CN102606799A - 阀装置和操作阀的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阀装置(1)，包括：用于控制加热或者冷却流体流过换热器的阀(2)，致动所述阀(2)的致动器(12)，控制所述致动器(12)的控制装置(15)，连接于所述控制装置(15)的第一温度传感器(18)，所述第一温度传感器(18)和所述阀(2)之间的热阻大于所述第二温度传感器(19)和所述阀(2)之间的热阻。本发明旨在改善阀的控制。为此，所述第一温度传感器(18)和所述第二温度传感器(19)是检测所述阀(2)的关闭状态的检测装置的一部分。

Description

阀装置和操作阀的方法
技术领域
本发明涉及一种阀装置，包括：用于控制加热或者冷却流体流过换热器的阀，致动所述阀的致动器，控制所述致动器的控制装置，连接于所述控制装置的第一温度传感器，以及连接于所述控制装置的第二温度传感器，所述第一温度传感器和所述阀之间的热阻大于所述第二温度传感器和所述阀之间的热阻。
而且，本发明涉及一种用于操作阀的方法，所述阀控制加热或冷却流体流过热交换器并由致动器致动，其中第一温度在相对于所述阀的第一预定位置处被检测，而第二温度在相对于所述阀的第二预定位置处被检测，所述第二位置和所述阀之间的热阻小于所述第一位置和所述阀之间的热阻。
背景技术
上述提及类型的阀装置和上述的阀操作方法可从GB2452043A获知。第一温度传感器检测室内的环境温度。第二温度传感器检测阀附近的温度。由第二温度传感器检测的温度被用来计算第一温度传感器的补偿值，使得环境温度可被高精度地确定。
EP1235130A2描绘了一种方法和装置，用于使用两个温度传感器控制室内温度，传感器之一检测室内温度，而另一个检测阀附近的温度。两个温度相结合以获得关于实际室温的更为可靠的信息。
恒温控制阀比较实际的室内温度和设定的室内温度，而当实际室内温度低于设定的室内温度时增强加热流体的流动，当实际的室内温度高于设定的室内温度时减弱加热流体的流动。在多数情况下，这导致阀元件相对于阀座的些许振动。这样的运动需要能量。当致动器被电驱动，能量的浪费应当避免。
而且，对阀的复杂控制，关于阀开启程度的信息，例如阀元件相对于阀座的位置，是需要的。
当电驱动的致动器被使用时，该信息可通过在关闭方向驱动阀直到移动阀元件需要的力显著增加为止来获得。这样的增加表明阀元件已经接触阀座并且密封元件被压缩。然而，由于电流消耗随着施加的力非线性增大，因此这样的检测也需要大量的电能。
发明内容
本发明的任务是改善阀的控制。
这项任务通过上述提及的这类阀装置得以解决，因为第一温度传感器和第二温度传感器是检测阀的关闭状态的检测装置的一部分。
这可以通过简单的实例进行解释：通过比较两个温度，可以检测阀是开启的还是关闭的。当阀是开启的，两个温度传感器检测到不同的温度。第一温度传感器检测环境温度或者室内温度。第二温度传感器检测温度更高的某个温度，因为第二温度传感器设置成更热靠近所述阀。该阀本身具有接近于加热流体温度的温度。对于使用冷却流体的情况同样如此。在这种情况下，第二温度传感器检测到低于环境温度或者室内温度的温度。当两个温度传感器之间有温差时，则指明阀是开启的。当没有温差或者温差小于预定差值时，可以确定阀是关闭的。在这种情况下，没有新的热量由加热或者冷却流体提供给阀。因此，某一时段之后，阀几乎是室内温度或者环境温度。然而，使用两个或者更多的温度使控制器还能够检测阀的开启程度或者阀元件相对于阀座的位置。在这种情况下，另外的参数或许是有用的，例如到达预定温度差所需的时间。实现不同热阻的简单方法是设置各温度传感器使之相对于阀具有不同的距离。
在优选实施例中，致动器是步进电机，其中在检测阶段，阀从阀关闭的起始点逐步启动，控制装置检测和存储阀开始开启时的步进数。阀开始开启时的点可通过第二温度传感器检测的温度升高而第一温度传感器检测的温度不以同样方式升高这种方式来检测。为了开始检测阶段，阀被驱动到呈现为阀被关闭的状态。此时阀步进式地开启。在某一步，加热或者冷却流体可流过阀。在这种情况下，热被供应给阀，导致阀的温度升高，这可被第二温度传感器检测到。
优选地，致动器以一组步进驱动，且所述控制装置包括确定各相继组步进之间的暂停的定时器装置。当例如致动器必须行进1000步进以将阀从完全关闭状态移动到完全开启状态时，在每一步进后检查阀的温度状态是相当耗时的。在这种情况下，有利地是，不加等待地以一定数量的步进例如25或者其他数量的步进来致动致动器。在这样一组步进之后，开启操作中断预定时间。当阀已经开始开启时，此时，加热或冷却流体供给的热量已经升高了阀的温度。如果阀还没有开始开启，阀的温度保持不变。相继各组步进之间需要的时间取决于整体布置，特别是取决于热源或者主要供应管线和阀之间的管线长度。当此种管线短时，暂停时间可以短。
在一优选实施例中，所述控制装置包括热源状态输入并仅当热源状态输入表明热源起用时才实施检测阶段。当热源不产生热量，也就是，不供应具有升高了的温度或者降低了的温度的加热或冷却流体时，不论阀是否关闭，阀的温度将不会改变。由于阀的过度致动得以避免，热源工作状态的表明节省了能量。
在另一优选实施例中，所述控制装置包括指明所述阀的关闭状态的输出。该关闭状态可对热源发出信号。当热源检测到加热系统中的所有阀都是关闭时，则不再需要产生热量或供给加热或者冷却流体。这节约了加热能量。
而且，在监测阶段，控制装置可驱动所述阀进入关闭状态，并借助于第一温度传感器和第二温度传感器监测所述阀是否关闭。关闭状态可以是先前检测的状态。此种监测阶段实施频率可以是一天一次或者别的预定时段内一次。当阀被驱动到之前已经检测到的关闭状态时，某一段时间之后，第二温度传感器检测到的温度应当与第一温度传感器检测到的温度相同。如果不是这样，这就是一个可靠的指示：阀没有完全关闭。致动器可以使用另一组步进在关闭方向上驱动阀。当一段时间之后关闭状态可被检测到时，由于两个温度传感器指示相同的温度，新的步进数作为有关关闭点的信息被存储。
优选地，第二温度传感器设置在支撑件上，所述支撑件平行于致动器的致动轴线延伸，并在朝向所述阀的方向伸过所述致动器。第二温度传感器设置在支撑件的较靠近阀的部分上。可以是印刷电路板(PCB)的支撑件的使用，是将第二温度传感器放置在阀附近的一种简单方式。
优选地，第一温度传感器和第二温度传感器在相对于所述致动轴线的周向上偏置。在这种情况下，两个温度传感器可被设置在最优位置。
而且，优选地，所述支撑件是温控阀头的一部分，所述温控阀头具有将所述温控阀头固定到阀上的固定装置，其中第二温度传感器设置位置临近所述固定装置。当所述温控阀头被固定到所述阀时，固定装置必须与阀接合。将第二温度传感器定位于临近所述固定装置是确保所述第二温度传感器实际上被安置于阀附近的一种简单方式。
所述任务通过前面描述过的那种方法得以解决，因为所述第一温度和第二温度相互比较且阀的关闭状态被检测。
如上面所解释的，当两个温度相等或者处于由所述预定值限定的小温度范围内时，阀被认定为关闭的。换句话说，在第一温度和第二温度彼此不同而温差小于预定值的情况下，则检测到阀的关闭状态。当两个温度之间的温差大于所述预定值时，则认定加热或者冷却流体供应热量(正的或者负的)给所述阀并提高或者降低所述阀的温度。在这种情况下，所述阀的温度将不同于环境温度或者室内温度。这清楚地表明阀没有关闭。
优选地，在检测阶段，从阀关闭的起始点开始所述阀逐步开启，所述阀开启时的步进数作为开启信息予以存储。当致动器是步进电机的形式时，如果阀已经开始开启，则每一步进限定了所述阀的某一开启程度。当阀开启时的步进数已知时，获得了阀元件相对于阀座的位置的精确控制。这使得可以考虑阀的非线性特性。该非线性特性意味着，与阀元件与阀座具有较大距离的情形相比，在关闭点附近时，阀元件的预定距离的开启运动对加热或者冷却流体经由阀的流动具有更大影响。开启点和关闭点被被认为是相同的。
优选地，在一组步进之后，阀的开启被中断一预定时段，在该时段末尾对第一温度和第二温度进行比较。当阀关闭时，没有加热或者冷却流体流过阀。在这种情况下，第一温度和第二温度将是相同的。当阀开始开启时，情况会改变。在这种情况下，加热或者冷却流体供应的热量增高或者降低阀的温度，而这又导致第二温度的升高或者降低。阀的开启通过比较第一温度和第二温度进行检测。
优选地，只有当供应加热或者冷却流体的热源起用时，才应当实施检测阶段。热源的该操作状态可通过从热源传送到阀控制器的信号予以指明。当热源不起用时，不论阀是否开启，将不会有温度改变。
优选地，在监测阶段，阀在关闭状态(例如，之前检测的)下被驱动，并通过比较第一温度和第二温度监测阀是否关闭。当阀已经被驱动到关闭状态时，两个温度之间应当没有区别。当仍存在区别时，则认定阀没有完全关闭，且阀在关闭方向上被进一步驱动。驱动阀进入到完全关闭状态所需的步进数被存储，且之前存储的步进数相应地减少。
附图说明
本发明的优选实施例现参照附图详细描述，其中：
图1示出了阀装置的示意图。
具体实施方式
附图示1出了阀装置1，具有示意图示的阀2和温控头3。
该阀包括由其中设置有阀座7的孔6分隔开的入口4和出口5。阀元件8与阀座7协同操作。当阀元件8座靠在阀座7上时，阀2关闭。当阀元件8(如图示)离开阀座7某一距离时，阀2打开并允许加热或冷却流体由入口4流向出口5。
阀2具有非线性特性。当阀元件8沿打开方向移动预定行程例如1mm时，与阀元件8离阀座7有较大距离时相比，当阀元件8在阀座7附近时，该运动对流体的流动具有更大的影响。换言之，使用同样的行程，当阀元件8更靠近阀座7而开始运动时流动的增加更大。
为了控制流体通过阀2的流动，有关阀元件8相对于阀座7的实际位置的信息是有价值的。获得这个信息的方法将在后面描述。
阀元件8连接于阀杆9，而阀杆9又与穿透壳体11的推杆10一同作用。设置有密封件但是没有示出。而且，阀元件8可在开启方向，也就是离开阀座7的方向，由弹簧(未示出)预加载。
所示与壳体11分离的温控头3包括步进电机形式的致动器12，其通过齿轮14连接到驱动轴13。当阀2应当被关闭时，驱动轴13沿朝向壳体11的方向移动，并且当阀2应当被开启时沿向相反的方向移动。操作致动器12所需的能量可通过电池提供。因此，能量消耗应当尽可能小。阀元件8的摆动应当避免。
致动器由控制装置15控制，控制装置15仅仅示意性地示出于图中。控制装置15包括比示出的盒体更多的元件。
印刷电路板(PCB)形式的支撑件16平行于致动轴线17设置，并沿着朝向阀的壳体11的方向延伸。在这个方向，支撑件16比致动器12长。
第一温度传感器18设置于温控头3的前面，感测被认为是环境温度或者室温的第一温度。第二温度传感器19设置在支撑件16的邻近壳体的端部。当温控头3被设置到阀2的壳体11时，该第二温度传感器19被设置得很接近壳体11，并且因此可以检测壳体11的温度或者与该温度密切相关的温度。
温控头3包括固定装置20，用于将温控头3固定到壳体11。壳体11具有相应的固定几何构型21。第二温度传感器19被设置得邻近所述固定装置20。
而且，可以看到，第一温度传感器18和第二温度传感器19在周向上相对于彼此偏移，而周向相对于致动轴线17而言。
在根据现有技术的阀中，阀元件2相对于阀座7的位置以下述方式检测：阀元件已经向阀座7的方向移动。当阀元件8接触到阀座7时，沿朝向阀座7的方向进一步移动阀元件所需的力增大。通常由弹性材料制成的阀元件8被挤压。力的增大通常与可由控制装置15检测的电流消耗的增大相关联。然而，这样的过程是消耗能量的，并且不能实现阀2的关闭点(或者开启点，相应地)的精确确定。
图示的阀装置1给出了相当高精度地确定关闭点的进一步可能性。
阀2在其被关闭的状态下被驱动。该状态可通过比较由第一温度传感器18检测到的第一温度和由第二温度传感器19检测到的第二温度而容易地确定。如果两个温度的差超出了预定值，这明确地表明，仍有加热或者冷却流体从热源(未示出)流过阀。该热加热或者冷却流体供应热量给阀2的壳体11(或者带走壳体11的热量)，以至于温度差将被维持。
当阀2关闭时，没有加热或者冷却流体流过阀2，并因此没有供应热量给壳体11。短时间之后，第二温度传感器19检测到的温度将与第一温度传感器18检测到的温度相同(或者在此温度附近的可允许范围内)。
这是阀2完全关闭的指示。
确定阀2关闭的另一种可能方式是在关闭方向上以预定的步进数驱动致动器12(步进电机)。该步进数应当选择得这样大使得阀2可靠地关闭。
致动器12具有例如1000步进的行程。驱动轴13的每个位置被指派一个步进数。因此，当实际的步进数已知时，驱动轴13的位置也就已知。
为了检测阀2的开启点，致动器在开启方向例如以25步进移动驱动轴13。其后，控制装置15的定时器装置控制预定时长的暂停。当在暂停结束时由两个温度传感器18、19检测的温度相同时，这是阀仍然是关闭的指示。在该情况下，重复操作，例如致动器12再次操作以在开启方向上以另一个25步进移动驱动轴13。同样，两个温度传感器18、19检测的温度被再次比较。当由第二温度传感器19检测到的温度高于(或低于)由第一温度传感器18检测到的温度，阀2的开启被检测到。由于控制装置15已经对达到该点的步进数进行了计数，控制装置15有了关于阀2开始开启时的步进数的确切信息。在描述的实施例中，可接受的最大误差是25步进。
温控头3接受来自热源(未示出)的表明热源是否起用的信号。如果热源未起用，且不供应加热或者冷却流体，不论阀2是否关闭，两个温度传感器18、19检测的温度之间将不会有区别。
而且，优选的是，温控头3向热源发出阀2是否关闭的信号。当热源知晓连接到所述热源的所有阀都已经关闭时，则无需起用。也可以的是，温控头3向热源发出为了满足热量需求供应温度必须升高或者降低的信号。所有通讯可经由信号线或者通过收发装置以无线方式实现。
还可以的是，阀2(或者阀2与温控头3的组合)的设置随着时间而改变。
因此，可以例如一天一次地检测阀2的“真正的”关闭点。在该情况下，阀2沿关闭方向被驱动，例如每次为25的一组步近。每一组之后，第一温度传感器18和第二温度传感器19的温度相互比较(优选为移动后的预定时段)。当两个温度是相同时，这就是阀2关闭的指示。当阀2被关闭时的步进数与之前确定的步进数不同时，新的步进数存储为关闭或开启点。
关闭点的检测也可在常规操作期间实施。在多数情况下，至少一天一次，控制装置15将检测关闭阀2的必要性，例如，当由第一温度传感器18检测到的环境或者室温高于预设温度时。关闭操作也可被用来监测关闭点。
在监测阶段或在检测阶段，阀2的相继驱动之间的暂停应当在几分钟的量级，例如5分钟。暂停的最佳时长取决于阀装置1设置其中的加热或冷却场所。较之其中管路较长的系统，当阀2和热源之间的管路短时，加热或者冷却流体更快地到达阀2。因此，所述暂停的时长优选地是可调整的。

Claims (14)

1.一种阀装置(1)，包括：用于控制加热或者冷却流体流过换热器的阀(2)，致动所述阀(2)的致动器(12)，控制所述致动器(12)的控制装置(15)，连接于所述控制装置(15)的第一温度传感器(18)，以及连接于所述控制装置(15)的第二温度传感器(19)，所述第一温度传感器(18)和所述阀(2)之间的热阻大于所述第二温度传感器(19)和所述阀(2)之间的热阻，其特征在于，所述第一温度传感器(18)和所述第二温度传感器(19)是检测所述阀(2)的关闭状态的检测装置的一部分。
2.如权利要求1所述的阀装置，其特征在于，所述致动器(12)是步进电机，其中在检测阶段中，从所述阀(2)关闭的起始点所述阀(2)逐步开启，所述控制装置(15)检测并存储所述阀开始开启时的步进数。
3.如权利要求2所述的阀装置，其特征在于，所述致动器(12)以一组步进驱动，而所述控制装置(15)包括限定相继各组步进之间的暂停的定时器装置。
4.如权利要求2或3所述的阀装置，其特征在于，所述控制装置(15)包括热源状态输入，且仅在热源状态输入指示热源起用时才实施检测阶段。
5.如权利要求1至4之一所述的阀装置，其特征在于，所述控制装置(15)包括指示所述阀的关闭状态的输出。
6.如权利要求1至5之一所述的阀装置，其特征在于，在监测阶段，所述控制装置(15)驱动关闭状态下的所述阀，并借助于所述第一温度传感器(18)和第二温度传感器(19)监测所述阀是否关闭。
7.如权利要求1至6之一所述的阀装置，其特征在于，所述第二温度传感器(19)设置在支撑件(16)上，所述支撑件平行于所述致动器(12)的致动轴线(17)沿伸，并在朝向所述阀(2)的方向上伸出所述致动器(12)之外。
8.如权利要求7所述的阀装置，其特征在于，所述第一温度传感器(18)和第二温度传感器(19)在相对于所述致动轴线(17)的周向方向上偏移开。
9.如权利要求7或8所述的阀装置，其特征在于，所述支撑件(16)是温控阀头(3)的一部分，所述温控阀头具有用于将所述温控阀头(3)固定于所述阀(2)的固定装置(20)，其中所述第二温度传感器(19)设置于临近所述固定装置(20)的位置。
10.一种操作阀(2)的方法，所述阀控制加热或冷却流体流过热交换器并由致动器(12)致动，其中第一温度在相对于所述阀(2)的第一预定位置处被检测，而第二温度在相对于所述阀的第二预定位置处被检测，所述第二位置和所述阀之间的热阻小于所述第一位置和所述阀之间的热阻，其特征在于，将所述第一温度和第二温度相互比较并从而检测所述阀的关闭状态。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在检测阶段，从所述阀(2)关闭的起始点开始逐步开启所述阀(2)，并且所述阀开启时的步进数作为开启信息予以存储。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在一组步进之后，所述阀的开启被中断预定的时段，并且在该时段的末尾比较所第一温度和所第二温度。
13.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，仅当供应加热或者冷却流体的热源起用时才实施检测阶段。
14.如权利要求10至13之一所述的方法，其特征在于，在监测阶段，驱动关闭状态下的所述阀，并通过比较所述第一温度和所述第二温度来监测所述阀是否关闭。
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