特表 2024-523173 二重弁座

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-06-28

(54)【発明の名称】二重弁座

(51)【国際特許分類】

   F16K 37/00 20060101AFI20240621BHJP

   F16K 1/44 20060101ALI20240621BHJP

【ＦＩ】

F16K37/00 D

F16K1/44 B

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023574428

(86)(22)【出願日】2022-06-09

(85)【翻訳文提出日】2024-02-01

(86)【国際出願番号】 EP2022065663

(87)【国際公開番号】W WO2022258742

(87)【国際公開日】2022-12-15

(31)【優先権主張番号】102021003018.4

(32)【優先日】2021-06-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】513050121

【氏名又は名称】ゲーエーアー トゥーヘンハーゲン ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100080182

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 三彦

(74)【代理人】

【識別番号】100142572

【弁理士】

【氏名又は名称】水内 龍介

(72)【発明者】

【氏名】ライター フランク

【テーマコード（参考）】

3H052

3H065

【Ｆターム（参考）】

3H052AA01

3H052BA02

3H052EA15

3H065AA01

3H065BB11

(57)【要約】

本発明は、第１の弁座と密封接触することができる第１の閉塞要素と、第２の弁座と密封接触することができる第２の閉塞要素と、第１の閉塞要素に結合されたセンサ物体と、センサ物体と相互作用し、センサと電気評価ユニットからなるセンサ装置と、を備え、センサ物体と相互作用するように設計されたマニピュレータが第２の閉塞要素と相互作用し、センサ装置は、マニピュレータとセンサ物体との相互作用の検証のために設計されている二重弁座に関する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の弁座（１４）と密封接触することができる第１の閉塞要素（１０）と、第２の弁座（１６）と密封接触することができる第２の閉塞要素（１２）と、前記第１の閉塞要素（１０）に結合されたセンサ物体（３４）と、前記センサ物体（３４）と相互作用し、センサ（４６，４８）と電気評価ユニット（５６）とからなるセンサ装置（４４）と、を備え、前記センサ物体（３４）と相互作用するように設計されたマニピュレータ（３８）が前記第２の閉塞要素（１２）と相互作用し、前記センサ装置（４４）は、前記マニピュレータ（３８）と前記センサ物体（３４）との相互作用の検証のために設計されていることを特徴とする、二重弁座。

【請求項2】

前記マニピュレータ（３８）が、前記第１の閉塞要素（１０）及び／又は前記第２の閉塞要素（１２）の位置に応じて前記センサ物体（３４）を覆い、前記センサ装置（４４）が覆いの程度を把握することを特徴とする、請求項１に記載の二重弁座。

【請求項3】

前記センサ装置（４４）は、磁気測定法によって前記マニピュレータ（３８）と前記センサ物体（３４）との相互作用を検証することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の二重弁座。

【請求項4】

前記センサ物体（３４）は発振電気回路を備え、前記マニピュレータ（３８）は、前記第１の閉塞要素（１０）及び／又は前記第２の閉塞要素（１２）の位置に応じて磁束密度に影響を与える態様で前記発振電気回路のコイルに挿入されることを特徴とする、請求項３に記載の二重弁座。

【請求項5】

前記マニピュレータ（３８）がロッド状に設計されていることを特徴とする、請求項４に記載の二重弁座。

【請求項6】

前記マニピュレータ（３８）は、異なる磁気特性を有する部分を有することを特徴とする、請求項４又は請求項５に記載の二重弁座。

【請求項7】

前記センサ物体（３４）が、前記第１の閉塞要素（１０）に接続された弁ロッド（１８）に結合されていることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の二重弁座。

【請求項8】

前記第２の閉塞要素（１２）が中空ロッド（２０）に接続され、前記弁ロッド（１８）が前記第２の閉塞要素（１２）と前記中空ロッド（２０）とを貫通していることを特徴とする、請求項７に記載の二重弁座。

【請求項9】

前記マニピュレータ（３８）が前記第２の閉塞要素（１２）に結合されていることを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の二重弁座。

【請求項10】

前記マニピュレータ（３８）が、前記第２の閉塞要素（１２）に面する端部において、前記中空ロッド（２０）に接続されたピン（４０）に接続され、前記ピン（４０）が、前記弁ロッド（１８）の細長い孔（４２）内、又は、一方が前記弁ロッド（１８）に結合され、他方が前記センサ物体（３４）に結合されたキャリア（３６）の細長い孔（４２）内に案内されることを特徴とする、請求項８及び請求項９に記載の二重弁座。

【請求項11】

前記マニピュレータ（３８）と前記第２の閉塞要素（１２）との間に、前記第２の閉塞要素（１２）の移動時に変化する距離（５８）が存在することを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の二重弁座。

【請求項12】

前記第２の閉塞要素（１２）が移動するとき、前記中空ロッド（２０）が前記ピン（４０）を押圧し、前記ピン（４０）と共に前記マニピュレータ（３８）を前記中空ロッド（２０）の軸方向に押圧することを特徴とする、請求項８、請求項１０、及び請求項１１に記載の二重弁座。

【請求項13】

前記マニピュレータ（３８）が、プリテンション要素（６２、７０）、好ましくはプリテンションばね（６２、７０）によって、静止位置にプリテンションされることを特徴とする、請求項１１又は請求項１２のいずれか一項に記載の二重弁座。

【請求項14】

前記マニピュレータ（３８）が、好ましくは前記センサ物体（３４）に移動可能に取り付けられたキャリア（６４）を介して、前記センサ物体（３４）に移動可能に取り付けられていることを特徴とする、請求項１１から請求項１３のいずれか一項に記載の二重弁座。

【請求項15】

前記センサ物体（３４）は、前記プリテンション要素（６２、７０）が載る蓋部分（６８）を有することを特徴とする、請求項１３及び請求項１４に記載の二重弁座。

【請求項16】

前記第２の閉塞要素（１２）が移動するとき、前記中空ロッド（２０）が、好ましくは前記中空ロッド（２０）に連結されたタペット（６６）を介して、前記マニピュレータ（３８）を前記中空ロッド（２０）の軸方向に押圧することを特徴とする、請求項１４又は請求項１５のいずれか一項に記載の二重弁座。

【請求項17】

前記距離（５８）が、好ましくは前記マニピュレータ（３８）にのみ固定される圧縮可能な材料で充填されていることを特徴とする、請求項１１から請求項１６のいずれか一項に記載の二重弁座。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１のプリアンブルに記載の二重弁座に関する。

【背景技術】

【0002】

二重弁座は、食品、飲料、医薬品、ファインケミカル製品の製造システム、及びバイオテクノロジーにおいて使用される。このような処理システムでは、高度な自動化が望まれ、その中で弁も検出され、組み込まれている。

【0003】

二重弁座には、弁を通過する流体の流れに影響を与えるために、位置を変更できる２つの閉塞要素がある。自動化には、閉塞要素の位置を決定できることが含まれる。位置は通常、二重弁座の一部である弁制御装置を使用して決定される。

【0004】

位置測定は何年も前にすでに導入されている。例えば、ＤＥ ４０３５０１７ Ｃ１は、弁制御装置に機械式切換を設けることを提案しており、その切換位置は、閉塞要素の移動によって変更される。少なくとも１つの切換が各閉塞要素に割り当てられている。

【0005】

技術開発の過程で、機械式切換は非接触システムに取って代わられた。例えば、ホールセンサ、ライトバリア、静電容量式近接センサがＤＥ １０２００６０３９４９３ Ｂ４で提案されている。

【0006】

ＤＥ １０２０１３０１８５６４ Ａ１には、弁に閉塞要素が１つしかない場合の非接触測定が紹介されている。この場合、送受信アンテナ装置が弁制御装置に設けられ、閉塞要素上の発振回路からなるセンサ物体と相互作用する。発振回路は送信信号によって励起されて共振波を発する。共振波の発生位置は、１つの閉塞要素の位置を表し、受信アンテナ装置によって把握される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】国際公開第２００９／０３０３１４号

【特許文献2】独国特許発明第１０１１１８３３号明細書

【特許文献3】独国特許出願公開第３２４１５４４号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

したがって、弁、特に二重弁座の少なくとも２つの閉塞要素の位置を非接触で測定するための簡単な装置を作成することが課題であった。

【0009】

この課題は、独立請求項１の特徴を備えた二重弁座によって解決される。有利な構成は、従属請求項、明細書及び図に開示されている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

二重弁座は、第１の弁座と密封接触させることができる第１の閉塞要素と、第２の弁座と密封接触させることができる第２の閉塞要素と、第１の閉塞要素に結合されたセンサ物体と、センサ物体と相互作用し、センサと電子評価ユニットとを備えるセンサ装置とを備える。第２の閉塞要素の位置は、センサ物体と相互作用するように設計されたマニピュレータが第２の閉塞要素と相互作用することで測定され、センサ装置は、マニピュレータとセンサ物体との相互作用の検証のために設計されている。

【0011】

マニピュレータは、第１の閉塞要素及び／又は第２の閉塞要素の位置に応じてセンサ物体と相互に連動するように設計されている。例えば、第１の閉塞要素は弁ロッドに連結することができる。センサ物体も弁ロッドに連結することができる。第１の閉塞要素をその切替位置間で移動させ、従ってセンサ物体を移動させるために、弁ロッドを軸方向に移動させることができる。例えば、第２閉塞要素は中空ロッドに連結することができ、弁ロッドは第２の閉塞要素と中空ロッドを通している。マニピュレータは、中空ロッドと相互に連動することができ、例えば、中空ロッドと連結することができる。センサの弁ロッドへの接続又は結合と、マニピュレータの中空ロッドへの接続又は結合は、それぞれ接続又は結合要素を介して直接又は間接的に行われる。第２の閉塞要素をその切替位置間で移動させるために、中空ロッドを軸方向に移動させることができる。閉塞要素の（軸方向の）移動は、センサ物体とマニピュレータの動きに影響する。これはセンサ装置による測定によって検出される。閉塞要素のそれぞれの位置は、このことから推測される。第１の閉塞要素は、第１の弁ディスクとすることができる。これに対応して、第２の閉塞要素は第２の弁ディスクとすることができる。第１又は第２の閉塞要素の軸移動方向は、それぞれ弁のストローク軸を形成する。

【0012】

提案された解決策は、第２の閉塞要素の位置を決定するために、それに接続されたセンサ物体が不要であり、それゆえに追加のセンサも不要であるという認識に基づいている。むしろ、マニピュレータで第１のセンサ物体の特性を変更し、センサ装置を介してこの変更を確認すれば十分である。

【0013】

この場合、マニピュレータは、第１の閉塞要素及び／又は第２の閉塞要素の位置に応じてセンサ物体を覆うことができ、センサ装置は、覆う度合いを把握することができる。例えば、センサ物体が第１の閉塞要素の切換経路に沿って延び、マニピュレータが、第２の閉塞要素の位置に応じて、センサ物体を少なくとも一部又は部分的に覆うことが考えられる。この被覆は、センサ物体の外側及び／又は内側で行われることが可能である。また、第１及び／又は第２の閉塞要素を調整する際に、マニピュレータがセンサ物体を全く覆わないことも可能であり、及び／又は、第１及び／又は第２の閉塞要素を調整する際に、マニピュレータがセンサ物体を完全に覆うことも可能である。センサ物体のそれぞれの被覆の程度は、センサ装置による測定を通じて検出される。第１及び／又は第２の閉塞要素の位置は、このことから推測することができる。特に、適切に設計されたセンサ装置により、センサ物体の延伸長さが把握され、変化が確認される。これにより、特に第２の閉塞要素の切換位置について結論を導き出すことができる。

【0014】

特に実用的な構成によれば、センサ装置は、磁気測定法によって、マニピュレータとセンサ物体との相互作用を確認することができる。センサ物体を磁気的に設計し、それを遮蔽することが考えられる。
最初に、センサ装置は、磁気的相互作用によってセンサ物体の存在と（軸方向の）位置を検出することができる。このことから第１の閉塞要素の位置を推測することができる。例えば、マニピュレータがセンサ物体を覆うことで、センサ物体の磁気特性が変化する。この磁気変化はセンサ装置によって検出される。センサ物体に対するマニピュレータの位置、ひいては第２の閉塞要素の位置は、このことから推測することができる。

【0015】

他の測定方法も考えられる。例えば、センサ装置は、光学的測定方法によって、マニピュレータとセンサ物体との相互作用を検証することができる。センサ物体は光学的特性を有し、例えば、閉塞要素の位置が変化したときにマニピュレータによって部分的に覆われる反射面部分として設計される。このような長さの減少は、センサ装置によって光学的に確認することができる。

【0016】

マニピュレータを使用することで、２つ目のセンサ物体を設置したり、そのための検証の可能性を作ったりする必要がなくなる。センサ装置の変更は、追加のセンサ物体、追加のセンサ、関連する電子評価ユニットを作成するよりも費用対効果が高い。加えて、シングルシートと二重シートの一連の弁に多くの同一部品を使用することができ、生産時にスケール効果を利用することができる。必要な部品が少ないため、システムは頑丈で、信頼性の高い応用が可能である。両閉塞要素の位置の測定は１箇所で行われるため、センサと電子評価ユニット間の外部配線が省略され、センサは、例えば、閉塞要素が装置された弁ハウジングと、閉塞要素の移動に影響を与える調整装置との間に取り付けられる。

【0017】

この利点は、ＤＥ １０２０１３０１８５６４ Ａ１の測定原理を使用する場合に特に顕著となる。ここでのセンサ対象は、発振電気回路からなる。マニピュレータは、磁束密度に影響を与えるように設計され、例えば、鉄のロブの形で、発振回路のコイルに挿入されることが好ましい。挿入の度合いは、第１及び第２の閉塞要素の位置に依存する。磁束の影響により、発振回路の特性、例えば周波数が変化する。センサ装置は、少なくとも１つの送信コイルを有する送信装置と、少なくとも１つの受信コイルを有する受信装置とを備えることができる。好ましくは、受信装置は、第１及び第２の受信コイルを有することができる。発振回路のコイルから発せられる周波数の変化は、センサ装置の受信装置又は受信アンテナの周波数の変化につながる。電子評価ユニットは、この周波数シフトを検出し、それに基づいて信号を生成するように設計されている。例えば、２つの受信コイルの巻線は、センサ物体、特に発振回路から放射される波が受信コイルに位相シフトした電圧を誘導するように配置することができる。受信コイルに誘導される電圧を測定することで、測定経路と受信装置に対するセンサ物体の位置を決定することができる。したがって、２つの閉塞要素の位置を決定するために２つのパラメータ、すなわち、アンテナ装置に対する共振器の位置と、共振器によって放射される波の周波数が利用可能である。この解決策は、費用対効果が高く、設計がシンプルで、頑丈で信頼性の高い方法で実現できる。一重弁座と二重弁座で構成されるシリーズにおいて、二重弁座の唯一の追加構成は二重弁座のマニピュレータである。

【0018】

センサと電子評価ユニットを備えたセンサ装置は、フランジ取付けされた制御ヘッド内に完全に装置することができ、この制御ヘッド内には、第１の閉塞要素又はこの閉塞要素に接続された要素の一部が突出し、センサ物体を担持する。このようにして、位置測定付きの弁と位置測定なしの弁のモジュラーシステムをコスト効率よく構築することができる。さらに、後付けも簡単である。

【0019】

例えば、空気圧作動原理に基づく調整装置は、閉塞要素のそれぞれをそれぞれ割り当てられた弁シートに接触させ、この接触を再び解放できるように設けることができる。調整装置は、両方の閉塞要素がそれぞれの弁シートから持ち上げられる弁の開位置と、両方の閉塞要素がそれぞれの弁シートと密封接触する弁の閉位置に加えて、設計することができる。また、洗浄を可能にするために、それぞれの場合において２つの閉塞要素のうちの１つが弁シートから持ち上げられる洗浄位置にも影響を与える。

【0020】

別の構成によれば、マニピュレータはロッドの形状に設計することができる。例えば、マニピュレータは鉄の棒であってもよい。ロッドの長手方向軸は、好ましくは、閉塞要素、又はそれぞれ弁ロッド及び中空ロッドの軸方向移動方向に沿って整列される。マニピュレータは、異なる磁気特性を有する部分を有することもできる。この構成により、マニピュレータの位置、ひいては第２の閉塞要素の位置のより柔軟な検出が可能になる。

【0021】

マニピュレータは第２の閉塞要素に結合することができ、特に強固に結合することができる。その結果、第２の閉塞要素の動きは直接マニピュレータの動きに変換される。

【0022】

別の構成によれば、マニピュレータは、第２の閉塞要素に面する端部において、中空ロッドに連結されるピンに連結することができ、ピンは、弁ロッドの細長い孔、又は一方が弁ロッドに結合され他方がセンサ物体に結合されたキャリアの細長い孔に案内される。ピンは、特に中空ロッドの軸方向に対して横方向に整列させることができ、つまり横ピンを形成することができる。第２の閉塞要素がその切替位置間を移動するとき、ピンは弁ロッドの細長い孔、又は一方が弁ロッドに、他方がセンサ物体に結合されたキャリアの細長い孔に案内される。

【0023】

別の構成によれば、マニピュレータと第２の閉塞要素との間に、第２の閉塞要素が移動するときに変化する距離を存在させることができる。この構成には複数の利点がある。一方では、最初に距離を越える必要があるため、第２の閉塞要素又はそれにそれぞれ接続された中空ロッドの軸方向移動は、ドライバの軸方向移動に１対１で伝達されない。このことは、特に、剛体連結の場合には無関係で測定結果を生じさせるような、第２の閉塞要素の動きが小さい場合に、測定上の利点を提供することができる。一方、この方法では、第２の閉塞要素とマニピュレータとの間の回転デカップリングを達成することができ、これは使用ケースに応じて望まれる。従って、ストローク軸を中心とした第２の閉塞要素及び任意選択による中空ロッドの回転は、マニピュレータや、それぞれそれに接続された付加的な構成要素、例えばピンや任意選択で存在する接続要素又は連結要素、例えばドライバなどの機械的な負荷につながることはない。

【0024】

別の構成によれば、第２の閉塞要素が移動するとき、中空ロッドはピンと一緒にマニピュレータを中空ロッドの軸方向に押圧することができる。このようにマニピュレータを例えばセンサ物体のコイルに押し付けることで、例えばセンサ物体の磁気特性を変化させることができる。この場合、マニピュレータの移動は、弁のストローク軸に沿った両方向、つまり例えばセンサのコイル内やコイル外への移動が原則的に可能である。第一の場合、マニピュレータは、例えば静止状態でコイルの外側に位置し、中空ロッド又はそれぞれピンによってコイル内に異なる範囲まで押し込むことができる。しかし、マニピュレータが静止状態のコイル内に位置し、中空ロッド又はそれぞれピンによって異なる範囲までコイルから押し出されることも考えられる。

【0025】

マニピュレータはプレテンション要素、好ましくはプレテンションばねによって静止位置にプレテンションさせることができる。例えば、マニピュレータは第２の閉塞要素に面する方向にプレテンションをかけることができる。プレテンション要素、例えばプレテンションばねは、中空ロッドの押し付け接触が不足した場合、マニピュレータを開始位置に押し戻すリターン要素として機能する。従って、中空ロッドはプレテンションに反してマニピュレータを軸方向に、又はそれぞれストローク軸に沿って押し付ける。プレテンショニングばねとしては、圧縮ばね又は引張ばねを使用することができる。プリテンションばねの代わりに、例えばエアクッションをリターン要素として使用することもできる。

【0026】

別の構成によれば、マニピュレータは、好ましくはセンサ物体に移動可能なように取り付けられたキャリアを介して、センサ物体に移動可能に取り付けることができる。この構成では、例えば離調要素として機能するマニピュレータと、例えば共振器ターゲットとして機能するセンサ物体がある組立品を形成する。マニピュレータはセンサ物体上に移動可能に配置されるが、両要素は互いに対して移動可能、特にシフト可能である。第２の閉塞要素の移動中、ある方向への移動又はそれぞれのシフトは、タペットとして機能するドライバによって行われる。反対方向には、順に、プリテンション要素又はそれぞれプリテンションを与えるリターン要素、例えばプリテンションばねを設けることができる。キャリアを設けることで、例えばタペットは、マニピュレータとの直接接触の代わりにキャリアに押し付けることができる。

【0027】

センサ物体はさらに、プレテンション要素が載る蓋部分を有することができる。蓋部分は、少なくとも１つの通路を有することができる。キャリアもまた、少なくとも１つの通路を有することができる。このような通路によって、圧力均一化のための空気搬送が確保され得る。例えば、タペットをチューブとして設計することも考えられる。

【0028】

別の構成によれば、中空ロッドは、第２の閉塞要素が移動するときに、好ましくは中空ロッドに連結されたタペットを介して、中空ロッドの軸方向にマニピュレータを押圧することができる。マニピュレータの移動については、上述したことが適用される。特に、弁のストローク軸に沿った両方向の移動が可能であり、例えば、センサのコイル内又はコイル外への移動が可能である。

【0029】

マニピュレータと第２の閉塞要素との間の距離は、第２の閉塞要素の移動に伴って変化するが、この間に圧縮可能な材料を充填することができ、この圧縮可能な材料は、好ましくはマニピュレータに対してのみ固定される。この構成により、可変距離と上記に述べた関連する利点を維持することができる。同時に、一方では第２の閉塞要素又は中空ロッドの関係要素のそれぞれと、他方ではマニピュレータとの間で、接触による減衰を好ましい態様で確保することができる。圧縮可能な材料は、マニピュレータをその静止位置に移動させるための復元要素として使用することもできる。

【0030】

本発明の詳細をより詳細に説明し、その利点を例示的な実施形態に基づいてより深く説明する。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】二重弁座の概略図である。

【図2】アンテナ装置と電子評価ユニットを備えたセンサ装置の概略図である。

【図3】閉塞要素の様々な位置の概略図である。ａ）弁の閉塞位置、ｂ）弁の開放位置、ｃ）第１の閉塞要素の洗浄位置、ｄ）第２の閉塞要素の洗浄位置、ｅ）両方の閉塞要素の同時洗浄位置

【図4】他の例示的な実施形態による二重弁座の一部の概略図である。

【図5】他の例示的な実施形態による二重弁座の一部の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

図中、同じ参照符号は、同一又は機能的に類似の構成要素を示す。

【0033】

図１は二重弁座を模式的に示している。

【0034】

二重弁座はハウジング２を備えており、第１のポート４と第２のポート６を有する。ポート４と６は通路８によって流体的に接続されている。流体接続は切り替え可能なものである。このために、第１の閉塞要素１０と第２の閉塞要素１２が設けられている。第１の閉塞要素１０は、第１の弁座１４と密封接触させることができ、第２の閉塞要素１２は、第２の弁座１６と密封接触させることができる。弁座１４及び１６ならびに／又は閉塞要素１０及び１２は、この目的のために適当な密封手段、例えば密封リングを有することができる。密封装置は、半径方向、半軸方向、又は軸方向に設計することができる。

【0035】

閉塞要素１０と１２の密封位置は、移動方向Ｂに沿った閉塞要素１０と１２のそれぞれ独立した、又は結合した移動によって達成することができる。この動きを可能にするために、第１の閉塞要素１０は弁ロッド１８に接続されている。これは、第２の閉塞要素１２と、第２の閉塞要素１２に取り付けられた中空ロッド２０とを貫通している。中空ロッド２０は弁のハウジング２の外に移動可能に案内される。このため、ハウジングダクト２２が設けられ、中空ロッド２０の案内と密閉に効果を発揮する。

【0036】

図示の例では、弁ロッド１８と中空ロッド２０の動きは、好ましくは圧力媒体、特に空気圧で操作される、概略的に図示された調整装置２４によって生成される。この目的のために、調整装置２４は第１のピストン２６と第２のピストン２８を備えている。第１のピストン２６は弁ロッド１８の動きに作用し、第２のピストン２８は中空ロッド２０に接続され、それによって第２のピストン１２の動きに作用する。

【0037】

制御ヘッド３０は、例えばフランジ接続によって、ハウジング２と反対側を向いた調整装置２４の側面で、調整装置２４に解放可能に固定される。

【0038】

アンテナの装置３２は、制御ヘッド３０内に配置され、移動方向Ｂに沿って延在し、この延在の結果、測定経路Ｍを生成する。センサ物体３４は、測定経路Ｍに沿って移動可能に配置され、第１の閉塞要素１０に結合される。結合の結果、第１の閉塞要素１０の動きは、測定経路Ｍに沿ったセンサ物体３４の反映した動きに直接伝達される。カップリングは、好ましくは、弁ロッド１８に連結される例えば中空ロッドとして設計されるキャリア３６を用いて剛性的に設計される。キャリア３６は、第１のピストン２６を担持するように設計されるか、調整装置２４の第１のピストン２６を担持するロッド部分に連結され得る。

【0039】

センサ物体３４は、アンテナ装置３２と相互作用するように設計されている。好ましくは、電磁信号を受信し、それに応答して電磁信号を発するように設計されている。

【0040】

マニピュレータ３８は、測定経路Ｍの高さまで制御ヘッド３０内に突出している。マニピュレータ３８はキャリア３６の内部に収容され、キャリア３６に形成された細長い孔４２を通るピン４０に連通している。ピン４０は中空ロッド２０に接続されている。このようにして、第２のピストン２８によってもたらされる移動方向Ｂに沿った中空ロッド２０の移動は、第２の閉塞要素１２の移動とマニピュレータ３８の移動の両方に転換される。マニピュレータ３８は、少なくとも部分的にセンサ物体３４に挿入され、閉塞要素１０及び１２の位置に応じその効果を変化させるような寸法である。閉塞要素１０及び１２の位置への従属性は、図３に基づいてより詳細に説明される。

【0041】

センサ装置４４の一部であるアンテナ装置３２の概略図を図２に示す。アンテナ装置３２は、送信装置４６と受信装置４８からなる。両装置４６、４８は測定経路Ｍ上に延びている。

【0042】

送信装置４６は、送信コイル５０を備えることができ、この送信コイル５０は、１つ又は複数の巻線を有し、放射された信号によって測定経路Ｍ全体を覆えるように配置される。

【0043】

受信装置４８は、第１の受信コイル５２及び第２の受信コイル５４を有することができる。受信コイル５２及び５４の巻線は、センサ物体３４によって放射された波が位相シフトした電圧を誘導するように受信コイル５２及び５４に装置される。受信コイル５２及び５４に誘導される電圧を測定することにより、測定経路Ｍ及び受信装置４８に対するセンサ物体３４の相対位置を決定することができる。

【0044】

電気評価ユニット５６は、送信装置４６と受信装置４８に接続されている。電子評価ユニット５６は、送信コイル５０に電流を供給し、電磁波を発生させるように設計されている。さらに、電気評価ユニット５６は、センサ物体３４によって受信コイル５２及び５４に誘導される電圧を決定し、そこから測定経路Ｍに対するセンサ物体３４の相対位置を導出するように設計されている。

【0045】

センサ物体３４は、センサ物体３４上に設けられ、コンデンサとともに発振電気回路を形成する共振器コイルからなる。これらの構成部品は、埋込用樹脂中に鋳造することができ、それにより機械的に安定化し、環境の影響から保護される。送信装置４６によって放射された電磁波が発振電気回路を励起し、それによって共振波が生じる。共振コイルはリング状で、マニピュレータ３８を少なくとも部分的に収容できるように設計されており、移動方向Ｂに対して回転対称に配置されている。そのため、コイルの巻線（導体ループとも呼ばれる）は移動方向Ｂに対して巻かれている。マニピュレータ３８が共振器コイルに及ぼす影響は、閉塞要素１０及び１２の位置に応じて、マニピュレータ３８が共振器コイルのリング内に少なくとも部分的に挿入されたときに特に顕著となる。

【0046】

センサ物体３４及びアンテナ装置３２の構造は、ＤＥ １０２０１３０１８５６４ Ａ１に従って設計することができる。

【0047】

図３は、第１閉塞部材１０と第２閉塞部材１２の様々な位置と、結合によりセンサ物体３４とマニピュレータ３８の位置が決定される様子を模式的に示している。この図は、特許請求の範囲に記載された主題の動作原理を示している。

【0048】

説明した装置により、２つのパラメータを検出することができる。第１のパラメータは、測定経路Ｍに沿った共振波の始点となるセンサ物体３４の位置である。第２のパラメータは、マニピュレータの共振コイルへの挿入によって生じる共振波の周波数シフトである。したがって、位置測定と周波数シフトは、閉塞要素１０と１２の２つの位置に依存する２つの測定変数として利用可能であり、したがって、これらの位置を推測することができる。

【0049】

本実施例では、当業者であれば変更が可能な寸法を選択した。

【0050】

図３ａ）は、弁の静止位置を示している。この例の場合、これは二重弁座の閉位置である。この位置では、閉塞要素１０と１２はそれぞれ、それぞれ割り当てられた弁座１４と１６に密封接触している。第１の閉塞要素１０は静止位置Ｒ１にあり、第２の閉塞要素１２は静止位置Ｒ２にあり、測定経路Ｍ上のセンサ物体３４は位置Ｐ０にある。マニピュレータ３８は、センサ物体３４とその共振コイルにまだ挿入されていません。受信装置４８は、第１の周波数を有する共振波を受信する。

【0051】

図３のｂ）では、閉塞要素１０と１２は弁の開位置にある。このため、閉塞要素１０及び１２は、割り当てられた弁座１４及び１６から持ち上げられ、位置Ｈ１及びＨ２に移動し、その結果、通路８を通る流体の流れが可能になる。センサ物体３４は測定経路Ｍに沿った位置Ｐ１に配置され、マニピュレータ３８はセンサ物体３４から離れた位置にある。

【0052】

第１の閉塞要素１０のクリーニング位置が図３のｃ）に示されている。第１の閉塞要素１０は、第１の閉塞要素１０と第１の弁座１４との間のクリーニングギャップが存在する位置Ｌ１に調整される。第２の閉塞要素１２は、依然として位置Ｒ２にあり、第２の弁座１６と密封接触している。第１の閉塞要素１０の位置Ｒ１からＬ１への移動は、閉塞要素１０と１２の間の距離が増加するようなものである。これにより、センサは、測定経路Ｍ上の位置Ｐ２に位置し、この位置は、位置Ｐ１の反対側に位置する位置Ｐ０の側に位置する。マニピュレータ３８は、挿入深さＥ１でセンサ３４とそのコイルに挿入され、その結果、第１の周波数変化がもたらされる。発振電気回路は、第一の周波数とは異なる第二の周波数で発振する。

【0053】

第２の閉塞要素１２のクリーニング位置が図３のｄ）に示されている。これは、静止位置Ｒ２から位置Ｌ２にもたらされる。第２の閉塞要素１２と第２の弁座１６との間にクリーニングギャップが形成される。第１の閉塞要素１０は位置Ｒ１に留まり、第１の弁座１４と密封接触している。従って、センサ物体３４は位置Ｐ０に位置し、マニピュレータは挿入深さＥ１だけセンサ物体３４に挿入され、これにより再び共振波の周波数が変化する。図示の例では、図３ｃ）と図３ｄ）による２つの位置におけるマニピュレータの挿入深さは同じである。これは、同じクリーニング効果を得るためには有利であるが、必須ではない。

【0054】

最後に、図３ｅ）では、閉塞要素１０と１２の両方がそれぞれのクリーニング位置に位置している弁位置が示されている。この例の弁では、この位置は故障を示すことができ、有利にはこれを検証することができる。しかしながら、この位置は、処理システムの状態に応じて弁をクリーニングするために使用することもできる。その後、プロセスコントローラは、製品が弁に持ち込まれるのを防止しなければならない。ここで、閉塞要素１０と１２の両方が、割り当てられた弁座１４と１６から持ち上げられ、それぞれがクリーニングギャップを形成する。閉塞要素１０及び１２は、位置Ｌ１及びＬ２に対して反対方向への移動を実行し、互いから最大の距離を有するので、マニピュレータは、挿入深さのより大きな値Ｅ２だけセンサ物体３４に挿入される。この結果、閉塞要素１０と１２の表示位置の周波数シフトが最も大きくなり、共振波は第３の周波数を持つ。

【0055】

閉塞要素１０と１２の位置の評価は簡単である。図３ａ）と図３ｂ）による位置は、センサ物体３４の位置が異なり、明確に定めることができる。図３のａ）及び図３のｂ）による位置と比較して、図３のｃ）及び図３のｄ）による位置は、検証可能な周波数シフトを有し、センサ物体３４の位置Ｐ０及びＰ２によって互いに異なる。図３ｅ）による位置は、図３ｃ）による位置と同じセンサ物体３４の位置Ｐ２を有するが、挿入深さＥ１よりも大きい挿入深さＥ２によるより強い周波数シフトによって、今度はそれとは異なる。

【0056】

マニピュレータ３８は、特にこの機能説明に従って、アンテナ装置３２と電気評価ユニット５６による測定によって検証できる周波数シフトをもたらすように設計されている。このことは、例えば、強磁性体で作られた既知のコイルコアに基づく材料の選択に影響する。材料特性は、例えば、強磁性が異なる強さであるなど、移動方向Ｂに沿ったマニピュレータの広がりにわたって変化し得る。これにより、２つの異なる挿入深さＥ１、Ｅ２によって発生する周波数差を増幅することができる。

【0057】

センサ物体３４の第１の閉塞要素１０への連結とマニピュレータ３８の第２の閉塞要素１２への連結は、装置の取付け性を容易にするために、多部品設計とすることができる。連結は機械的に安定でなければならず、閉塞要素１０と１２の動きによって解除されてはならない。

【0058】

図示のように、この構造は、１つの測定装置、受信装置４８及びセンサ物体３４を用いて閉塞要素１０及び１２の両方の位置を決定するのに適している。複数のセンサを備えた複雑な測定装置を省くことができ、追加のセンサ物体も不要である。

【0059】

ここに示された実施例では、弁の閉塞要素１０及び１２は、それぞれの静止位置Ｒ１及びＲ２からそれぞれのクリーニング位置Ｌ１及びＬ２に反対方向に移動する。この移動が反対方向ではなく、同じ方向に行われるように弁を設計することは、１つの変更点として有利になり得る。この場合、例えば図３ｃ）による位置は静止位置に相当する。図３ａ）は、第１の閉塞要素１０のクリーニング位置である。次に、図３ｅ）は、第２の閉塞要素１２のクリーニング位置を示す。

【0060】

図示の例では、閉塞要素１０及び１２が調整装置２４の方向に移動するメインストロークが行われる。ある変更例では、メインストロークはこれと反対の方向に行われる。図３では、ストローク位置Ｈ１とＨ２はＬ１の下にある。これらの位置を測定できるようにするためには、測定経路Ｍは、閉塞要素１０及び１２の方向にＰ２を超えるようにそれに応じて伸長されなければならない。

【0061】

別の展開によれば、マニピュレータ３８の変更が提案される。このマニピュレータ３８は、閉塞要素１２から離れる側の端部に、磁気的に中性な材料を用いた細長い部分を有し、この細長い部分は、移動方向Ｂの方向においてセンサ物体３４を完全に通過するように設計されている。この伸長部には第２のマニピュレータが取り付けられている。伸長部と第２のマニピュレータは、特に、図３ａ）による位置では、第２のマニピュレータがセンサ物体３４の外側に位置し、閉塞要素１０、１２から離れた方向を向いているが、図３ｂ）による位置では、センサ物体３４の中に挿入されるか、完全にその中に位置し、センサ物体３４の特性を変えるように設計されている。その結果、受信装置４８で受信される共振波も変化する。電気評価ユニット５６は、この変化を検出して信号を出力するようになっている。この説明された変更により、図３ｂ）に従って、閉塞要素１０と１２が開放位置で互いに離れて移動していることを検出することが可能である。互いに離れる動きの間に、マニピュレータとセンサ物体３４は図３ａ）のように相対的な位置になる。しかし、共振波の起点はＰ１付近であり、その結果、第２のマニピュレータが位置Ｐ１付近のセンサ物体内にある目標位置とは異なっていることが検証可能である。この互いに離れる動きによって、実際にはこの位置で閉じられているはずの漏出口が開かれた場合には、互いに離れる動きの検証が望まれ得る。そのため、この変更では弁のエラー検出が改善される。

【0062】

別の変更例では、第２のマニピュレータの原理が採用され、第１のマニピュレータは省略される。そして、磁気的に中性の接続要素が、第２の閉塞要素からセンサ物体へと導かれる。そして、マニピュレータが、上述した効果をもって、第２の閉塞要素から離れる方向を向いた端部に配置される。好ましくは、マニピュレータは、図３ａ）の位置で、第１の挿入深さでセンサ物体３４に挿入される。マニピュレータは、移動方向Ｂに沿って延びるので、図３ｂ）の位置では、図３ａ）の位置よりも長い経路でセンサ物体３４に挿入され、その結果、共振器の特性がより強く検証可能な程度に変化する。マニピュレータの長さは、図３ｃ）から図３ｅ）による追加位置も検証できるように選択することができる。

【0063】

本発明のさらに例示的な実施形態について、図４及び図５を用いて説明する。

【0064】

図４は、本発明による二重弁座の断面を示す。この二重弁座は、図１による二重弁座にほぼ対応している。図４による例示的な実施形態において、マニピュレータ３８と第２の閉塞要素１２との間に、第２の閉塞要素１２が移動するときに変化する距離５８が存在する点で、実質的にそれとは異なる。図示の例では、この距離５８は、中空ロッド２０と、弁ロッド１８に連結されたキャリア３６の細長い孔４２に案内されるピン４０の外端６０との間に存在する。ピン４０は次にマニピュレータ３８に接続される。プレテンションばね６２は、一方では細長い孔４２を画定する壁に、他方ではピン４０に掛かり、図４に示す静止位置でピン４０とそれと共にマニピュレータ３８をプレテンションする。第２の閉塞要素１２が弁座１６から持ち上げられると、図４において上方を向き、最初は中空ロッド２０とピン４０の外端６０との間の距離５８は接触まで閉じられる。閉塞要素１２が移動し続けると、中空ロッド２０がピン４０を、それと共にマニピュレータ３８を、プリテンションばね６２を圧縮しながらプリテンションに抗して図４の上方に押圧するので、マニピュレータ３８は、上記でとりわけ図３を参照して説明したように、センサ物体３４のコイル内に入る。閉塞要素１２が後方に移動すると、プリテンションばね６２はピン４０を調整し、それによりマニピュレータ３８は図４の下方に移動し、静止位置に戻る。図４に示す位置は、図３ａに示す位置に対応する。ピン４０をマニピュレータ３８に直接接続する代わりに、ドライバを介してピン４０をマニピュレータ３８に接続することも可能である。

【0065】

図５は、本発明による二重弁座の更なる例示的な実施形態の断面を示す。この二重弁座も図１による二重弁座にほぼ対応している。マニピュレータがキャリア６４を介してセンサ３４に移動可能に取り付けられている点で、マニピュレータ３８とセンサ３４は共通の組立体を形成している点で、実質的に異なっている。このため、マニピュレータ３８はキャリア６４に接続され、キャリア６４はセンサ物体３４に移動可能に取り付けられている。中空ロッド２０に連結されたタペット６６とマニピュレータ３８との間には、図４による例示的な実施形態と同様に、第２の閉塞要素１２が移動するとき、それによって中空ロッド２０が移動するときに変化する距離５８が存在する。センサ物体３４はまた、蓋部分６８を有し、その上にプリテンションばね７０が載り、このプリテンションばねは、図５に示す静止位置において、キャリア６４とそれと共にマニピュレータ３８をプリテンションする。第２の閉塞要素１２が弁座１６から持ち上げられ、図５において上方を向き、それに対応して中空ロッド２０が移動させられると、当初、タペット６６とマニピュレータ３８との間の距離５８は接触するまで閉じられる。閉塞要素１２と中空ロッド２０が移動し続けると、タペット６６がマニピュレータ３８を、それと共にキャリア６４を、プリテンションばね７０を圧縮しながらプリテンションに抗して図５の上方に押圧するので、マニピュレータ３８は、特に図３を参照して上で説明したように、センサ物体３４のコイル内に入る。閉塞要素１２が後方に移動すると、プリテンションばね７０はキャリア６４を調整し、それによりマニピュレータ３８は図５の下方に調整され、静止位置に戻る。図５に示す位置は、図３ａに示す位置に対応する。

【0066】

この場合、タペット６６は、その下端部（図５では詳しく図示されていない）でピン４０に接続することができる。しかしながら、タペット６６がマニピュレータ３８に接続されるか、又はそれぞれ、それらが単一部品として設計される構成も考えられる。その場合、タペット６６はピン４０に接続されず、その代わりにピン４０との距離が変更可能であり、押すだけで、ピン４０により動かされることになる。図４と図５による例示的な実施形態は、図５によるタペット６６の下端がピン４０に連結され、図４に示すように、ピン４０が中空ロッド２０に対して変更可能な距離を有するように組み合わせることもできる。

【0067】

図４と図５には、二重弁座の一部分のみが示されている。その他の構成部品は、原理的には図１及び図２に示され、上記で説明されたように設計することができる。

【0068】

原理的には、センサ物体３４の共振器の離調が、様々な切替位置でマニピュレータをコイルから異なる程度に取り外すことによって行われるように、本発明を変更することも可能であり、離調された共振器が基本位置として想定されることを意味する。

【符号の説明】

【0069】

２ ハウジング
４ 第１のポート
６ 第２のポート
８ 通路
１０ 第１の閉塞要素
１２ 第２の閉塞要素
１４ 第１の弁座
１６ 第２の弁座
１８ 弁ロッド
２０ 中空ロッド
２２ ハウジングダクト
２４ 調整装置
２６ 第１のピストン
２８ 第２のピストン
３０ コントロールヘッド
３２ アンテナ装置
３４ センサ物体
３６ キャリア
３８ マニピュレータ
４０ ピン
４２ 細長い孔
４４ センサ装置
４６ 送信装置
４８ 受信装置
５０ 送信コイル
５２ 第１の受信コイル
５４ 第２の受信コイル
５６ 電気評価ユニット
５８ 距離
６０ ピン４０の外端
６２ プリテンションばね
６４ キャリア
６６ タペット
６８ 蓋部分
７０ プレテンションばね
Ｍ 測定経路
Ｂ 移動方向
Ｒ１ 第１の閉塞要素の静止位置
Ｒ２ 第２の閉塞要素の静止位置
Ｌ１ 第１の閉塞要素のクリーニング位置
Ｌ２ 第２の閉塞要素のクリーニング位置
Ｐ０ 位置
Ｐ１ 位置
Ｐ２ 位置
Ｅ１ 挿入深さ
Ｅ２ 挿入深さ
Ｈ１ 第１の閉塞要素のストローク位置
Ｈ２ 第２の閉塞要素のストローク位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】