CN103180647A - 用于提升阀的诊断方法和用于执行所述方法的测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种根据并列权利要求1或2的前序部分所述的诊断方法，利用在提升阀的开关循环过程中不间断地监控提升阀的状态和/或事件，如在进行中的运行中出现的压力冲击或撞击，存储测量信号并有助于实现目的地解读测量信号，以及实现损坏状况的提早指示。按照所述诊断方法的一个优选的变型方案这样来实现，与调节力或反作用力的力-时间曲线（F1(t)；F2(t)）在时间上并行地测量所述至少一个关闭元件（8*）的行程（h）的行程-时间曲线（h(t)），将调节力或反作用力的力-时间曲线（F1(t)；F2(t)）与行程-时间曲线（h(t)）相互关联，并由此得出调节力或反作用力的力-行程曲线（F1(h)；F2(h)），将分别在提升阀（100）的运行时间或使用寿命上确定的、调节力（F1(h)）或反作用力（F2(h)）的一个开关循环的当前的力-行程曲线与所存储的较早的力-行程曲线进行比较，由比较确定偏差，在所述偏差的预先规定的公差范围之内接受最后的力-行程曲线，并且在所述偏差超过所述预先规定的公差范围时产生报告和/或控制信号。

Description

用于提升阀的诊断方法和用于执行所述方法的测量装置

技术领域

本发明涉及一种用于提升阀的诊断方法，利用所述方法以力-时间曲线的形式确定由提升阀的驱动装置产生的、构成作用力的、用于提升阀的至少一个关闭元件的调节力，对调节力的确定直接进行或者根据由调节力在提升阀中形成的反作用力进行，对调节力或反作用力的确定通过测量由所述调节力或反作用力相应引起的应变变形进行，并且存储调节力或者反作用力的测得的、当前的力-时间曲线并对其进行分析评估。提升阀特别是指截止阀、双密封阀、双座阀或能清洁阀座的双座阀。优选在单侧用压力介质、优选是压缩空气能加载的弹簧-活塞驱动装置用作这些阀的驱动装置。这种驱动装置相对于关闭元件和其配合面（截止阀、双密封阀）或相对于两个关闭元件和其相应配设的配合面（双座阀）用弹簧关闭或用弹簧打开地工作。驱动装置应同时包括双向作用的活塞，所述活塞在两侧能用压力介质加载。

在构造成具有唯一一个关闭元件的截止阀中（下面这种结构简称为截止阀），设置在关闭元件上的阀座密封件沿举升方向作用在配设的阀座面上。所述阀座面可以垂直于举升方向定向。在这种情况下涉及轴向作用的阀座密封件（在压力作用下的密封）。但阀座面也可以设计成锥形的，从而由阀座面作用到阀座密封件上的反作用力产生一个轴向和一个径向作用的密封力（压力和滑动作用下的密封）。但关闭元件也可以构造成滑动活塞，所述滑动活塞的阀座密封件设置在滑动活塞的圆柱面上并在径向预紧的情况下沿阀座面滑动（滑动作用的密封）。

前面所述的密封构型同样能转用到双密封阀和（能清洁阀座的）双座阀上。与前面的截止阀不同，双密封阀是指另一种截止阀，这种截止阀具有唯一一个关闭元件，所述关闭元件具有两个轴向、即沿举升方向相互间隔开的阀座密封件，所述阀座密封件在它们之间并且与配设的阀座面和关闭元件相结合地包围一个泄漏空腔，所述泄漏空腔经由至少一个连接途径与双密封阀的周围环境连接。

（能清洁阀座的）双座阀具有两个能相互独立地操作的关闭元件，所述关闭元件在它们之间包围一个泄漏空腔，所述泄漏空腔通过至少一个连接途径与双座阀的周围环境连通。每个关闭元件具有一个配设的阀座面。在打开运动时，首先独立驱动的关闭元件打开，所述关闭元件在其进一步的打开运动中贴靠到另一个关闭元件上并将该关闭元件同样引导转入打开位置。在关闭过程中，各步骤前面所述的顺序恰当的反向进行。双座阀与能阀座清洁的阀的区别仅在于，配设的驱动装置能够使两个关闭元件分别转入能相互分开地控制的部分打开位置。

关闭元件通过配设的调节杆与前面简短概述的驱动装置的驱动活塞连接。在双座阀中，只有被独立驱动的关闭元件与驱动装置中的驱动活塞固定连接，而非独立地被驱动的关闭元件相对于独立被驱动的关闭元件设置成能相对运动的，并在弹簧预紧力下支承在独立被驱动的关闭元件上。在关闭元件及密封件构型方面，当前优选采用具有两个作为阀座盘工作的关闭元件的双座阀（第一类型的双座阀）或具有一个构造成阀座盘的关闭元件和一个构造成滑动活塞的关闭元件的双座阀，其中滑动活塞构成独立受驱动的关闭元件（第二类型的双座阀）。

背景技术

提升阀主要在以下方面的状态：

●其调节杆在壳体通过部中的摩擦特性，

●其作用在关闭元件上的压力和流动力，

●其阀座密封件的状态，

●其驱动装置（主要是弹簧、驱动活塞的完好性），以及

●其他状态参数

特别是在开关时反映在调节杆的调节力（作用力）中。

由静态压力（过压、负压）和/或动态压力（冲流）组成的压力和流动力包括由提升阀设置在其中的处理设备的正常运行过程得出的预计中的力，但也包括预计以外的力，例如在由相应的流体加载的阀壳体中的压力冲击或撞击。这种预计之外的力可能超过预计中的力数倍，所述力作用在相关的关闭元件上并由此作用在与关闭元件固定连接的调节杆上，并且如果这些力没有基本上通过所谓的压力补偿活塞补偿或者在关闭元件的阀座面上受到相应的反力，则也会对驱动装置中的力作用关系(

)和力平衡产生影响。

在DE29811115U1中记载了一种用于检测配件（Armatur）上的丝杠力的测量系统，其中沿所作用的丝杠力的力方向在一个位置处力锁合地设置力传感器，所述力传感器可以是应变测量条（DMS），力传感器例如安装在丝杠上或安装在配件与驱动装置之间的法兰上的连接螺栓上。

这种已知的测量系统附加于用作力传感器的应变测量条还具有校正测量装置，利用所述校正测量装置校正力传感器。校正测量装置在设备运行期间拆除。所述测量系统的目的在于，提供这样一种测量系统，所述测量系统最佳地适合于WO96/30684A1的测量方法并且此外还允许实现对丝杠力的连续检测，在所述测量方法中，现场测量丝杠力并在使用分析时间信号的方法的情况下对所述丝杠力进行分析评估。

测量通过丝杠/螺母系统驱动的阀的丝杠力的具体的解决途径仅与校正测量系统相结合被公开。此外仅记载了力传感器，所述力传感器可以安装在配件和驱动装置之间的法兰上连接螺栓上。这里没有公开、涉及（thematisieren）或启示，这种布置结构是否适合于例如可靠地检测阀座密封件的缺陷、打坏或“咬伤”的杆通过部、未完成的关闭、打开或部分打开位置（阀座清洁）或压力冲击。因此没有公开如何实现用于具有压力介质加载的弹簧活塞驱动装置的提升阀的可实用的诊断方法以及实施所述诊断方法的测量装置的具体解决方案。前面所述的现有技术也没有对如何能够由所获得的测量信号获得相关认知公开任何指示和动机。

发明内容

由所述现有技术出发，本发明的目的在于，给出一种用于所述类型的提升阀的诊断方法，利用所述诊断方法能够主要在以下方面对提升阀的状态进行不间断的监控：

在其开关循环的过程中的

●其调节杆的通过部中的摩擦特性

●其阀座密封件的状态

●其相互作用的构件的机械损伤（例如驱动装置中的弹簧；弹簧断裂）的机械损伤

●其关闭元件的行程位置

和/或

●在进行中的运行中的事件，如出现压力冲击或撞击，

存储测量信号，并符合目的地解读所存储的测量信号，以及实现损伤情况的提前指示。此外本发明的目的还在于，给出一种用于执行所述诊断方法的测量装置，利用所述测量装置能够可靠地并可再现地检测前面所述的状态或事件。

在详细说明本发明之前，下面首先应对在开关截止阀和双座阀时基本的力状态进行说明，所述力状态使得可以以起作用力作用的调节力的形式或在提升阀中由调节力产生的反作用力的形式检测对于提升阀的状态非常重要的（massgeblich）力-时间曲线或力-行程曲线。对于提升阀100的关闭过程，特别是在弹簧关闭的截止阀110（图1）和弹簧关闭的双座阀120（图2）上举例示出所述力状态。

截止阀（图1）

附图的图1示出在截止阀110的开关循环过程中的力作用关系，其中下面考察该开关循环中的直到关闭位置SS的关闭过程（沿(-)y方向进行的行程运动）。在关闭位置SS中，阀座密封件16*以密封力F5沿(+)y方向作用在唯一的一个关闭元件8*上，并由此作用在调节杆8a*上。在作为例子选出的关闭过程期间，还有摩擦力F3沿(+)y方向在调节杆8a*穿过阀壳体1的第二阀壳体部分1b的通过部中作用，并且具体在导向环（未示出的上部的环）中和杆密封件（未示出的下部的环）中作用。此外，必要时在第二和第一阀壳体部分1b、1a中，流动力和/或压力F4（静态压力、还有在负压时的抽吸作用，动态压力、总压力、压力冲击）沿(+)y方向或(-)y方向作用到调节元件8*上。由此对于作用在调节杆8a*上的调节力由调节杆8a*上的压力平衡在笼式罩壳4的上端的下方得出（正的力方向+y向上）：

-F1+F3+/-F4+F5=0      (1)

F1=F3+/-F4+F5        (1a)

阀杆8a*的调节力F1（作用力；等式（1a））在关闭过程中通常（杆摩擦力F3沿(+)y方向作用）关于调节杆8a*是压力。这里在这个结果中没有考虑流动力F4的影响。

在打开过程中各力方向相应地反转，除了作用在关闭元件8*上的密封力F5，只要阀座密封件16*压向配设的阀座面12*，密封力始终沿(+)y方向作用。这里在这个结果中流动力F4的影响也没有考虑。

调节力F1作为作用力在驱动装置2和阀壳体1之间，特别是在关闭元件8*与阀座面12*的共同作用中，并且在关闭元件8*移入阀座面12*或从阀座面移出时以特别可忽略的程度在笼式罩壳4中形成其反力、即反作用力F2，所述笼式罩壳建立阀壳体1和驱动装置2之间的固定连接，其中笼式罩壳4在一个优选的实施形式中由两个沿直径方向相对设置的连板，即两个笼横梁4a、4b构成。驱动装置2下方，即笼式罩壳4的上端部下方的作用力F1的所有变化都会在笼式罩壳4中导致其相应的反向的反作用力F2。对于在由笼式罩壳4保持的阀壳体1上的力平衡（等式（2）、（2a））有（(+)y方向）：

-F1+F2=0      (2)

F1=F2        (2a)

在驱动装置2的内部作用在调节杆8a*上的力不在笼式罩壳4中产生反力；所述力在驱动装置2中完全被补偿。在关闭过程中，压力作用在调节杆8*上，拉力作用在笼式罩壳4上。在打开过程中，如果不再存在密封压力并且关闭元件8*没有受到沿(+)y方向超过摩擦力F3的流动力F4加载时，载荷方向相应地反转。

此外，还有：

●在截止阀110的关闭位置SS中，关闭元件8*以在驱动装置2中设定的弹簧2.5的最小预紧力FVo（图1a、1b）支承在阀座密封件16*上，并由此支承在阀座面12*上。所述作用力和调节力F1表现为调节杆8a*中的压力。所述力在笼式罩壳4中产生相同大小的拉力形式的反作用力F2（为了在驱动装置2下方的截止阀110上形成力平衡）。

●如果现在打开截止阀110，则这些力在阀座密封件16*的较短的放松路径上在阀座区域中降低。如果在阀座面12*离开之后，不再有力作用在关闭元件8*上，这种简化这里只是为了表明结果，则笼式罩壳4不受拉力或压力。在驱动装置2的内部建立了受控制的并且现在处于弹簧2.5的预紧力FV下的驱动装置（图1a、1b）的必要的力平衡，所述预紧力FV大于在关闭位置SS中的初始的最小预紧力FVo。

●如果在调节杆8a*上附加地作用摩擦力F3，例如在调节杆8a*穿过阀壳体1的通过部上，或在调节元件8*上附加地作用流动力F4以及由此又作用在调节杆8a*上，则这些力同样分别强制性地反应为笼式罩壳4中的反作用力F2。

●笼式罩壳4的最大的力加载在关闭元件8*以其阀座密封件16*移入阀座面12*或从阀座面移出时实现，其中在截止阀110的关闭位置SS中最大在笼式罩壳4中产生弹簧2.5的最小预紧力FVo。其他前面所述的各力必要时与该力作用关系叠加。

双座阀（图2）

在构造成根据图2的双座阀120、130的提升阀100中，如在其关闭元件和阀座构型和由此得到的运动学原理方面由EP1529176B1已知的提升阀（第一类型的双座阀）或在具有构造成滑动活塞的、独立驱动的第一关闭元件和构造成阀座盘的、非独立驱动的第二关闭元件的第二类型的双座阀（DE19608792C2）中那样，在力作用关系和力平衡方面与前面所述的截止阀110中相同的构思合理地同样适用。但这两种双座阀类型在关闭元件移入配设的阀座面或移出阀座面时在其调节力和反作用力曲线上有明显的区别。这种区别下面在参考下面的相关测量结果的情况下给出。

双座阀120、130（图2）具有由弹簧关闭的驱动装置2独立驱动的第一关闭元件6和由第一关闭元件非独立地驱动的第二关闭元件8，两个关闭元件在它们之间包围泄漏空腔7，例如与第二关闭元件8固定连接的构造成空心杆的第二调节杆8a在第二弹簧2.7的预紧力作用下支承在与第二关闭元件6固定连接的、在空心杆8a中同心地引导穿过的第二调节杆6a上。第一关闭元件6在其关闭位置中通过驱动装置2中的弹簧2.5以第一阀座密封件14压向配设的第二阀座面10，而第二关闭元件8以第二阀座密封件16通过第二弹簧2.7相应地压向配设的第二阀座面12。

前面对截止阀110上的力作用关系的描述可以不受限制地转用到每个关闭元件6、8上，因为在每个关闭元件上可以作用类似的原始的力（F3.1、F3.2；F4.1、F4.2；F5.1、F5.2）。在两个关闭元件之间设置中间密封件18，所述中间密封件在第一关闭元件6的打开运动期间从根据图2的关闭位置SS出发在第一关闭元件6的部分行程之后接合在第二关闭元件8上，并在下面共同的打开（OS）或部分打开位置中保持接合，但在图2示出的关闭位置SS中脱落接合。两个关闭元件6、8的耦合和脱耦合在由打开和关闭运动组成的开关循环过程中因此在中间密封件18的变形条件下进行。如图2所示，对于每个关闭元件6、8可以建立对应于等式（1a）的力bilanz和力平衡，具有以下结果（等式（3）、（4））：

第一关闭元件6：F1.1=F3.1+/-F4.1+F5.1      (3)

第二关闭元件8：F1.2=F3.2+/-F4.2+F5.2      (4)

由此得到笼式罩壳4下方的活塞杆2.6上的力平衡，这里第一调节力F1.1和第二调节力F1.2合并成调节力F1：F1=F1.1+F1.2   (5)

对于笼式罩壳4中的反作用力F2根据等式（2a）有：

F1=F2=F1.1+F1.2      (6)

由于每个关闭元件6、8都相互独立地以其阀座密封件14、16移入配设的阀座面10、12以及由其中移出，利用等式（6）的结果可见，可以选择性地对两个关闭元件6、8的开关和状态条件进行诊断。以前面所述的用于双座阀的诊断原理建立一个独立的发明。

本发明的目的通过具有并列权利要求1或2的特征的诊断方法来实现。所述方法有利的实施形式是各从属权利要求的主题。用于实施所述诊断方法的测量装置是独立权利要求13的主题。所述测量装置的有利的实施形式是后面的从属权利要求的主题。所述诊断方法和用于实施所述诊断方法的测量装置在特定提升阀上的应用是从属权利要求17至20的主题。

用于实现所述目的的第一诊断方法设定，在提升阀的运行时间或使用寿命上分别测得的一个开关循环的调节力F1(t)或反作用力的当前的力-时间曲线F2(t)与所存储的较早的力-时间曲线进行比较。这里调节力的检测位置根据前面描述的所述调节杆上的力作用关系的说明可以在笼式罩壳的区域内位于关闭元件与调节杆离开驱动装置的出口之间的任意位置处。如果在所述诊断方法中采用反作用力F2(t)的力-时间曲线，则反作用力的检测位置位于调节杆的周围区域中并且在驱动装置和阀壳体之间。如用于实施所述诊断方法的测量装置的一个实施形式设定的那样，所述检测位置有利地位于笼式罩壳的承载的区域上或中，反作用力的力传递流必须被引导通过所述笼式罩壳。但反作用力的检测位置也可以设置在笼式罩壳与阀壳体之间的或笼式罩壳与驱动装置之间的连接位置处，此时连接元件本身在连接位置处也可以用作选择的位置。力测量这里不是直接通过力传感器，而是间接地通过应变传感器对由调节力或反作用力引起的应变变形的测量来进行，所述应变传感器的优选的形式例如是所谓的应变测量条（简称：DMS，英文为：strain gauge）。

由根据本发明的比较确定偏差，所述偏差在所述偏差规定的公差范围内是被接受的，或者在所述偏差超过所述规定的公差范围时产生磨损、维护或损坏报告形式的报告（声音或视觉输出、打印输出等）和/或控制信号。

与第一诊断方法不同，用于实现所述目的的第二诊断方法设定，与调节力的力-时间曲线F1(t)或反作用力的力-时间曲线F2(t)在时间上并行地测量所述至少一个调节元件的行程h的行程-时间曲线h(t)，将调节力或反作用力的力-时间曲线与行程-时间曲线相互关联，并由此得出调节力的力-行程曲线F1(h)或反作用力的力-行程曲线F2(h)。将以这种方式在提升阀（100）的运行时间或使用寿命上分别确定的一个开关循环的作为作用力的调节力的当前的力-行程曲线F1(h)或反作用力的当前的力-行程曲线F2(h)与所存储的较早的力-行程曲线进行比较。由根据本发明的比较确定偏差，接受在所述偏差的预先规定的公差范围之内的偏差，或者在所述偏差超过所述预先规定的公差范围时产生报告和/或控制信号

关于调节力或反作用力的检测位置，结合第一诊断方法说明的情况也合理地适用。对力-行程曲线F1(h)或F2(h)的诊断相对于对力-时间曲线F1(t)或F2(t)的诊断有这样的优点，重大的事件和状态变化直接与提升阀的相应的行程位置相关联并由此可以比时间上的配设关系明显更为简单进行解读。此外，力-时间曲线的分析评估在当前的和较早的曲线之间的直接的比较过程中较为困难，因为在提升阀的运行中的一些特殊的情况不是由于提升阀的状态变化而是例如由于外部影响导致的，这些情况会使行程-时间曲线的时间轴延长或缩短。

为了确定行程-时间曲线h(t)本发明建议，相应的行程h按已知的方式通过直接的位移测量确定。在这种情况下已知的是，提升阀当前的位置通过连续工作的位置传感器检测，所述位置传感器例如安置在设置在驱动装置背向阀壳体的一侧的控制单元中。关闭元件的行程位置这里通常通过关闭元件的穿过驱动装置一直分布到控制单元的调节杆反映/描述，其中位置传感器检测该调节杆的行程位置并提供与行程成比例的测量信号。与此相关的位移测量系统例如在WO02/093058A1或EP1387975B1中有所记载。

按前面所述的方式的行程确定在结构上是复杂的并且需要附加的结构高度，其形式为前面所述的控制单元的形式。为了简化行程确定，本发明在构成本发明基础的新的解决方案的范围内建议，行程通过在提升阀内部间接反应行程的物理量确定。为了进一步具体化所述解决方案建议，作为物理量采用通过产生行程在驱动装置中在适当的位置引起的应变量。为了测量所述应变量也可以使用前面所述的应变传感器。在驱动装置产生行程的过程中是驱动装置应变的力在弹簧活塞驱动装置中由驱动装置中的弹簧的预紧力引起，所述力等效地反映在所述弹簧中。在已知弹簧特性曲线的情况下，也可以由所确定的产生应变的力确定弹簧行程量并由此最终确定关闭元件的行程位置，所述弹簧特性曲线通常是虎克直线。

为了将开关循环的比较设计得尽可能简单并确保相同的初始条件而建议，开关循环按时间顺序至少包括一个开始位置、一个打开运动、一个打开或部分打开位置和/或至少一个打开或部分打开位置，一个关闭运动和一个关闭位置。

对于比较本身本发明建议了三个优选的变型方案。第一变型方案设定，在提升阀的运行时间或使用寿命的开始时测得的、已接受的开关循环分别用于比较。这例如可以是新的提升阀的开关循环或在确定的、清楚界定的磨合阶段之后的开关循环。第二变型方案建议，所测得的、当前的使用循环分别与之前最后测得并接受的开关循环比较。这里可以附加地设定，根据本发明的公差范围与最后测得的并且已接受的开关循环相当地偏移。以这种方式可以补偿提升阀的不是由于待检测的状态改变引起的变化（例如沉降或温度引起的变形）并且这些变化不会导致故障或维护报告或不希望的控制信号。

第三方法变型改进了比较量的数据基础，其方式是，所测得的、当前的开关循环分别与预定数量的最后测得的并且已接受的开关循环的平均值进行比较。所述平均值可以是所谓算数平均值或几何平均值。也可以有利的使用所述的“平整”平均值，对于这种平均值，分别将最后测得的开关循环纳入相应的平均值计算中并为此抛弃相应最早的开关循环。这种类型的平均值计算与前面所述的第二方法变型方案相结合的公差范围的偏移类似地起作用。

在分析评估力-行程曲线F1(h)或F2(h)时，当前的和较早的曲线之间的比较通常是没有问题的，但力-时间曲线F1(t)或F2(t)之间直接的比较不会导致能说明问题的结果或者不能直接实现恰当的解读。因此，当设定在提升阀的状态参数未改变时测得强制性地不同的曲线时，在确定的离散的时刻进行的力-时间曲线的直接比较是不是有助于实现目的，因为例如压力介质的输入条件发生了改变。受到节流的压力介质输入例如会导致时间轴的延长，直至到达一个在确定的行程位置可预期的并且可接受的力幅值。为了解决这个分析评估问题，本发明建议，为了确保开关循环的可比性，调节力F1(t)或反作用力F2(t)的所测得的各力-时间曲线分别关于其力和配设的时间进行规格化/赋范（normieren）。这样所测得的当前的力F1、F2例如利用在关闭位置并且在运行时间或使用寿命的开始时的调节力F1o或反作用力F2o规格化。同样的情况在双座阀中也适用于在两个调节元件上的相应的力或其反作用力。配设给各规格化的力F1/F1o或F2/F2o（截止阀）的时间例如可以通过使所述时间参照提升阀的打开或关闭时间也例如在运行时间或使用寿命的开始时规格化。在对要比较的开关循环的曲线进行规格化之后可以对其进行直接比较。

本发明还建议，在前面所述的诊断方法的范围内，为了比较调节力F1(t)或反作用力F2(t)的力-时间曲线或者比较调节F1(h)或反作用力的F2(h)的力-行程曲线，作为比较指标至少采用各曲线在相应的预定的离散比较位置处的斜率或曲率或数值和/或至少采用各曲线按相应预定的离散的时间间隔或位移间隔Δt、Δh的数值改变或面积积分。这里特别有助于实现目的的是按预先规定的行程间隔Δh的力-行程曲线F1(h)、F2(h)下面的面积积分，其中在阀座密封件移入相配的阀座面时，所述面积积分是沿变形路径Δh=h1-h2的压缩功

$W12=\underset{h1}{\overset{h2}{\∫}}F\left(h\right)\mathrm{dh},$

而在从阀座面移出时，是沿变形路径Δh=h2-h1在阀座密封件上的解压功W21。完好的阀座密封件提供的压缩功或膨胀功不同于部分、一半或完整地拉出的阀座密封件。

根据本发明的诊断方法适于识别采用该方法的提升阀的结构类型。这是这样来实现的，即，调节力或反作用力的力-时间曲线F1(t)、F2(t)和/或调节力或反作用力的力-行程曲线F1(h)、F2(h)在提升阀的运行时间或使用寿命开始时用于识别提升阀的结构类型，并接着利用设置和/或监控数据对这样归类的提升阀进行预设。如下面还要示出和说明的测量过程所示出的那样，每个提升阀类型都在开关循环的过程中具有独特的、可再现的、不会混淆的力-时间曲线或力-行程曲线，所述曲线适用于归类。

为了按所述诊断方法的两个变型方案执行所述诊断方法，本发明提出一种测量装置，所述测量装置设置在提升阀上，所述提升阀在阀壳体中具有至少一个关闭元件，所述阀壳体通过笼式罩壳与驱动装置固定连接，所述驱动装置构造成用压力介质加载的弹簧活塞驱动装置，并且设有至少一个能由驱动装置操作的调节杆，用于所述至少一个关闭元件。这里已经证明是特别有助于实现目的和特别实用的是，测量由调节力在笼式罩壳中产生的反作用力。为此，根据本发明建议，测量装置至少包括一个第一测量装置，第一测量装置由至少一个应变传感器构成、设置在笼式罩壳上并与分析评估单元连接。在几何上非常简单的笼式罩壳中，反作用力可以表现得非常清楚明确并且这里反作用力对于测量是可以非常简单地获得。

由于通常笼式罩壳构造成第一笼横梁和与其对置的第二笼横梁的形式并且待测量的反作用力在给定的制造和运行条件下不是均匀地分配到两个笼横梁上的，所以当在两个笼横梁中都设置一个根据本发明的测量装置时，可以明显改进反作用力的测量质量。为此本发明建议，笼式罩壳具有第一笼横梁和与其对置的第二笼横梁，第一测量装置设置在第一笼横梁上，还设有第二测量装置，它有至少一个另外的应变传感器构成、设置在第二笼横梁上并与分析评估单元连接。笼式罩壳原则上也可以构造成具有多于两个笼横梁，这些笼横梁此时按相同的方式分别装有至少一个应变传感器。

为了间接测量行程-时间曲线h(t)，本发明提出了一种行程测量装置，所述行程测量装置设置在驱动装置的外壳上或中，所述行程测量装置由至少一个另外的应变传感器构成并与分析评估单元连接，在驱动装置的外壳内存在应变力，所述应变力作为反作用力由使驱动装置的驱动活塞复位的弹簧的预紧力产生，所述行程测量装置设置在外壳上并为此设计成用于测量驱动装置应变力。

通过弹簧的已知的弹簧特性曲线可以建立所测得的驱动装置应变力、导致应变的力本身和弹簧行程量之间的明确/单一的关系并由此确定关闭元件的行程位置。具有前述特征的行程测量装置构成一个独立的发明。

此外本发明建议，在第一测量装置中设置第一和第二应变传感器，在第二测量装置中设置第三和第四应变传感器，而在行程测量装置中设置第五和第六应变传感器，并且在每对应变传感器中，一个应变传感器沿行程方向设置，而另一个应变传感器沿与行程方向垂直的方向设置。这些应变传感器的垂直的布置形式使得可以用非常简单并且本身已知的方式实现温度补偿，这里应变传感器的测量信号以同样本身已知的方式在不同结构的所谓桥电路中分析评估。分析评估单元按提升阀的控制单元中的内部的分析评估单元的形式设置或者也可以设置成提升阀以外的外部的分析评估单元。

应变传感器在优选的实施形式中作为DMS力锁合地安装在笼式罩壳上。由应变测量条的长度变化可以得出笼横截面中与时间并由此与行程相关的应力并由此得出同样时间和行程相关的反作用力，并由此得出调节杆中的调节力，因为笼式罩壳的传递力的横截面和材料是已知的。通常不需要知道反作用力或调节力的数值，因为在根据本发明的对测量结果的比较式考察中将这些力作为应力值线性地成比例输出的应变值就足够了。在形成测量装置中，可以在采用DMS以及已知弹簧特性曲线时确定相应的行程。

在从属权利要求的相应的实施形式中，所提出的用于提升阀的诊断方法和用于实施所述方法的测量装置可以应用于按权利要求17的具有唯一一个关闭元件的截止阀，或应用于按权利要求18的双座阀，或应用于按权利要求19的能清洁阀座的双座阀，或者应用于按权利要求20的双密封阀。

附图说明

本发明按用于提升阀的诊断方法的不同的方法变型方案实现，在附图的各图中举例示出两个在其关闭元件的构型上原则上不同的提升阀，即具有唯一一个关闭元件的截止阀和具有两个能相互独立操作的关闭元件的双座阀，其中对于双座阀又示出两个不同的关闭元件和密封件构型，其中示出反作用力F2的可确定的力-时间曲线F2=f(t)和力-行程曲线F2=f(h)以及其在相应提升阀的状态方面对于本发明目的的作用。此外还示出测量装置的两个有利的实施形式，所述测量装置可以通过应变传感器测量由阀杆的调节力F1产生的反作用力F2。结合另外示出的行程测量装置可以将反作用力F2的力-时间曲线F2=f(t)与行程-时间曲线h=f(t)相关联，所述行程测量装置同样包含应变传感器并作为间接的位移记录仪工作。所示的和下面说明的方法变型方案和实施形式仅是本发明的例子，但本发明不仅限于这些具体示出的例子。

图中

图1在下部用子午线截面以及在上部用正视图示出构造成具有为一个关闭元件的截止阀，根据本发明在弹簧关闭的提升阀上设置两个具有用于确定有阀杆的调节力F1在笼式罩壳中产生的反作用力F2的应变传感器的测量装置和一个具有用于间接确定行程的测量装置，并且其中示出所述调节力F1必须克服哪些具体的作用在阀杆上的力（F3、F4、F5）；

图1a示出根据图1驱动装置的子午线截面，所述驱动装置具有测量装置，所述测量装置具有用于间接确定行程的应变传感器，其中示出所作用的力；

图1b示出配设给根据图1a的驱动装置的弹簧图线，所述弹簧图线示出通过驱动装置的外壳上的应变传感器测得的传感器应变力FA与当前行程的关系h（FA），其中在纵坐标上标注行程h，在横坐标上标注驱动装置应变力FA；

图2在下部用子午线截面，而在上部中用正视图示出构造成第一类型双座阀的提升阀，所述双座阀具有两个能彼此独立地操作的关闭元件（阀座盘），根据本发明在弹簧关闭的提升阀上设置两个具有用于确定有阀杆的调节力F1在笼式罩壳中产生的反作用力F2的应变传感器的测量装置和一个具有用于间接确定行程的测量装置，并且其中示出所述调节力F1必须克服哪些具体的作用在阀杆上的力（F3、F4、F5.1、F5.2）；

图3用图线示出在根据图1的提升阀的两个笼横梁中的每个中的反作用力F2的相应的力-时间曲线F2=f(t)，在纵坐标上标注反作用力F2，在横坐标上标注时间t；

图4用图线示出在根据图2的第一类型的双座阀的两个笼横梁中的每个中的反作用力F2的相应的力-时间曲线F2=f(t)，在纵坐标上标注反作用力F2，在横坐标上标注时间t；

图4a根据图4的图线附加地具有对于第二类型的双座阀在移入关闭位置时反作用力F2的相应的力-时间曲线F2=f(t)，所述双座阀具有构造成滑动活塞的第二关闭元件和构造成阀座盘的第二关闭元件；

图5用图线与通过直接的位移测量确定的行程-时间曲线h=f(t)相比较示出根据图1a、1b的驱动装置的间接确定的行程-时间曲线h(FA)=f(t)；

图6用图线示出具有新的并且完好的阀座密封件的根据图1的截止阀的一个笼横梁中的反作用力F2的力-行程曲线F2=f(h)，在纵坐标上标注反作用力F2，在横坐标上标注行程h；

图6a用图线示出具有部分撕开的阀座密封件的根据图1的截止阀的一个笼横梁中的反作用力F2的力-行程曲线F2=f(h)；

图6b用图线示出具有完全移除的阀座密封件的根据图1的截止阀的一个笼横梁中的反作用力F2的力-行程曲线F2=f(h)；以及

图7用图线示出具有新的并且完好的阀座密封件的根据图2的双座阀的一个笼横梁中的反作用力F2的力-行程曲线F2=f(h)，在纵坐标上标注反作用力F2，在横坐标上标注行程h。

具体实施方式

前面已经充分地说明了，通过在图1和2中示出的在笼式罩壳4中的力作用关系能够得出关于提升阀100的运行状态和其一般性状态（例如阀座密封件的状态、阀杆通过部的状体、阀座密封件的材料等）的结论。对图1和2的这些说明下面通过对所示的截止阀110（图1）和未示出的双密封阀140以及双座阀120、130（图2）分别结合根据本发明的测量装置的补充性的概述来补充完整。

截止阀（图1）

构造成截止阀110的提升阀100主要包括阀壳体1和能平移运动的关闭元件8*，所述阀壳体具有第一和第二阀壳体部分1a、1b，所述关闭元件可以如所示那样构造成阀座盘或构造成滑动活塞，并且在截止阀110的关闭位置SS中防止流体从一个阀壳体部分1a、1b通过连接这两个阀壳体部分1a、1b的连接孔流入另一个阀壳体部分1b、1a（注意：不是所有所提及的构件都在图1、2中示出）。关闭元件8*以其阀座密封件16*与在第二阀壳体部分1b中直接或间接构成的阀座面12*协同作用，在该实施例中阀座面12*设置在阀座环上，所述阀座环在径向内侧构成连接孔。第二阀壳体部分1a在其与阀座环相对置的侧面用壳体盖通过所谓的张紧环封闭。

在关闭元件8*上固定调节杆8a*，所述调节杆经由设置在第二阀壳体部分上的杆密封件从第二阀壳体部分1b中密封地导出。调节杆接着穿过笼式罩壳4，所述笼式罩壳在其背向第二阀壳体部分1b的端部上与驱动装置2固定连接，优选例如通过张紧环形锁合和力锁合地连接，并在笼式罩壳4的驱动装置侧的端部的区域内终止。调节杆8a*在笼式罩壳4的轴向延伸区域中与活塞杆2.6固定连接（图1a），活塞杆密封地穿过驱动装置2的第二壳体端面2.3并在其另一个端部上以固定连接作用在驱动活塞2.4上。笼式罩壳4与第二发壳体部分1b之间的这种固定连接例如由另一个张紧环建立。笼式罩壳4包括两个彼此相对置的笼横梁4a和4b。

驱动装置2沿径向在外侧由外壳2.1并在笼式罩壳侧由第二壳体端面2.3包围，并且在其另一个端侧上由第一壳体端面2.2限定。驱动活塞2.4能够轴向移动地并径向密封地在外壳2.1中被引导，并且驱动活塞在其本身和第二壳体端面2.3之间构成能用压力介质D、优选是压缩空气加载的压力介质腔。在驱动活塞2.4和第一壳体端面2.2之间设置具有预紧力FV的弹簧2.5。在由压力介质D作用在驱动活塞2.4上的压力介质力F6作用下，驱动活塞移动行程h（图1b），由也在外壳2.1中示出的最小预紧力FVo出发，直至其在完成完整的打开行程H之后贴靠在外壳2.1上。在h=0的关闭位置SS和h=H的完全打开位置OS之间的行程运动h在弹簧2.5中附加于最小预紧力FVo产生附加的复位力，所述复位力反映为外壳2.1上的拉力形式的驱动装置应变力FA。所述驱动装置应变力FA以及由此还有其时间曲线FA(t)通过优选力锁合地设置在外壳2.1上的行程测量装置3.3测量。在行程测量装置3.3中设有第五和第六应变传感器DS5、DS6，所述应变传感器在这里相互垂直地设置。由弹簧2.5的弹簧特性曲线（图1b）得出所测量的驱动装置应变力FA与所属的行程h(FA)之间明确的关系，并由此得出关闭元件8*的行程位置。

在第一壳体端面2.2上设置控制单元2a，可以给控制单元供应用于加载驱动装置2的压力介质D。但压力介质D的供应也可以直接在驱动装置2中进行。用于设置在截止阀110上的应变传感器DS1至DS6的分析评估单元2b可以作为内部的分析评估单元2b.1设置在控制单元2a中或者作为外部的分析评估单元2b.2设置在截止阀110的周围环境中。

当通过未示出的和绘出的路径向驱动装置2中的压力介质腔供应压力介质D时，截止阀110的打开运动从所示的关闭位置SS开始（图1、1a）并在完成整个打开行程H之后达到完整的打开位置OS。在关闭元件8*的打开和关闭运动的过程中，通过驱动装置2在调节杆8a*中产生起作用力作用的调节力F1，所述调节力必须克服前面所述和解释的力，即摩擦力F3、流动和/或压力F4以及阀座密封件的反作用力F5。调节力F1分别在笼式罩壳4中反映为反作用力F2，其中在笼式罩壳4的根据图1的具有两个笼横梁4a、4b的该实施形式中，所述反作用力F2分解为第一笼横梁4a中的第一反作用力分量F2a和第二笼横梁4b中的第二反作用力分量F2b。原则上笼式罩壳4配设有具有两个应变传感器DS1、DS2的测量装置3，所述应变传感器的测量信号在分析评估单元2b中处理。在根据图1的实施例中，第一测量装置3.1优选力锁合地设置在第一笼横梁4a上，第一测量装置3.1具有第一和第二应变传感器DS1、DS2，这两个应变传感器与分析评估单元2b，特别是内部的分析评估单元2b.1或外部的分析评估单元2b.2形式的分析评估单元相连。在该实施例中还在第二笼横梁4b上设置第二测量装置3.2，第二测量装置3.2接纳第三和第四应变传感器DS3、DS4，第三和第四应变传感器与分析评估单元2b，特别是内部的分析评估单元2b.1或外部的分析评估单元2b.2形式的分析评估单元相连。通过持续测量的反作用力F2得出反作用力的与时间和行程相关的曲线F2(t)、F2(h)、F2a(t)、F2a(h)、F2b(t)和F2b(h)，并由此还得出调节力的相应曲线F1(t)和F1(h)。

双密封阀140

在双密封阀140中，唯一的关闭元件8*具有第一阀座密封件16.1*和沿轴向与第一阀座密封件隔开间距的第二阀座密封件16.2*。这两个阀座密封件16.1*、16.2*可以配设一个共同的阀座面12*，例如圆柱形的阀座面，在该阀座面中这两个阀座密封件径向密封。但也可以是不同的阀座面，所述阀座面径向、轴向或锥形地定向。在力作用关系方面仍然可以确定的是，在图1中对于截止阀110示出的力关系可以不受限制地转用到双密封阀140上，除了密封力F5以外。替代密封力F5，现在由两个阀座密封件16.1*和16.2*中的每个得到一个配设的密封力，如果所述密封件在不同的时间与所述共同的阀座面12*进入接合，则可以分开地检测到所述密封力。由前面所述的内容可以得出，根据本发明的诊断方法和用于实施该方法的测量装置也可以不受限制地转用到双密封阀140上。

双座阀120、130（图2）

双座阀120.130(Figur2)相对于截止阀110（图1）的区别在关闭元件和阀座构型方面在前面已经说明，用于示出活塞杆2.6上的调节力F1的力关系根据等式（3）至（5）（F1=F1.1+F1.2）和由此得出的笼式罩壳4中的反作用力F2根据等式（6）（F1=F2）同样已经说明。

对于其他的术语要指出，反作用力F2对于两个关闭元件6、8也可以区别地考察。这样，反作用力F2由通过第一关闭元件6引起的第一反作用力F2.1和通过第二关闭元件8引起的第二反作用力F2.2组成，它们可以通过设置在笼横梁4上的测量装置3测量。相应的与时间和行程相关的反作用力曲线用F2.1(t)、F2.1(h)、F2.2(t)和F2.2(h)表示。在一个优选的实施形式中，笼式罩壳4由前面说明的两个笼横梁4a、4b组成，从而通过设置在这里的第一和第二测量装置3.1、3.2现在可以在第一笼横梁4a上测量源自第一关闭元件6的第一反作用力分量F2.1a和源自第二关闭元件8的第一反作用力分量F2.1b，以及在第二笼横梁4b上测量源自第一关闭元件6的第二反作用力分量F2.2a和源自第二关闭元件8的第二反作用力分量F2.2b。相应的与时间和行程相关的反作用力曲线用F2.1a(t)、F2.1a(h)、F2.2a(t)、F2.2a(h)、F2.1b(t)、F2.1b(h)、F2.2b(t)和F2.2b(h)表示。

在用于提升阀100的控制单元2a（图1、2）中可以设有处理器，用于监控阀运行的例如应变测量条形式的应变传感器DS1至DS6可以连接在处理器上，所述控制单元优选设置在驱动装置2背向提升阀100的侧面上。控制单元2a此外可以具有用于检测和存储提升阀100的运行参数和特征曲线的装置和用于检测和存储应变传感器DS1至DS6的数字化的测量信号的装置。但所述控制单元也可以容纳本身已知的位移测量装置，以便进行直接的行程测量。

图线（图3至7）

在图3的图线中示出对于一个开关循环用根据本发明的第一测量装置3.1和第二测量装置3.2测得的截止阀110的反作用力F2的时间曲线F2(t)，所述截止阀具有新的阀座密封件16*，其中用4a表示的曲线在第一笼横梁4a中测量，而用4b表示的曲线在第二笼横梁4b中测量。在时间顺序上并且从h=0的关闭位置出发（测量曲线左面的区域），开关循环以打开过程开始，关闭元件8*在完成完整的打开位置H之后以一个时长保持在打开位置OS（测量曲线中间的区域），然后重新在关闭位置SS中关闭。

分别在关闭位置SS中由正的第一反作用力分量F2ao和正的第二反作用力分量F2bo出发并且在运行时间或使用寿命开始时，这里也涉及笼横梁4a、4b中的拉力，相应的反作用力分量在阀座密封件16*卸荷时以及在其接着离开配设的阀座面12*（图1）时在打开运动的过程中明显降低至接近零的值。如果阀座密封件16*完全离开其阀座面12*并且关闭元件8*运动到完全打开位置H，则只还有负的反作用力F2（压力）作用，所述反作用力在当前情况下由调节杆8a*的通过部中的摩擦力F3引起。在关闭元件8*接着从打开位置OS移入关闭位置SS时，力状态合理地反转。

在h=H的完全打开位置OS中，驱动装置2中的驱动活塞24（图1a）在产生压力介质力F6的压力介质D的压力作用下贴靠到外壳2.1上的止挡上。活塞杆2.6以及由此还有调节杆8a*不受来自阀座密封件16*和杆通过部的力；但在任何情况下仍保持流动力F4，从而解释了笼横梁4a、4b中基本上无力的状态（对于h=H，F2=0）。在打开阶段开始时以及在关闭阶段结束时（h->0），当阀座密封件16*仍然或者再次压向阀座面12*时，在调节杆8a*中存在最大的压力F1并由此在笼横梁4a、4b存在最大的拉力F2。在提升阀的关闭位置SS（h=0）中，当驱动活塞2.4没有用压力介质D加载时，关闭元件8*通过调节杆8a*以设在驱动装置2中的弹簧2.5的最小预紧力Fvo被压向其阀座面12*。调节力F1和由此还有反作用力F2此时达到其最大值（F1=F2、F2=F2o=F2ao+F2bo）。本身几何上相同的笼横梁4a、4b中的彼此不同的力值的原因在于制造公差和由于制造和安装引起的固有应力。如果阀座密封件16*在所述最小预紧力FVo下可以向其密封槽中偏移，则关闭元件8*以金属部分贴靠到阀座面12*上。在打开和关闭行程的过程中，弹簧2.5超过最小预紧力FVo以预紧力FV=Fvo+FA预紧（见图1a、1b），此时FA是驱动装置应变力。驱动装置应变力FA在表现上不是作为反作用力F2的一部分出现；驱动装置应变力在驱动装置2的内部有其反力。

在提升阀110的打开过程开始和关闭过程结束之间的力-时间曲线F2=f(t)是独特的并且对于提升阀的相应状态是典型的，特别是在其阀座密封件16*的区域和调节杆8a*在第二阀壳体部分1b的区域中的通过部的区域内。

为了能够以简单和清楚的方式比较在运行时间或使用寿命的不同时间测得的各开关循环的力-时间曲线F2(t)，本发明建议，为了确保所测得的调节力的力-时间曲线F1(t)或反作用力的力-时间曲线F2(t)的可比性，分别对其力和相配的时间进行规格化。力-时间曲线F2(t)根据图3例如可以关于力F2通过在关闭位置中和在运行时间或使用寿命开始时的第一反作用力分量F2ao和F2bo规格化。配设给相应规格化的力值的时间t例如可以通过结合图5在下面说明的、相配的打开时间t1或关闭时间t2规格化。

在图4的图线中示出对于一个开关循环用根据本发明的第一测量装置3.1和第二测量装置3.2测得的双座阀120、130的反作用力F2的时间曲线F2(t)，所述双座阀具有两个新的阀座密封件14、16（图2），其中用4a表示的曲线也在第一笼横梁4a中测量，而用4b表示的曲线也在第二笼横梁4b中测量。关于该开关循环的进一步的细节参考对图3的说明。在相应打开过程和关闭过程的曲线中显示出与在截止阀110的相应曲线的明显的区别。结合图2可以看到，在打开行程中在第一笼横梁中的通过第一关闭元件6引起的第一反作用力分量F2.1a首先降低，因为其第一阀座密封件14与截止阀110的阀座密封件8*相类似在离开相配的第一阀座面10时相应地解压缩。此时，在进一步的打开运动中，当第二阀座密封件16也离开其相配的第二阀座面12时，由第二关闭元件8引起的第一反作用力分量F2.2a降低。对于第二笼横梁4b合理地得到类似的状态。利用根据本发明的测量装置3.1和3.2测得的反作用力F2的力-时间曲线F2(t)由此允许选择性地检测和诊断两个阀座密封件14、16和直接或间接容纳阀座密封件的构件。

图4a的图线作为根据图4的图线的补充示出在第二类型的双座阀移入关闭位置SS时反作用力F2的力-时间曲线F2(t)（见图4中虚线示出的较小的图线），所述双座阀具有构造成滑动活塞的第一关闭元件6，例如在第一笼横梁4a上测量。在曲线的区域a中，关闭元件6的第一阀座密封件14支承在圆柱形的第一阀座面10的边缘上。在沉入第一阀座面10中之后，第一阀座密封件14在该阀座面中滑动地移动并且在这种移动运动期间反作用力降低到在第一反作用力分量F2.1a（区域b），直至第二阀座密封件16支承到配设的第二阀座面12上。这种支承和接下来第一阀座密封件16的压缩表现为力升高了源自第二关闭元件8的第一反作用力分量F2.2a的数值（区域c），源自第二关闭元件的第一反作用力分量与第一反作用力分量F2.1a叠加（区域d：F2.1a+F2.2a）。接着第一关闭元件6从第二关闭元件8上松开，第二关闭元件以第一反作用力分量F2.2a（第二弹簧2.7的预紧力F2.2a）被压向配设的第二阀座面12并保持在这里。当第一关闭元件6到达其在圆柱形的第一阀座面10中的终端位置时，由移动运动导致的第二反作用力分量F2.1a消失并且由第二弹簧2.7的预紧力形成的第二反作用力分量F2.2a在关闭位置SS中持续地保持（区域e）。

由此再次示出，即使对于第二类型的双座阀，利用根据本发明的测量装置3.1和3.2测量的第二反作用力F2的力-时间曲线F2(t)也允许对两个阀座密封件14、16和直接或间接容纳所述阀座密封件的构件进行选择性的检测和诊断。

由于前面所述第一类型和第二类型的双座阀力曲线明显地且不可混淆地彼此不同，根据本发明的诊断方法允许通过确定所属的力曲线来确定，当前涉及哪个双座阀类型（自动归类）。这种归类结果根据本发明也可以用于在提升阀的运行时间或使用寿命开始时在提升阀上进行确定的必要的预设（例如预先设定公差范围、维护间隔）。

利用根据本发明设置在驱动装置2上的行程测量装置3.3（图1a、1b）可以根据时间间接地确定（h(FA)=f(t)）提升阀100（110、120、130、140）的行程h(FA)，如图5中所示和前面已经说明的那样。与行程曲线h(FA)=f(t)同时利用本身已知的位移测量装置确定的行程曲线h=f(t)示出两条曲线出人意料的一致性，所述位移测量装置优选设置在提升阀100的控制单元2a中（图1、2）。达到打开位置OS（行程位置b）或离开打开位置OS（行程位置c）的特征分别在于行程曲线h(FA)=f(t)明显的、跳跃式的改变。这种改变的原因在于驱动装置2中驱动活塞2.4与外壳2.1之间金属间的触碰条件。由于关闭位置SS也可以清楚地由行程曲线h(FA)=f(t)检测到（行程位置a和b），利用根据本发明的行程测量装置3.3也可以自动地确定提升阀100的关闭时间t1和打开时间t2，用于另外的诊断步骤。

根据图3在第一笼横梁4a上测得的力-时间曲线F2=f(t)与例如根据图5直接测得的行程-时间曲线h=f(t)的关联的结果在图6中示出，其中这两个曲线已在带有新的完好的阀座密封件16*的截止阀110上确定。本身闭合的力-行程曲线F2=f(h)和图6a、6b和7的所有与此相关的曲线一样沿逆时针方向行进。

如果在相同的测量和分析评估条件下截止阀110现在安装部分拉出的阀座密封件16*，则得到由图6a所示的力-行程曲线F2=f(h)。完全没有阀座密封件16*而接入的截止阀110在相同的测量和分析评估条件下具有在图6b中示出的力-行程曲线f(h)。

对于根据图2的具有新的、完好的阀座密封件14、16的双座阀120、130，根据本发明的测量装置3.1、3.2和对行程的直接位移测量在前面所述的测量和分析评估条件下提供了在图7中示出的力-行程曲线f(h)。关闭元件6、8以其相配的阀座密封件14、16相应的移入阀座面10、12以及还有相应地移出所述阀座面以出人意料地清楚的方式反映到该曲线走势中。由此根据图6a和6b的结果可以在部分或完全移除阀座密封件14或16的情况下借助于根据本发明的诊断方法检测和诊断阀座密封件14、16的状态、调节杆6a、8a的通过部的摩擦情况、关闭位置SS和完全打开位置OS的完成，以及对于能清洁阀座的双座阀130还能检测和诊断在清洁过程中打开间隙宽度的阀座面12和14和由此还有为此相应所需的部分行程的完成。

具有新的阀座密封件的、完好的、新的并且正常工作的阀的测量曲线（提升阀100的正常运行状态）根据图3至6和图7与具有损坏的阀座密封件（图6a、6b）和/损坏的杆通过部的提升阀100的测量曲线有在一定程度上明显的区别。所述区别较为明显并且利用根据本发明建议的比较指标能够清楚和可再现地检测到。基本上可以确认，通过所述测量曲线特别是能够识别整个提升阀100、但特别是阀座密封件和/或相互作用的构件的由于腐蚀、空穴、侵蚀或机械损伤导致的磨损。由此例如也可以给出维护时间点的预告。

除了对提升阀100的状态的诊断，也可以检测和记录提升阀100中的关闭元件8*或关闭元件6、8上的压力冲击或撞击，由此也可以监控使用提升阀100的工艺设备的工艺流程。

特别有助于实现目的的是，在比较式地考察来自开关循环的力-行程曲线F2(h)时，采用前面已经说明的构成阀座密封件8*、6、8上的压缩功W12或解压缩功W21的面积积分作为比较指标。通过形成力-行程曲线F2(h)下面的面积积分和对偏差的规定可以识别提升阀100的损坏，因为前面所述的区别在面积积分值中表现得很明显。

所使用的缩写的附图标记列表

锁止（双密封）和双座阀

100            提升阀，总体

110            截止阀（一个关闭元件、一个阀座密封件）

120            双座阀（两个能相互独立操作的关闭元件，分别具有一个阀座密封件）

130            能清洁阀座的双座阀（相对于120对于每个关闭元件附加地具有分别能相互分开控制的部分打开位置）

140            双密封阀（一个关闭元件，具有两个隔开间距的阀座密封件）

1              阀壳体

1a             第一阀壳体部分

1b             第二阀壳体部分

2              驱动装置（压力介质加载的弹簧活塞驱动装置）

2.1            外壳

2.2            第一壳体端面

2.3            第二壳体端面

2.4            驱动活塞

2.5            弹簧

2.6            活塞杆

2a             控制单元

2b             分析评估单元，总体

2b.1           内部的分析评估单元

2b.2           外部的分析评估单元

3              测量装置，总体（用于确定力-时间曲线和/或行程-时间曲线）

3.1            第一测量装置

3.2            第二测量装置

3.3            行程测量装置

4              笼式罩壳

4a             第一笼横梁

4b             第二笼横梁

D              压力介质

DS             应变传感器，总体

DS1            第一应变传感器（例如应变测量条DMS）

DS2            第二应变传感器（例如应变测量条DMS）

DS3            第三应变传感器（例如应变测量条DMS）

DS4            第四应变传感器（例如应变测量条DMS）

DS5            第五应变传感器（例如应变测量条DMS）

DS6            第六应变传感器（例如应变测量条DMS）

F1             调节力（作用力）

F1(t)          与时间t相关的调节力F1（调节力F1的力-时间曲线）

F1(h)          与行程h相关的调节力F1（调节力F1的力-行程曲线）

F1o            在关闭位置和在运行时间或使用寿命周期开始时的调节力F1

F2             反作用力

F2(t)          与时间t相关的反作用力F2（反作用力F2的力-时间曲线）

F2(h)          与行程h相关的反作用力F2（反作用力F2的力-行程曲线）

F2o            在关闭位置和在运行时间或使用寿命周期开始时的反作用力F2

F2a            第一反作用力分量

F2ao           在关闭位置和在运行时间或使用寿命周期开始时的第一反作用力分量

F2a(t,h)       第一反作用力分量，与时间t或行程h相关

F2b            第二反作用力分量

F2bo           在关闭位置和在运行时间或使用寿命周期开始时的第二反作用力分量

F2b(t,h)       第二反作用力分量，与时间t或行程h相关

F3             摩擦力（在调节杆8a*的通过部中）

F4             流动力和/或压力（作用到关闭元件8*上）

F5             密封力（阀座密封件的反作用力

F6             压力介质力

FV             弹簧的预紧力（对于h>0）

FVo            弹簧的最小预紧力（对于h=0）

FA             驱动装置应变力（在外壳2.1上）（相对于FVo的超量和对于0<h<H；FA=FV-FVo）

FA(t)          与时间t相关的驱动装置应变力

H              打开行程（完全打开位置）

OS             打开位置（h=H）

SS             关闭位置（h=0）

W12            在行程间隔Ah=h1-h2中的压缩功

W21            在行程间隔Ah=h1-h2中的解压缩功

a,b,c,d,e      行程位置

h              行程(在h=0和h=H之间的任意行程)

h(t)           与时间t相关的行程h（行程-时间曲线）

h(FA)          由FA确定的行程h

Δh            阀座密封件的变形路程，行程间隔（Ah=h1-h2）

t              时间

Δt            时间间隔

t1             打开时间

t2             关闭时间

y              纵坐标（(+)y方向向上）

截止阀110（双密封阀140）

8*             关闭元件

8a*            调节杆

12*            阀座面

16*            阀座密封件

(16.1*)        第一阀座密封件

(16.2*)        第二阀座密封件

双座阀120、130

2.7            第二弹簧

6              第一关闭元件

6a             第一调节杆

7              泄漏空腔

8              第二关闭元件

8a             第二调节杆（空心杆）

10             第一阀座面

12             第二阀座面

14             第一阀座密封件

16             第二阀座密封件

18             中间密封件

F1.1           第一调节力（第一关闭元件6）

F1.2           第二调节力（第二关闭元件8）

F2.1           第一反作用力（第一关闭元件6）

F2.1(t,h)      第一反作用力，与时间t或行程h相关

F2.1a          第一反作用力分量（第一关闭元件6）

F2.1b          第二反作用力分量（第一关闭元件6）

F21a(t,h)      第一反作用力分量，与t、h相关（第一关闭元件6）

F2.1b(t,h)     第二反作用力分量，与t、h相关（第一关闭元件6）

F2.2           第二反作用力（第二关闭元件6）

F2.2(t,h)      第二反作用力，与时间t或行程h相关

F2.2a          第一反作用力分量（第二关闭元件8）

F2.2b          第二反作用力分量（第二关闭元件8）

F2.2a(t,h)     第一反作用力分量，与t、h相关（第二关闭元件8）

F2.2b(t,h)     第二反作用力分量，与t、h相关（第二关闭元件8）

F3.1、F3.2     摩擦力（在调节杆6a、8a的通过部中）

F4.1、F4.2     流动力和/或压力（作用到关闭元件6、8上）

F5.1、F5.2     阀座密封件14、16的反作用力

Claims (20)

1.一种用于提升阀的诊断方法，利用所述方法以力-时间曲线的形式确定由提升阀（100）的驱动装置（2）产生的、构成作用力的、用于提升阀（100）的至少一个关闭元件（8*）的调节力（F1），对调节力（F1）的确定直接进行或者根据由调节力（F1）在提升阀（100）中形成的反作用力（F2）进行，对调节力（F1）或反作用力（F2）的确定通过测量由调节力或发作用力相应引起的应变变形进行，并且存储调节力的测得的、当前的力-时间曲线（F1(t)）或者反作用力的测得的、当前的力-时间曲线（F2(t)）并对其进行分析评估，其特征在于：分别在提升阀（100）的运行时间或使用寿命上测得的、调节力或反作用力的一个开关循环的当前的力-时间曲线（F1(t)；F2(t)）与所存储的较早的力-时间曲线进行比较，由比较确定偏差，在所述偏差的预先规定的公差范围之内接受所述偏差，并且在所述偏差超过所述预先规定的公差范围时产生报告和/或控制信号。

2.一种用于提升阀的诊断方法，利用所述方法以力-时间曲线的形式确定由提升阀（100）的驱动装置（2）产生的、构成作用力的、用于提升阀（100）的至少一个关闭元件（8*）的调节力（F1），对调节力（F1）的确定直接进行或者根据由调节力（F1）在提升阀（100）中形成的反作用力（F2）进行，对调节力（F1）或反作用力（F2）的确定通过测量由调节力或发作用力相应引起的应变变形进行，并且存储调节力的测得的、当前的力-时间曲线（F1(t)）或者反作用力的测得的、当前的力-时间曲线（F2(t)），并对其进行分析评估，其特征在于：与调节力或反作用力的力-时间曲线（F1(t)；F2(t)）在时间上并行地测量所述至少一个关闭元件（8*）的行程（h）的行程-时间曲线（h(t)），将调节力或反作用力的力-时间曲线（F1(t)；F2(t)）与行程-时间曲线（h(t)）相互关联，并由此得出调节力或反作用力的力-行程曲线（F1(h)；F2(h)），将分别在提升阀（100）的运行时间或使用寿命上确定的、调节力或反作用力的一个开关循环的当前的力-行程曲线（F1(h)；F2(h)）与所存储的较早的力-行程曲线进行比较，由比较确定偏差，在所述偏差的预先规定的公差范围之内接受所述偏差，并且在所述偏差超过所述预先规定的公差范围时产生报告和/或控制信号。

3.根据权利要求2所述的用于提升阀的诊断方法，其特征在于，通过直接的位移测量确定行程（h）。

4.根据权利要求2所述的用于提升阀的诊断方法，其特征在于，通过在提升阀（100）之内间接反映所述行程的物理量确定行程（h）。

5.根据权利要求4所述的用于提升阀的诊断方法，其特征在于，采用通过产生行程（h）在驱动装置（2）引起的应变作为所述物理量。

6.根据上述权利要求之一所述的用于提升阀的诊断方法，其特征在于，一个开关循环按时间顺序至少包括一个关闭位置（SS）、一个打开运动、一个打开位置（OS）或部分打开位置和/或至少一个打开（OS）或部分打开位置、一个关闭运动和一个关闭位置（SS）。

7.根据上述权利要求之一所述的用于提升阀的诊断方法，其特征在于，在提升阀（100）的运行时间或使用寿命开始时测得的、接受的开关循环总是用于比较。

8.根据权利要求1至6之一所述的用于提升阀的诊断方法，其特征在于，测得的、当前的开关循环分别与最后测得的并接受的开关循环进行比较。

9.根据权利要求1至6之一所述的用于提升阀的诊断方法，其特征在于，测得的、当前的开关循环分别与最后测得并接受的预定数量的开关循环的平均值进行比较。

10.根据除了权利要求2至5的上述权利要求之一所述的用于提升阀的诊断方法，其特征在于，为了确保开关循环的可比较性，对调节力或反作用力的所测得的力-时间曲线（F1(t)；F2(t)）分别关于其力和所属的时间进行规格化。

11.根据上述权利要求之一所述的用于提升阀的诊断方法，其特征在于，为了比较调节力或反作用力的力-时间曲线（F1(t)；F2(t)）或调节力或反作用力的力-行程曲线（F1(h)；F2(h)）从下列参数中选择至少一个比较指标：在相应预先规定的离散的比较位置处的斜率、曲率、数值，以及按相应预先规定的离散的时间间隔或行程间隔（Δt；Δh）的数值变化、面积积分。

12.根据上述权利要求之一所述的用于提升阀的诊断方法，其特征在于，调节力或反作用力的力-时间曲线（F1(t)、F2(t)）和/或调节力或反作用力的力-行程曲线（F1(h)、F2(h)）在提升阀（100；110、120、130、140）的运行时间或使用寿命开始时用于识别提升阀（100）的结构类型，并接着利用设置和/或监控数据对这样归类的提升阀（100）进行预设置。

13.一种用于执行根据上述权利要求之一所述的用于提升阀的诊断方法的测量装置，在提升阀（100）上设置测量装置（3），所述提升阀在阀壳体（1）中具有至少一个关闭元件（8*），所述阀壳体（1）通过笼式罩壳（4）与驱动装置（2）固定连接，驱动装置（2）构造成压力介质加载的弹簧-活塞驱动装置，并且设有至少一个能由驱动装置（2）操作的调节杆（8a），用于所述至少一个关闭元件（8*），其特征在于，测量装置（3）至少包括第一测量装置（3.1），所述第一测量装置由至少一个应变传感器（DS）构成，所述第一测量装置设置在笼式罩壳（4）上并与分析评估单元（2b）连接。

14.根据权利要求13所述的测量装置，其特征在于，笼式罩壳（4）具有第一笼横梁（4a）和与其相对置的第二笼横梁（4b），第一测量装置（3.1）设置在第一笼横梁（4a）上，第一设有第二测量装置（3.2），第二测量装置由至少一个另外的应变传感器（DS）构成，第二测量装置设置在第二笼横梁（4b）上并与分析评估单元（2b）连接。

15.根据权利要求13或14所述的测量装置，其特征在于，驱动装置（2）的外壳（2.1）上或内设置行程测量装置（3.3），所述行程测量装置由至少一个另外的应变传感器（DS）构成并与分析评估单元（2b）连接，在外壳（2.1）中存在驱动装置应变力（FA），所述驱动装置应变力作为反作用力由使驱动装置（2）的驱动活塞（2.4）复位的弹簧（2.5）的预紧力（FV）产生，行程测量装置（3.3）设置在外壳（2.1）上并设计成用于测量驱动装置应变力（FA）。

16.根据权利要求13至15之一所述的测量装置，其特征在于，在第一测量装置（3.1）中设置第一和第二应变传感器（DS1、DS2），在第二测量装置（3.2）中设置第三和第四应变传感器（DS3、DS4）、在行程测量装置（3.3）中设置第五和第六应变传感器（DS5、DS6），每对传感器（DS1、DS2；DS3、DS4；DS5、DS6）中一个应变传感器沿行程方向设置，而另一个应变传感器沿与行程方向垂直的方向设置。

17.根据权利要求1至12之一所述的用于提升阀的诊断方法和根据权利要求13至16之一所述的用于执行所述方法的测量装置用于截止阀（110）的应用，所述截止阀具有唯一的关闭元件（8*）。

18.根据权利要求1至12之一所述的用于提升阀的诊断方法和根据权利要求13至16之一所述的用于执行所述方法的测量装置用于双座阀（120）的应用，所述双座阀具有两个通过驱动装置（2）的彼此独立地操作的关闭元件（6、8），这两个关闭元件在它们之间包围一个泄漏空腔（7），所述泄漏空腔通过至少一个连通路径与双座阀（120）的周围环境连通。

19.根据权利要求1至12之一所述的用于提升阀的诊断方法和根据权利要求13至16之一所述的用于执行所述方法的测量装置用于能清洁阀座的双座阀（130）的应用，所述双座阀具有两个能通过驱动装置（2）的彼此独立地操作的关闭元件（6、8），这两个关闭元件在它们之间包围一个泄漏空腔（7），所述泄漏空腔通过至少一个连通路径与双座阀（120）的周围环境连通，各关闭元件（6、8）分别具有多个能相互分开地控制的部分打开位置。

20.根据权利要求1至12之一所述的用于提升阀的诊断方法和根据权利要求13至16之一所述的用于执行所述方法的测量装置用于双密封阀（140）的应用，所述双密封阀具有唯一的关闭元件（8*），所述关闭元件具有两个沿轴线相互隔开间距的阀座密封件（16.1*、16.2*），这两个阀座密封件在它们之间并与相配的阀座面和关闭元件（8*）相结合包围一个泄漏空腔，所述泄漏空腔通过至少一个连通路径与双密封阀（140）的周围环境连通。

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