CN103827569A - 带故障监测的冷凝液排水器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对空压系统的冷凝液排水器（1）的排放阀（16）进行故障监测的方法，该冷凝液排水器（1）包含一个排放阀（16），该排放阀具有一个可通过控制电路（15）进行控制的可在关闭位置和开启位置之间进行移动的阀芯（19），以便在其开启位置处将压力作用下的冷凝液经由冷凝液排水器中设置在阀芯（19）后面的排水腔（18）从空压系统排出和在其关闭位置处保持空压系统中的压力，其中，该方法包括：一个关闭步骤，在所述关闭步骤中，控制电路（15）会驱动阀芯（19）朝着关闭位置方向作关闭动作，和/或一个开启步骤，在所述开启步骤中，控制电路（15）会驱动阀芯（19）朝着开启位置方向作开启动作；一个紧接着用来对阀芯（19）的关闭位置和开启位置进行监测的步骤。本发明所述的方法，其特征在于：在进行监测关闭位置的步骤时，会利用压缩气体、冷凝液或气液混合物的排放流体在排水腔（18）里或者在阀芯（19）处对非关闭位置进行检测，或者在进行监测开启位置的步骤时，会在排水腔（18）里或者在阀芯（19）处对压缩气体、冷凝液或气液混合物的排放流体进行检测。

Description

带故障监测的冷凝液排水器

本发明的客体是一种对冷凝液排水器的止回阀进行故障监测的方法以及一种相应配置的冷凝液排水器。

在空压系统，例如压缩空气系统中，会产生主要由水和油组成的冷凝液，该冷凝液例如是由压缩机的润滑剂和气体中的含水量所引起的。这种冷凝液通常会通过污染物、堵塞和腐蚀来影响空压系统的正常使用。所以必须尽可能在没有大量气体或压缩空气损失和系统中的压力没有明显下降的情况下，对冷凝液进行收集和偶尔将其排除到所连接的空压系统之外。

在预先设定的时间间隔里进行这种排放过程是已知的。然而理想地是取决于为冷凝液预定的储水腔的液位地促使进行这种排放过程。已知有多种方法和步骤可用来进行液位测量。但是存在不能总是对排放阀进行可靠操作的问题，因为其阀芯例如会出现磨损。但是冷凝液残留物的积聚等污染物也会导致无法达到所期望的阀门位置。在排放冷凝液时是否完全或只是部分地达到开启位置这个问题相对来说是不关键的，而能可靠达到阀芯紧密贴靠在其所属阀座上的关闭位置则是至关重要的，以保证不会因泄露而导致不期望的压降。目前这种只是间接由压力下降所导致的功能缺陷多数情况下被发现地太晚或者甚至根本没有被发觉并且只有在规定的维修间隔里对冷凝液排水器进行更换时才能消除这种功能缺陷。因此为避免出现不必要的压力下降问题，存在尽可能提早检测到这种功能缺陷的需求。

因此，本发明的目的在于提供一种用来对冷凝液排水器的故障进行可靠监控的方法，以确保冷凝液排水器的可靠运行。此外还会提供一种相应改进的冷凝液排水器。本发明的目的是通过具有权利要求1所述特征的方法以及并列权利要求所述的冷凝液排水器来实现的。优选的实施方式是从属权利要求的客体。应指出的是，在权利要求书中所提及的特征可以任意的有技术意义的方式进行组合和可以说明本发明的其他实施方式。说明书，特别是结合附图进行的说明对本发明的特征进行了额外的描述和详细说明。

本发明所述的方法可规定用来对冷凝液排水器的排放阀进行故障监控。本发明所述的冷凝液排水器可将冷凝液排除到空气系统，特别是压缩空气系统之外。根据本发明的冷凝液是指空压系统中主要由液体成分组成的积聚物。冷凝液主要含有水和油，水是由气体中的水分引起的，油例如可追溯到压缩机的润滑剂。

本发明所述的冷凝液排水器包含一个排放阀，该排放阀具有一个可通过控制电路进行控制的可在关闭位置和开启位置之间进行移动的阀芯，以便在其开启位置处将压力作用下的冷凝液经由冷凝液排水器的附加连接在阀芯上的排水腔从空压系统排出和在其关闭位置处保持空压系统中的压力。为了能维持空压系统中的压力，例如阀芯会在关闭位置处密封地贴靠在所属阀座上。本发明所述的方法包括一个关闭步骤，在所述关闭步骤中，控制电路会至少驱动阀芯朝着关闭位置方向作关闭动作。此外为了检查是否达到了关闭位置和/或保持在关闭位置上，会预先规定一个紧接着用来对阀芯的关闭位置进行监测的步骤。这个监测步骤例如可进行一次，按多次的顺序或者至少逐步连续地进行，例如直到开启步骤开始为止，在所述开启步骤中，控制电路会促使阀芯朝着开启位置方向作开启动作。优选地，会长时间连续进行该监测步骤，在这期间，控制电路应驱动阀芯达到关闭位置和保持在关闭位置上。

本发明所述的方法，其特征在于：在进行监测关闭位置的步骤时，会利用压缩空气、冷凝液或气液混合物的排放流体在设置在阀芯后面的排水腔里或者如有可能，直接在阀芯上对非关闭位置进行检测，因此所述排放流体可以被称作泄漏流体。泄漏流体是指含有压缩空气和/或冷凝液的流体，该流体是由于止回阀的功能缺陷而在其关闭位置上出现的，因为例如没有达到阀芯的关闭位置或者阀芯没有充分的密封。对功能缺陷进行检测的优点是，可以提早发现冷凝液排水器的不符合规定的功能和从而免去了在预先规定的固定的维修间隔里对冷凝液排水器的部件进行预防性更换。通过在冷凝液排水器的排水腔里，例如几乎直接在阀芯处对泄漏流体进行检测，可实现非常可靠的功能缺陷检测。

本发明所述的故障监测的优点是，现在仅在故障情况下才可以对冷凝液排水器的部件进行维护和更换。有益的效果是，可以免去由实际的磨损和故障特性所引起的在规定的时间间隔里进行的维护保养。后者的缺点是，只有经过一段时间过后，也就是说，仅凭怀疑和在没有实际必要性的情况下就要进行维护保养，这样做法的缺点是，必须将压力系统中的压力不必要地卸掉和然后再重新建立起来。再者，已知的步骤，即在规定的维修间隔里进行维护保养并不是以实际的需要为依据的。例如在按周期进行维护更换之前完全有可能因为阀门没有进行预期的开启和关闭动作而出现故障和并没有被发现。本发明所述的故障监测的优点是，可及时对故障进行检测和避免不必要的压力损失。

即使本发明所述的方法首先是预定用来在阀芯处于关闭位置后对泄漏流体进行检测的，本发明同样涉及一种方法，该方法可在开启步骤后对是否在排水腔里对排放流体或者如有可能，在阀芯处对排放流体进行检测进行如下监测，在进行所述开启步骤时，控制电路会驱动阀芯朝着开启位置方向作开启动作。进而可以检测出是否成功进行了排放过程。此外，本发明还涉及一种这两种方法的组合，即关闭位置监测的方法和开启位置监测的方法的组合。开启位置监测特别具有的优点是，在出现对待排放的冷凝液液位进行检测后没有进行排放的故障情况后，可能在重新进行排放尝试后，在不进行目视检查和功能检查的情况下就可以“解除警报”，只要最后检测到成功的排放过程即可。

此外，除了与另一个传感器，例如对冷凝液储水腔的液位进行监测和/或对阀门控制进行监测的传感器互相配合地对膜片故障进行监测的可能性以外，本发明所述的方法的优点是，能够通过可信度检查、与另一个传感器互相配合地继续对整个冷凝液排水器和/或压力系统的预连接和附加连接的部件进行功能监测。

例如在进行完阀芯移动到开启位置上的开启步骤后、对前面提到的排放流体进行的检测或非检测可促使对液位监测功能进行检测或者反之亦然。如果例如通过液位监测而检测到了待排放的冷凝水的水位和在进行完开启步骤后没有检测到排放流体，这说明可能有机械故障或阀门控制装置里有污染物或者空压系统中存在彻底的压力损失。

根据一个优选的实施例，可基于由此引起的流体压力来对排放流体进行检测。例如可预先规定一个开关，其可移动的操作部件可通过排放流体的作用而改变它的位置和这种位置变化会引起开关工作状态的变化。因此可实现低成本的检测传感器。

在另一个较佳实施例中，可基于由此引起的压力下降来检测出排放流体，因此可实现对故障情况进行非常可靠的和不受故障影响的检测。例如至少预先规定一个温度传感器，所述温度传感器可对压缩气体膨胀所引起的冷却进行检测。为了对温度下降进行更准确的和更可靠的检测，可预先规定另一个或多个温度传感器，所述温度传感器可对环境温度和/或压缩气体以及冷凝液温度进行测定。根据另一个实施例，替代地，预先规定在进行意外排放时，对排放流体的热量变化进行量热法测定。

优选地，会利用预先规定的热量对排水腔进行加热，例如进行电加热和利用在排水腔里由此产生的温度升高对排放流体进行检测。

根据一个优选的实施例，不仅可以对温度变化进行定性采集，而且可以进行定量采集。因此可根据温度下降或温度升高的数值来测定出排放流体和泄漏流体的组成。例如对于主要含有液体的排放流体来说，预计会出现更大的温度升高和更小的温度下降，对于主要含有气体的排放流体来说，预计会出现更小的温度升高和更大的温度下降，因此能够推断出流体的组成和进行更精确的故障识别。此外，定量测量的优点是，可以对所有想要的排放过程进行监测。可根据膨胀所引起的温度变化推断出空压系统的压力及其组成。

根据一个优选的特别不受故障影响的实施例，通过泄漏流体来引起检测发送器的移动，可对该检测发送器的移动和/或位置进行磁性或电感检测。例如预先规定了一个永磁性的检测发送器，可利用感应线圈对该检测发送器的移动进行检测。

优选地，在进行监测关闭位置的步骤和对非关闭位置进行检测时，通过控制电路来促使发出光学和/或声音故障报警信号，以便例如能够促使对冷凝液排水器进行维护保养。

此外，本发明还涉及一种用于空压系统的冷凝液排水器。根据本发明，该冷凝液排水器包含如下：一个控制电路、一个排放阀，所述排放阀具有一个可通过控制电路进行控制的可在关闭位置和开启位置之间进行移动的阀芯。预先规定一个阀芯，以便在其开启位置处将压力作用下的冷凝液经由冷凝液排水器的排水腔从空压系统排出和在其关闭位置处保持空压系统中的压力。另外，本发明所述的冷凝液排水器还具有一个用来对排水腔的排放流体进行检测的检测装置。根据本发明，设计了冷凝液排水器的控制电路，该控制电路对前面所描述的方法进行执行。

对功能缺陷进行检测的优点是，可以提早发现冷凝液排水器的不符合规定的功能和从而免去了在预先规定的固定的维修间隔里对冷凝液排水器的部件进行预防性更换。通过几乎直接在阀芯处对泄漏流体以及排放流体进行检测，可实现非常可靠的功能缺陷检测。为了避免重复，应参看此处适用的本发明所述方法的优点。

优选地，通过一个包括至少一个温度传感器和/或一个流体压力传感器的传感器对排放流体以及泄漏流体进行检测。

优选地，流体压力传感器包括一个在与排放流体以及泄漏流体方向的反方向上加偏压的可在排放流体以及泄漏流体方向上进行移动的磁性的或可磁化的检测发送器，可对该检测发送器的移动和/或位置进行电感或磁性检测。

优选地，排放阀是一个膜片阀。阀芯是一个例如由弹性塑料制成的膜片，膜片阀非常适合于对体积流量进行调节和闭塞。因为只有阀体和膜片与压缩气体和冷凝液接触，所以只有很小的磨损问题。

优选地，预先规定利用调节阀将压缩气体压在排放阀上，以便使排放阀至少移动到开启位置上。

下面结合附图对本发明以及背景技术作进一步详细的说明。应当指出的是，附图仅仅用于说明本发明的一个特别优选的实施例，并非对本发明作任何限制。在附图中：

图1：一种冷凝液排水器的剖面图，本发明所述的方法对该冷凝液排水器适用；

图1在剖面图中示出了本发明所述的用于压缩空气系统的冷凝液排水器1。在对压缩空气进行压缩的过程中所产生的冷凝液2会经由进水管3被送入冷凝液排水器1中。冷凝液2主要是大气中的冷凝的水分，该大气是由此处未图示的空气压缩机吸入的。此外，冷凝液经常含有油状和颗粒状金属成分。

冷凝液2在冷凝液储水腔4中积聚并且在达到规定的液位5后会经由预定安装在排水管6中的排放阀16和排水腔18排出。在图1所示的实施例中，排放阀16被构造成膜片阀，也就是说，排放阀16具有一个膜片作为阀芯19，该阀芯在图1所示的关闭位置处与阀座密封连接，以便对排水管6进行封闭。

预先规定一个电容式传感器7对冷凝液储水腔4中的液位进行定量测量。传感器7包括至少一个测量电容器8，该测量电容器总是具有一个与冷凝液储水腔4中的冷凝液2的液位有关的可变电容。当冷凝液2作为电介质流入时，电容式测量会通过电容量的变化来对冷凝液储水腔4中的液位进行检测。测量电容器8在第一电容电极和第二通过冷凝液储水腔4的周壁所提供的反电极之间形成了一个电磁测量场。在例如因为来自压缩空气管路的锈蚀和来自空气压缩机的油而含有大量污染物时，图示的装置也是非常可靠的。对传感器7进行这样的设置，以至于在冷凝液储水腔4涌入冷凝液时，也能留有一个不被冷凝液润湿的和洁净的区域9，以避免出现测量错误，该测量错误例如是通过可能会导致测量技术短路的电容器片所引起的。

洁净区9通过类似于潜水钟的凹槽11来界定。在储水腔4完全涌满冷凝液-即也超过了预先规定的最高液位5-时，没有冷凝液2可以渗入到洁净区9和类似于潜水钟的凹槽11中。在预先规定的最高液位5上方的洁净区9中，也预先规定了压缩空气管路13的入口。上方分流的压缩空气可用来对排放阀16进行操作和将排放阀保持在它的关闭位置上。为此预先规定了电磁调节阀17，该电磁调节阀在所示出的位置上可使压缩气体这样地紧贴在排放阀16的膜片19上，以至于排水管6是封闭的和没有冷凝液2能被排出。电磁调节阀17包括一个线圈12和一个永磁性衔铁10，该

永磁性衔铁会通过经线圈流入的控制电流从静止位置，例如与在图1所示的排放阀16的关闭位置相对应的位置处移动到额定位置上。衔铁10在它的一个正面具有弹性密封材料并且当正面在其重力和压缩空气的支持下而贴靠在阀座11上时会引起压缩空气排出管14的封闭，以至于可以维持作用在排放阀16上的压力，通过这种方式产生了静止位置。为了对电磁调节阀17和进而对止回阀16进行控制，预先规定了一个电子控制电路15。在关闭步骤里，保持电流的充分下降可使衔铁10在重力和管路13的压缩空气的作用下朝着下档铁下降到关闭位置处，在该关闭位置处，该衔铁会封闭压缩空气排出管14，但是与此同时，压缩空气会紧贴在膜片19的上方和促使膜片达到关闭位置。膜片19作完关闭动作后，应避免泄漏流体在空压系统里引起压力损失。为了对是否在阀芯19处出现泄漏流体进行检测，而预先规定了一个温度传感器20，因为该阀芯例如没有达到它的关闭位置，例如由于因磨损所引起的损坏而无法再维持在关闭位置上。借助温度传感器20，控制电路15能够对温度下降进行检测，该温度下降可追溯到不期望的压缩气体逸出（泄漏流体）的膨胀。通过控制电路15进行监测和在对泄漏流体进行检测的情况下会产生故障信号，可对该故障信号进行光学或声学显示。

Claims (13)

1.一种对空压系统的冷凝液排水器（1）的排放阀（16）进行故障监测的方法，该冷凝液排水器（1）包含一个排放阀（16），该排放阀具有一个可通过控制电路（15）进行控制的可在关闭位置和开启位置之间进行移动的阀芯（19），以便在其开启位置处将压力作用下的冷凝液经由设置在阀芯（19）后面的排水腔（18）从空压系统排出和在其关闭位置处保持空压系统中的压力，其中，该方法包括：一个关闭步骤，在所述关闭步骤中，控制电路（15）会驱动阀芯（19）朝着关闭位置方向作关闭动作；

一个紧接着用来对阀芯（19）的关闭位置进行监测的步骤，其特征在于：

在进行监测关闭位置的步骤时，会利用压缩气体、冷凝液或气液混合物的排放流体在排水腔（18）里或者在阀芯（19）处对非关闭位置进行检测。

2.一种对空压系统的冷凝液排水器（1）的排放阀（16）进行故障监测的方法，该冷凝液排水器（1）包含一个排放阀（16），该排放阀具有一个可通过控制电路（15）进行控制的可在关闭位置和开启位置之间进行移动的阀芯（19），以便在其开启位置处将压力作用下的冷凝液经由设置在阀芯（19）后面的排水腔（18）从空压系统排出和在其关闭位置处保持空压系统中的压力，其中，该方法包括：一个开启步骤，在所述开启步骤中，控制电路（15）会驱动阀芯（19）朝着开启位置方向作开启动作；

一个紧接着用来对阀芯的开启位置进行监测的步骤，其特征在于：

在进行监测开启位置的步骤时，会在排水腔（18）里或者在阀芯（19）处对压缩气体、冷凝液或气液混合物的排放流体进行检测。

3.根据前述权利要求中任何一项所述的故障监测方法，会基于由此引起的流体压力对该排放流体进行检测。

4.根据前述权利要求中任何一项所述的故障监测方法，会基于由此引起的温度下降对该排放流体进行检测。

5.根据前述权利要求中任何一项所述的故障监测方法，会利用预先规定的热量对该排水腔进行加热和利用在排水腔里由此产生的温度升高对该排放流体进行检测。

6.根据前述两项权利要求中任何一项所述的故障监测方法，可根据温度下降或温度升高的数值来测定出该排放流体的组成。

7.根据前述权利要求中任何一项所述的故障监测方法，该泄漏流体会引起检测发送器的移动，可对该检测发送器的移动和/或位置进行磁性或电感检测。

8.根据前述权利要求中任何一项所述的故障监测方法，在进行监测关闭位置的步骤和对该排放流体进行检测时，通过控制电路来促使发出光学和/或声音故障报警信号。

9.一种用于空压系统的冷凝液排水器（1），包含一个控制电路（15）、一个排放阀（16），该排放阀具有一个可通过控制单元进行控制的可在关闭位置和开启位置之间进行移动的阀芯（19），以便在其开启位置处将压力作用下的冷凝液经由设置在阀芯（19）后面的排水腔（18）从空压系统排出和在其关闭位置处保持空压系统中的压力，以及一个用来对阀芯处的排放流体进行检测的检测装置（20），其中，还设计了控制电路（15），对前述权利要求中任何一项所述的方法进行执行。

10.根据前述权利要求所述的冷凝液排水器（1），该检测装置包括至少一个温度传感器（20）和/或一个流体压力传感器。

11.根据前述权利要求所述的冷凝液排水器（1），该流体压力传感器包括一个在与排放流体方向的反方向上加偏压的可在排放流体方向上进行移动的磁性的检测发送器，可对该检测发送器的移动和/或位置进行电感或磁性检测。

12.根据前述权利要求9～11中任何一项所述的冷凝液排水器，该排放阀（16）是一个膜片阀。

13.根据前述权利要求9～12中任何一项所述的冷凝液排水器，还包含一个调节阀（17），以便利用压缩气体将排放阀（16）至少移动到开启位置上。

Images