[实用新型]极环、转动角度测量仪、转矩测量轴和球阀或回转瓣阀

说明书

本实用新型涉及极环、转动角度测量仪、转矩测量轴和球阀或回转瓣阀。球阀或回转瓣阀的控制和检查在许多情况下借助非接触转动角度测量进行，在此，磁性极环的取向借助磁阻传感器被测定。但极环只按照规定尺寸来制造且大多不允许挖掘磁阻传感器的测量范围。调整极环外形和测量范围通常是复杂且昂贵的。因此提出一种极环(100)，其由一个圆拱环(110)和容置在其中的多个磁体(130)构成。极环(100)的外形与磁体(130)布置几乎无关联。这允许调整几乎与由磁体(130)产生的磁场的形状无关的外形。磁场因此可以适配于预定的转动角度范围。极环(100)的取向通过磁场形状来测定。这允许可靠运行，即便当测量值和信息因故障而损失时。

技术领域

在工艺生产设备、远程供暖、供水或气体管道系统中采用球阀或回转瓣阀(Drehklappenventile)来控制物质流动。阀门一般配备有借助轴使球瓣或回转阀瓣旋转以启闭阀门的驱动装置。所述旋转大多在约包括90°的转动角度范围内进行(旋转1°角度或旋转1度角度在此被定义为一整圈的360之一)。转动角度范围可根据阀瓣、阀壳体或阀座的形状和状况和/或因为机械容许误差而由冲击、收缩效应(Setzeffekt) 等决定地也小于或大于90°。许多情况下，所要求的转动角度范围或测量角度范围与之相应地达到100°。

背景技术

阀门的控制和检查需要可靠且尽量精确的关于阀瓣位置的信息和数据。因为阀瓣通过转动运动被控制，故建议通过转动角度测量来确定阀瓣位置。

该测量必须是精确可靠的，以实现阀门控制和检查且进而保证配备有阀门的设备和系统的可靠运行。另外，它必须在所有的工作、干扰和拆卸状态中发挥作用。这就包含在各不同的内外温度下以及在安全危险条件下例如在就像在石化设备或气体管路系统中那样以易点燃物质工作时测知转动角度。后者在许多情况下排除借助电滑动触点的转动角度测量，这种测量虽然一般是可靠精确的，但表明电触点的具有易点燃危险物质或其它危险物质的应用场合需要非接触测量转动角度，其尤其不具有电触点和/或机械触点或接触面。借助磁场的转动角度测量满足这些要求。

在现有技术中已描述了各种不同的用于借助磁场的非接触位置确定的装置和测量方法。EP010861417B1描述了一种测量方法，在此采用磁通传感器。而在 EP0979988B1中描述了一种方法，在此，两个正交磁场分量被测量。而EP1071919B1 规定使用尤其是由连串布置的磁体构成的磁编码条的多个极性布置。传感器在此测量或计数多少磁体或极经过或已经过了该传感器。但所述方法被局限于测量线性相对运动。

一种已知的或传统的用于非接触转动角度测量的解决方案表明采用多个被径向磁化的带有2个、4个或更多个极的极环。磁性极环的取向在此借助磁阻传感器来测知。极环为此被安装或固定在球阀或回转瓣阀的轴的侧面上。它们产生的磁场具有在极环平面内转动的磁场矢量。对应于所述转动的场线角度变化例如由磁阻式磁角检测芯片来记录并借助微控制器被明确地配属于一个转动角度。这允许非接触式转动角度测量，其在2极环情况下具有180°的转动角度测量范围，在4极环情况下具有90°转动角度测量范围，诸如此类。转动角度测量范围因此由极的数量决定。

但是，许多阀门具有如下的转动角度范围，其并不适配于2极或4极的转动角度测量范围。在这些情况下必须选择如下的转动角度测量范围，其大于实际的转动角度范围。因此无法挖掘磁角检测芯片的测量范围或测量角度范围和可借此获得的转动角度测量分辨能力。例如由温度波动引起的测量误差与此相应地更显著影响到测量。

此外，这样的极环只以特定尺寸制造。它们在许多情况下并不适配于轴的外径。轴一般具有不同的适配于各不同的驱动装置尺寸的直径，以便能可靠记录和传递比如在50Nm至5000Nm范围内的待传递转矩。但是，极环尺寸适配于一个特定轴的外径通常牵涉到巨大支出和/或高昂成本。