DE-102020112846-B4 - Ventilsteuerkopf für ein Ventil sowie Ventil

Abstract

Ventilsteuerkopf für ein Ventil (10), mit einer Positionssensoreinrichtung (36), die eingerichtet ist, zumindest eine Position entlang eines Hubbereichs (H) des Ventils (10) zu erfassen, wobei die Positionssensoreinrichtung (36) einen Signalgeber (38) und eine Sensoranordnung (40) mit mehreren Magnetfeldsensoren (42) umfasst, die dem Hubbereich (H) zugeordnet ist, wobei die mehreren Magnetfeldsensoren (42) Hall-Sensoren sind, wobei die mehreren Magnetfeldsensoren (42) entlang des Hubbereichs (H) diskontinuierlich verteilt angeordnet sind, wobei im Ventilsteuerkopf (28) eine Platine (54) angeordnet ist, an der die Sensoranordnung (40) mit den mehreren Magnetfeldsensoren (42) befestigt ist, und wobei die mehreren Magnetfeldsensoren (42) entlang einer Sensorachse (S) in einer Reihe angeordnet sind, und wobei die Sensorachse (S) parallel zu einem Verstellweg des Ventils (10) ist.

Inventors

• René BACHMANN

Assignees

• Bürkert Werke GmbH & Co. KG

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20200512

Claims (10)

1. Ventilsteuerkopf für ein Ventil (10), mit einer Positionssensoreinrichtung (36), die eingerichtet ist, zumindest eine Position entlang eines Hubbereichs (H) des Ventils (10) zu erfassen, wobei die Positionssensoreinrichtung (36) einen Signalgeber (38) und eine Sensoranordnung (40) mit mehreren Magnetfeldsensoren (42) umfasst, die dem Hubbereich (H) zugeordnet ist, wobei die mehreren Magnetfeldsensoren (42) Hall-Sensoren sind, wobei die mehreren Magnetfeldsensoren (42) entlang des Hubbereichs (H) diskontinuierlich verteilt angeordnet sind, wobei im Ventilsteuerkopf (28) eine Platine (54) angeordnet ist, an der die Sensoranordnung (40) mit den mehreren Magnetfeldsensoren (42) befestigt ist, und wobei die mehreren Magnetfeldsensoren (42) entlang einer Sensorachse (S) in einer Reihe angeordnet sind, und wobei die Sensorachse (S) parallel zu einem Verstellweg des Ventils (10) ist.
2. Ventilsteuerkopf nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Sensoranordnung (40) zumindest einen ersten Bereich (46) aufweist, in dem Magnetfeldsensoren (42) mit einer höheren Dichte angeordnet sind als in einem Hauptbereich (48) der Sensoranordnung (40).
3. Ventilsteuerkopf nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , dass der erste Bereich (46) einem Endabschnitt des Hubbereichs (H) des Ventils (10) zugeordnet ist und/oder dass der erste Bereich (46) an einem ersten Ende (50) der Sensoranordnung (40) vorgesehen ist.
4. Ventilsteuerkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Sensoranordnung (40) zumindest einen zweiten Bereich (58) aufweist, in dem Magnetfeldsensoren (42) mit einer höheren Dichte angeordnet sind als in einem Hauptbereich (48) der Sensoranordnung (40).
5. Ventilsteuerkopf nach Anspruch 4 sowie nach Anspruch 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet , dass die Dichte der Magnetfeldsensoren (42) im zweiten Bereich (58) geringer ist als die Dichte der Magnetfeldsensoren (42) im ersten Bereich (46).
6. Ventilsteuerkopf nach Anspruch 4 oder 5 , dadurch gekennzeichnet , dass der zweite Bereich (58) einem Endabschnitt des Hubbereichs (H) des Ventils (10) zugeordnet ist, insbesondere entgegengesetzt zum ersten Bereich (46), und/oder dass der zweite Bereich (58) an einem zweiten Ende (52) der Sensoranordnung (40) vorgesehen ist, insbesondere entgegengesetzt zum ersten Bereich (46).
7. Ventilsteuerkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Sensoranordnung (40) einen Sensoranordnungsträger (44) hat, der die mehreren Magnetfeldsensoren (42) trägt, wobei die Sensoranordnung (40) separat ausgebildet und über den Sensoranordnungsträger (44) lösbar befestigt ist.
8. Ventilsteuerkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Positionssensoreinrichtung (36) eine Steuer- und/oder Auswerteeinheit (56), die zumindest mit der Sensoranordnung (40) signalübertragend verbunden ist, und/oder die Platine (54) umfasst.
9. Ventilsteuerkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der Ventilsteuerkopf (28) ein Ventilsteuerkopfgehäuse (30) aufweist, das einen Aufnahmeraum (32) teilweise begrenzt, in dem zumindest die Sensoranordnung (40) untergebracht ist, insbesondere die Positionssensoreinrichtung (36).
10. Ventil mit einem Ventilantrieb (16) und einem Ventilsteuerkopf (28) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Signalgeber (38) der Positionssensoreinrichtung (36) mit einem entlang des Hubbereichs (H) bewegbar angeordneten Ventilstößel (18) des Ventilantriebs (16) gekoppelt ist, der endseitig einem Ventilelement (22) zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventilsteuerkopf für ein Ventil, insbesondere für ein Prozessventil. Ferner betrifft die Erfindung ein Ventil mit einem Ventilsteuerkopf. Aus dem Stand der Technik sind Ventilsteuerköpfe bekannt, die bei Ventilen, insbesondere Prozessventilen, eingesetzt werden, um unter anderem einen Ventilantrieb des Ventils anzusteuern, über den ein Ventilelement des Ventils verstellt wird. Hierdurch lässt sich das Ventil öffnen, sperren bzw. eine Durchflussmenge je nach Stellung des Ventils entsprechend einstellen. In dem Ventilsteuerkopf ist hierzu die entsprechende Steuerungselektronik für den Ventilantrieb vorgesehen. Es ist zudem beispielsweise aus der DE 10 2015 109 473 A1 bekannt, dass ein Wegmesssystem bzw. eine Positionssensoreinrichtung in den Ventilsteuerköpfen vorgesehen ist, über die die Stellung des Ventils erfasst werden kann, insbesondere die Stellung einer Komponente des Ventilantriebs. Die Stellung kann dabei mittels einer Auswerteelektronik erfasst werden, die entsprechende Sensorsignale auswertet. Die Auswerteelektronik ist üblicherweise ebenfalls in dem Ventilsteuerkopf untergebracht. Die aus dem Stand der Technik bekannten Positionssensoreinrichtungen bzw. Wegmesssysteme umfassen beispielsweise einen diskret ausgebildeten Sensor, der die Stellung der Komponente des Ventilantriebs detektiert, insbesondere induktiv. Die Position des Sensors muss dabei mechanisch auf den jeweiligen Hubbereich des Ventils eingestellt werden. Auch sind aus dem Stand der Technik kontinuierliche Positionssensoreinrichtungen bzw. Wegmesssysteme bekannt, die beispielsweise eine induktive, magnetfeldbasierte oder potentiometrische Sensorik mit mehreren Sensoren aufweisen. Die kontinuierlichen Positionssensoreinrichtungen bzw. Wegmesssysteme werden typischerweise durch automatische oder manuelle Lern-Funktionen an den Hubbereich des Ventils angepasst und liefern pro Sensor jeweils ein Signal mit derselben Auflösung über den gesamten Messbereich, also den zu detektierenden Hubbereich des Ventils. In der DE 10 2010 055 117 A1 ist eine Positionssensoreinrichtung bekannt, die direkt den Arbeitsräumen einer Linearantriebsvorrichtung zugeordnet ist. Die Positionssensoreinrichtung ist modular aufgebaut, wobei sie gleichartig ausgebildete Sensormodule aufweist, die aneinander gereiht werden können. Aus der DE 20 2010 003 659 U1 ist ein Ventilsteuerkopf für ein Ventil bekannt, der eine Positionssensoreinrichtung mit einer Sensoranordnung mit mehreren Reed-Kontakten umfasst. In der DE 101 14 780 A1 ist ein Magnetwiderstandsarray gezeigt. Die DE 10 2014 006 276 A1 zeigt eine Positionssensoreinrichtung mit diskontinuierlichen Hall-Sensoren zum Messen eines Flüssigkeitpegels in einem Behälter. Als nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Ventilsteuerköpfen, insbesondere den verwendeten Positionssensoreinrichtungen bzw. Wegmesssystemen, hat sich jedoch herausgestellt, dass die Herstellungskosten verhältnismäßig hoch sind, um die gewünschte Auflösung zu erhalten, da zahlreiche Sensoren verwendet werden müssen, um den gesamten Messbereich abzudecken, also den zu detektierenden Hubbereich des Ventils. Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen kostengünstigen Ventilsteuerkopf für ein Ventil bereitzustellen, mit dem die gewünschte Auflösung der Positionsdetektion erreicht werden kann. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Ventilsteuerkopf für ein Ventil, wobei der Ventilsteuerkopf eine Positionssensoreinrichtung umfasst, die eingerichtet ist, zumindest eine Position entlang eines Hubbereichs des Ventils zu erfassen. Die Positionssensoreinrichtung umfasst einen Signalgeber und eine Sensoranordnung mit mehreren Magnetfeldsensoren, wobei die Sensoranordnung dem Hubbereich zugeordnet ist. Die mehreren Magnetfeldsensoren sind Hall-Sensoren. Die mehreren Magnetfeldsensoren sind entlang des Hubbereichs diskontinuierlich verteilt angeordnet. Der Grundgedanke der Erfindung ist es, die diskret ausgebildeten Magnetfeldsensoren der Sensoranordnung diskontinuierlich entlang des Hubbereichs des Ventils zu verteilen, sodass die Anzahl der insgesamt verwendeten Magnetfeldsensoren reduziert werden kann. Hierdurch lassen sich die Herstellungskosten für den Ventilsteuerkopf reduzieren. Aufgrund der diskontinuierlich verteilten Magnetfeldsensoren können sich unterschiedliche Abstände zwischen direkt benachbarten Magnetfeldsensoren ergeben. Zumindest ein Abstand zwischen zwei direkt benachbarten Magnetfeldsensoren ist unterschiedlich zu den Abständen zwischen den anderen Magnetfeldsensoren, wodurch sich insgesamt die diskontinuierliche Verteilung der Magnetfeldsensoren entlang des Hubbereichs ergibt. Es ist demnach nicht vorgesehen, dass die einzelnen Magnetfeldsensoren äquidistant über den gesamten Hubbereich angeordnet sind, um diesen durchgehend mit einer gleichen Auflösung zu überwachen. Vielmehr sind unterschiedliche Auflösungen entlang des Hubbereichs aufgrund der diskontinuierlichen Verteilung der Magnetf