DE20108638U1

DE20108638U1 - Stellgerät mit Positionsanzeige

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Publication number: DE20108638U1
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Original assignee: Samson AG
Current assignee: Samson AG
Priority date: 2001-05-23
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2001-10-04
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Description

BOEHMERT & BOEHMERT

ANWALTSSOZIETÄT

jchmcrt & ßochmeti ■ COAi IO 71 27 · O-2SO7i Bre

Deutsches Patent- und Markenamt Zweibrückenstr. 12

80297 München DR ING. KARL DOEHMERT. PA f]»ll»|

DIPL.-ING ALBERTBOEHMERT, Pa II'«>2-iV/3>

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DR. JAN BERND NORDEMANN, LL.M.. RA, BeA

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RA - ReehtsanwaU/Aiianiey al Law

* - European Patent Attorney

^&Lgr; - BnuKieDnurg, zugelusarc am OLG Brandenburg

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DR- VOLKER SCHMITZ, RA, München

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DR. KLAUS TIM BRÖCKER, RA. BeHi₁, ANDREAS DUSTMANN, LLM.. RA, Poi«bm DIPL-ING. NILS T. F. SCHMlD, PA, Manchen

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S50015

Bremen,

22. Mai 2001

Samson Aktiengesellschaft

Weismüllerstraße 3
60314 Frankfurt am Main

Stellgerät mit Positionsanzeige

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Stellgerät, mit einem Ventil, das ein Ventilgehäuse, einen Ventilkegel, einen Ventilsitz und eine Ventilstange aufweist, wobei der Ventilkegel relativ zu dem Ventilsitz bewegbar ist und die Ventilstange der Bewegung des Ventilkegels folgt; mit einem auf die Ventilstange wirkenden Antrieb in einem Antriebsgehäuse und mit einer Positionsanzeige zur Anzeige der Position des Ventils, die eine mit der Ventilstange mechanisch gekop-

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pelte Stange aufweist, die der Bewegung des Ventilkegels folgt, beim Wechsel zwischen der geschlossenen Position und der geöffneten Position des Ventils von einer ersten Position in eine zweite Position wechselt und in der ersten Position entweder innerhalb des Antriebsgehäuses verläuft oder zumindest teilweise aus einer Durchtrittsöffnung des Antriebsgehäuses herausragt und in der zweiten Position zumindest teilweise aus der Durchtrittsöffnung des Antriebsgehäuses herausragt bzw. innerhalb des Antriebsgehäuses verläuft.

Positionsanzeigen dienen zur einfachen optischen Darstellung der aktuellen Ventilposition eines Stellgerätes. Insbesondere für Auf-Zu-Ventile, wie Schrägsitzventile, ist eine Ventil-Positionsanzeige oftmals notwendig oder zumindest wünschenswert.

Elektronisch ausgelesene Positionsanzeigen bei Stellgeräten zur Erfassung der Ventilposition sind z.B. aus der WO 95/08071 bekannt. Jedoch sind derartige Positionsanzeiger aufwendig sowie teuer.

Aus der US 4,453,697 ist ein pneumatisches Vorsteuerventil mit einem Anzeigenstift bekannt, der zur Anzeige des Ventilzustands mehr oder weniger in eine Bohrung eintaucht, wobei dieser Anzeigenstift gleichzeitig als Druckknopf zur Handbetätigung des Ventils einsetzbar ist. Dieses Vorsteuerventil weist einen komplexen sowie kostenintensiven Aufbau auf.

Stellgeräte mit mechanisch arbeitenden Positionsanzeigen, die zwei Ventilstellungen anzeigen, sind ebenfalls bekannt, z.B. aus der EP 0 651 192. Jedoch zeigt sich hier der Nachteil, daß die Positionsmarken bedingt durch eine Fensterbauweise nur von einem beschränkten Winkelbereich oder gar schlecht sichtbar sind. Zudem liegt wieder ein aufwendiger und teurer Aufbau vor.

Ein gattungsgemäßes Stellgerät mit Positionsanzeiger ist aus der US 4,072,126 bekannt. Dabei kommen zum optischen Ablesen des Ventilzustandes ein konvex gewölbtes Fenster oberhalb eines und zwei zueinander bewegliche Bauelemente in unterschiedlicher Farbe zum Einsatz, wobei eines der Bauelemente in das andere Bauelement unter Wechsel der nach außen

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reflektierten Farbe durch eine Ventilbewegung verfahrbar ist. Nun besitzen derartige Positionsanzeigen den Nachteil, daß der Reflektor entweder durch die Verwendung einer stabilen Metallform oder durch einen zusätzlichen Arbeitsprozeß, wie durch Aufdampfen, Aufkleben von Metallfolien oder dergleichen, hergestellt wird, und somit kostenaufwendig ist. Zudem ist der Einsatz zweier zueinander bewegbarer Bauteile kompliziert sowie kostenaufwendig.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Stellgerät derart weiterzuentwickeln, daß die Nachteile des Stands der Technik überwunden werden, insbesondere eine robuste, kostengünstige und leicht ablesbare Positionsanzeige entsteht. Zudem soll eine Ablesung der Positionsanzeige von einem weitgehend unabhängigen Betrachtungswinkel möglich sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stange an ihrem aus dem Antriebsgehäuse heraus bewegbaren einen Ende eine erste Farbe auf ihrer Stirnfläche und eine zweite Farbe auf ihrer Mantelfläche aufweist, und die erste Farbe zu der zweiten Farbe in Kontrast steht, wobei vorzugsweise die erste Farbe eine dunkle Farbe und die zweite Farbe eine helle und/oder Signalfarbe ist.

Dabei kann vorgesehen sein, daß die Mantelfläche der Stange zumindest an dem einen Ende der Stange von einer Anzeigenabdeckung bereitgestellt ist, die vorzugsweise aus in der zweiten Farbe gefärbtem Kunststoff hergestellt ist.

Ferner kann vorgesehen sein, daß das Antriebsgehäuse und/oder eine darauf aufgebrachte Schablone im Bereich der Durchtrittsöffnung für die Stange eine dritte Farbe darbietet, die vorzugsweise im wesentlichen der ersten Farbe entspricht.

Bevorzugt wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die Schablone aus Kunststoff besteht und mit dem Antriebsgehäuse und/oder einer Anzeigenkuppel verbunden oder verbindbar ist, vorzugsweise über eine Schnappverbindung.

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Weiterhin kann vorgesehen sein, daß eine transparente Anzeigenkuppel, die mit dem Antriebsgehäuse
und/oder der Schablone verbunden ist, eine konvexe Wölbung aufweist und das eine Ende der Stange im wesentlichen umgibt.

Präferentiell kann vorgesehen sein, daß die Materialstärke der Anzeigenkuppel mit steigendem
Abstand vom Antriebsgehäuse abnimmt.

Schließlich wird mit der Erfindung auch vorgeschlagen, daß eine die Anzeigenkuppel in
axialer Verlängerung der Stange eine Ausnehmung aufweist, durch die die Stange bewegbar
ist.

Die Bauweise der transparenten Anzeigenkuppel in der oben beschriebenen Form gewährt dem Anwender zusätzlich die Observierung der Ventilzustände, wenn der Beobachtungspunkt auf der Symmetrieachse der Anzeigekuppel liegt und ist zudem fertigungstechnisch günstig zu fabrizieren.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand zweier schematischer Zeichnungen im Einzelnen erläutert wird. Dabei zeigt:

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Stellgeräts mit Positionsanzeige gemäß der Erfindung, mit geschlossener Ventilstellung (Zu), im Schnitt; und

Figur 2 das Ausführungsbeispiel von Figur 1, mit geöffneter Ventilstellung (Auf), im Schnitt.

Figuren 1 und 2 zeigen ein erfindungsgemäßes Stellgerät 1 mit Positionsanzeige 5, bestehend aus einem Ventil 10 mit einem Ventilgehäuse 12, einem Ventilkegel 14 und einem Ventilsitz 16. Das Ventil 10 ist dabei als Hubventil ausgebildet, bei dem der Ventilkegel 14 den Ventilsitz 16 je nach Hubstellung verschließt.

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Auch wenn das Ventil 10 prinzipiell jede Ventilposition einnehmen kann, ist der Einsatz als Auf-Zu-Ventil für die weiter unten beschriebene Positionsanzeige 5 besonders vorteilhaft. In Figur 1 ist dabei eine geschlossene Ventilstellung (Zu); und in Figur 2 ist die geöffnete Ventilstellung (Auf) dargestellt.

Femer ist in den Figuren 1 und 2 ein Antrieb 18 mit einem Antriebsgehäuse 20 dargestellt, das seinerseits einen Federspeicherraum 22 samt Federspeicher 23 und einen Antriebsraum 24 umfaßt, in den ein Fluid, z. B. Luft, durch eine Fluidzuführung 25 einströmt und auf eine Membran 26 wirkt. Die Membran 26 ist mit einem Membranteller 28 verbunden, der Membranbewegungen auf eine Ventilstange 22 überträgt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Ventilkegel 14 über die damit verbundene Ventilstange 22 von dem Federspeicher 23 in Schließrichtung mit Kraft beaufschlagt, so daß sichergestellt ist, daß der Ventilkegel 14 bei nicht vorhandenem Druck in dem Antriebsraum 24 den Ventilsitz 16 dichtend verschließt.

Die Ventilstange 29 ist mit einer Stange 30 mechanisch über den Membranteller 28 derart gekoppelt, daß jede Bewegung des Ventilkegels 14 eine translatorische Bewegung der Stange 30 erzwingt. Die Stange 30 verbleibt dabei bei geschlossenem Ventil 10 innerhalb des Antriebsgehäuses 20, siehe Figur 1, und ragt bei geöffnetem Ventil 10 zumindest teilweise aus einer Durchtrittsöffnung 21 des Antriebsgehäuses 20 heraus, siehe Figur 2. Die Stange 30 kann zu diesem Zweck mit der Ventilstange 29 und dem Antrieb 28 verschraubt sein, so daß der Hub der Stange 30 auch quantitativ dem Hub des Ventilkegels 14 entspricht.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel trägt die Stange 30 an dem Ende, das teilweise aus dem Antriebsgehäuse 20 herausragen kann, zum Bereitstellen der Positionsanzeige 5 eine Anzeigenabdeckung 34, welche auf ihrer Stirnfläche 36 mit einer dunklen Farbe (beispielsweise schwarz) auf ihrer seitlichen Umfangsfläche 35 mit einer Signalfarbe versehen ist, aus gefärbtem Kunststoff besteht und kostengünstig zu fertigen ist. Ferner ist eine Schablone 37 auf dem Antriebsgehäuse 20 im Bereich der Durchtrittsöffnung 21 für die Stange 30 angeordnet, die schwarz oder zumindest von dunkler Farbe ist und aus Kunststoff besteht. Die Scha-

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blone 37 wird von einer Anzeigenkuppel 38 gegen das Antriebsgehäuse 20 gehalten. Die Anzeigenkuppel 38 umschließt dabei auch den Durchtritt der Stange 30.

In anderen, nicht dargestellten Ausführungsformen weist die Schablone eine Schnappverbindung zur Verbindung mit dem Antriebsgehäuse oder der Anzeigenkuppel zur Fixierung auf.

Die Schablone 37 dient der Steigerung des optischen Kontrasts zwischen dem Antriebsgehäuse 20 einerseits und der Stange 30 an dem aus dem Antriebsgehäuse 20 in der Auf-Stellung des Ventils 10 herausragenden Ende, also im Bereich der Umfangsfläche 35, andererseits, welches einer Steigerung der Ablesbarkeit der Positionsanzeige 5 dient. Die Anzeigenabdekkung 38 und die Schablone 37 sind beide aus Kunststoff gefertigt und lassen sich einfach farblich genau aufeinander abstimmen, so daß ein möglichst großer Kontrast bei geöffnetem Ventil 10, also in der in Figur 2 dargestellten Stellung entsteht.

Die Signalfarbe der Umfangsfläche 35 ist bei geschlossenem Ventil 10, wie in Figur 1 dargestellt, nicht sichtbar.

Wegen des hohen optischen Kontrasts zwischen der dunklen Farbe der Stirnfläche 36 und des Antriebsgehäuses 20 mit der Schablone 37 einerseits und der Signalfarbe der Umfangsfläche 35 andererseits, ist eine leichte Unterscheidbarkeit der Zustände des Ventils 10 möglich und somit eine Positionsanzeige des Ventils 10 gegeben.

Dieser optische Effekt wird durch die zusätzliche, transparente Anzeigenkuppel 38 verstärkt, die das Ende der Stange 30, das bei geöffnetem Ventil 10 aus dem Antriebsgehäuse 20 herausragt, im wesentlichen umgibt. Zu diesem Zweck ist die Anzeigenkuppel 38 konvex gewölbt, und ihre Materialstärke nimmt mit steigendem Abstand vom Antriebsgehäuse 20 ab. Dadurch entsteht der Effekt einer Linse, und die Wahrnehmung der Signalfarbe und somit der Position des Ventils 10 ist nur in geringer Weise von dem Betrachtungswinkel abhängig. Auch für einen Betrachter, der sich in axialer Verlängerung der Stange 30 befindet, wird damit ein sicheres Erkennen von Ventilzuständen ermöglicht.

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Weiterhin bietet die Anzeigenkuppel 38 einen mechanischen Schutz für die Stange 30 und verhindert so, daß ungewollte äußere Kräfte auf die Ventilstange 30 einwirken.

In einer Variante eines erfindungsgemäßen Stellgerätes (nicht dargestellt) ohne Anzeigenabdeckung und Schablone können die Stirnfläche der Stange eine dunkle Farbe, die möglichst der Farbe des Antriebsgehäuses in diesem Bereich entspricht, und die seitliche Mantelfläche der Stange eine Signalfarbe aufweisen.

In einer ebenso günstigen, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung besitzt die transparente Anzeigenkuppel in axialer Verlängerung der Stange eine Ausnehmung, so daß die Stange gegen seitliche mechanische Einwirkungen geschützt ist, während die optische Wirkung der Positionsanzeige nur gering beeinflußt wird. Diese Ausführungsform bietet Vorteile bzgl. Fertigung und Montage.

Die Wirkrichtung des Federspeichers 23 ist nicht wesentlich für die Erfindungsidee. Das erfindungsgemäße Stellgerät kann natürlich auch bei fluidischen Antrieben eingesetzt werden, die keinen Federspeicher oder einen Federspeicher 23 besitzen, der das Ventil 10 bei Ausfall des fluidischen Drucks öffnet.

Darüber hinaus ist auch die Verwendung bei Einsatz von anderen Antrieben, beispielsweise elektrischen Antrieben, oder auch anderen Ventilbauarten, beispielsweise Drehkegelventilen, möglich, wenn die Ventilbewegung in eine translatorische Bewegung einer Stange umgesetzt wird.

Die in der voranstehenden Beschreibung, den Zeichnungen sowie den Ansprüchen offenbarten
Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich
sein.

	Bezugszeichenliste	Stellgerät
1	Positionsanzeige
5	Ventil
10	Ventilgehäuse
12	Ventilkegel
14	Ventilsitz
16	Antrieb
18	Antriebsgehäuse
20	Durchtrittsöffnung
21	Federspeicherraum
22	Federspeicher
23	Antriebsraum
24	Fluidzuführung
25	Membran
26	Membranteller
28	Ventilstange
29	Stange
30	Mantelfläche
31	Anzeigenabdeckung
34	Umfangsfläche
35	Stirnfläche
36	Schablone
37	Anzeigenkuppel
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Claims

1. Stellgerät (1), mit einem Ventil (10), das ein Ventilgehäuse (12), einen Ventilkegel (14), einen Ventilsitz (16) und eine Ventilstange (29) aufweist, wobei der Ventilkegel (14) relativ zu dem Ventilsitz (16) bewegbar ist und die Ventilstange (29) der Bewegung des Ventilkegels (14) folgt; mit einem auf die Ventilstange (29) wirkenden Antrieb (18) in einem Antriebsgehäuse (20) und mit einer Positionsanzeige (5) zur Anzeige der Position des Ventils (10), die eine mit der Ventilstange (29) mechanisch gekoppelte Stange (30) aufweist, die der Bewegung des Ventilkegels (14) folgt, beim Wechsel zwischen der geschlossenen Position und der geöffneten Position des Ventils (10) von einer ersten Position in eine zweite Position wechselt und in der ersten Position entweder innerhalb des Antriebsgehäuses (20) verläuft oder zumindest teilweise aus einer Durchtrittsöffnung (21) des Antriebsgehäuses (20) herausragt und in der zweiten Position zumindest teilweise aus der Durchtrittsöffnung des Antriebsgehäuses (20) herausragt bzw. innerhalb des Antriebsgehäuses (20) verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (30) an ihrem aus dem Antriebsgehäuse (20) heraus bewegbaren einen Ende eine erste Farbe auf ihrer Stirnfläche (36) und eine zweite Farbe auf ihrer Mantelfläche (31, 34) aufweist, und die erste Farbe zu der zweiten Farbe in Kontrast steht, wobei vorzugsweise die erste Farbe eine dunkle Farbe und die zweite Farbe eine helle und/oder Signalfarbe ist.

2. Stellgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche der Stange (30) zumindest an dem einen Ende der Stange (30) von einer Anzeigenabdeckung (34) bereitgestellt ist, die vorzugsweise aus in der zweiten Farbe gefärbtem Kunststoff hergestellt ist.

3. Stellgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsgehäuse (20) und/oder eine darauf aufgebrachte Schablone (37) im Bereich der Durchtrittsöffnung (21) für die Stange (30) eine dritte Farbe darbietet, die vorzugsweise im wesentlichen der ersten Farbe entspricht.

4. Stellgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schablone (37) aus Kunststoff besteht und mit dem Antriebsgehäuse (20) und/oder einer Anzeigenkuppel (38) verbunden oder verbindbar ist, vorzugsweise über eine Schnappverbindung.

5. Stellgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine transparente Anzeigenkuppel (38), die mit dem Antriebsgehäuse (20) und/oder der Schablone (37) verbunden ist, eine konvexe Wölbung aufweist und das eine Ende der Stange (30) im wesentlichen umgibt.

6. Stellgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialstärke der Anzeigenkuppel (38) mit steigendem Abstand vom Antriebsgehäuse (20) abnimmt.

7. Stellgerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigenkuppel (38) in axialer Verlängerung der Stange (30) eine Ausnehmung aufweist, durch die die Stange (30) bewegbar ist.