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WO2009106221A1 - Rückschlagventil mit wegsensor - Google Patents

Rückschlagventil mit wegsensor Download PDF

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WO2009106221A1
WO2009106221A1 PCT/EP2009/000875 EP2009000875W WO2009106221A1 WO 2009106221 A1 WO2009106221 A1 WO 2009106221A1 EP 2009000875 W EP2009000875 W EP 2009000875W WO 2009106221 A1 WO2009106221 A1 WO 2009106221A1
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WO
WIPO (PCT)
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valve
movable part
valve actuator
displacement sensor
valve according
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2009/000875
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Edgar Budzynski
Günter Strelow
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wilo SE
Original Assignee
Wilo AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wilo AG filed Critical Wilo AG
Publication of WO2009106221A1 publication Critical patent/WO2009106221A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K15/00—Check valves
    • F16K15/02—Check valves with guided rigid valve members
    • F16K15/06—Check valves with guided rigid valve members with guided stems
    • F16K15/063—Check valves with guided rigid valve members with guided stems the valve being loaded by a spring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K37/00—Special means in or on valves or other cut-off apparatus for indicating or recording operation thereof, or for enabling an alarm to be given
    • F16K37/0025—Electrical or magnetic means
    • F16K37/0041—Electrical or magnetic means for measuring valve parameters

Definitions

  • the invention relates to a check valve with a position indicating the position of the valve actuator displacement sensor whose movable part is connected to the valve actuator.
  • valve actuator is connected via a transmission rod with a displacement sensor to indicate the position of the valve actuator can.
  • a transmission rod with a displacement sensor to indicate the position of the valve actuator can.
  • the object of the invention is to improve a check valve of the type mentioned so that it has small external dimensions with a simple construction and is preferably used as a compact part in a line, without leading to the outside mechanical parts.
  • This object is achieved in that is arranged for continuous measurement, the movable part of the displacement sensor within the valve housing.
  • a valve is created that enables position feedback and volume flow sensing.
  • the solution according to the invention can be used particularly advantageously in heating circuits, in particular in a decentralized pump system.
  • By determining the volume flow it is possible to accurately detect the operating point of a pump. This size can be used as a controlled variable.
  • the structural design of the invention makes it possible to use the sensor element at the same time as a non-return valve and thus save space and costs compared to a separate component.
  • the sensor element can be integrated in a pump housing due to the possible small size.
  • the movable part of the displacement sensor connected to the valve actuator is a submersible or transverse armature whose movement can be detected by at least one coil.
  • the movable part of the displacement sensor connected to the valve actuator is a permanent magnet whose movement can be detected by at least one coil or a current-carrying conductor (Hall effect).
  • the coil (s) is arranged inside or outside the valve housing / are.
  • the movable part of the displacement sensor is fastened directly to the valve actuator, in particular on the valve disk, so that a particularly space-saving design is achieved.
  • a further advantageous embodiment is provided when the movable part of the displacement sensor is arranged in particular on a body, in particular pin or piston, which in particular protrudes coaxially within the housing on the valve actuator. Also is beneficial if that movable part of the displacement sensor is formed by a metal coating of the valve actuator and / or a valve actuator on the protruding body in particular pin or piston.
  • Fig. 5 is a valve actuator with outer metal flat ring.
  • the check valve has a cylindrical valve housing 1 made of plastic, which is fastened with sealing rings 2 within a tube 3 or a pump channel.
  • the valve housing has a coaxial inlet 4 on one side and a coaxial outlet 5 on the opposite side, so that the housing 1 according to the arrow F can be flowed through by a liquid.
  • the inlet 4 forms a valve seat 6 which can be closed by a plate-shaped valve actuator 7.
  • the valve actuator 7 is acted upon by a helical compression spring 8, which presses the valve actuator to the closed position.
  • a guide member 9 is coaxially mounted in the valve housing 1, which forms a coaxial sleeve 10, in which a piston-shaped pin 11 slidably rests and is guided, which at the back of the Valve actuator 7 fastened in particular is formed.
  • the valve actuator 7 and the pin 11 made of plastic.
  • the outside of the sleeve 10 is surrounded by the helical compression spring 8, which is supported on a flange-shaped portion 12 at the end of the guide member 9.
  • valve actuator 7 On the valve actuator 7 a metal ring is attached to the edge of the plate, which forms the movable part 13 of a sensor, in particular displacement sensor.
  • the outside of the valve housing 1 is provided with at least one coil 14 which surrounds the valve housing 1, as shown in FIG. 2.
  • a movement of the valve actuator 7 and thus of the part 13 leads to measurable current changes in the coil 14 and thus to register the position of the valve actuator 7. This allows a continuous measurement.
  • the metal part 13 may be arranged differently on or in the valve actuator 7.
  • a flat ring (FIG. 3), a round ring (FIG. 4) can be arranged in the interior of the valve actuator 7, or in a further alternative there is a flat ring on the outside of the valve actuator (FIG. 5).
  • inductive displacement transducers d. H.
  • the inductance of a movable iron part is detected. This is already sufficient for a coil.
  • a differential measurement of the inductance changes by the movable plunger is possible.
  • a transverse anchor can be arranged in particular in the differential measurement, in which case the movable part 13 of the sensor moves transversely to one or two coils.
  • valve actuator on its outer side has a metal coating is vapor-coated in particular with metal.
  • a measurement can be achieved in that a permanent magnet is attached to the valve actuator and due to the Hall effect, the position of the valve actuator by a valve housing surrounding or arranged in the valve housing conductor is detected, which is flowed through current and changes its voltage according to the position of the valve actuator.

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil mit einem die Stellung des Ventilstellgliedes (7) anzeigenden Sensor insbesondere Wegsensor, dessen bewegliches Teil (13) mit dem Ventilstellglied verbunden ist, wobei das zur kontinuierlichen Messung das bewegliche Teil (13) des Wegsensors innerhalb des Ventilgehäuses angeordnet ist.

Description

Rückschlagventil mit Wegsensor
Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil mit einem die Stellung des Ventilstellgliedes anzeigenden Wegsensor, dessen bewegliches Teil mit dem Ventilstellglied verbunden ist.
Es sind Rückschlagventile bekannt, deren Ventilstellglied über eine Übertragungsstange mit einem Wegsensor verbunden ist, um die Stellung des Ventilstellgliedes anzeigen zu können. Diese bekannten Konstruktionen sind konstruktiv aufwendig und führen zu erheblichen Außenabmessungen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Rückschlagventil der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass es bei einfacher Konstruktion geringe Außenabmessungen aufweist und vorzugsweise als kompaktes Teil in eine Leitung einsetzbar ist, ohne nach außen führende mechanische Teile.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur kontinuierlichen Messung das bewegliche Teil des Wegsensors innerhalb des Ventilgehäuses angeordnet ist.
Dies führt zu einem integrierten insbesondere induktiven Wegsensor und erübrigt einen separaten und extern anzubringenden Sensor. Die technische Ergänzung findet innerhalb des Ventilgehäuses statt und ermöglicht damit auf einfache und platzsparende Weise den Durchfluss von Leitungen bei kontinuierlicher insbesondere ununterbrochener Messung zu erfassen. Damit wird eine analoge Messung ermöglicht mit einer proportionalen und kontinuierlichen Messgröße analog zum Durchfluss.
Es wird ein Ventil geschaffen, das Positionsmeldungen und eine Volumenstromerfassung ermöglicht.
Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Lösung bei Heizungskreisläufen einsetzbar insbesondere in einem dezentralen Pumpensystem. Durch das Ermitteln des Volumenstroms ist es möglich, den Arbeitspunkt einer Pumpe exakt zu erfassen. Diese Größe kann als Regelgröße genutzt werden.
Die konstruktive Gestaltung der Erfindung ermöglicht es, das Sensorelement zugleich als Rückschlagklappe zu nutzen und somit Bauraum als auch Kosten gegenüber einem separaten Bauteil zu sparen. Das Sensorelement kann aufgrund der möglichen geringen Baugröße in ein Pumpengehäuse integriert werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das mit dem Ventilstellglied verbundene bewegliche Teil des Wegsensors ein Tauch- oder Queranker ist, dessen Bewegung durch mindestens eine Spule erfassbar ist. Alternativ wird vorgeschlagen, dass das mit dem Ventilstellglied verbundene bewegliche Teil des Wegsensors ein Permanentmagnet ist, dessen Bewegung durch mindestens eine Spule oder einen stromdurchflossenen Leiter (Hall-Effekt) erfassbar ist. Hierzu wird auch vorgeschlagen, dass die Spule(n) innerhalb oder außerhalb des Ventilgehäuses angeordnet ist/sind.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das bewegliche Teil des Wegsensors am Ventilstellglied insbesondere am Ventilteller unmittelbar befestigt ist, so dass eine besonders platzsparende Bauweise erzielt wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung wird geschaffen, wenn das bewegliche Teil des Wegsensors an einem Körper insbesondere Zapfen oder Kolben angeordnet insbesondere befestigt ist, der innerhalb des Gehäuses am Ventilstellglied insbesondere koaxial vorsteht. Auch ist von Vorteil, wenn das bewegliche Teil des Wegsensors von einem Metallüberzug des Ventilstellgliedes und/oder eines am Ventilstellglied vorstehenden Körpers insbesondere Zapfens oder Kolbens gebildet ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 ein in einem Rohr oder einem Pumpengehäuse angeordnetes Rückschlagventil mit Wegsensor in einem axialen Schnitt,
Fig. 2 das Rückschlagventil nach Fig. 1 von außen betrachtet,
Fig. 3 ein Ventilstellglied mit innerem metallenen Flachring,
Fig. 4 ein Ventilstellglied mit innerem metallenen Rundring,
Fig. 5 ein Ventilstellglied mit äußerem metallenen Flachring.
Das Rückschlagventil weist ein zylindrisches Ventilgehäuse 1 aus Kunststoff auf, das mit Dichtringen 2 innerhalb eines Rohres 3 oder eines Pumpenkanals befestigt ist.
Das Ventilgehäuse besitzt einen koaxialen Einlass 4 auf einer Seite und einen koaxialen Auslass 5 auf der gegenüberliegenden Seite, so dass das Gehäuse 1 entsprechend dem Pfeil F von einer Flüssigkeit durchströmt werden kann.
Der Einlass 4 bildet einen Ventilsitz 6, der von einem tellerförmigen Ventilstellglied 7 verschließbar ist. Hierbei ist das Ventilstellglied 7 durch eine Schraubendruckfeder 8 beaufschlagt, die das Ventilstellglied zur geschlossenen Stellung hin drückt.
Auf der der Strömung abgewandten Seite ist im Ventilgehäuse 1 ein Führungsteil 9 koaxial befestigt, das eine koaxiale Hülse 10 bildet, in der ein kolbenförmiger Zapfen 11 verschieblich einliegt und geführt ist, der an der Rückseite des Ventilstellglieds 7 befestigt insbesondere angeformt ist. Hierbei bestehen das Ventilstellglied 7 und der Zapfen 11 aus Kunststoff. Die Außenseite der Hülse 10 ist von der Schraubendruckfeder 8 umgeben, die sich an einem flanschförmigen Bereich 12 am Ende des Führungsteils 9 abstützt.
Am Ventilstellglied 7 ist am Tellerrand ein metallener Ring befestigt, der den beweglichen Teil 13 eines Sensors insbesondere Wegsensors bildet. Hierzu ist die Außenseite des Ventilgehäuses 1 mit mindestens einer Spule 14 versehen, die das Ventilgehäuse 1 umgibt, wie dies Fig. 2 zeigt. Hierbei führt eine Bewegung des Ventilstellglieds 7 und damit des Teils 13 zu messbaren Stromveränderungen in der Spule 14 und damit zur Registrierung der Stellung des Ventilstellglieds 7. Hierdurch wird eine kontinuierliche Messung ermöglicht.
Das metallene Teil 13 kann unterschiedlich am oder im Ventilstellglied 7 angeordnet sein. So kann im Inneren des Ventilstellglieds 7 ein Flachring (Fig. 3), ein Rundring (Fig. 4) angeordnet sein oder in einer weiteren Alternative befindet sich ein Flachring an der Außenseite des Ventilstellgliedes (Fig. 5).
Die bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen induktive Wegaufnehmer, d. h. es wird die Induktivität eines beweglichen Eisenteils (Tauchankers) erfasst. Hierzu reicht bereits eine Spule aus. Bei der Verwendung von zwei Spulen wird eine differenzielle Messung der Induktivitätenänderungen durch den beweglichen Tauchanker möglich. Statt eines Tauchankers kann aber auch ein Queranker insbesondere bei der differenziellen Messung angeordnet werden, wobei dann das bewegliche Teil 13 des Sensors sich quer zu einer oder zwei Spulen bewegt.
Bei einer weiteren Alternative besteht eine Wirbelstrommessung, indem im Metallobjekt 13 ein Wirbelstrom erzeugt wird. Hierbei ist von Vorteil, wenn das Ventilstellglied an seiner Außenseite einen Metallüberzug aufweist insbesondere mit Metall bedampft ist. Auch kann eine Messung dadurch erreicht werden, dass am Ventilstellglied ein Permanentmagnet befestigt ist und aufgrund des Hall- Effektes die Stellung des Ventilstellgliedes durch einen das Ventilgehäuse umgebenden oder im Ventilgehäuse angeordneten Leiter erfasst wird, der stromdurchflossen ist und seine Spannung entsprechend der Stellung des Ventilstellgliedes ändert.

Claims

Ansprüche
1. Rückschlagventil mit einem die Stellung des Ventilstellgliedes (7) anzeigenden Sensor insbesondere Wegsensor, dessen bewegliches Teil (13) mit dem Ventilstellglied verbunden ist, d ad urch geke n n zeich net , dass zur kontinuierlichen Messung das bewegliche Teil (13) des Wegsensors innerhalb des Ventilgehäuses (1) angeordnet ist.
2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, d ad u rch geken nze ich n et, dass das mit dem Ventilstellglied (7) verbundene bewegliche Teil (13) des Wegsensors ein metallener Tauch- oder Queranker ist, dessen Bewegung durch mindestens eine Spule (14) erfassbar ist.
3. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dad u rch geke nnze ich n et, dass das mit dem Ventilstellglied verbundene bewegliche Teil (13) des Wegsensors ein Permanentmagnet ist, dessen Bewegung durch mindestens eine Spule (14) oder einen stromdurchflossenen Leiter (Hall-Effekt) erfassbar ist.
4. Rückschlagventil nach Anspruch 1, d ad u rch geken nzeich net, dass das bewegliche Teil (13) ein Metallobjekt ist, in dem ein Wirbelstrom erzeugt wird.
5. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, d a d u r c h ge ke n nze ich net, dass die Spule(n) (14) innerhalb oder außerhalb des Ventilgehäuses (1) angeordnet ist/sind.
6. Rückschlagventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dad u rch geke n nze ich net , dass das bewegliche Teil (13) des Wegsensors am Ventilstellglied (7) insbesondere am Ventilteller unmittelbar befestigt ist.
7. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h geke n nze ich n et, dass das bewegliche Teil (13) des Wegsensors an einem Körper insbesondere Zapfen oder Kolben (11) angeordnet insbesondere befestigt ist, der innerhalb des Gehäuses (1) am Ventilstellglied (7) insbesondere koaxial vorsteht.
8. Rückschlagventil nach einem der vorherigen Ansprüche, d ad u rch g eken nze ich net, dass das bewegliche Teil (13) des Wegsensors von einem Metallüberzug des Ventilstellgliedes (7) und/oder eines am Ventilstellglied vorstehenden Körpers insbesondere Zapfens (11) oder Kolbens gebildet ist.
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