CN108626461B - 具有多阀控制功能的总线致动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种总线致动器，包括：致动装置，其适用于驱动第一部件；和总线连接件，其允许总线致动器还与至少一个附加部件进行数据交换连接；其中总线致动器进一步包括数据处理装置或与数据处理装置连接，数据处理装置适于产生致动信号以分别驱动所述第一部件，并通过总线连接件驱动至少一个附加部件。以这种方式实现的是，除了总线致动器本身被连接以驱动一部件之外，还可以以数据交换方式(例如，控制和/或传感器信号)将附加装置添加到同一总线致动器。

Description

具有多阀控制功能的总线致动器

技术领域

本发明涉及一种致动器，其可以用于操作至少两个阀，其中一个阀是流量控制阀，并且第二阀是多通阀。

背景技术

致动器通常用于控制诸如阀门的部件。有时候，必须以与致动器控制的部件的控制相协调的方式控制另外的部件，例如一个或多个其他阀门，空气供应等。为此，有必要将每个部件连接到中央控制器，然后中央控制器必须控制每个部件。这需要中央控制器和部件之间的大量通信，并且中央控制器上的处理负载是相当大的。

在另一种解决方案中，致动器被设置为机械地控制几个部件，例如几个阀门。然而，在这种情况下，其他部件必须设置为靠近致动器，并且因此靠近致动器控制的部件。这并不总是合适或可取的。

发明内容

本发明提议一种总线致动器，其包括：致动装置，其适用于驱动第一部件；和线连接件，其允许总线致动器还与至少一个附加部件进行数据交换连接；

其中总线致动器进一步包括数据处理装置或与数据处理装置连接，数据处理装置适于产生致动信号以分别驱动所述第一部件，并通过总线连接件驱动至少一个附加部件。以这种方式实现的是，除了总线致动器本身被连接以驱动一部件之外，还可以以数据交换方式(例如，控制和/或传感器信号)将附加装置添加到同一总线致动器。

在一个实施例中，所述总线致动器适于连接到所述第一部件和所述至少一个附加部件，所述第一部件包括控制加热和冷却系统中的流量的流量控制阀，所述加热和冷却系统包括热交换装置，并且所述至少一个附加部件是多通阀，其在热交换装置的冷却和加热操作模式之间进行切换。通过这种方式，总线致动器本身连接到适于调节加热和冷却系统中的基本流量水平的部件，但同时可以适用于控制加热和冷却模式之间的切换。

出于一些目的，如果系统实际上在加热模式或冷却模式中操作，则总线致动器可能被通知，这是有利的，因此总线致动器能够适于处理来自所述附加部件的反馈数据，该反馈数据表示例如多通阀的实际操作。

压力平衡的加热和/或冷却系统的效率高于不平衡时的效率，并且第一部件，例如流量控制阀除了流量调节装置之外还包括独立于压力的控制装置。

通过定位装置使得附加部件与总线致动器进行数据交换连接，所述定位装置适于调节所述附加部件，所述总线致动器适于与定位装置进行数据交换通信，所述定位装置被连接以响应于传送自所述总线致动器的致动信号驱动所述附加部件(例如，所述附加部件作为多通阀)。

在某些情况下，用户可以对附加部件进行手动调整，但总线致动器能够识别此更改，这是有利的。这可以是例如总线致动器位于一个远程位置，但是在本地子电路中，它被选择在制冷和制热模式之间进行切换。因此，连接到附加部件的定位装置将包括用于在所述多通阀的手动调节和自动调节之间进行切换的装置，并且总线致动器适于将反馈信号与致动信号进行比较，如果它们不相关的或不按照指定的方式彼此跟随，则将其用作定位装置被设置在手动调节模式中的指示。

在一个实施例中，总线致动器将包括与识别附加部件(诸如多通阀)是否被阻塞有关的诊断特征。总线致动器因此适合于将反馈信号与致动信号进行比较，并且如果它们似乎是相关的但并不像预期的那样彼此跟随，则评估这是由于附加部件(例如多通阀)被堵塞而造成的。

在安装期间，诸如多通阀之类的附加部件不能正确地连接到其定位装置，使得所述定位装置的驱动装置的致动不会如预期的那样完全致动附加部件，在一个实施例中，总线致动器将能够检测到这种情况。因此，在一个实施例中，如果反馈信号指示定位装置超出其极限地操作附加部件(例如多通阀)，则总线致动器适于使用此作为多通阀和定位装置未正确连接，或根本没有连接的指示。

也可能是总线致动器和附加部件之间的数据通信不工作或者根本不连接，因此在一个实施例中，如果反馈信号缺失，则总线致动器适合用此用作连接到定位器的电缆断开或损坏的指示。

系统的冷却模式和加热模式可被设置为操作不同的参数，并且在一个实施例中，总线致动器因此适于以至少两种流量和/或压力设定或限制模式，加热流量和/或压力设定和/或限制模式，以及冷却流量和/或压力设定和/或限制模式来操作第一部件，诸如流量控制阀。

本发明还涉及一种操作连接到加热和冷却系统的总线致动器的方法，其中所述总线致动器包括：

致动装置，其适用于驱动第一部件，并且

总线连接件，其允许总线致动器还与至少一个附加部件进行数据交换连接；

其中总线致动器进一步包括数据处理装置或与数据处理装置连接，数据处理装置适于产生致动信号以分别驱动所述第一部件，

其中，所述方法包括如下的步骤：

第一步骤：产生用于所述致动装置的致动信号以调节所述第一部件，从而调节所述加热和冷却系统中的流量，

第二步骤：产生通过总线连接件而传送到至少一个附加部件的致动信号，以在热交换装置的冷却和加热操作模式之间进行切换。

本发明进一步涉及根据任何上述实施例的总线致动器的操作方法。

附图说明

现在将参考附图更详细地描述本发明，其中：

图1是根据本发明的实施例的包括借助于致动器致动的阀的冷却和加热系统的图；

图2是根据本发明的实施例的包括借助于致动器致动的阀的冷却和加热系统的图，并且其中所述冷却和加热系统以冷却模式操作；

图3是根据本发明的实施例的包括借助于致动器致动的阀的冷却和加热系统的图，并且其中所述冷却和加热系统以加热模式操作；

图4是根据本发明的连接到流量和压力控制阀的总线致动器的实施例；

图5是根据本发明连接到六通阀的总线致动器的实施例；

图6是说明所述总线致动器的第一实施例操作方法的流程图；

图7是说明所述总线致动器的第二实施例操作方法的流程图；

图8是说明所述总线致动器的第三实施例操作方法的流程图；

图9是说明所述总线致动器的第四实施例操作方法的流程图；以及

图10是说明所述总线致动器的第五实施例操作方法的流程图。

具体实施方式

图1是根据本发明的实施例的包括借助于总线致动器3致动的阀2的冷却和加热系统1的图。冷却和加热系统1还包括热交换器4和多通阀5。在图示的实施例中，多通阀5是连接到定位器或定位装置6的六通阀。在一个实施例中，多通阀5是具有6个端口的单个阀，其中两个单独的流体流可以分别沿着两个不同的路径被引导。可选地，它可以由多个阀形成，多个阀一起操作为由单个共享的定位装置6致动的单个单元，并且可以分别连接到单独的定位装置6。

图1的系统1是可以处于经由热交换器4提供冷却的冷却模式或者经由热交换器4提供加热的加热模式的系统。系统1可以通过适当地控制系统1的阀门2、5来在制冷模式和制热模式之间进行切换。系统1可以以下列方式操作。

在需要在制冷模式下操作系统1的情况下，总线致动器3关闭与其连接的阀2，并向六通阀5发送控制致动信号以也关闭该六通阀5，并且以这样的方式确保可以移除存在于热交换器4中的任何加热流体。

然后，致动器3向六通阀5发送控制信号，指示它们打开提供冷却流体的通道，如图2所示。最后，致动器3以这样的方式致动阀2，使得以适当的方式控制到热交换器4的冷却流体。在这种情况下流经系统1的流体由箭头9和10示出。然后由六通阀5关闭由虚线表示的流动路径。

在希望以加热模式操作系统1的情况下，执行类似的过程。因此，类似于上述过程，总线致动器3控制所述阀2并将控制信号发送到六通阀5以使其打开提供加热流体的通道，如图3所示。最后，致动器3以这样的方式致动所述阀2，即以适当的方式控制加热流体到热交换器4的流动。在这种情况下通过系统1的流体流动由箭头11和12示出。然后由六通阀5关闭由虚线表示的流动路径。

在一个实施例中，总线致动器3适于以至少两个流量设置和/或压力设置(诸如在两组限制，加热设置/限制模式和冷却设置/限制模式内)来操作阀2。这是由于如系统1处于制冷模式或加热模式时压力和流量等要求可能不同。

图4高度示意性地示出了要连接到阀2的致动器3。图中的阀2高度示意性地示出了可用于本发明的多个不同阀中的一个，在所示实施例中，该阀是独立于不同的可能的压差范围的一个平衡和控制阀。在该实施例中，阀2因此包括流量调节部件2a和压力调节部件2b。压力调节部件2b包括位于入口和出口之间的路径中的阀孔13。连接到隔膜15的压力调节关闭构件14(该压力调节关闭元件可以通过弹簧元件(未示出)偏压)与阀孔(valveorifice)13一起操作。隔膜将空间分隔成两个子空间，一个子空间与阀孔13的一侧压力连通16，另一空间与阀孔13的第二侧压力连通17。因此，阀孔13上的压力差的变化将被传送16、17至膜15，以到至膜15的偏转，并且关闭构件14相对于阀孔13的移动用于改变流量直到压力已经平衡。流量阀部件2a通过流量控制元件18相对于阀孔13的上侧的位置来限定通过阀2的流量。

总线致动器3包括连接总线7，连接总线7包括用于将数据交换9地连接到一个或多个外部部件的所有硬件和软件装置，该外部部件是例如多通阀5(或者在更具体说明的实施例，该多通阀为六通阀5)的定位装置6，但也可能是其他部件，例如温度传感器8等。连接可以通过电线，电缆，无线等。

总线致动器3还可以包括数据处理装置20或与数据处理装置20相连接，该数据处理装置20能够处理交换的数据并且使所需的致动信号被引导至所连接的部件2，5。它还包括所有需要的控制电子器件。可以以任何方式(无线，有线，互联网，蓝牙等)从外部访问该数据处理装置20和可能该数据处理装置20进行控制和/或编程。

总线致动器3还可以包括致动装置21，该致动装置21包括用于进行实际致动的所有所需装置(电动机等)，以及与阀2的流量调节部件2a的流量控制元件18致动地连接的部件。因此总线致动器3将物理连接到阀2。

在一个实施例中，定位装置6包括将反馈信号传送回总线致动器3的装置。在一个实施例中，该反馈信号表示由定位装置6执行的实际致动。

图5示出了总线致动器3与六通阀5的定位装置6进行数据交换连接9的实施例。定位装置6可具有用于使用户将其设置为手动操作模式的装置22，在该手动操作模式中，来自总线致动器3的任何致动信号都被驳回。然后定位装置6根据用户通过手动设定装置22而进行的设定来控制和调节多通阀5。

在一个实施例中，如果在定位装置6设置为手动操作模式，则在多通阀5的实际致动时，传送到总线致动器3的反馈信号将与来自总线致动器3的任何致动信号不相关。通过将致动信号与反馈信号进行比较，总线致动器3可以通过识别致动信号与致动信号之间的某种非相关性来识别定位装置6等部件中的手动操作设置。这可能导致一个动作，比如总线致动器3以某种方式发出信号表明部件被设置为手动的，设置为手动模式这可能是没有意图的，通过忘记重新设置为自动模式等来完成。

在一个实施例中，总线致动器3适于将反馈信号与致动信号进行比较，并且如果它们不同，则可能表示多通阀5以某种方式被阻塞。这可能是信号某种程度上是相关的，但反馈信号与给定的致动信号的预期不同。这样就会导致某种行为，例如总线致动器3以某种方式发出信号，表明部件不能按照预期发挥作用，例如多通阀5被阻塞。

在一个实施例中，总线致动器3适于评估超过某个预期极限的反馈信号，这可能是部件没有正确安装的指示。这可能是一个阀门(例如多通阀5)未正确连接到定位装置6，或根本没有连接。与作为阀(诸如多通阀5)的部件相关的例子，存在一些可能低于定位装置6的操作(行程，旋转等)，限制等的操作、冲程和限制。因此，如果定位装置6进入预期极限之外的操作(冲程，旋转等)，这可能是它实际上未与多通阀5操作接触的指示。这可能导致动作，例如总线致动器3以某种方式发信号通知部件未按期望连接。另一个例子是总线致动器3的与阀2连接的致动装置21。

在一个实施例中，总线致动器3适于评估：如果反馈信号完全缺失，则这可能表示与部件的连接丢失或损坏，例如，连接到定位装置6的电缆被断开或损坏。

在一个实施例中，总线致动器3还具有维护模式，其中它能够完全关闭阀2和其他部件，如多通阀5，以防止任何泄漏，不像其它模式。

在节省峰值能量消耗的实施例中，总线致动器3仅适于一次致动一个部件，例如，控制阀2或多通阀5。这确保了单个部件不会有任何累积的能量消耗。然而，在一个实施例中，这可能在某些操作模式下被否决，例如，根据前述实施例，在维护模式下，例如如果检测到泄漏并且系统需要关闭以进行修理，或者如果已经检测到部件未正确连接，发生故障等。

系统1可以包括用于手动超控设置的装置，例如，手动在冷却和加热模式之间进行切换。因此，实施例中的系统1包括用于指示其是以冷却模式还是以加热模式运行的装置，诸如在一个实施例中，其通过总线致动器3或定位装置6来指示。

该模式可以以不同的方式识别。在一个实施例中，它由多通阀5的定位装置6识别，或者通过知道阀5的设置或者通过测量其阀元件的位置。

可替换地或附加地，在一个实施例中，由于如前所述，阀2可分别在冷却和加热模式(流量设定和/或压力设定)下操作，通过知道这些实际位置/设定，可能通过倾斜传感器测量阀位置，然后就可以知道系统是处于制冷还是制热模式。

在一个实施例中，通过阀3的流量调节部件2a的设定，通过连接到一个或多个不同位置的一个或多个温度传感器30而测得的系统1中的温度(诸如供应和返回温度)(图1示出了一个温度传感器30的位置，当该温度传感器30的位置与所已知的输送的流体温度相结合时将指示温度变化)，可选地通过阀3的压力调节部分2b的压力设定，总线致动器3可以知道流过系统1中的流量，那么总线致动器3有可能计算和指示输送到系统1和/或在系统1中交换的功率和能量。

图6图示了方法实施例，其包括：

-连接总线致动器3以通过所述总线致动器3的致动装置驱动第一部件2，所述第一部件2适于在加热和冷却系统中设定流量；

-将总线致动器与定位装置6进行数据交换通信连接，该定位装置6连接到附加部件5以适于在所述加热和冷却系统的加热和冷却操作模式之间进行切换；

-总线致动器3产生用于所述致动装置的致动信号，以调整所述第一部件2，从而调整所述加热和冷却系统中的流量；

-总线致动器3产生通过总线连接件传送给至少一个附加部件5的致动信号，以在热交换装置4的冷却和加热操作模式之间进行切换。

图7示出了附加的或替代的实施例，包括：

-将总线致动器3与定位装置6进行数据交换通信连接(该定位装置6连接到附加部件5)，所述定位装置6包括在所述附加部件的手动和自动调节之间进行切换的装置；

-所述定位装置产生致动信号的反馈信号，该反馈信号被传送到所述总线致动器3；

-所述总线致动器3对致动信号和反馈信号进行比较，并判断如果致动信号与反馈信号不相关或不按照规定的方式彼此跟随，然后将其用作定位装置6被设置在手动调节模式中的指示。

图8示出了附加或可选实施例，其包括：

-将总线致动器3与定位装置6进行数据交换通信连接(该定位装置6连接到附加部件5)，所述定位装置6包括在所述附加部件的手动和自动调节之间进行切换的装置；

-所述定位装置产生致动信号的反馈信号，该反馈信号被传送到所述总线致动器3；

-所述总线致动器3比较所述致动，适于将反馈信号与致动信号进行比较，并且如果这些似乎是相关的但不如预期的那样彼此跟随，则评估这是由于多通阀5被阻塞造成的。

图9示出了附加或可选实施例，其包括：

-将总线致动器3与定位装置6进行数据交换通信连接(该定位装置6连接到附加部件5)，所述定位装置6包括在所述附加部件的手动和自动调节之间进行切换的装置；

-所述定位装置产生致动信号的反馈信号，该反馈信号被传送到所述总线致动器3；

-所述总线致动器3比较所述致动，适于将反馈信号与致动信号进行比较，如果反馈信号指示定位装置6超出其极限地操作多通阀5，则总线致动器3适于将其用作多通阀5和定位装置6未正确连接，或根本没有连接的指示。

图10示出了附加或可选实施例，其包括：

-将总线致动器3与定位装置6进行数据交换通信连接(该定位装置6连接到附加部件5)，所述定位装置6包括在所述附加部件的手动和自动调节之间进行切换的装置；

-所述定位装置产生致动信号的反馈信号，该反馈信号被传送到所述总线致动器3；

-所述总线致动器3比较所述致动，如果反馈信号丢失，则总线致动器3适用于将此作为与定位器连接的线缆断开或损坏的指示。

Claims (10)

1.一种总线致动器，包括：

致动装置，其适用于驱动第一部件；和

总线连接件，其允许总线致动器还与至少一个附加部件进行数据交换连接；

其中，总线致动器进一步包括数据处理装置或与数据处理装置连接，数据处理装置适于产生致动信号以分别驱动所述第一部件，和通过总线连接件驱动所述至少一个附加部件，

所述总线致动器适于与定位装置进行数据交换通信，以及

所述至少一个附加部件是在热交换装置的冷却和加热操作模式之间进行切换的多通阀，

所述定位装置包括用于在所述多通阀的手动调节和自动调节之间进行切换的装置，并且其中总线致动器适于将反馈信号与致动信号进行比较，并且评估如果反馈信号与致动信号不相关或不按照指定的方式彼此跟随，则将该比较结果认定为定位装置被设定在手动调节模式中。

2.根据权利要求1所述的总线致动器，其中，所述总线致动器适于连接到所述第一部件，所述第一部件包括流量控制阀，所述流量控制阀控制包括热交换装置的加热和冷却系统中的流量。

3.根据权利要求1或2所述的总线致动器，其中所述总线致动器适合于处理来自所述附加部件的表示所述附加部件的实际操作的反馈信号。

4.根据权利要求2所述的总线致动器，其中所述流量控制阀还包括独立于压力的控制装置。

5.根据前述权利要求1所述的总线致动器，其中所述定位装置被连接以响应于传送自所述总线致动器的致动信号而驱动多通阀。

6.根据权利要求1所述的总线致动器，其中所述总线致动器适于将所述反馈信号与所述致动信号进行比较，并且如果反馈信号与给定的致动信号的预期不同，则评估这是由于多通阀被阻塞而造成的。

7.根据权利要求1所述的总线致动器，其中，如果反馈信号指示定位装置超出其极限地操作多通阀，则总线致动器适于将其用作多通阀和定位装置未正确连接，或根本没有连接的指示。

8.根据权利要求1所述的总线致动器，其中，如果所述反馈信号丢失，则所述总线致动器适于将其用作与定位装置连接的电缆断开或损坏的指示。

9.根据前述权利要求2所述的总线致动器，其中，所述总线致动器适于以如下模式中的任一种模式来操作所述流量控制阀：流量设定和/或限制模式，压力设定和/或限制模式，流量和压力两者同时设定和/或限制模式。

10.根据权利要求9所述的总线致动器，其中，所述流量包括：加热流量和冷却流量，其中

所述流量设定和/或限制模式包括：加热流量设定和/或限制模式，和冷却流量设定和/或限制模式，和

所述流量和压力两者同时设定和/或限制模式包括：加热流量和压力两者同时设定和/或限制模式，和冷却流量和压力两者同时设定和/或限制模式。

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