專利名稱：閉塞件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種技術(shù)設(shè)備的管道(Rohrleitung)中的閉塞件(Absperrarmatur)。
背景技術(shù)：
閉塞件是用于流動物質(zhì)的調(diào)節(jié)器(Stellgerat)，該調(diào)節(jié)器完全中斷或完全釋放該物質(zhì)流，而不撞到(anfahren)中間位置(Zwischenstellung)。這樣的閉塞件通常被構(gòu)造為閥板(Klappen)、球閥(Kugelhahn)、截球閥(Kugelsegmenthahn)或者旋塞閥 (Kukenhahn)，因?yàn)槠湓谕耆蜷_的狀態(tài)下僅僅導(dǎo)致極小的壓力損失，并因此僅僅導(dǎo)致極小的能量損失。通常，這種類型的閉塞件具有流量特性曲線，在該流量特性曲線中，開口截面小的區(qū)域中的流量對小的調(diào)整節(jié)距(Stellschritt)以超比例地(Uberproportional)大的流量變化進(jìn)行反應(yīng)。該行為特性在開口截面大的范圍中是相反的，也就是說，甚至大的調(diào)整節(jié)距 (并且因此還有中空(Iicht)橫截面的大的變化)導(dǎo)致相對邊際的(marginal)流量變化。 典型的示例是具有相同百分比的(gleichprozentig)特性曲線，其中限定的調(diào)整節(jié)距導(dǎo)致中空橫截面的指定百分比的變化。對于其中要控制大的質(zhì)量流(Massenstrom)的設(shè)備，該行為特性在閉塞件關(guān)閉的情況下由于慣性及其中所存儲的能量而有非常嚴(yán)重的問題。在最壞的情況下，在未加控制的關(guān)閉的情況下產(chǎn)生水錘現(xiàn)象、導(dǎo)致閉塞件超負(fù)荷或損毀的壓力峰值、或者在閉塞件后面由于沒有限制地進(jìn)一步流動的質(zhì)量而產(chǎn)生的因低壓而導(dǎo)致的管道內(nèi)爆(Rohrimplosion)。 對閉塞件的未加控制的打開在受到水錘現(xiàn)象威脅的部件被設(shè)置在閉塞件后面這樣的應(yīng)用中是緊要的(kritisch)。一般已知借助于位置調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)閉塞件的位置。DE10124847A1尤其公開了數(shù)字的電控氣動的位置調(diào)節(jié)器內(nèi)部地執(zhí)行修改額定值信號的功能，例如通過以斜坡函數(shù)進(jìn)行時(shí)間的線性延伸Xint = f(t) · Xext或者通過以預(yù)定的或能自由配置的特性曲線函數(shù))(int = f(Xext)將外部的額定值映射為內(nèi)部的額定值。此外，ABB公司的電控氣動的位置調(diào)節(jié)器TZIDC如在文擋號為45/18-79-DE的 《Konfigurations-und Parametrieranleitung (配置和參數(shù)化手冊)》(尤其是在第71頁) 中所描述的那樣具有附加的數(shù)字輸入端，能為該數(shù)字輸入端分配保護(hù)功能，因此伺服驅(qū)動裝置(Stellantrieb)在該數(shù)字輸入端激活的情況下通過考慮額定值斜坡、所設(shè)置的工作范圍和所選擇的行為特性而在最終位置行進(jìn)到所確定的位置?，F(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)在于已知的技術(shù)方案涉及的是數(shù)字位置調(diào)節(jié)器的軟件功能，其中閉塞件在調(diào)節(jié)信號、并且因此能源供應(yīng)發(fā)生問題的情況下不受控制地動作，從而仍然存在水錘現(xiàn)象的危險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是改進(jìn)這種類型的位置調(diào)節(jié)器，使得受控制的閉塞件即使在能源供應(yīng)發(fā)生問題的情況下也可靠地運(yùn)行到其預(yù)定的切斷位置 (Abschaltlage)0根據(jù)本發(fā)明，該技術(shù)問題通過權(quán)利要求1的方式來解決。本發(fā)明的有利實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求中給出。本發(fā)明從技術(shù)設(shè)備的管道中公知的閉塞件出發(fā)，其與伺服驅(qū)動裝置連接以進(jìn)行操縱。 根據(jù)本發(fā)明，伺服驅(qū)動裝置與控制裝置連接，控制裝置由公知的位置調(diào)節(jié)器和信號形成裝置構(gòu)成。位置調(diào)節(jié)器具有用于連接過程控制信號的模擬控制輸入端和用于根據(jù)能預(yù)規(guī)定的速度特征曲線操縱伺服驅(qū)動裝置的二進(jìn)制控制輸入端。信號形成裝置具有饋電電壓輸入端(Speisespanrumgseingang)、經(jīng)由第一信號形成器與饋電電壓輸入端連接的模擬控制輸出端、經(jīng)由第二信號形成器與饋電電壓輸入端連接的二進(jìn)制控制輸出端、以及蓄能器。信號形成裝置的模擬控制輸出端與位置調(diào)節(jié)器的模擬控制輸入端連接，信號形成裝置的二進(jìn)制控制輸出端與位置調(diào)節(jié)器的二進(jìn)制控制輸入端連接。第一信號形成器由饋電電壓輸入端上的電壓生成能預(yù)規(guī)定的恒定的過程控制信號。第二信號形成器在饋電電壓輸入端上的電壓下降到能預(yù)規(guī)定的極限值以下時(shí)將二進(jìn)制控制輸出端上的邏輯電平逆轉(zhuǎn)(irwertieren)。在通常以其休止位置(Ruhelage)使用閉塞件期間，在信號形成裝置的饋電電壓輸入端上有最低電壓。借助于第一信號形成器由饋電電壓生成對應(yīng)于閉塞件休止位置的過程控制信號。此外，借助于第二信號形成器解除預(yù)規(guī)定的速度特征曲線的效用。一旦信號形成裝置的饋電電壓輸入端上的饋電電壓下降到低于最低電壓，閉塞件就被操作到其預(yù)規(guī)定的切斷位置，其中在保持來自蓄能器的過程控制信號的情況下將信號形成裝置的二進(jìn)制控制輸出端的電平逆轉(zhuǎn)，然后伺服驅(qū)動裝置根據(jù)預(yù)規(guī)定的速度特征曲線將閉塞件操作到安全可靠的切斷位置。能預(yù)規(guī)定的特性曲線函數(shù)使得能夠?qū)⒃趬毫ι仙痪o要(imkritisch)的調(diào)節(jié)范圍中快速調(diào)節(jié)閉塞件與在緊要的調(diào)節(jié)范圍中受控制地對壓力上升進(jìn)行限制的調(diào)節(jié)相結(jié)合。 其中有利地，閉塞件盡可能快并且如所需要的那樣安全可靠地關(guān)閉。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，信號形成裝置包括壓縮空氣存儲器。由此實(shí)現(xiàn)了閉塞件即使在氣動能量缺乏的情況下也動作到安全可靠的斷流為。


以下借助于實(shí)施例來更詳細(xì)地介紹本發(fā)明。附圖中圖1示出了閉塞件的原理示意圖；圖2示出了閉塞件的控制裝置的細(xì)節(jié)圖示。
具體實(shí)施例方式在圖1中，未進(jìn)一步示出的過程技術(shù)設(shè)備的未完整示出的管道1中安裝有作為調(diào)整機(jī)構(gòu)的過程閥(ftOzessventilU。過程閥2在內(nèi)部具有與閥座(Ventilsitz) 3協(xié)同工作的關(guān)閉體(SchliefikSrper)4，用于控制流過的過程介質(zhì)(Pr0zessmedium)5的量。關(guān)閉體4由氣動的伺服驅(qū)動裝置6經(jīng)由豎拉桿(Hubstange) 7而直線地操縱。伺服驅(qū)動裝置6經(jīng)由支架(Joch)S與過程閥2連接?？刂蒲b置9設(shè)置在支架8上。通過位置傳感器10將豎拉桿7的移動行程(Hub)通知到控制裝置9中。所采集到的移動行程在位置調(diào)節(jié)器18中與額定值比較，并且伺服驅(qū)動裝置6根據(jù)所確定的調(diào)節(jié)偏差而被控制?？刂齐娮友b置9的位置調(diào)節(jié)器18操縱I/P轉(zhuǎn)換器，以將電氣的調(diào)節(jié)偏差轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的控制壓力。位置調(diào)節(jié)器 18的I/P轉(zhuǎn)換器經(jīng)由擠壓介質(zhì)供給線路(DruckmittelzufUhrung) 19與伺服驅(qū)動裝置6連接。 位置傳感器10在位置調(diào)節(jié)器18中與分壓計(jì)(Potentiometer)的旋轉(zhuǎn)軸 (Drehachse)連接，并且具有環(huán)(Auge)，其中豎拉桿7上的推桿(Mitnehmer)嵌接 (eingreifen)至丨Ji亥環(huán)中。在圖2中詳細(xì)地示出了閉塞件的控制裝置9?？刂蒲b置9由公知的位置調(diào)節(jié)器18 和信號形成裝置11構(gòu)成。位置調(diào)節(jié)器18具有用于連接過程控制信號的模擬的控制輸入端 181和用于根據(jù)能預(yù)規(guī)定的速度特征曲線操縱伺服驅(qū)動裝置6的二進(jìn)制的控制輸入端182。 信號形成裝置11具有饋電電壓輸入端114、經(jīng)由第一信號形成器111與饋電電壓輸入端 114連接的模擬的控制輸出端115、經(jīng)由第二信號形成器112與饋電電壓輸入端114連接的二進(jìn)制的控制輸出端116、以及蓄能器113。信號形成裝置11的模擬的控制輸出端115與位置調(diào)節(jié)器18的模擬的控制輸入端 181連接，信號形成裝置11的二進(jìn)制的控制輸出端116與位置調(diào)節(jié)器18的二進(jìn)制的控制輸入端182連接。第一信號形成器111由饋電電壓輸入端114上的電壓生成能預(yù)規(guī)定的恒定的過程控制信號。第二信號形成器112在饋電電壓輸入端114上的電壓下降到能預(yù)規(guī)定的極限值以下時(shí)將二進(jìn)制的控制輸出端116上的邏輯電平逆轉(zhuǎn)。在通常以其休止位置使用閉塞件期間，在信號形成裝置11的饋電電壓輸入端114 上有最低電壓。借助于第一信號形成器111由饋電電壓生成對應(yīng)于閉塞件休止位置的過程控制信號。此外，借助于第二信號形成器112解除預(yù)規(guī)定的速度特征曲線的效用。一旦信號形成裝置11的饋電電壓輸入端114上的饋電電壓下降到低于最低電壓， 閉塞件就被操作到其預(yù)規(guī)定的切斷位置，其中在保持來自蓄能器13的過程控制信號的情況下將信號形成裝置11的二進(jìn)制的控制輸出端116的電平逆轉(zhuǎn)，然后伺服驅(qū)動裝置6根據(jù)預(yù)規(guī)定的速度特征曲線將閉塞件操作到安全可靠的切斷位置。能預(yù)規(guī)定的特性曲線函數(shù)使得能夠?qū)⒃趬毫ι仙痪o要的調(diào)節(jié)范圍中快速調(diào)節(jié)閉塞件與在緊要的調(diào)節(jié)范圍中受控制地對壓力上升進(jìn)行限制的調(diào)節(jié)相結(jié)合。其中有利地， 閉塞件盡可能快并且如所需要的那樣安全可靠地關(guān)閉。在本發(fā)明的一有利實(shí)施方式中，信號形成裝置11被構(gòu)造為本質(zhì)安全的 (eigensicher)電子電路，其通過通常用于對氣動的電磁閥進(jìn)行饋電的離散的信號來饋電， 例如MV。該信號形成裝置11對位置調(diào)節(jié)器18在其模擬的控制輸入端181饋送以恒定的 4mA/9. 7V0在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，如圖2中虛線所示，信號形成裝置11還與過程控制信號輸入端117連接。規(guī)定閉塞件額定位置的可變的過程控制信號連接到該過程控制信號輸入端117，該額定位置例如調(diào)制在(aufpragen )已知的4.. 20mA信號上。在通常以其休止位置使用閉塞件期間，信號形成裝置11過程控制信號輸入端117與模擬的控制輸出端115連接。因此，位置調(diào)節(jié)器18的模擬的控制輸入端181由該可變的過程控制信號控制。閉塞件根據(jù)這個(gè)可變的過程控制信號而被定位。一旦信號形成裝置11的饋電電壓輸入端114上的饋電電壓下降到低于最低電壓， 閉塞件就被操作到其預(yù)規(guī)定的切斷位置，其中與來自蓄能器13的過程控制信號無關(guān)地將信號形成裝置11的二進(jìn)制的控制輸出端116的電平逆轉(zhuǎn)，然后伺服驅(qū)動裝置6根據(jù)預(yù)規(guī)定的速度特征曲線將閉塞件操作到安全可靠的切斷位置。在本發(fā)明的一特殊實(shí)施方式中，信號形成裝置11對位置調(diào)節(jié)器18在其模擬的控制輸入端181饋送以恒定的4mA/9. 7V。此外，信號形成裝置11在這兩個(gè)實(shí)施方式中都對位置調(diào)節(jié)器18的二進(jìn)制輸入端 182饋送以“邏輯1”信號。所提供的剩余能量流入集成的用于電能的蓄能器113。蓄能器 113優(yōu)選被構(gòu)造為常規(guī)電容器、GoldCap(金電容)電容器或者蓄電池。位置調(diào)節(jié)器18被配置為使得其模擬的控制輸入端181上的4mA信號表示閉塞件的所期望的切斷位置，其二進(jìn)制輸入端182上的“邏輯1”信號表示閉塞件的所期望的工作位置(Betriebslage)。通過將二進(jìn)制輸入端182轉(zhuǎn)接到“邏輯0”，閉塞件在時(shí)間上延伸，并且根據(jù)所設(shè)置的特性曲線被操作到切斷位置。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，信號形成裝置11包括壓縮空氣存儲器91，壓縮空氣存儲器91安裝到與位置調(diào)節(jié)器18的氣動供應(yīng)線路中。如果壓縮空氣存儲器91的供應(yīng)壓力下降到預(yù)規(guī)定的極限值之下，則止回閥92封閉壓縮空氣存儲器91，并且位置調(diào)節(jié)器18 排出供應(yīng)氣體。壓縮空氣存儲器91現(xiàn)在為位置調(diào)節(jié)器18提供氣動能量。止回閥92的接通同時(shí)操縱電氣的壓力開關(guān)93，該壓力開關(guān)在壓力下降的情況下中斷到電子電路的信號線路，并且在壓力足夠的情況下接通到電子電路的信號線路。其中可以規(guī)定壓力開關(guān)93如圖2中所示設(shè)置在止回閥92后面。有利地，由此避免了在饋送壓力短暫壓力波動的情況下閉塞件無意的閉合。在一可選實(shí)施方式中可以規(guī)定壓力開關(guān)93設(shè)置在止回閥92之前。有利地，由此快速地識別饋送壓力的下降?？刂蒲b置9的所有蓄能器91和113被設(shè)計(jì)為使得位置調(diào)節(jié)器18控制閉塞件并且將其安全可靠地移動到切斷位置。附圖標(biāo)記列表1 管道2過程閥3 閥座4關(guān)閉體5過程介質(zhì)6伺服驅(qū)動裝置7氣門推桿8 支架9控制裝置91壓縮空氣存儲器
92止回閥93壓力開關(guān)10位置傳感器11信號形成裝置111，112信號形成器113蓄能器114饋電電壓輸入端115模擬的控制輸出端116 二進(jìn)制的控制輸出端117過程控制信號輸入端18位置調(diào)節(jié)器181模擬輸入端182 二進(jìn)制輸入端19擠壓介質(zhì)供給線路
權(quán)利要求
1.一種具有伺服驅(qū)動裝置(6)的技術(shù)設(shè)備的管道(1)中的閉塞件，伺服驅(qū)動裝置(6)與由位置調(diào)節(jié)器(18)和信號形成裝置(11)構(gòu)成的控制裝置(9)連接，位置調(diào)節(jié)器(18)具有用于連接過程控制信號的模擬控制輸入端(181)和用于根據(jù)能預(yù)規(guī)定的速度特征曲線操縱伺服驅(qū)動裝置(6)的二進(jìn)制控制輸入端(182)，信號形成裝置(11)具有饋電電壓輸入端(114)、經(jīng)由第一信號形成器(111)與饋電電壓輸入端(114)連接的模擬控制輸出端(11 、經(jīng)由第二信號形成器(11 與饋電電壓輸入端(114)連接的二進(jìn)制控制輸出端(116)、以及蓄能器(113)，信號形成裝置(11)的模擬控制輸出端(11 與位置調(diào)節(jié)器(18)的模擬控制輸入端 (181)連接，信號形成裝置(11)的二進(jìn)制控制輸出端(116)與位置調(diào)節(jié)器(18)的二進(jìn)制控制輸入端(18 連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閉塞件，其特征在于，第一信號形成器(111)由饋電電壓輸入端(114)上的電壓生成能預(yù)規(guī)定的恒定的過程控制信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閉塞件，其特征在于，第一信號形成器(111)包括開關(guān)裝置和比較器，比較器在饋電電壓輸入端(114)上的電壓下降到能預(yù)規(guī)定的極限值以下時(shí)保持來自蓄能器(11 的所述能預(yù)規(guī)定的恒定的過程控制信號直到閉塞件的閉塞過程結(jié)束。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閉塞件，其特征在于，第二信號形成器(11 具有在饋電電壓輸入端(114)上的電壓下降到能預(yù)規(guī)定的極限值以下時(shí)將二進(jìn)制控制輸出端(116)上的邏輯電平逆轉(zhuǎn)的比較器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閉塞件，其特征在于，信號形成裝置(11)具有壓縮空氣存儲器(91)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閉塞件，其特征在于，第一信號形成器(111)與過程控制信號輸入端(117)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有伺服驅(qū)動裝置的技術(shù)設(shè)備的管道中的閉塞件。伺服驅(qū)動裝置與由位置調(diào)節(jié)器(18)和信號形成裝置(11)構(gòu)成的控制裝置(9)連接。位置調(diào)節(jié)器(18)具有連接過程控制信號的模擬控制輸入端(181)和根據(jù)能預(yù)規(guī)定的速度特征曲線操縱伺服驅(qū)動裝置(6)的二進(jìn)制控制輸入端(182)。信號形成裝置(11)具有饋電電壓輸入端(114)、經(jīng)第一信號形成器(111)與饋電電壓輸入端(114)連接的模擬控制輸出端(115)、經(jīng)第二信號形成器(112)與饋電電壓輸入端(114)連接的二進(jìn)制控制輸出端(116)及蓄能器(113)。信號形成裝置(11)的模擬控制輸出端(115)與位置調(diào)節(jié)器(18)的模擬控制輸入端(181)連接，信號形成裝置(11)的二進(jìn)制控制輸出端(116)與位置調(diào)節(jié)器(18)的二進(jìn)制控制輸入端(182)連接。
文檔編號F16K31/02GK102537467SQ201110436729
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者T·克里格列維, W·舒爾茨 申請人:Abb技術(shù)股份公司