundform eine Buchsengestalt an und definiert eine axiale Abstützrichtung A und einen axialen Durchgangskanal 3, der zylindrisch ist und sich in axialer Abstützrichtung A erstreckt. Durch den zylindrischen Durchgangskanal 3 erstreckt sich und bewegt sich im montierten Zustand des Flanschträgers 1 die Stellstange oder die Stellwelle eines nicht näher dargestellten Stellantriebs, wobei sich die Stellstange/Stellwelle eine nicht naher dargestellte Stellarmatur, wie ein Stellventil, betätigt, indem die Stellantriebskräfte von dem Stellantrieb kraftschlüssig auf die Stellarmatur übertragen werden. Der zylindrische Durchgangskanal 3 ist konzentrisch zur axialen Abstützrichtung A geformt. In Fig. La to lc a flange according to the invention is generally provided with the reference numeral 1. The flange 1 assumes in its basic form a socket shape and defines an axial support direction A and an axial passage 3, which is cylindrical and extending in the axial support direction A. Through the cylindrical passage 3 extends and moves in the assembled state of the Flanschträgers 1, the control rod or the actuating shaft of an actuator, not shown, with the control rod / actuating shaft not shown in detail control armature, such as a control valve operated by the actuator forces of the Actuator to be transferred non-positively to the control valve. The cylindrical passage 3 is formed concentrically to the axial support direction A.
Der buchsenförmige Flanschträger 1 definiert Radia chtungen, wobei zwei zueinander senkrecht stehende Radialrichtungen Ri und R2 in Fig. lb angedeutet sind. Um die axiale Abstützrichtung A herum ist die Umfangs- oder Torsionsrichtung U definiert. The bush-shaped flange 1 defines Radia ments, wherein two mutually perpendicular radial directions Ri and R 2 in Fig. Lb are indicated. Around the axial support direction A around the circumferential or torsion U is defined.
Der Flanschträger 1 umfasst einen stellantriebsseitigen Befestigungsflanschkörper 5 und einen stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörper 7. In den plattenförmigen und im Wesentlichen quadratischen Befestigungsflanschkörpern 5, 7 sind vier Montagelöcher 55, 57 eingearbeitet, um das Gehäuse des nicht dargestellten Stellantriebs bzw. das Gehäuse der nicht dargestellten Stellarmatur starr, unbeweglich mit dem Flanschträger 1 zu montieren. The flange carrier 1 comprises an actuator-side mounting flange body 5 and a Stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörper 7. In the plate-shaped and substantially square Befestigungsflanschkörpern 5, 7 four mounting holes 55, 57 incorporated to the housing of the actuator, not shown, or the housing of the control armature, not shown, rigidly, immovable with the flange 1 to mount.
Beide Befestigungsflanschkörper 5, 7 haben eine bei Draufsicht quadratische oder zumindest rechteckförmige Flanschplatte 51, 53, an deren Ecken die Montagelöcher 55, 57 eingebracht sind, um die starre Befestigung an das nicht dargestellte Gehäuse des Stellantriebs bzw. der Stellarmatur zu realisieren. Als weiteres Hauptbestandteil des Flanschträgers 1 ist eine zylindrische Innenbuchse 61 mittig, koaxial zur Abstützrichtungsachse A angeordnet. Die Innenbuchse 61 definiert innenseitig den Durchgangskanal 3 auf der gesamten Axiallänge des Flanschträgers 1. Die Innenbuchse 61 ist außenseitig wie innenseitig im Wesentlichen zylindrisch und überbrückt den axialen Abstand der beiden Flanschplatten 51, 53. Bei dem Flansch- träger 1 aus Fig. la bis lc geht die zylindrische Innenbuchse 61 einstückig in die Flanschplatte 51 über, ohne eine Aussparung am Umfang der Anbindung zu bilden. Die stellantriebssei- tige Flanschplatte 51 und die Innenhülse 61 sind aus einem Stück, insbesondere aus einem Metallstück, gefertigt. Die Flanschplatte 51 des stellantriebsseitigen Befestigungsflanschkörpers 5 hat eine Durchgangsöffnung 63, der in den zylindrischen Durchgangskanal 3 in der Innenbuchse 61 mündet. Stellarmaturseitig erstreckt sich die zylindrische Innenbuchse 61 in eine quadratische, mittig angeordnete Durchgangsöffnung 65 und wird eingreifend aufgenommen. Both Befestigungsflanschkörper 5, 7 have a top view square or at least rectangular flange plate 51, 53, at the corners of the mounting holes 55, 57 are introduced to realize the rigid attachment to the housing, not shown, of the actuator or the control valve. As a further main component of the Flanschträgers 1, a cylindrical inner bushing 61 is arranged centrally, coaxially to Abstützrichtungsachse A. The inner bush 61 defines on the inside the through-channel 3 over the entire axial length of the flange carrier 1. The inner bush 61 is substantially cylindrical on the outside and inside and bridges the axial distance between the two flange plates 51, 53. Carrier 1 of Fig. La to lc is the cylindrical inner sleeve 61 integrally into the flange plate 51, without forming a recess on the circumference of the connection. The actuator-side flange plate 51 and the inner sleeve 61 are made of one piece, in particular of a piece of metal. The flange plate 51 of the actuator side mounting flange body 5 has a through hole 63 which opens into the cylindrical passage 3 in the inner bushing 61. Stellarmaturseitig the cylindrical inner sleeve 61 extends into a square, centrally disposed passage opening 65 and is received engaging.
Um eine elastisch deformierbare, in einer Deformationsvorzugsrichtung U bewegliche Verbindung zwischen den beiden Befestigungsflanschkörpern 5, 7 zu erhalten, ist ein Federkon- turabschmtt 21 des Flanschträgers 1 durch vier Federstege 17 realisiert. Von der Außenseite der zylindrischen Innenbuchse 61 erstrecken sich die Federstege 17 radial. In order to obtain an elastically deformable connection, movable in a preferred deformation direction U, between the two mounting flange bodies 5, 7, a spring contour offset 21 of the flange carrier 1 is realized by four spring webs 17. From the outside of the cylindrical inner bushing 61, the spring webs 17 extend radially.
Beide Befestigungsflanschkörper 5, 7 haben eine Grundplattenform mit Durchgangsöffnun- gen 63, 65 für den Durchgangskanal 3. Der stellarmaturseitige Befestigungsflanschkörper 7 ist sowohl in Radialrichtung R als auch in Axialrichtung A stärker ausgebildet als der stellan- triebsseitige Befestigungsflanschkörper 5. Wie insbesondere in Fig. la ersichtlich ist, ist die mittig angeordnete, quadratische Durchgangsöffnung 65 im Befestigungsflanschkörper 7 größer als die zylindrische Innenbuchse 61 des stellantriebsseitigen Befestigungsflanschkörpers 5 abgemessen. Die Innenbuchse 61 steckt (berührungsfrei) konzentrisch (bis auf Federstege 17) in die Durchgangsöffnung 65 des stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörpers 7, wobei der stellantriebsseitige Befestigungsflanschkörper 5 durch die Innenbuchse 61 in einem stets konstanten Axialabstand (in axialer Abstützrichtung A) zum stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörper 7 liegt. Ein endseitiger Abschnitt der Innenbuchse 61 wird von der Flanschplatte 53 in Umfangsrichtung U vollständig umgeben. Both Befestigungsflanschkörper 5, 7 have a base plate shape with Durchgangsöffnun- gene 63, 65 for the passage 3. The Stellarmaturseitige Befestigungsflanschkörper 7 is formed both in the radial direction R and in the axial direction A stronger than the actuator drive-side Befestigungsflanschkörper 5. As in particular in Fig. La it can be seen, the centrally disposed, square passage opening 65 in the mounting flange body 7 is larger than the cylindrical inner sleeve 61 of the actuator-side mounting flange body 5 measured. The inner sleeve 61 is inserted (non-contact) concentrically (except for spring bars 17) in the through hole 65 of the Stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörpers 7, wherein the actuator side Befestigungsflanschkörpers 5 through the inner sleeve 61 in an always constant axial distance (in the axial support direction A) to the stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörper 7. An end portion of the inner sleeve 61 is completely surrounded by the flange plate 53 in the circumferential direction U.
Um den geschwächten, elastisch nachgebenden Federkontur abschnitt 21 zwischen der Innenbuchse 61 (13), welche einstückig mit der stellantriebsseitigen Flanschplatte 51 ausgebildet ist, und der stellantriebsseitigen Flanschplatte 53 des Befestigungsflanschkörpers 7 zu realisieren, sind die vier Federstege 17 vorgesehen, die sich im Wesentlichen platten- oder lamel- lenförmig ausschließlich in den Radialrichtungen Ri bzw. R2 und in Axialrichtung A erstrecken, ohne eine Erstteckungsrichtungskomponente in Umfangsrichtung U zu haben. Zwei Federstege 17 liegen sich diametral gegenüber und erstrecken sich in der gleichen Radialrich- tungsebene (Ri bzw. R2). In order to realize the weakened, elastically yielding spring contour portion 21 between the inner sleeve 61 (13) integrally formed with the actuator side flange plate 51 and the actuator side flange plate 53 of the mounting flange body 7, the four spring bars 17 are provided, which are substantially flat or lamellar exclusively in the radial directions Ri and R 2 and extend in the axial direction A, without having a Erstteckungsrichtungskomponente in the circumferential direction U. Two Spring webs 17 lie diametrically opposite each other and extend in the same radial direction plane (Ri or R 2 ).
Es sind vier Federstege 17 auf einer 12-Uhr-, 3-Uhr-, 6-Uhr- und 9-Uhr-Position angeordnet, insbesondere gemäß der Stirnansicht gemäß Fig. lb, so dass äquidistante Umfangsabstände vorgesehen sind, die in den in Fig. 1 gezeigten Ausfuhrungen bei etwa 90° liegen. Die Federstege 17 haben eine Stärke von wenigen Millimetern oder weniger, um in Umfangsrichtung U elastisch biegeweich zu sein. Die Gestaltung des Federkonturabschnitts 21 mittels der vier Federstege 17 und deren Anordnung bewirken, dass der Flanschträger 1 nur in einer Richtung (von den drei Koordinatenrichtungen: Umfangsrichtung U, Radialrichtung R, Axialrichtung A), nämlich der Umfangsrichtung U, elastisch deformations weich ist. In den anderen Koordinatenrichtungen A, R ist der Flanschträger 1, insbesondere der Federkonturabschnitt 21, um ein Vielfaches deformationssteifer. Dies bewirkt, dass beim Einleiten von Stellantriebskräften von dem Stellantrieb auf die Stellarmatur Reaktionsstellkräfte in den Flanschträger 1 abgeleitet werden, wobei deren Torsionsanteil zu einer deutlich stärkeren Deformation des Flanschträgers 1 in Umfangsrichtung U führt, als die Kräfteanteile in Axialrichtung A oder Radialrichtung R. There are four spring bars 17 arranged at a 12 o'clock, 3 o'clock, 6 o'clock and 9 o'clock position, in particular according to the front view of FIG. Lb, so that equidistant circumferential distances are provided, which in the in Fig 1 are approximately 90 °. The spring bars 17 have a thickness of a few millimeters or less in order to be elastically bendable in the circumferential direction U. The design of the spring contour portion 21 by means of the four spring bars 17 and their arrangement cause the flange 1 is only in one direction (of the three coordinate directions: circumferential direction U, radial direction R, axial direction A), namely the circumferential direction U, elastic deformation soft. In the other coordinate directions A, R, the flange carrier 1, in particular the spring contour section 21, is much more resistant to deformation by a multiple. This causes reaction actuating forces to be diverted into the flange carrier 1 when actuating actuator forces are transmitted from the actuator to the control armature, the torsion component of which leads to significantly greater deformation of the flange carrier 1 in the circumferential direction U than the forces in the axial direction A or radial direction R.
Aufgrund der Anordnung der Federstege 17 sowie deren flächige Erstreckung sowohl in Radialrichtung R als auch in axialer Abstützrichtung A werden die beiden deformationssteifen Befestigungsmontagekörper 5, 7 in Umfangsrichtung U elastisch verlagerbar aneinander gekoppelt. Die Elastizität des Federkonturabschnitts 21 soll derart eingestellt werden, dass eine bei dem Normalbetrieb des Stellantriebs, insbesondere bei der geringsten Stellantriebskraft, eine Mindestverschiebungsamplitude von 0,1 mm zwischen den beiden Befestigungsmontagekörpern 5, 7 erreicht wird. Diese Mindestverlagerungsamplitude kann durch herkömmliche Positionserfassungseinrichtungen ermittelt werden, wobei in den angegebenen Beispielen eine Magnetfeldsensoranordnung vorgesehen ist. Due to the arrangement of the spring bars 17 and their areal extent both in the radial direction R and in the axial support direction A, the two deformation-resistant mounting mounting body 5, 7 in the circumferential direction U elastically displaced coupled to each other. The elasticity of the spring contour section 21 should be adjusted such that a minimum displacement amplitude of 0.1 mm between the two fastening mounting bodies 5, 7 is achieved during normal operation of the actuator, in particular at the lowest actuator force. This minimum displacement amplitude can be determined by conventional position detection devices, wherein in the examples given a magnetic field sensor arrangement is provided.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführung des Flanschträgers 1 erreicht der Federkonturabschnitt 21 selbst die erfindungsgemäße, eindimensionale elastische Deformationseigenschaft nur in Umfangsrichtung U. Es ist keine separate Führungseinrichtung am Flanschträger oder Deformationssperren erforderlich, welche einer Verlagerung in anderer Richtung A, R entgegenstehen würden. Insofern stellt die Ausführung nach Fig. 1 eine besonders einfache, raumsparen- de Struktur dar, die als Laterne und Joch auf dem Gebiet der Feldgerättechnik eingesetzt werden kann. In the embodiment of the flange carrier 1 shown in FIG. 1, the spring contour section 21 itself reaches the one-dimensional elastic deformation property only in the circumferential direction U. No separate guide device on the flange carrier or deformation barriers is required, which would prevent a displacement in the other direction A, R. In this respect, the embodiment according to FIG. 1 represents a particularly simple, space-saving de Structure that can be used as a lantern and yoke in the field of field device technology.
Es sei klar, dass auch drei oder mehr Federstege 17, insbesondere in äquidistanten Umfangs- abständen zueinander, vorgesehen sein können, um den gewünschten Federkonturabschnitt 21 zu bilden. Der Federkontur abschnitt 21 macht den Flanschträger 1 in Torsions- oder Um- fangsrichtung U deformationsweich, allerdings ist der Flanschträger 1, insbesondere der Federkonturabschnitt 21, in allen Radialrichtungen R sowie in der Axialabschnittsrichtung A deformationssteif. Die elastische Deformationssteifheit in axialer Abstützrichtung sowie in Radialrichtungen ist deutlich größer, nämlich vorzugsweise doppelt so groß oder ein Vielfaches so groß im Vergleich zu der elastischen Deformationsweichheit in Umfangsrichtung U. It is clear that three or more spring webs 17, in particular at equidistant circumferential distances from one another, can be provided in order to form the desired spring contour section 21. The spring contour section 21 renders the flange carrier 1 deformation-soft in the torsional or circumferential direction U, but the flange carrier 1, in particular the spring contour section 21, is deformation-resistant in all radial directions R and in the axial section direction A. The elastic deformation stiffness in the axial support direction and in the radial directions is significantly greater, namely preferably twice as large or a multiple as large as compared to the elastic deformation softness in the circumferential direction U.
Torsionskräfte, die zwischen dem stellarmaturseitigen Befestigungsmontagekörper 7 und dem stellantriebsseitigen Befestigungsmontagekörper 5 wirken, sind mit einer induktiven oder kapazitiven Positionsmesseinrichtung, wie einer Produktionserfassungseinrichtung, ermittelbar. Der Federkonturabschnitt 21 ist derart deformationsweich Umfangsrichtung U gestaltet, dass ein Deformationsweg von wenigstens 0,1 mm, vorzugsweise 0,5 mm oder 1 mm erreicht wird. Bei unterschiedlichen Stellantrieben können jeweils unterschiedliche Mindestdeforma- tionswege vorgesehen sein, welche der jeweilige Federkonturabschnitt 21 bestimmt. Beispielsweise bei einem Stellantrieb mit einer Stellwelle mit einem Durchmesser von 10 mm kann ein Mindestdeformationsweg von 0,5 % oder 1 % des Durchmessers der Stellwelle durch den Federkonturabschnitt zugelassen werden. Torsional forces acting between the Stellarmaturseitigen mounting mounting body 7 and the actuator drive-side mounting mounting body 5, with an inductive or capacitive position measuring device, such as a production detection device, can be determined. The spring contour section 21 is designed in a deformation-soft circumferential direction U such that a deformation path of at least 0.1 mm, preferably 0.5 mm or 1 mm is achieved. In the case of different actuators, different minimum deformation paths can be provided in each case, which the respective spring contour section 21 determines. For example, for an actuator with a 10 mm diameter actuator shaft, a minimum deformation path of 0.5% or 1% of the diameter of the actuator shaft through the spring contour section may be permitted.
Die Bewegungsamplitude ist derart groß, dass eine Positionserfassungseinrichtung, wie eine induktive oder kapazitive Messeinrichtung, wie ein Magnetfeldsensor, die Relatiwerlagerung aufgrund elastischer Deformation des Federkonturabschnitts messen kann. Vorzugsweise ist die Positionserfassungseinrichtung an einem stellantriebsseitigen oder stellarmaturseitigen Ende des Federkonturabschnitts 21 vorgesehen, um die maximale Relatiwerlagerung erfassen zu können. The movement amplitude is so great that a position detection device, such as an inductive or capacitive measuring device, such as a magnetic field sensor, can measure the relative bearing due to elastic deformation of the spring contour section. Preferably, the position detection device is provided on an actuator-side or Stellarmaturseitigen end of the spring contour portion 21 in order to detect the maximum Relatiwerlagerung can.
Bei der in Fig. la und lb dargestellten Ausführung ist ein Magnetfeldsensor vorgesehen, der die Bezugsziffer 23 trägt. Der Magnetfeldsensor 23 ist einer Magnetfeldquelle zugeordnet, wie einem Dauermagnet, die mit der Bezugsziffer 25 versehen ist. Wie in Fig. la ersichtlich, ist die Magnetfeldquelle 25 ortsfest mit dem deformationssteifen, stellarmaturseitigen Befes- tigungsmontagekörper 7 gekoppelt, während der Magnetfeldsensor 23 ortsfest an dem deformationssteifen, stellantriebsseitigen Befestigungsflanschkörper 5 befestigt ist. Bei einer Deformationsbewegung in Umfangsrichtung von über wenigstens 0,1 mm kann der Magnetfeldsensor die elastische Deformationsbewegung erfassen und diese an einen nicht näher dargestellten Mikrocontroller eines Stellungsreglers (nicht näher dargestellt) weiterleiten. Dieser kann aufgrund von Erfahrungswerten und gespeicherten Daten im Hinblick auf den Elastizitätsmodul des Federkonturabschnitts berechnen, wie die Stellantriebskräfte, insbesondere ein Torsionsmoment, des Stellantriebs, wie eines Schwenkantriebs, tatsächlich sind. Es stellte sich heraus, dass mit dem erfindungsgemäßen Flanschträger 1 und der darin angeordneten Solldeformationsstruktur, nämlich des Federkonturabschnitts 21, eine sogar von außen ersichtliche Deformationsbewegung zwischen dem Stellantrieb und der Stellarmatur generiert wird, welche mit einem induktiven und kapazitiven Messverfahren einfach erfassbar sind. Auf diese Weise werden ausschließlich die Stellantriebskräfte berechnet und andere besondere statische Störkräfte können ohne weiteres rausgefiltert werden. Selbst eine visuelle Plausi- bilitätsprüfung ist mit der sichtbaren Verlagerung durch den erfindungs gemäßen Flanschträger 1 erreichbar. In the embodiment illustrated in FIGS. 1 a and 1 b, a magnetic field sensor is provided which bears the reference numeral 23. The magnetic field sensor 23 is associated with a magnetic field source, such as a permanent magnet, which is designated by the reference numeral 25. As can be seen in FIG. 1a, the magnetic field source 25 is stationary with the deformation-resistant, adjusting armature-side fastening. tigungsmontagekörper 7 coupled while the magnetic field sensor 23 is fixedly secured to the deformation-resistant, actuator-side mounting flange 5. In a deformation movement in the circumferential direction of at least 0.1 mm, the magnetic field sensor can detect the elastic deformation movement and forward this to a microcontroller of a positioner (not shown in detail), not shown. Based on empirical values and stored data with regard to the modulus of elasticity of the spring contour section, the latter can calculate how the actuator forces, in particular a torsional moment, of the actuator, such as a pivoting drive, actually are. It has been found that with the flange carrier 1 according to the invention and the desired deformation structure, namely the spring contour section 21, a deformation movement, even visible from the outside, is generated between the actuator and the control armature, which can easily be detected with an inductive and capacitive measuring method. In this way, only the actuator forces are calculated and other special static disturbance forces can be filtered out easily. Even a visual plausibility check can be achieved with the visible displacement by the flange carrier 1 according to the invention.
Vorzugsweise ist der gesamte Flanschträger 1 aus einem Stück, insbesondere einem Kunststoffstück oder einem Metallstück, gespritzt oder geformt. Dabei sind die beiden Befestigungsflanschkörper 5, 7 als auch der Federkonturabschnitt 21 samt Federstege 17 aus einem Materialstück gefertigt. Preferably, the entire flange 1 is in one piece, in particular a piece of plastic or a piece of metal, injected or molded. The two Befestigungsflanschkörper 5, 7 and the spring contour portion 21 together with spring bars 17 are made of a piece of material.
Vorzugsweise sind die Federstege 17 nicht durch eine einzelne Platten- oder Armstruktur gebildet, sondern jeweils durch zwei parallele in einem geringfügigen Abstand angeordneten Lamellen ausgebildet, um eine ausreichend hohe Steifigkeit des Federkonturabschnitts 21 sowohl in den Radialrichtungen R\, R2 und der Axialabstützrichtung A sicherzustellen. Die Lamellenplatten können einen Querschnitt von 0,2 mm bis 1,5 mm aufweisen und haben einen Umfangsabstand zueinander von im Wesentlichen der Stärke der Plattenlamelle. Vorzugsweise haben alle vier Federstege einen derartigen Plattenlamellen-Paaraufbau. Preferably, the spring bars 17 are not formed by a single plate or arm structure, but each formed by two parallel slightly spaced lamellae to ensure a sufficiently high rigidity of the spring contour portion 21 in both the radial directions R \ , R 2 and the Axialabstützrichtung A. , The lamella plates may have a cross section of 0.2 mm to 1.5 mm and have a circumferential distance from each other of substantially the thickness of the plate lamella. Preferably, all four spring bars have such a plate plate pair construction.
Wird der Flanschträger 1 in Kombination mit dem Magnetfeldsensor 23 eingesetzt, ist eine erfindungsgemäße Stellantriebskraft-Messeinrichtung geschaffen. Diese ist allerdings nicht im Bereich des Stellantriebs positioniert, sondern distal, außerhalb des Stellantriebsgehäuses an dem Flanschträger 1. Dort ist sie leicht erreichbar, wodurch dessen Funktionsweise zuverlässig überprüft werden kann. If the flange carrier 1 is used in combination with the magnetic field sensor 23, an actuator force measuring device according to the invention is provided. However, this is not positioned in the area of the actuator, but distally, outside the actuator housing There, it is easily accessible, whereby its operation can be reliably checked.
In Fig. 2a bis 2c ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flanschträgers dargestellt. Zur einfachen Lesbarkeit der Figurenbeschreibung sind dieselben Bezugszeichen für ähnliche oder gleiche Bestandteile des Flanschträgers im Vergleich zu der ersten Ausführung nach Fig. la bis lc verwendet, wobei die Bezugszeichen um 100 erhöht sind. Der Gegenstand des Flanschträgers 101 gemäß Fig. 2a bis 2c unterscheidet sich von dem Flanschträger 1 nach Fig. la bis lc vor allem durch den Federkonturabschnitt 121, der zweiteilig ist und eine geschwächte Struktur in der zylindrischen Innenbuchse 161 bildet und die Befestigungsflanschkörper 105, 107 miteinander deformationsweich in Umfangsrichtung U, aber auch in Radialrichtung R, verbindet. Der Federkonturabschnitt 121 hat ebenso vier Federstege 117, die sich gemäß Haupterstreckung in der axialen Abstützrichtung A an äquidistanten Um- fangspositionen (12 Uhr, 3 Uhr, 6 Uhr, 9 Uhr) erstrecken, wobei sie eine Arm- oder Stab form aufweisen. In Fig. 2a to 2c, another embodiment of a Flanschträgers invention is shown. For ease of reading the figure description, the same reference numerals are used for similar or identical components of the Flanschträgers compared to the first embodiment of FIG. La to lc, wherein the reference numerals are increased by 100. The object of the flange carrier 101 according to FIGS. 2a to 2c differs from the flange carrier 1 according to FIGS. 1a to 1c mainly by the spring contour section 121, which is in two parts and forms a weakened structure in the cylindrical inner bushing 161 and the fastening flange bodies 105, 107 with one another deformation soft in the circumferential direction U, but also in the radial direction R, connects. The spring contour section 121 also has four spring webs 117 which extend according to the main extension in the axial support direction A at equidistant circumferential positions (12 o'clock, 3 o'clock, 6 o'clock, 9 o'clock), wherein they have an arm or rod shape.
Die Federstege 117 münden einstückig in den stellantriebsseitigen Befestigungsflanschkörper 105 und den stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörper 107, insbesondere deren Flanschplatten 151, 153. Auf diese Weise werden ähnlich wie bei der Ausführung gemäß Fig. 1 (Federstege 17) eine scharnierartige Anbindung der Federstege zu den Befestigungsflansch- körpern 105 und 107 realisiert, wobei im Gegensatz zur Ausführung nach Fig. 1 Schwenkachsen in Radialrichtung ausgerichtet ist (bei der Ausführung gemäß Fig. 1 sind die Schwenkachsen in axialer Abstützrichtung A wirksam). The spring bars 117 open integrally into the actuator side mounting flange 105 and the Stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörper 107, in particular their flange 151, 153. In this way, similar to the embodiment of FIG. 1 (spring bars 17) a hinge-like connection of the spring bars to the Befestigungsflansch- bodies 105 and 107 implemented, wherein in contrast to the embodiment of FIG. 1 pivot axes is aligned in the radial direction (in the embodiment of FIG. 1, the pivot axes in the axial support direction A are effective).
Wie bereits dargelegt, hat der Federkonturabschnitt 21 die gewünschte elastische Deformationsweichheit in Umfangsrichtung U, damit die Positionseinrichtung eine Deformationsbewegung in dieser Richtung erfassen kann. Um allerdings eine ausschließliche Deformationsbewegung in Umfangsrichtung U zu erzwingen, hat der Flanschträger 101 gemäß Fig. 2 eine zusätzliche, starre Umgreifhülse 147, welche ein Ausweichen der Federstege 117 aus deren axialer Erstreckungsrichtung in Radialrichtung R vermeidet, so dass bei einer eingeleiteten Betriebsreaktionskraft die Radialrichtungskomponenten unmittelbar in der Umgreifhülse 147 aufgenommen werden, ohne dass eine Deformation des Flanschträgers 101 beim Wirken der Stellantriebskräfte in Radialrichtung auftritt. Auf diese Weise wird ein Flanschträger 101 mit einer einzigen bevorzugten Deformationsrichtung, in Umfangsrichtung U, geschaffen, wodurch die gewünschte vorbestimmte Deformationsrichtung festgelegt ist und ein Einsatz als Teil einer Messeinrichtung möglich ist. As already stated, the spring contour portion 21 has the desired elastic deformation softness in the circumferential direction U, so that the position means can detect a deformation movement in this direction. However, in order to force an exclusive deformation movement in the circumferential direction U, the flange carrier 101 according to FIG. 2 has an additional, rigid recapturing sleeve 147 which avoids deflection of the spring webs 117 from their axial extent direction in the radial direction R, so that the radial direction components directly occur when an operational reaction force is introduced be accommodated in the Umgreifhülse 147 without a deformation of the Flanschträgers 101 occurs in the action of the actuator forces in the radial direction. In this way, a flange carrier 101 is created with a single preferred deformation direction, in the circumferential direction U, whereby the desired predetermined deformation direction is fixed and use as part of a measuring device is possible.
Der jeweilige Federsteg 117 ist am Fuß 141 am Übergang zum stellantriebsseitigen Befestigungsflanschkörper 107 verstärkt ausgeführt, um im axialen Verlauf einen geschwächten Armabschnitt 143 zu bilden, der beispielsweise bei einem Durchgangsdurchmesser D von 25 mm eine Stärke von weniger als 5 mm, vorzugsweise zwischen 1 mm und 3 mm aufweisen kann. Auch an dem gegenüberliegenden Endabschnitt, der in den stellantriebsseitigen Befestigungsflanschkörper 105 übergeht, ist der Federsteg 117 verstärkt. In Umfangsrichtung benachbart zu den Federstegen 117 sind Ausweichaussparungen 145 in breiter Schlitzform in der Innenbuchse 161 ausgebildet, um die Schwächung des Flanschträgers 101 und damit die Deformationsweichheit in Umfangsrichtung U zu erreichen. The respective spring bar 117 is made reinforced at the foot 141 at the transition to the actuator side mounting flange body 107 to axially form a weakened arm portion 143, for example, at a passage diameter D of 25 mm, a thickness of less than 5 mm, preferably between 1 mm and May have 3 mm. Also at the opposite end portion, which merges into the actuator-side mounting flange 105, the spring bar 117 is reinforced. In the circumferential direction adjacent to the spring bars 117 Ausweichaussparungen 145 are formed in a wide slot shape in the inner sleeve 161 in order to achieve the weakening of the Flanschträgers 101 and thus the deformation softness in the circumferential direction U.
Ein derartiger Flanschträger hat 101 eine hohe Formstabilität und Formsteifigkeit in axialer Abstützrichtung A, wobei die Deformationssteiiigkeit in Umfangsrichtung deutlich geringer ist. Such a flange support 101 has a high dimensional stability and dimensional stability in the axial support direction A, wherein the deformation in the circumferential direction is significantly lower.
Bei dem Flanschträger 101 sind die Flanschplatten 151, 153 des Befestigungsflanschkörpers 105, 107 durch die Innenhülse 161 (ohne Eingriff in die Durchgangsöffnung 165) miteinander gekoppelt. Die Innenhülse 161 weist die radial-durchgängigen Schlitzaussparungen 145 auf, die die Deformationsfähigkeit in Umfangsrichtung U bewirken, wobei der überwiegende Fußbereich der Innenhülse 61 einstückig mit der Flanschplatte 153 des stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörpers 107 ausgeführt ist. Der dem einstückig ausgebildete Fußbereich gegenüberliegende Kopfbereich der Innenbuchse 161 erstreckt sich nur zum Teil in die Durchgangsöffnung 163 der Flanschplatte 151 des stellantriebsseitigen Befestigungsflanschkörpers 105. Lediglich die Federstege 117 der Innenbuchse 161 stellen die strukturelle elastische kraftübertragende Verbindung zwischen den beiden Flanschplatten 151, 153 des Befestigungsflanschkörpers dar. In the flange carrier 101, the flange plates 151, 153 of the mounting flange body 105, 107 are coupled together by the inner sleeve 161 (without engagement with the through hole 165). The inner sleeve 161 has the radial-passage slot recesses 145, which cause the deformation capability in the circumferential direction U, wherein the vast foot portion of the inner sleeve 61 is integral with the flange plate 153 of the Stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörpers 107 executed. The head portion of the inner bushing 161 opposite the integrally formed foot portion extends only partially into the through hole 163 of the flange plate 151 of the actuator side mounting flange body 105. Only the spring webs 117 of the inner bush 161 constitute the structural elastic force transmitting connection between the two flange plates 151, 153 of the mounting flange body ,
Der Magnetfeldsensor 125 an in der Flanschplatte 153 untergebracht, während die Magnetfeldquelle 125 an dem Hülsenendbereich 159 untergebracht oder angeordnet ist, der in einem Spaltabstand zur Innenseite der Flanschplatte 153 liegt. Auch der Flanschträger 101 ist Teil einer Messeinrichtung und wird zu einer solchen, wenn die Positionsmesseinrichtung damit kombiniert ist. The magnetic field sensor 125 is accommodated in the flange plate 153 while the magnetic field source 125 is housed or disposed on the sleeve end portion 159 which is at a gap distance to the inside of the flange plate 153. Also, the flange carrier 101 is part of a measuring device and becomes such when the position measuring device is combined with it.
Der Magnetfeldsensor 23, 123 kann mit einem nicht näher dargestellten Stellungsregler verbunden sein, um Funktionsprüfungsaussagen, Wartungsaussagen, etc. anhand der Messdaten der Positionsmesseinrichtung zu errechnen und auszugeben. The magnetic field sensor 23, 123 may be connected to a positioner, not shown, to calculate and output functional test statements, maintenance statements, etc. based on the measurement data of the position measuring device.
Die elastische Deformationsweichheit in Deformationsvorzugsrichtung (U) kann durch einen Bewegungsanschlag begrenzt sein, der beispielsweise durch die Durchgangsöffnung 13 bei der Ausführung gemäß Fig. 2a bis 2c ausgebildet. Diese Bewegungsbegrenzung des Flanschträgers 1, 101 in der Deformationsvorzugsrichtung (Umfangsrichtung U) ist vorgesehen, um eine Deformation des Flanschträgers über die Streckgrenze oder dergleichen hinaus zu vermeiden. Bei der Ausflihrung gemäß Fig. 2a bis 2c ist ein solcher Überlastanschlag mit der Bezugsziffer 171 versehen, wobei die maximale Bewegungsamplitude des Flanschträgers 101 durch den axialen Abmessungsspalt an dem Überlastanschlag 171 bestimmt ist. The elastic deformation softness in deformation preferred direction (U) may be limited by a movement stop, which is formed for example by the through hole 13 in the embodiment of FIG. 2a to 2c. This movement limitation of the flange carrier 1, 101 in the deformation preferred direction (circumferential direction U) is provided in order to avoid a deformation of the flange carrier beyond the yield strength or the like. In the embodiment according to FIGS. 2 a to 2 c, such an overload stop is designated by the reference numeral 171, the maximum amplitude of movement of the flange carrier 101 being determined by the axial dimension gap on the overload stop 171.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein. The features disclosed in the foregoing description, the figures and the claims may be of importance both individually and in any combination for the realization of the invention in the various embodiments.
Samson AG Samson AG
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 , 101 Flanschträger 1, 101 flange carrier
3, 103 Durchgangskanal  3, 103 through-channel
5, 105 stellantriebsseitiger Befestigungsflanschkörper 5, 105 actuator side mounting flange body
7, 107 stellarmaturseitiger Befestigungsflanschkörper7, 107 Stellarmaturseitiger mounting flange body
17, 117 Federsteg 17, 117 Spring bar
21 , 121 Federkonturabschnitt  21, 121 Spring contour section
23, 123 Magnetfeldsensor  23, 123 Magnetic field sensor
25, 125 Magnetfeldquelle  25, 125 magnetic field source
51, 53, 151, 153 Flanschplatte  51, 53, 151, 153 flange plate
55, 57, 155, 157 Montagelöcher  55, 57, 155, 157 mounting holes
61, 161 Innenbuchse  61, 161 inner bush
63, 65, 163, 165 Durchgangsöffnung  63, 65, 163, 165 passage opening
141 Kopf des Federstegs  141 head of the spring bar
143 Armabschnitt  143 arm section
145 Ausweichaussparungen  145 alternate recesses
171 Überlastanschlag  171 overload stop
A Abstützrichtung A support direction
D Durchgangsdurchmesser  D passage diameter
Ri, R2, R Radialrichtung Ri, R 2 , R Radial direction
U Umfangsrichtung  U circumferential direction

Claims

Ansprüche claims
1. Flanschträger (1, 101) zum gegenseitigen Tragen einer Stellarmatur, wie eines Stellventils, einer prozesstechnischen Anlage, wie einer petrochemischen Anlage, einer lebensmittelverarbeitenden Anlage, einer Kernkraftanlage oder dergleichen, und eines die Stellarmatur betätigenden Stellantriebs, wie eines pneumatischen o- der elektrischen Hub- oder Schwenkantriebs, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschträger (1, 101) nur in einer einzigen Deformationsvorzugsrichtung, wie einer eine axiale Abstützrichtung (A) des Flanschträgers (1, 101) umgebenden Umfangsrichtung (U), deformationsweich ausgebildet ist. 1. flange support (1, 101) for mutual support of a control valve, such as a control valve, a process engineering plant, such as a petrochemical plant, a food processing plant, a nuclear power plant or the like, and an actuating armature actuating actuator, such as a pneumatic o- electric Lifting or swivel drive, characterized in that the flange (1, 101) only in a single deformation preferred direction, such as an axial support direction (A) of the Flanschträgers (1, 101) surrounding the circumferential direction (U), deformed soft.
2. Flanschträger (1, 101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er eine axiale Abstützrichtung (A), eine zur Abstützrichtung (A) senkrechte Radialrichtung (R) sowie eine die Abstützrichtung (A) umgebende und zur Radialrichtung (R) senkrechte Umfangsrichtung definiert, wobei die Deformationsvorzugsrichtung mit genau einer, insbesondere der Umfangsrichtung (U), der drei Richtungen (A, R, U) zusammenfällt, wobei der Flanschträger (1, 101) in den anderen Richtungen, insbesondere sowohl in axialer Abstützrichtung (A) als auch in Radia chtung (R), deformationssteifer ausgebildet ist. Second flange (1, 101) according to claim 1, characterized in that it has an axial supporting direction (A), a support direction (A) perpendicular radial direction (R) and a support direction (A) surrounding and perpendicular to the radial direction (R) Defined circumferential direction, wherein the preferred deformation direction coincides with exactly one, in particular the circumferential direction (U), the three directions (A, R, U), wherein the flange (1, 101) in the other directions, in particular both in the axial support direction (A) as well as in Radia direction (R), deformation is more rigid.
3. Flanschträger (1, 101) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er einen einen stellantriebsseitigen Flansch (5, 105) des Flanschträgers (1, 101) und einen stellarmaturseitigen Flansch (7, 107) des Flanschträgers (1, 101) in Deformationsvorzugsrichtung federelastisch anlenkenden Federkonturabschnitt (21, 121) aufweist, der derart geschwächt und/oder ausgestaltet ist, dass der Flanschträger nur in der Deformationsvorzugsrichtung, vorzugsweise in Umfangsrichtung (U), deformationsweich ist, vorzugsweise deformationweicher als in den anderen Koordinatenrichtungen, wie in axialer Abstützrichtung (A) und in Radialrichtung (R), des Flanschträgers (1, 101) ist. 3. flange carrier (1, 101) according to claim 1 or 2, characterized in that it has an actuator-side flange (5, 105) of the Flanschträgers (1, 101) and a Stellarmaturseitigen flange (7, 107) of the Flanschträgers (1, 101 ) in resilient deformation deflecting Federkonturabschnitt (21, 121), which is weakened and / or configured such that the flange is deformation soft only in the preferred deformation direction, preferably in the circumferential direction (U), preferably smoother than in the other coordinate directions, as in axial support direction (A) and in the radial direction (R), the Flanschträgers (1, 101).
4. Flanschträger (1, 101) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verformungssteifigkeit des Federkonturabschnitts (21, 121) in den ande- ren Koordinatenrichtungen, wie in axialer Abstützrichtung (A) und in Radialrichtung (R), des Flanschträgers (1, 101) um wenigstens 50 %, vorzugsweise 100 %, insbesondere um das Dreifache, Vierfache oder Fünffache, größer als eine Ver- formungssteifigkeit des Federkonturabschnitts (21, 121) in Deformationsvorzugsrichtung, wie der Umfangsrichtung, ist. 4. flange carrier (1, 101) according to claim 3, characterized in that a deformation stiffness of the spring contour portion (21, 121) in the other Coordinate directions, such as in the axial supporting direction (A) and in the radial direction (R), the Flanschträgers (1, 101) by at least 50%, preferably 100%, in particular by three, four or five times greater than a deformation stiffness of the spring contour section (21, 121) in a deformation preferential direction, such as the circumferential direction.
5. Flanschträger (1, 101) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er, insbesondere der Federkonturabschnitt (21, 121), derart deformationsweich in der Deformationsvorzugsrichtung ausgeführt ist, dass bei Übertragung einer Betriebsstellkraft, wie eines Betriebsdrehmoments, von dem Stellantrieb auf die Stellarmatur eine elastische Deformationsrelativbewegung zwischen einem stellarmaturseitigen Flansch (7, 107) und einem stellantriebsseiti- gen Flansch (5, 105) in Deformationsvorzugsrichtung einhergeht, wobei die Deformationsrelativbewegung mittels einer Positionserfassungseinrichtung, wie einer induktiven oder kapazitiven oder potentiometrischen Messeinrichtung, ermittelbar ist. 5. flange (1, 101) according to any one of the preceding claims, characterized in that it, in particular the spring contour portion (21, 121), so deformed soft in the deformation preferred direction is that upon transmission of an operating force, such as an operating torque, from the actuator an elastic deformation relative movement between a Stellarmaturseitigen flange (7, 107) and a stellantriebsseiti- flange (5, 105) in Deformationsvorzugsrichtung goes on the control armature, wherein the deformation relative movement by means of a position detection device, such as an inductive or capacitive or potentiometric measuring device, can be determined.
6. Flanschträger (1, 101) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionserfassungseinrichtung durch einen Magnetfeldsensor (23, 123) und eine Magnetquelle (25, 125) gebildet ist, wobei der Magnetfeldsensor (23, 123) und die Magnetquelle (25, 125) derart im Bereich des Federkonturabschnitts (21, 121) angeordnet sind, dass die Deformationsrelativbewegung des Magnetfeldsensors (23, 123) und der Magnetfeldquelle (25, 125) in Deformationsvorzugsrichtung erfasst wird. 6. flange carrier (1, 101) according to claim 5, characterized in that the position detecting means by a magnetic field sensor (23, 123) and a magnetic source (25, 125) is formed, wherein the magnetic field sensor (23, 123) and the magnetic source (25 , 125) are arranged in the region of the spring contour section (21, 121) in such a way that the deformation relative movement of the magnetic field sensor (23, 123) and the magnetic field source (25, 125) in the deformation preferred direction is detected.
7. Flanschträger (1, 101) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federkonturabschnitt (21, 121) des Flanschträgers (1, 101) durch mehrere, vorzugsweise mindestens drei oder vier Federstege (17, 117) realisiert ist, die einen stellantriebsseitigen Flansch (5, 105) und einen stellarmaturseitigen Flansch (7, 107) federelastisch miteinander koppeln, wobei insbesondere die Federstege (17, 117) derart ausgerichtet sind, dass sie den Flanschträger (1, 101) nur in Deformationsvorzugsrichtung elastisch deformationsweich zu machen. 7. flange carrier (1, 101) according to any one of the preceding claims, characterized in that a spring contour portion (21, 121) of the Flanschträgers (1, 101) by a plurality, preferably at least three or four spring bars (17, 117) is realized, the an actuator-side flange (5, 105) and a Stellarmaturseitigen flange (7, 107) resiliently coupled to each other, in particular the spring bars (17, 117) are aligned such that they make the flange (1, 101) elastic deformation deformation in the direction of deformation ,
8. Flanschträger (1, 101) nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die mehreren Federstege (21, 121) einen stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörper (5, 105) elastisch an einen stellantriebsseitigen Befestigungsfiansch- körper (7, 107) koppeln, wobei die Federstege derart strukturiert und/oder angeordnet sind, dass der Federkonturabschnitt (21, 121) nur in der Deformationsvorzugsrichtung deformationsweich ist und insbesondere in den anderen Richtungen deformationssteifer ist, wobei die mehreren Federstege (17, 117) und der stellar- maturseitige Flansch (7, 107) und der stellantriebsseitige Flansch (5, 105) aus einem Stück gefertigt sind und/oder sich jeder Federsteg (17, 117) an einer bestimmten Umfangsposition ausschließlich axial, radial nach außen, ohne Umfangsrich- tungskomponente erstreckt und/oder einerseits in einen hülsenförmigen Anbin- dungsabschnitt des stellantriebsseitigen Flansches (5, 105) und andererseits in einen hülsenförmige Anbindungsabschnitt des stellarmaturseitigen Flansches (7, 107) übergehen. 8. flange carrier (1, 101) according to claim 7, characterized in that the plurality of spring bars (21, 121) a Stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörper (5, 105) elastically coupled to an actuator-side Befestigungsfianssch- body (7, 107), wherein the spring bars structured in such a way and / or that the spring contour section (21, 121) is soft in deformation only in the deformation preferred direction and is more resistant to deformation in the other directions, wherein the plurality of spring webs (17, 117) and the stellar maturseitige flange (7, 107) and the actuator-side flange (5, 105) are made in one piece and / or each spring bar (17, 117) extends at a certain circumferential position exclusively axially, radially outwards, without circumferential direction component and / or on the one hand in a sleeve-shaped connection portion the actuator-side flange (5, 105) and on the other hand in a sleeve-shaped Anbi transition section of the stellarmaturseitigen flange (7, 107).
9. Flanschträger (1, 101) nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, dass die mehreren Federstege (17, 117) säulenförmig oder plattenförmig ausgebildet sind, wobei insbesondere die plattenförmigen Federstege (17, 117) durch ein lamellenartiges Paar sich parallel erstreckender Plättchen realisiert sind, die insbesondere in einem Umfangsabstand (U) insbesondere von weniger als 2 mm angeordnet sind. 9. flange (1, 101) according to claim 7 or 8, dadurchgekennzeic et hn, that the plurality of spring bars (17, 117) are column-shaped or plate-shaped, in particular the plate-shaped spring webs (17, 117) by a lamellar pair extending parallel Platelets are realized, which are arranged in particular in a circumferential distance (U), in particular less than 2 mm.
10. Flanschträger (1, 101) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, dass die mehreren Federstege (17, 117) einen stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörper elastisch an einen stellantriebsseitigen Befestigungsflanschkörper koppeln, wobei die Federstege (17, 117) derart strukturiert und/oder angeordnet sind, dass der Federkonturabschnitt (21, 121) in der Deformationsvorzugsrichtung und wenigstens einer weiteren Richtung deformationsweich ist, wobei der Federkonturabschnitt (21, 121) zusätzlich eine Deformationssperre, wie einen Anschlag oder eine Umgreifhülse (147), umfasst, die eine Deformation des Federkonturabschnitts (21, 121) in der wenigstens einen weiteren Richtung (R) derart sperrt, dass eine Deformationsrelativbewegung ausschließlich in Deformationsvorzugsrichtung einhergeht. 10. flange carrier (1, 101) according to one of claims 7 to 9, dadurchgeken nz eichnet that the plurality of spring bars (17, 117) coupling a Stellarmaturseitigen Befestigungsflanschkörper elastically to an actuator side mounting flange body, wherein the spring bars (17, 117) structured and in that the spring contour section (21, 121) is deformingly soft in the preferred deformation direction and at least one further direction, wherein the spring contour section (21, 121) additionally comprises a deformation barrier, such as a stop or an encompassing sleeve (147), which comprises a Deformation of the spring contour portion (21, 121) in the at least one further direction (R) locks such that a relative deformation movement is accompanied exclusively in the deformation preferred direction.
11. Flanschträger (1, 101) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein stellantriebsseitiger und ein stellarmaturseitiger Befestigungsflanschkörper (5, 105, 7, 107) des Flanschträgers (1, 101) jeweils eine Plattenform aufweisen, wobei diese plattenförmigen Flanschkörper (5, 105, 7, 107) sich axial gegenüberliegende Innenflächen aufweisen, an denen eine Magnetfeldquelle (25, 125) und ein Magnetfeldsensor (23, 123) sich axial diametral gegenüberliegend angeordnet sind, und/oder diese plattenförmigen Montageanschlüsse voneinander abgewandte Außenanlageflächen aufweisen, die derart geformt sind, dass eine flächige Anlage an ein entsprechend geformtes Gehäuse des Stellantriebs bzw. der Stellarmatur zugelassen ist. 11. flange carrier (1, 101) according to any one of the preceding claims, characterized in that an actuator side and a Stellarmaturseitiger Befestigungsflanschkörper (5, 105, 7, 107) of the Flanschträgers (1, 101) each have a plate shape, said plate-shaped flange ( 5, 105, 7, 107) have axially opposed inner surfaces on which a magnetic field source (25, 125) and a magnetic field sensor (23, 123) are arranged axially diametrically opposite, and / or these plate-shaped mounting terminals facing away from each other outer contact surfaces, the are formed such that a flat contact with a correspondingly shaped housing of the actuator or the control valve is allowed.
12. Flanschträger (1, 101) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein stellantriebsseitiger und ein stellarmaturseitiger Be- festigungsflanschkörper (5, 7, 105, 107) jeweils eine Durchgangsöffnung (63, 65, 163, 165) insbesondere konzentrisch zur axialen Abstützrichtung (A) aufweist, durch die sich ein Stellglied des Stellantriebs und/oder der Stellarmatur erstrecken kann, wobei die Befestigungsflanschkörper (5, 7, 105, 107) durch eine insbesondere zylindrische Innenbuchse (61, 161) mit einem Durchgangskanal (3, 103) gekoppelt sind, der im Wesentlichen zumindest teilweise deckungsgleich mit den Durchgangsöffnungen (63, 65, 163, 165) angeordnet ist und/oder entlang dem das Stellglied verlagert wird, wobei der Federkonturabschnitt (21, 121) zum elastischen deformationsweichen Koppeln der Befestigungsflanschkörper (5, 7, 105, 107) mit der Innenbuchse (61, 161) vorgesehen ist. 12. flange carrier (1, 101) according to any one of the preceding claims, characterized in that an actuator side and a Stellarmaturseitiger Beigungsflanschkörper (5, 7, 105, 107) each have a through hole (63, 65, 163, 165) in particular concentric to axial support direction (A) through which an actuator of the actuator and / or the control armature can extend, wherein the Befestigungsflanschkörper (5, 7, 105, 107) by a particular cylindrical inner sleeve (61, 161) with a through-channel (3, 103) which is substantially at least partially congruent with the passage openings (63, 65, 163, 165) and / or along which the actuator is displaced, wherein the spring contour portion (21, 121) for elastic deformation soft coupling of the mounting flange body ( 5, 7, 105, 107) with the inner bush (61, 161) is provided.
13. Flanschträger (1, 101) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkonturabschnitt (21, 121) derart ausgestaltet ist, dass durch den Federkonturabschnitt (21, 121) bei Übertragung einer Betriebsstellkraft, wie eines Betriebsdrehmoments, von dem Stellantrieb auf die Stellarmatur eine elastische Deformationsbewegung, insbesondere zwischen einer stellan- triebsseitigen Anfangsstelle des Federkonturabschnitts (21, 121) und einer stellar- maturseitigen Endstelle des Federkonturabschnitts (21, 121), mit einem Deformationsweg von mindestens 0,1 mm oder von mindestens 0,5 % oder 1 % einer geringsten Querschnittsstärke, wie eines Durchmessers, einer Stellstange oder Stellwelle des Stellantriebs einhergeht. 13. flange carrier (1, 101) according to any one of the preceding claims, characterized in that the spring contour portion (21, 121) is configured such that by the spring contour portion (21, 121) upon transmission of an operating force, such as an operating torque, of the actuator on the control armature an elastic deformation movement, in particular between a Stellan- drive-side starting point of the spring contour portion (21, 121) and a stellar- maturity end of the spring contour portion (21, 121), with a deformation of at least 0.1 mm or at least 0.5 % or 1% of a minimum cross-sectional thickness, such as a diameter, an actuating rod or actuating shaft of the actuator is associated.
14. Flanschträger (1, 101) nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Federkonturabschnitt (21, 121) derart geschwächt ist, dass bei einem Normalbetrieb der Stellarmatur, insbesondere bei betriebsnormalen Reibwerten, zum Stellen der Stellarmatur, der Federkonmrabschnitt (21, 121) eine elastische Deformationsbewegung mit einem Deformationweg von über 0,1 mm, 0,2 mm, 0,5 mm oder 1,0 mm oder von mindestens 0,5 %, 1 %, 2 %, 5 % oder 10 % der Querschnittsstärke, wie des Durchmessers, der Stellstange oder Stellwelle des Stellantriebs einhergeht, wobei insbesondere der Federkonturabschnitt (21, 121) eine elastische Deformationsbewegung mit einem maximalen Deformationsweg von wenigstens 1 mm, 2 mm, 3 mm und insbesondere von höchstens 5 mm, 7 mm oder 10 mm zulässt und/oder eine elastische Deformationswegamplitude bis zu 3 mm, vorzugsweise bis zu 2,5 mm oder bis zu 2 mm, zulässt. 14. flange carrier (1, 101) according to claim 13, characterized in that the spring contour portion (21, 121) is weakened such that in a normal operation of the control valve, in particular at normal operating friction, for providing the control armature, the Federkonmrabschnitt (21, 121) an elastic deformation movement with a deformation path of over 0.1 mm, 0.2 mm, 0.5 mm or 1.0 mm or of at least 0.5%, 1%, 2%, 5% or 10% of the cross-sectional thickness, such as the diameter, the adjusting rod or actuating shaft of the actuator is accompanied, wherein in particular the spring contour portion (21, 121) permits an elastic deformation movement with a maximum deformation of at least 1 mm, 2 mm, 3 mm and in particular of at most 5 mm, 7 mm or 10 mm and / or an elastic deformation path amplitude of up to 3 mm, preferably up to 2.5 mm or up to 2 mm.
15. Einrichtung zum Messen einer Betriebsstellkraft eines eine Stellarmatur einer prozesstechnischen Anlage betätigenden Stellantriebs, umfassend einen nach einem der Ansprüche ausgebildeten Flanschträger (1, 101), an dem die Stellarmatur und der Stellantrieb montierbar sind und/oder montiert sind, wobei dem Flanschträger (1, 101) eine Positionserfassungseinrichtung derart zugeordnet ist, dass die elastische Deformation, die durch den Federkonturabschnitt veranlasst ist, in Deformationsvorzugsrichtung erfasst wird. 15. A device for measuring an operating force of an actuating armature of a process-technical plant actuated actuator comprising a trained according to one of the claims flange (1, 101) on which the control armature and the actuator are mounted and / or mounted, wherein the flange (1 , 101) is associated with a position detection device such that the elastic deformation, which is caused by the spring contour portion, is detected in the deformation preferred direction.
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