CN110118283A - 用于测定阀的磨损度的方法和用于执行该方法的装置 - Google Patents

Abstract

用于测定阀的磨损度的方法，其中，所述阀的磨损度取决于存在于所述阀内部的可膨胀材料工作元件的磨损度，并且所述可膨胀材料工作元件随着每次温度改变实施机械运动，所述机械运动引起磨损，并且所述可膨胀材料工作元件与活塞机械连接，并且算出所述可膨胀材料工作元件（3）的运动，方式为，首先探测在所述可膨胀材料工作元件（3）处的温度改变，并且接着根据适用于所述可膨胀材料工作元件（3）的温度/膨胀特征线来将所述温度改变换算成运动。

Description

用于测定阀的磨损度的方法和用于执行该方法的装置

本申请是申请日为2015年9月1日、题为“用于测定阀的磨损度的方法和用于执行该方法的装置”的中国专利申请201580059186.0的分案申请。

技术领域

本发明涉及阀的、例如多路阀的预计的或已实际出现的磨损度的测定。

背景技术

活塞处于多路阀内部，所述活塞能够占据不同位置。介质如何流动通过所述多路阀这种关系（Verhältnis）根据所述活塞的位置发生变化。所述活塞的位置取决于温度地通过所谓的可膨胀材料工作元件（Dehnstoffarbeitselement）来改变，所述可膨胀材料工作元件与所述活塞机械连接。

所述可膨胀材料工作元件相应于温度/运动特征线地在温度提高时膨胀并且当所述温度下降时又收缩。该取决于温度的运动引起磨损。在所述多路阀内部，所述可膨胀材料工作元件是以下元件，所述阀的功能特别地取决于所述元件的磨损度。

已知类型的多路阀的制造商具有依据经验所获得的经验值用于多路阀的运行条件并且从中得出，可膨胀材料工作元件能够在多路阀中多久地保持使用，直至大概到达所述可膨胀材料工作元件的磨损极限。

根据所述多路阀在冷却回路（Kühlkreislauf）中的使用持续时间假设，在一定使用持续时间之后所述可膨胀材料工作元件的磨损以一定概率进展到如此程度，使得在所述多路阀的和所述多路阀位于其中的系统的进一步的运行安全性的意义下有意义的是，在所述多路阀中更换以下构件，所述可膨胀材料工作元件包含在所述构件中。也存在有如下多路阀，在所述多路阀中所述可膨胀材料工作元件能够被单个地更换。

已知的多路阀具有能够被取下的盖子。在盖子被取下时，能够以相对简单且快速的类型和方式实现更换磨损部件。

带有可膨胀材料工作元件的多路阀被使用在冷却回路中。在复杂的冷却回路中通常存在有这种多路阀中的多个。

各个可膨胀材料工作元件在冷却回路的各个多路阀中的实际磨损在实践中常常与用于无干扰的使用持续时间的理论值有所偏差，所述理论值由所述制造商给出。在所述冷却回路方面的维修工作中能够难以确定的是，单独的可膨胀材料工作元件在相应的多路阀中的单独的实际磨损在当前是怎样的。既可能是处于平均之下的磨损也可能是处于平均之上的磨损。

在复杂的冷却回路中，维修计划为安全起见常常从处于平均之上的磨损出发并且规定提早更换在所有多路阀中的所有磨损部件。这具有以下缺点：即使在如下多路阀中也更换磨损部件，在所述多路阀中所述磨损部件实际还未达到磨损极限。

以下情况仍然可能不利地出现：多路阀的实际的单独的运行条件可能引起所述可膨胀材料工作元件的大大处于平均之上的磨损或所述可膨胀材料工作元件由于与磨损无关的缺陷而失灵，由此还在到达根据计划设置的更换的时间点之前，所述多路阀又失灵。由此可能在所述系统中不利地出现令人意外的干扰和/或间接损害（Folgeschäden），所述多路阀装入在所述系统中。

所述可膨胀材料工作元件是处于所述阀内部的磨损部件，所述磨损部件的实际磨损度迄今无法在正在进行中的运行期间进行确定。为了诊断所述实际磨损度必须打开所述阀并且取出所述可膨胀材料工作元件。

尽管有所述能够被取下的盖子，但是所述阀的打开、所述可膨胀材料工作元件的取出和检验仍旧是时间且劳动紧张的（arbeitsintensive）工作。在所述工作期间，所述阀的功能不再存在，因此无法在正在进行中的系统中进行所述工作，这又引起由于所述系统的停止所带来的成本。

由现有技术已知DE20120609U1。该文献描述了一种用于流体技术方面的机构、例如阀机构的诊断机构。在该处公开了一个或多个传感器，所述传感器配属于所述阀并且提供值。根据这些值来根据依据经验所测定的比较值计算所述阀的估计的磨损度。已知的流体技术方面的机构的估计的磨损度的计算例如通过对所述流体技术方面的机构的工作循环进行计数来进行。单单对所述工作循环进行计数不允许关于所述阀的磨损的充分可靠的结论，因此提出，获取更进一步与磨损相关的参数。根据所有所获取的参数应该以统计学方面依据经验的基础来得到关于所述磨损的尽可能准确的结论。

现有技术没有公开测定阀的实际磨损度的教导。此外在现有技术中完全缺少针对可膨胀材料工作元件和对于可膨胀材料工作元件而言典型问题的提示。在计算所述磨损度时能够将温度/运动特征线考虑为参数的提示未包含在现有技术中。

发明内容

本发明的任务是说明一种方法和一种用于执行所述方法的装置，由此可行的是，在可膨胀材料工作元件处于多路阀中期间并且在不必打开或拆解所述多路阀的情况下来测定所述可膨胀材料工作元件的实际磨损。

该任务通过权利要求1和7的特征来解决。

本发明的改进设计方案是相应从属权利要求2至6和8至15的主题。

在此本发明采纳以下认知，即由于所述可膨胀材料工作元件的温度的变化来引起所述可膨胀材料工作元件的每次运动。由于热传导，流动通过所述阀的流体或介质的温度变化也引起所述可膨胀材料工作元件的温度变化。由此的结论是，所述流体或所述介质的每次温度变化也引起所述可膨胀材料工作元件的运动。

在所述多路阀的运行中，由不断合计所有运动的数值（Betrags）来得知用于路程大小（Streckenmaß）的连续更新的值。所述可膨胀材料工作元件的制造商能够相对准确地说明所述路程大小直至到达所述磨损极限为止。

如上所述的那样，所述流体或所述介质的每次温度变化（无论所述温度是提升还是又下降）引起所述可膨胀材料工作元件运动了一定路程。

根据本发明，为了测定准确的路程大小，将所述可膨胀材料工作元件的持续温度变换和适用于所述可膨胀材料工作元件的温度/运动特征线用作数据基础。

适用于所述可膨胀材料工作元件的温度/运动特征线能够具有迟滞（Hysterese），并且为了测定所述路程大小，根据本发明也能够考虑迟滞曲线，无论所述温度变换是朝提升的方向还是朝降低的方向进行。

与使总路程得到保证的制造商说明共同地，当前所测定的路程大小与所保证的总路程的比较实现了所述可膨胀材料工作元件与所述磨损极限离开多远的结论。

这有利地允许得到基于当前测量值和计算的、关于所述磨损的结论。根据本发明的方法相对于已知方法是有利的，所述已知方法的、关于磨损的结论基于使用持续时间和依据经验所测定的值。

本发明的另外的优点是，单独地测量直至到达一定的路程大小所经历的持续时间。这允许得出会多快到达所述磨损极限的预见性的结论。

当该路程大小超过了一定的阈值时，则能够生成信号，所述信号然后能够用于计划维修工作。

根据所述多路阀的使用领域和/或装入地点能够单独地确定如下阈值，从所述阈值起生成用于计划维修工作的信号。例如当多路阀处于装入地点处并且需要一定的时间消耗以便到达所述装入地点时，则所述阈值能够相应设置地较低。

本发明的另外的要素是，不是根据所有的在一时间间隔上在数值方面所探测的运动的总和，而是基于当前的测量来说明估计的磨损度，所述测量立刻提供所述可膨胀材料工作元件当前如何表现的结论。

对于所述可膨胀材料工作元件存在有适用的温度/运动特征线，所述温度/运动特征线能够从数据页中获得或根据本发明通过所述测量装置8本身来测定。

通过关联所测量的温度值和所述活塞2的同时测量的位置能够检验，所述可膨胀材料工作元件3是否仍如其相应于适用于所述可膨胀材料工作元件的温度/运动特征线那样膨胀和收缩。

所测量的位置与由所述温度/运动特征线得知的位置的偏差同样是针对磨损的提示。在逐渐增长的（schleichenden）磨损的情况下，所述偏差随着时间的推移而增加。

由此能够有利地识别出实际出现的磨损。同样能够界定还能够容忍何种偏差的阈值。

在偏差超过所容忍的值时能够生成信号和/或引入维修工作。

适用于可膨胀材料工作元件的温度/运动特征线的测定能够根据本发明为每个多路阀借助于根据本发明的传感器和评估电子机构本身来进行。这引起比当应用例如源自制造商数据页的一般性的特征线时更准确的结果，因为数值分散（Streuungen）能够被平衡。

在单独的特征线完成（Erstellung）时，在新的多路阀的情况下或在更换所述可膨胀材料工作元件之后将在所述可膨胀材料工作元件的温度和所述活塞的位置之间的关联进行探测并且为了将来的计算进行存储。对每个离散的温度值存储一位置。优选地，在整个可预期的温度范围上记录和存储多个数据对。

为了考虑迟滞效应有创造性地设置成，当在两个数据对之间的温度变化具有提升趋势时，记录这些数据对，并且当所述温度变化具有降低趋势时，再次记录数据对。

因此为了评价当前活塞位置与适用的温度/运动特征线的偏差，附加地考虑所述温度变化是具有提升趋势还是具有降低趋势。

附图说明

接下来根据一图更详细地阐释本发明的可行实施例。

图1以剖切的原理图示出根据本发明的多路阀1。

具体实施方式

在所述多路阀1中布置有活塞2，所述活塞能够借助于可膨胀材料工作元件3在轴向上运动。

所述多路阀1具有进入开口4，介质能够流入到所述进入开口中。根据所述活塞2的位置，所述介质能够通过两个排出开口5或6中的一个流出。也存在有所述活塞2的如下位置，在所述位置的情况下，所述介质能够部分地从所述排出开口5中并且部分地从所述排出开口6中流出。

所述可膨胀材料工作元件3是磨损部件，并因此所述多路阀1具有盖子7，经由所述盖子能够替换所述可膨胀材料工作元件3。所述盖子7能够在不破坏的情况下被取下。

根据本发明，在该盖子7中安置有带有传感器9、9a的测量装置8、指示器10，并且可能还安置有评估电子机构，以及可能安置有能量来源。

将所述测量装置8、所述位置传感器9、所述温度传感器和可能其它构件安置在所述盖子7中具有以下优点：将现有的多路阀（在其中为了例行地（routinemäßigen）更换所述可膨胀材料工作元件而移开现有的盖子）能够快速且简单地利用本发明来改装（nachgerüstet）。为了改装，安置有根据本发明的新盖子7来替换旧的盖子。

所述盖子7在其外侧处可选地具有视觉指示器10，所述视觉指示器显示所述可膨胀材料工作元件3的当前磨损度。也可行的是，在所述盖子7中安置有听觉指示器10。当超过所述可膨胀材料工作元件3的磨损极限或超过还处于本来的磨损极限前面的阈值时，则所述指示器10能够输出信号。所述指示器10在复杂的冷却回路中是特别有利的，因为在维修工作时能够在视觉上或在听觉上快速识别出，是否必须维修多路阀并且如果是这样的话，则必须维修哪个多路阀。也可行的是，所述测量装置8在有偏差时输出信号。

所述测量装置8能够除了所述位置传感器9和所述温度传感器以外还包括其它传感器、例如包括第二位置传感器9a或压力传感器。

所述位置传感器9能够探测所述活塞2的相应轴向位置。作为传感器原理可实现不仅无触碰的传感器原理、例如感应或电容、磁的位置测量、光学位置测量或超声位置测量。而且可行的是，通过与电位计（Potentiometer）或可变电容器的机械的耦联来提供所述活塞2的位置。

以所述两个位置传感器9和9a，除了所述活塞2的轴向位置确定以外也可行的是，探测所述活塞2的侧向间隙。所述活塞2的这样的侧向间隙在所述两个传感器9和9a中引起所述测量值的、在数值方面相同但是关于符号方面不同的变化。与所述可膨胀材料工作元件3连接的活塞2的侧向间隙是针对所述可膨胀材料工作元件3具有磨损的另外的标志。

所述温度传感器测量所述介质在所述多路阀1中的相应当前的温度。所述可膨胀材料工作元件3的温度以一定滞后跟随着所述介质的这种温度变化，这又引起所述可膨胀材料工作元件3的运动。在温度提高时，所述可膨胀材料工作元件3膨胀，在温度降低时，所述可膨胀材料工作元件3收缩。与所述可膨胀材料工作元件3机械连接的活塞2相应于所述温度变化地随之（folgt）改变所述活塞的位置。

根据适用于所述可膨胀材料工作元件3的温度/运动特征线能够单单由所述介质的持续温度变化来测定所述可膨胀材料工作元件3的膨胀和收缩。由所有膨胀和收缩运动的总和能够计算所述可膨胀材料工作元件3的磨损度。

适用于所述可膨胀材料工作元件3的温度/运动特征线能够由数据页得知或根据本发明通过所述测量装置8本身测定。为此在新的阀的情况下或在更换所述可膨胀材料工作元件之后将在所述可膨胀材料工作元件的温度和所述活塞2的位置之间的关联进行探测并且为了将来的计算进行存储。对每个离散的温度值存储一位置。优选地在整个可预期的温度范围上记录和存储多个数据对。

为了考虑迟滞效应有创造性地设置成，当在两个数据对之间的温度变化具有提升的趋势时，记录这些数据对，并且当所述温度变化具有降低的趋势时，再次记录数据对。

通过关联所测量的温度值和所述活塞2的同时测量的位置能够检验，所述可膨胀材料工作元件3是否还如其相应于适用于所述可膨胀材料工作元件的温度/运动特征线那样膨胀和收缩。

与所述温度/运动特征线的偏差同样是对磨损的提示。由此能够有利地识别如下磨损，所述磨损实际已经（也就是说还在所有变化的数值方面的总和超过了依据经验所测定的值之前）出现，从所述依据经验所测定的值起生成以下信号，所述信号通常用于计划维修工作。

所述多路阀1或所述多路阀1的各个部件也能够由非金属材料、例如合成材料或陶瓷制成。当例如所述活塞2由非金属材料制成时，那么使用如下测量方法，所述测量方法能够例如借助于电容测量方法来检测非金属材料的运动。

在如下多路阀1中（其壳体由非金属材料制成），所述测量装置能够在外部安置在所述多路阀1处并且不必安置在所述盖子7中。这具有以下优点：所述测量装置能够在所述多路阀的正在进行中的运行时被改装。

在由非金属材料制成的多路阀中，也能够通过适合的测量装置来检测，金属颗粒是处于流体中还是处于介质中。

Claims (21)

1.用于测定阀的磨损度的方法，其中，

- 所述阀的磨损度取决于存在于所述阀内部的可膨胀材料工作元件的磨损度，

- 所述可膨胀材料工作元件随着每次温度改变实施机械运动，所述机械运动引起磨损，并且

- 所述可膨胀材料工作元件与活塞机械连接，

其特征在于，

- 算出所述可膨胀材料工作元件（3）的运动，方式为，首先探测在所述可膨胀材料工作元件（3）处的温度改变，

- 接着根据适用于所述可膨胀材料工作元件（3）的温度/运动特征线来将所述温度改变换算成运动，以及

-由所述运动的数值方面的总和算出所述可膨胀材料工作元件（3）的磨损度。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

- 在超过所有由于所述温度的变化所引起的运动的数值方面总和的值的情况下生成信号，所述信号能够被用于计划维修工作。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

以温度传感器（11）来测量流入到所述阀中的介质的温度。

4.根据权利要求3所述的方法，

其特征在于，

- 以另外的传感器（9）来测量通过所述可膨胀材料工作元件来运动的活塞的位置，

- 通过关联所述介质的所测量的温度值和所述活塞的同时测量的位置来检验，所述可膨胀材料工作元件是否仍如其相应于适用于所述可膨胀材料工作元件的温度/运动特征线那样表现，并且

- 所测量的位置与由所述温度/运动特征线得知的位置的偏差被应用为对所述可膨胀材料工作元件的磨损的提示。

5.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

所述活塞（2）的运动借助于所述活塞（2）的多次的、在不同时间点上发生的位置确定来测量，其中，为了所述位置确定而应用机械测量方法、电容、光学或超声测量方法。

6.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

所述活塞（2）的运动借助于所述活塞（2）的多次的、在不同时间点上发生的位置确定来测量，其中，为了所述位置确定而应用感应测量方法。

7.根据权利要求3所述的方法，

其特征在于，

处于所述阀中的可膨胀材料工作元件的温度/运动特征线通过存在于所述阀中的测量装置（8）来测定，方式为，在多个温度值上探测所述活塞（2）的位置并且存储这些数据对以用于进一步计算。

8.根据权利要求7所述的方法，

其特征在于，

所述温度值在整个可预期的温度范围上进行探测和存储。

9.装置，用于测定阀的磨损度，其中，

- 所述阀的磨损度取决于存在于所述阀内部的可膨胀材料工作元件的磨损度，

- 活塞能够通过所述可膨胀材料工作元件来运动，

其特征在于，

- 在所述阀的内部或外部布置有一个或多个传感器，所述传感器提供以下值，通过所述值能够计算所述可膨胀材料工作元件（3）的磨损度，

- 所述传感器与评估电子机构连接，并且

-所述装置构造成实施根据权利要求1所述的方法。

10.根据权利要求9所述的装置，

其特征在于，

- 所述传感器是温度传感器用于探测所述可膨胀材料工作元件（3）的温度或用于流动通过所述阀的流体的温度，和位置传感器（9）用于探测与所述可膨胀材料工作元件连接的活塞（2）的位置，并且

- 从由所述传感器所提供的值中能够测定，所述活塞（2）的位置是否与以下位置相一致，所述位置当根据由所述温度传感器所测量的温度和适用于所述可膨胀材料工作元件（3）的温度/运动特征线来算出所述活塞（2）的位置时是可预期的，并且

- 在有偏差时测量机构输出信号。

11.根据权利要求9或10所述的装置，

其特征在于，

所述传感器中的一个是位置传感器（9），通过所述位置传感器能够在不触碰的情况下或通过机械接触来探测所述可膨胀材料工作元件（3）的或能够由所述可膨胀材料工作元件（3）运动的部件的运动。

12.根据权利要求9所述的装置，

其特征在于，

所述传感器中的一个是温度传感器，通过所述温度传感器能够探测所述可膨胀材料工作元件（3）的温度变化或流动通过所述阀（1）的流体的温度变化。

13.根据权利要求10所述的装置，

其特征在于，

在有偏差时所输出的信号用于计划维修工作。

14.根据权利要求9所述的装置，

其特征在于，

设置有两个位置传感器（9、9a）并且通过评估由所述两个位置传感器（9、9a）所提供的信号能够检测所述活塞（2）在所述阀（1）中的侧向间隙。

15.根据权利要求10所述的装置，

其特征在于，

所述位置传感器和/或所述温度传感器和/或所属于其的评估电子机构与所述阀（1）的盖子（7）连接或安置在所述盖子（7）中。

16.根据权利要求9所述的装置，

其特征在于，

存在有测量装置，通过所述测量装置能够探测用于分别处于所述阀中的可膨胀材料工作元件（3）的温度/运动特征线，方式为，在多个温度值上测量所述活塞（2）的位置并且由温度和位置构成的数据对能够被存储并且能够用于进一步计算。

17.根据权利要求9所述的装置，

其特征在于，

所述评估电子机构与视觉或听觉指示器（10）连接。

18.根据权利要求9所述的装置，

其特征在于，

所述评估电子机构具有信号输出端用于提供关于所述可膨胀材料工作元件（3）的磨损度的信息。

19.根据权利要求10所述的装置，

其特征在于，

所述流体是围绕所述可膨胀材料工作元件（3）的流体。

20.根据权利要求12所述的装置，

其特征在于，

所述流体是围绕所述可膨胀材料工作元件（3）的流体。

21.根据权利要求16所述的装置，

其特征在于，

如果在两个数据对之间的温度变化具有提升趋势，则记录所述数据对一次，并且如果在两个数据对之间的温度变化具有降低趋势，则再次记录数据对。