用于控制调节驱动装置的位置调节器的阀装置和方法 【技术领域】
本发明涉及一种用于控制由位置调节器进行压力介质加载的调节驱动装置的阀装置，该调节驱动装置可由调节驱动装置的工作接头用压力介质加载，该压力介质可以通过供压接头输送至位置调节器，其中设置用于在供给压力失效时闭锁调节驱动装置的机构。另外本发明也涉及一种用于控制这种阀装置的相配的方法，以及包含这种专门的阀装置的位置调节器本身。
背景技术
本发明的主要应用领域尤其是调整或调节驱动装置的位置调节。在此给调节阀规定一个电的额定值，该额定值使得调节阀转变到工作压力下，用该工作压力例如加载用弹簧复位的单向作用的气动缸。在该气动缸的活塞杆上设置一个位移传感器，以便在对压力介质加载起反应时测量调节驱动装置的调节位移，并且反馈至调节回路。根据电的额定值规定的不同情况，调节阀使得调节驱动装置的工作接头与用于加载调节驱动装置的供压接头连接或者与用于调节驱动装置卸载的卸载接头连接，以便用调节驱动装置构成规定的额定值。调节驱动装置又用于操纵配件，例如一个在工艺设备的管道内的滑阀。
在此关注的用压力介质工作的位置调节器必须在供压失效的情况下(例如由于供压管从位置调节器的供压接头断裂引起)占有一个确定的位置，以便保证在故障情况中借此操作的调节元件的安全性。
按现有技术已知的是，在供给压力供给装置失效的情况下阀机构进入到原始位置中，该原始位置保证连接的调节驱动装置的卸载。卸载导致，连接的调节驱动装置通过一个集成的弹簧运动到确定的末端位置中，这又使得连接在其上的配件完全打开或关闭。但是专门的应用情况要求，连接在调节驱动装置上的配件等在至位置调节器的供压输送或电信号失效时保持其当前位置。至今这种要求是取代在此关注的用压力介质工作的位置调节器而采用电的位置调节器的基本原因。
由EP 1 758 007 A1得知一种用压力介质工作的位置调节器。该位置调节器具有一个阀式的调节装置，通过调节装置可以可变地接通供压接头、卸载接头及用于产生操纵压力的工作接头。为了预定期望的控制位置，调节装置具有两个彼此相反定向的流体加载面，所述流体加载面分别限定一个控制腔。两个控制腔在中间连接一个节流装置的情况下连接到一个共同的控制压力接头上。在两个节流装置的下游，每个控制腔与一个卸载开口连接。控制阀装置可以控制这两个卸载开口并且尤其也可以同时将其关闭。关于两个流体加载面对称的结构结合通过一个共同配设的控制压力接头的控制提供如下保证，即在同时封闭两个卸载开口时作用在控制装置上的流体的调节力相互平衡并且存在调节装置地明确定义的位置。特别地可能性在于，在封闭各卸载开口时预定调节装置的基本位置，其中工作接头不仅与供给接头而且与卸载接头分开，即得到3/3阀(三位三通阀)的中间的控制位置，使得保持恒定的预控制压力，以便因此给位置调节器提供闭锁的失效特性。闭锁的失效特性通过位置调节器的相应的电控制得到。
但是在现有技术中为此必需的单独的控制装置证实为不利的，其中按安全技术的规定，至少一个分开的电子装置连同电缆系统是必需的，以便实现位置调节器的独立的紧急情况控制。总体上用于实现由于压力介质失效引起的确定的闭锁的失效特性的技术方案表现为相当耗费的。此外在统计学上看部件和电缆系统的更多耗费提高了易受干扰性。
【发明内容】
因此本发明的目的是，实现用于控制用压力介质工作的位置调节器的一种阀装置以及一种方法，该阀装置/该方法用简单的技术措施保证由于压力介质失效引起的失效特性的确定的闭锁。
该目的鉴于阀装置通过权利要求1解决。在方法技术方面该目的通过权利要求8解决。相应的从属权利要求描述本发明的有利的进一步方案。
本发明包含如下技术教导，即为了闭锁在供压失效时设置在位置调节器后面的调节驱动装置，设定一个设置在位置调节器的工作接头A的区域内的预控制的闭锁阀，该闭锁阀通过一个与位置调节器的供压接头P连接的并且借此压力控制的预控制阀结构在供给压力下降到确定的第一临界值以下时占据闭锁位置。
按本发明的解决方案的优点尤其在于，纯粹机械作用的电子构件如传感器、信号处理装置和电缆系统是完全多余的。按本发明的阀装置可以空间节省地集成在位置调节器内或者作为在位置调节器上的加装件设计在其压力介质接头的区域中。用最后所述的实施形式也可以在目前的位置调节器中改装本发明的阀装置。
优选地按本发明的预控制阀结构包含一个弹簧加载的卸载阀，该卸载阀按照集成的回位弹簧在供给压力下降到确定的第一临界值以下时打开。通过打开卸载阀，闭锁阀的预控制压力引导到大气中，使得闭锁阀本身转换到关闭位置中。因此实现工作接头朝调节驱动装置方向的期望的闭锁。在此阀技术机构这样设计，使得用于闭锁调节驱动装置的主动的压力介质加载是不必的，而是按安全技术可靠的方式通过集成到阀技术机构内的回位弹簧实现闭锁。
按本发明的解决方案也可以如下扩展，即只要在位置调节器的供压接头P上供给压力又具有必要的值即超过第二临界值，那么又打开闭锁阀。这可以如下实现，其中在预控制阀结构的范围内设置弹簧加载的加载阀，只要供给压力上升到所述第二临界值以上，那么按照集成的回位弹簧打开该加载阀，以便预控制压力由供压接头P给到闭锁阀上，使得闭锁阀因此转换到打开位置中并且又允许通过位置调节器控制调节驱动装置。
按本发明另一改善的措施建议，通过适配地设计集成的回位弹簧，确定卸载阀的第一临界值小于加载阀的第二临界值。两个临界值的间隔允许，闭锁阀尽管存在可能的压力波动仍在临界压力的范围内确定地打开或关闭。从而防止，在临界值范围内产生持续交替的阀位置，这强烈加载阀机构并且对调节周期具有负面的反作用。鉴于此在本发明的阀装置方面建议，第一临界值优选比第二临界值小5％至10％。因此一方面实现在第一与第二临界值之间的相对较大的间隔，使得得到控制安全性；另一方面可以转换成足够快且精确的控制反应。
按本发明另一改进的措施建议，卸载阀以及加载阀(如果存在的话)具有陡峭的行程-压力特性曲线，小于0.2巴的压力改变足够释放整个阀横截面。通过非常陡的行程-压力特性曲线得到预控制阀结构的快速的二进制的控制特性。附加地证实有利的是，在预控制阀结构中存在的阀横截面比相应的操纵元件的直径小，使得即使最大的供给压力也不导致无意的错误操纵。优选用于实现这种尺寸比例的操纵元件构成为膜片。膜片在到达临界值时挤压回位弹簧，因此通道朝闭锁阀的方向打开。
【附图说明】
下面通过本发明优选的实施例的说明借助于唯一的附图详细描述改进本发明的其他的措施。附图显示阀装置的示意的框图，该阀装置用于控制由位置调节器进行压力介质加载的调节驱动装置。
【具体实施方式】
按附图，位置调节器1具有一个电信号输入端2，通过该信号输入端给位置调节器1预定一个由(未继续描述的)调节回路产生的调节值y。位置调节器1通过供给压力接头P被供给压力空气。另外在位置调节器1上设置卸载接头R，使得在工作接头A上按照调节值y可以通过压力介质由供给压力接头P的流入导致压力升高或者可以通过压力介质由卸载接头R的流出导致压力降低。
位置调节器1的工作接头A加载调节驱动装置3。调节驱动装置3通过压力介质加载而产生用于(未详细描述的)配件4的调节位移。
在位置调节器1的工作接头A与调节驱动装置3的压力介质接头之间设置一个用于在供给压力失效的情况下闭锁调节驱动装置3的阀装置，该阀装置在此是位置调节器1的集成的组成部分。
阀装置包括一个闭锁阀5，该闭锁阀按气动预控制的2/2换向阀的方式在常闭的实施形式中构成并且由预控制阀结构6控制。预控制阀结构6通过位置调节器1的供压接头P进行供给和控制。
为了控制预控制阀结构6，弹簧加载的卸载阀7通过控制压力管与供压接头P连接。只要在供压接头P上的压力下降到1.4巴的第一临界值以下，那么按照集成的回位弹簧，弹簧加载的卸载阀7打开。由此控制压力由闭锁阀5的预控制装置通过卸载接头R′流到大气中，使得闭锁阀转换到其关闭位置中。这导致，调节驱动装置闭锁，即连接的配件4保持在当前位置上。
另外预控制阀结构6包括弹簧加载的加载阀8，该加载阀同样具有集成的回位弹簧。只要供给压力上升到1.5巴的第二临界值之上，那么加载阀8打开。由此预控制压力由供压接头P给到闭锁阀5上，使得闭锁阀5转换到打开位置中。这导致，位置调节器1可以执行调节驱动装置3的压力介质加载。
预控制阀结构6克服回位弹簧力的操纵允许，通过选择相应强的回位弹簧确定用于卸载阀7以及加载阀8的相应的临界值，它们是不同的，使得可以实现单义的控制特性。在本实施例中在1.4巴的第一临界压力中卸载阀打开；在1.5巴的第二临界压力中加载阀8打开。
本发明不受限于上述的实施例。更确切地说变换也是可考虑的，所述变换包括在权利要求书的保护范围内。例如也可能的是，通过压力介质加载的调节驱动装置操纵作为配件的其它的机械元件，例如手执式装置的工具或工件支承件。
附图标记列表
1 位置调节器
2 信号输入端
3 调节驱动装置
4 配件
5 闭锁阀
6 预控制阀结构
7 卸载阀
8 加载阀
P 供压接头
A 工作接头
R 卸载接头
y 调节值