CN107830232B - 阀附接件、阀和用于控制阀的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阀附接件(3)，其包括致动器(5)，连接到致动器(5)的销(6)和设置成控制致动器(5、7)的控制单元(11)。致动器(5、7)设置成使销(6)移位，并且其中阀附接件(3)被构造和设置成附接到阀壳体(2)，使得如果销(6)抵靠设置在阀壳体(2)中的阀杆(8)，那么销(6)的位移也使设置在阀壳体(2)中的阀元件(9)移位。阀杆(8)连接到阀元件(9)。本发明提供一种阀附接件，其能够防止在阀附接件的操作期间在销和阀杆之间产生间隙。解决方案为：阀附接件(3)包括至少一个电抗传感器(16、18、22)以用于检测在销(6)和阀杆(8)之间是否存在间隙(15)。

Description

阀附接件、阀和用于控制阀的方法

技术领域

本发明涉及一种阀附接件，其包括致动器，连接到致动器的销和设置成控制致动器的控制单元，其中所述致动器设置成使所述销移位，并且其中所述阀附接件被构造和设置成附接到阀壳体，使得如果所述销抵靠设置在所述阀壳体中的阀杆，那么所述销的位移也使设置在所述阀壳体中的阀元件移位，其中所述阀杆连接到阀元件。本发明还涉及一种包括这种阀附接件的阀。

背景技术

上述的阀附接件被附接到阀壳体上，从而通过阀附接件的销与设置在阀壳体中的阀杆的相互作用而致动阀元件。然后，销可以克服弹簧等的力推动阀杆，以改变阀的开度。然而，通常存在常开阀门和常闭阀门，具有不同行程高度的阀门以及许多不同制造商的阀门。然而，需要确保销的位移在任何情况下会导致阀杆的位移。否则如果销远离阀杆太远，销和阀杆之间可能形成间隙。例如，如果阀杆已达到其最大行程(例如全开或全闭阀位置)，则阀附接件的销可能在某些情况下仍能进一步移动，并与阀杆解联接。在下一次致动销时，这将导致阀附接件对阀的错误控制，因为只要一旦阀杆再次抵靠阀杆，销只会使阀杆移位。虽然有这个问题的已知解决方案，但它们通常需要对阀附接件进行精确预设，或者需要为现成的特定阀壳体选择阀附接件。这导致成本增加，导致已知阀附接件的多功能性受到限制。

发明内容

因此，本发明的任务是提供一种阀附接件，其通过防止销和阀杆之间的间隙的产生来确保阀开度的精确控制。

电抗传感器测量阀和/或阀附接件中的一个部件的电抗变化。电抗传感器中的每一个可以是检测阀附接件或阀的一个部件中的电容的改变的电容传感器或测量阀附接件或阀的一个部件中的电感的改变的电感传感器。使用电抗传感器的优点在于，一旦销和阀杆彼此接触或彼此松动接触，控制单元就可以检测到。这样控制单元可以通过防止一旦阀杆达到最大冲程时销更进一步移动，从而可以防止销和阀杆之间产生间隙。此外，一旦销与阀杆接触，控制单元也将能够通过电抗传感器检测到，例如当阀附接件首先附接到阀壳体时。

在一个实施例中，至少一个电抗传感器是连接到阀杆的电容传感器，以通过测量电容传感器的电容器的放电时间的变化来检测销和阀杆之间的间隙。在这种情况下，阀附接件包括例如电连接到销的电容器，使得组合的电容器和销的有效电容在销与阀杆一旦抵接之后改变。这可以通过检测电容器的放电时间的变化来测量。替代地，电容器也可以连接到阀杆。

在一个实施例中，至少一个电抗传感器是电感传感器，其中电感传感器包括至少一个感测线圈，以通过测量穿过感测线圈的磁通量的变化来检测销和阀杆之间的间隙。在这种情况下，如果销和阀杆之间形成间隙，或者如果销和阀杆之间的间隙消失，则感测线圈的磁通量将受到影响。因此，如果销与阀杆抵接或不再抵接，则控制单元可以通过磁通量的测量来检测到。该实施例还允许测量销和阀杆的相对位置。

在一个实施例中，至少一个感测线圈同轴地围绕阀杆设置。例如，这可以通过使用阀附接件的圆筒形构件来实现，当该阀附接件附接到阀壳体时，该圆筒形构件可以至少部分地同轴地围绕阀杆设置。在这种情况下，感测线圈将作为阀附接件的一部分，并将阀附接件附接到阀壳体时，该感测线圈位于阀杆的附近。

在一个实施例中，至少一个感测线圈同轴地围绕销设置。这样，当销和阀杆之间形成间隙时或如果销与阀杆之间的间隙消失，则通过感测线圈的磁通量将会改变。感测线圈可以是销的一部分或者也可以设置在在同轴地围绕销设置的构件中。

在一个实施例中，至少一个感测线圈设置在阀杆的轴向端部处以作为与销相邻的表面线圈。

在一个实施例中，至少一个感测线圈设置在销的轴向端部处以作为与阀杆相邻的表面线圈。

在一个实施例中，如果至少一个电抗传感器检测到销和阀杆之间出现间隙，则控制单元停止致动器。这样就能确保销立即停止，并且可以在销和阀杆之间只形成非常小的间隙。因此，下一次致动器被激活以将销朝向阀杆再次移动时，销为了再次抵靠阀杆没有必要移动超过该非常小的距离。这样，可以确保阀门打开位置的控制更精确。

在一个实施例中，控制单元通过切断致动器的电力供给或忽略更进一步致动致动器的控制命令来停止致动器。阀附接件确保了能够防止销和阀杆之间的大间隙的发生，并且销移动离开阀杆的距离不会超过非常小的距离。

上述任务也通过一种阀来解决，所述阀包括根据上述实施例中任一项所述的阀附接件；阀壳体，所述阀附接件安装到所述阀壳体；阀元件；阀座，所述阀元件能够接合所述阀座；和连接到所述阀元件的阀杆。连接到阀元件的阀杆可以被销接合，例如通过销的一个轴向端部与阀杆的轴向端部接合。阀壳体可以包括电抗传感器中的一个或多个或电抗传感器的一部分。在阀包括具有感测线圈的电抗传感器的情况下，感测线圈可以同轴地围绕阀杆设置。感测线圈也可以直接设置在阀杆的表面处或甚至阀杆的内部。然后可以通过设置在阀附接件和阀壳体两者中的可连接数据连接器将相应的电抗传感器的信号传输到阀附接件中的控制单元。然而，来自感测线圈的信号也可以无线地传输。

上述任务也通过根据上述任一实施例的控制阀的方法来解决，包括以下步骤：

-使所述销和所述阀杆相互接触，

-测量并存储与所述至少一个电抗传感器相关的电抗的至少一个参考值，

-当所述销移位以改变阀开度时，使用所述至少一个电抗传感器来测量所述电抗，

-检测电抗的测量值是否与所述至少一个参考值不同，

-确定所述销和所述阀杆是否彼此抵接。

利用该解决方案，阀能够检测销和阀杆是否彼此抵接，从而确定销是否必须首先朝向阀杆移动以使得在能够执行阀的开度变化之前使得销和阀杆接触。同时，阀能够检测到在阀的正常操作期间，销移动以脱离与阀杆的接触，这将导致电抗的测量值的变化。

在一个实施例中，只有当电抗的测量值与存储的参考值之间的不同超过预定阈值时，才能确定销和阀杆不再相互抵接。这样可以确保小于阈值的电抗值的波动不会导致错误地确定为销和阀杆不再抵接。这种波动可能例如由阀的温度变化引起，该温度变化可能导致阀部件的热伸长或缩短。

在一个实施例中，一旦检测到销和阀杆之间的间隙的发生，致动器就停止。

在一个实施例中，在接收到阀的控制信号时，控制单元首先经由致动器来使所述销朝向所述阀杆移位，直到当前测量的电抗值和电抗的参考值相同，然后根据所述控制信号进一步使得所述销移位以实现期望的阀打开位置。这样，即使在激活致动器时，如果在销和阀杆之间存在间隙，也可以确保阀打开到期望的阀打开位置。

附图说明

现在将参考附图描述本发明的实施例，其中：

图1示出了根据本发明的阀的简化实施例，

图2示出了本发明的第一实施例，

图3示出了本发明的第二实施例，

图4示出了本发明的第三实施例，

图5示出了本发明的第四实施例，

图6示出了本发明的第五实施例，

图7示出了本发明的第六实施例，

图8示出了根据本发明的方法的流程图。

具体实施方式

在图1中，示出了根据本发明的阀1的简化描述。图2至图7示出了使用的传感器不同的六个实施例。

图1示出了包括阀壳体2以及阀附接件3的阀1。阀附接件3经由连接几何体4附接到阀壳体2。阀附接件3包括具有电动机5的致动器5、7，该电动机5被构造和设置成在给定示例中经由机械部件7来使销6移位。致动器5、7包括电动机5和机械部件7。

如果销6抵靠阀杆8，则销6的位移也使设置在阀壳体2中的阀元件9移位。

阀1的所示实施例是常开阀，但也可以使用常闭阀。为了简单起见，省略了向打开的阀位置施力的弹簧。当阀1闭合时，阀元件9接合设置在阀壳体2中的阀座10。

致动器5、7设置有用于通过控制单元11致动销6的电流。给定实施例中的控制单元11包括设置在阀附接件3的壳体13中的电子器件12以及设置在壳体13的外部的控制器14。然而，控制单元11也可以完全设置在壳体13的内部或完全在壳体13的外部。

本发明解决了以下问题。在现有技术中已知的阀门中，销6和阀杆8在正常操作期间可以变得解联接。例如，当阀元件9达到其完全打开位置但是致动器5仍然能够使销6进一步向更开放的阀位置移动时，这可以在常开阀中发生。在这种情况下，销6将与阀杆8解联接并远离阀杆8。在这种情况下，产生间隙，该间隙在下一次致动器被激活以使阀元件9向更闭合的阀位置移动时导致阀的错误控制。

此外，当阀已经达到其完全闭合的阀位置并且销6仍然能够进一步朝向更闭合的阀位置移动离开从而导致阀杆8和销6的解联接时，在常闭阀中可能发生间隙。在这种情况也会产生间隙。致动器下一次被激活以再次打开阀门时，致动器将首先将销向阀杆8移动，但却不会改变阀的打开位置。

为了克服这个问题，根据本发明的阀附接件包括至少一个电抗传感器，用于检测销6和阀杆8之间是否存在间隙。现在将在下面描述根据本发明的使用至少一个电抗传感器的阀附接件3和阀1的不同实施例。

图2示出了包括电抗传感器的第一实施例，电抗传感器在这种情况下为电容传感器16。电容传感器16通过并联开关连接到销6。在销6抵靠阀杆8的情况下，可以测量电容传感器16的电容器17的放电时间的变化。

图3示出了本发明的第二实施例。其中，电抗传感器是包括感测线圈19的电感传感器18。如果在阀杆8和销6之间出现间隙，则通过感测线圈19的磁通量受到影响，该磁通量可以通过电感传感器18来测量。此外，该实施例还允许检测阀杆8的位置。

图4示出了本发明的第三实施例。电感传感器18在这里包括两个感测线圈19、20。感测线圈19同轴地围绕阀杆8设置，而感测线圈20同轴地围绕销6设置。因此，除了可以测量间隙的大小之外，还可以测量阀杆8的位置以及销6的位置。

图5示出了本发明的包括电感传感器18的第四实施例。电感传感器18这里包括设置在销6的轴向端面与阀杆8的轴向端面之间的螺旋弹簧形式的感测线圈21。在该实施例中，还可以通过测量通过感测线圈21的磁通量的变化来检测销6和阀杆8的相对位置。

图6和图7示出了根据本发明的第五和第六实施例，图6和图7分别包括电感传感器22。在图6的实施例的情况下，电感传感器22包括设置在阀杆8的表面处的表面线圈形式的感测线圈23。优选地，表面线圈将设置在阀杆8的面向销6的轴向端部处。根据阀杆8和销6之间的间隙的出现和尺寸，感测传感器22可以检测感测线圈23中的磁通量的变化。

在根据图7的第六实施例中，使用与前述实施例类似的电感传感器22。这里的电感传感器22包括设置在阀杆8的表面处的表面线圈形式的感测线圈23以及设置在销6的表面处的表面线圈形式的感测线圈24。优选地，感测线圈23、24设置在销6和阀杆8的彼此面对的表面上。通过测量通过感测线圈23、24的磁通量的变化，可以通过电感传感器22测量间隙15的出现以及销6和阀杆8之间的相对位置。

在根据图3、4、5和7的实施例中，电抗传感器16、18、22或其一部分可以设置在阀壳体2处或阀壳体2中。来自电抗传感器16、18、22的信号可以通过安装在阀附接件3和阀壳体2中的可连接数据连接器而传输到控制单元11。信号可以可选地以无线方式传输。

在包括至少一个感测线圈19、20、21、23、24的实施例中，电抗传感器16、18、22可以包括感测线圈19、20、21、23、24和电抗传感器16、18、22的其余部分之间的柔性电连接。

图8示出了根据本发明的控制方法的流程图。根据控制方法，首先使销6和阀杆8相互接触。这可以例如通过简单地将销6移动到朝向阀杆8的最大行程距离来实现。在该位置中，测量和存储与至少一个电抗传感器16、18、22相关的电抗的至少一个参考值。因此，限定了用于销6和阀杆8彼此抵接的电抗的参考值。当销6在阀1的正常操作期间被移位时，使用至少一个电抗传感器16、18、22来一直测量或间断地测量电抗。因此，可以检测所测量的电抗的值是否改变以及是否与至少一个参考值不同。这允许确定销6和阀杆8是否彼此抵接。

在一个实施例中，如果电抗的测量值与电抗的存储值之间的不同大于预定阈值，则可以仅确定销6和阀杆8不再彼此抵接。阈值可以是存储的参考值的固定百分比。

一旦检测到销6和阀杆8之间出现间隙15，致动器就可以停止。

在接收到阀的控制信号时，控制单元可以首先通过致动器5、7朝向阀杆8移动销6，直到当前测得的电抗值和电抗的参考值相同。这里同样可能意味着它们在预定阈值内重合。一旦检测到当前测得的电抗值和参考值相同，则销6然后可以根据控制信号进一步移位以实现期望的阀打开位置。

Claims (12)

1.一种阀附接件(3)，其包括致动器(5)，连接到致动器(5)的销(6)和设置成控制致动器(5、7)的控制单元(11)，其中所述致动器(5、7)设置成使所述销(6)移位，并且其中所述阀附接件(3)被构造和设置成附接到阀壳体(2)，使得如果所述销(6)抵靠设置在所述阀壳体(2)中的阀杆(8)，那么所述销(6)的位移也使设置在所述阀壳体(2)中的阀元件(9)移位，其中所述阀杆(8)连接到阀元件(9)，其中，所述阀附接件(3)包括至少一个电抗传感器(16、18、22)以用于检测间隙(15)是否存在于所述销(6)和所述阀杆(8)之间，

如果所述至少一个电抗传感器(16、18、22)检测到所述销(6)和所述阀杆(8)之间已经出现间隙(15)，那么所述控制单元(11)停止所述致动器(5、7)。

2.根据权利要求1所述的阀附接件(3)，其中，所述至少一个电抗传感器(16、18、22)是电容传感器(16)，所述电容传感器连接到所述销(6)以通过测量所述电容传感器(16)的电容器(17)的放电时间的变化而防止在所述销(6)和所述阀杆(8)之间出现间隙(15)。

3.根据权利要求1所述的阀附接件(3)，其中，所述至少一个电抗传感器(16、18、22)是电感传感器(18、22)，其中所述电感传感器(18、22)包括至少一个感测线圈(19、20、23、24)，以通过测量穿过所述感测线圈(19、20、23、24)的磁通量的变化来检测所述销(6)和所述阀杆(8)之间的间隙(15)。

4.根据权利要求3所述的阀附接件(3)，其中，所述至少一个感测线圈(19)同轴地围绕所述阀杆(8)设置。

5.根据权利要求3所述的阀附接件(3)，其中，所述至少一个感测线圈(19、20)中的一个感测线圈(19)同轴地围绕所述阀杆(8)设置，并且所述至少一个感测线圈(19、20)中的另一个感测线圈(20)同轴地围绕所述销(6)设置。

6.根据权利要求3所述的阀附接件(3)，其中，所述至少一个感测线圈(23)设置在所述阀杆(8)的轴向端部处以作为与所述销(6)相邻的表面线圈。

7.根据权利要求3所述的阀附接件(3)，其中，所述至少一个感测线圈(23、24)中的一个感测线圈(23)设置在所述阀杆(8)的轴向端部处以作为与所述销(6)相邻的表面线圈，并且所述至少一个感测线圈(23、24)中的另一个感测线圈(24)设置在所述销(6)的轴向端部处以作为与所述阀杆(8)相邻的表面线圈。

8.根据权利要求1所述的阀附接件(3)，其中，所述控制单元(11)通过切断对所述致动器(5、7)的供电或通过忽略进一步致动所述致动器(5、7)的控制命令，来停止所述致动器(5、7)。

9.一种阀(1)，所述阀(1)包括根据前述权利要求中任一项所述的阀附接件(3)；阀壳体(2)，所述阀附接件(3)安装到所述阀壳体(2)；阀元件(9)；阀座(10)，所述阀元件(9)能够接合所述阀座(10)；和连接到所述阀元件(9)的阀杆(8)。

10.一种用于控制根据权利要求9所述的阀(1)的方法，包括以下步骤：

-使所述销(6)和所述阀杆(8)相互接触，

-测量并存储与所述至少一个电抗传感器(16、18、22)相关的电抗的至少一个参考值，

-当所述销(6)移位以改变阀开度时，使用所述至少一个电抗传感器(16、18、22)来测量所述电抗，

-检测电抗的测量值是否与所述至少一个参考值不同，

-确定所述销(6)和所述阀杆(8)是否彼此抵接，

-一旦检测到所述销(6)和所述阀杆(8)之间产生间隙(15)，则停止所述致动器(5、7)。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，如果所述电抗的测量值与所存储的参考值的不同超过预定阈值，则确定所述销(6)和所述阀杆(8)不再相互抵接。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，在接收到阀(1)的控制信号时，控制单元(11)首先经由致动器(5、7)来使所述销(6)朝向所述阀杆(8)移位，直到当前测量的电抗值和电抗的参考值相同，然后根据所述控制信号进一步使得所述销(6)移位以实现期望的阀打开位置。