CN111190120A

CN111190120A - 用于在具有电磁操纵的阀的情况下进行诊断的方法和装置

Info

Publication number: CN111190120A
Application number: CN201911113532.5A
Authority: CN
Inventors: 汪莉; A.贝克; J.施密特克; T.英德韦斯
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-11-15
Filing date: 2019-11-14
Publication date: 2020-05-22
Also published as: DE102018219580A1

Abstract

本发明涉及一种用于在操控阀（100）时在具有电磁操纵的阀（100）情况下进行诊断的方法，其中，检测磁线圈（131）的供给电压（U）和在阀（100）中或上的特定位置处的磁通量密度，其中，当磁线圈（131）的供给电压（U）的变化（ΔU）大于电压参考值（U_ref）时，那么确定了磁通量密度的变化（ΔB），并且其中，根据通量密度的变化（ΔB）与通量密度参考值（B_ref）的比较来判断，在阀（100）的情况下是否存在故障，以及本发明涉及一种用于在阀的情况下进行诊断的相应装置。

Description

用于在具有电磁操纵的阀的情况下进行诊断的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于在具有电磁操纵的阀的情况下在操控阀时进行诊断的方法以及装置，该阀尤其是液压切换阀。

背景技术

通常在使用计算单元或相应的控制器的情况下操控阀、尤其流体技术上的阀、例如液压切换阀。在此，这种阀具有由电磁驱动装置（或执行器）和在液压阀的情况下所属的液压调节机构（尤其例如滑块）组成的阀执行器，借助于阀执行器通过施加特定的供应电压例如能够释放或截止通流。这样的阀尤其也可以用于较大的机器或者设施。

发明内容

根据本发明提出具有独立权利要求特征的、用于在具有电磁操纵的阀情况下进行诊断的方法和装置。有利的设计方案是从属权利要求以及以下说明的主题。

根据本发明的方法用于在具有电磁操纵的阀、即尤其是可借助具有磁线圈的电磁体操纵的阀的情况下在操控阀时进行诊断，并由此尤其是用于识别阀的可能的故障。在此情况下，作为阀尤其考虑流体技术上的阀，优选液压切换阀。检测磁线圈的供给电压和在阀中或阀上的特定位置处的磁通量密度。尤其地，在切换过程期间获知供给电压和磁通量密度的变化，也就是说，比较在切换过程之前和之后的值。在此情况下，如果磁线圈的供给电压的变化大于电压参考值，则确定磁通量密度的变化。

在正常运行时进行磁线圈的供给电压的变化，以便以期望的方式操控或操纵阀，或者一般说来接通或断开阀。在切换阀的情况下，为了进行操纵或切换，例如将特定的供给电压或供给电压的特定值施加到磁线圈上。一针对电压的值可以被假设为电压参考值，在超过该电压参考值时，可以认为是阀的期望的操控或切换。为此，例如可以考虑零值或者更小的值，以便考虑一定的电压波动。

也可以考虑的是，供给电压可以假设两个或更多个不同的值，以便以不同的方式操控阀。在针对不同操控类型的供给电压的正值和负值的情况下，于是在比较供给电压的变化与电压参考值时，适宜地采取绝对的值或绝对值。通常，这种电压参考值可以取决于具体类型的阀，并因此可以专门针对特定类型的阀来预先给定。

因此，一旦识别到期望的操纵，即如果磁线圈的供给电压的变化大于电压参考值，则电枢或滑块的操纵应当在正常起作用的阀的情况下进行，即基于通过将供给电压施加在磁线圈上而产生的磁力。通常具有铁或其它铁磁材料的电枢或滑块的该运动导致阀中或阀上的特定位置处的磁通量密度的变化。该特定位置本身可以任意选择，然而靠近磁线圈的位置是有利的，以便能够尽可能好地检测磁通量密度的变化。

为了能够完全地检测磁通量密度，例如可以使用磁力计，例如以霍尔传感器的形式。在此，这样的磁力计尤其也可以存在于用于诊断的合适的装置中，该装置于是相应地能安置在阀上。

然后，根据通量密度的变化与通量密度参考值的比较来判断，在该阀情况下是否存在故障。为了使阀在切换阀的情况下实施所期望的功能，通常需要使电枢或滑块运动特定的行程长度或从第一位置运动到特定的第二位置中。这伴随着在特定位置处的磁通量密度的相应大的变化。因此，可以这样选择通量密度参考值，使得能够判断电枢或滑块是否如期望的那样运动。在此情况下要考虑的是，根据电枢或滑块的特定的位置和/或运动方向而定，磁通量密度的变化可以是正或者负的，从而在比较时尤其要考虑该变化的绝对值或绝对的值。

当磁通量密度的变化大于通量密度参考值时，尤其推断出阀的无故障状态。在此情况下，即认为，如所提及的那样，电枢或滑块如所期望的那样运动。通常，这种通量密度参考值可以取决于阀的具体类型，并因此可以专门针对特定类型的阀来预先给定。

然而，如果磁通量密度的变化小于通量密度参考值，则尤其可以推断出阀的有故障状态或故障。在此情况下于是就认为，电枢或滑块没有如所期望的那样运动，例如根本没有运动或没有运动足够远。磁通量密度的变化正好相应于通量密度参考值的（通常很少出现的）情况例如可以根据期望而定被配属给一种或另一种情况。

进一步优选的是，当磁通量密度的变化小于通量密度参考值时，获知磁线圈的欧姆电阻。根据磁线圈的欧姆电阻与电阻参考值的比较于是可以推断出故障类型。

磁线圈或者其线卷在功能符合规定时具有一特定的欧姆电阻，该欧姆电阻尤其可以相应于所提到的电阻参考值。如果现在当前的欧姆电阻相应于该电阻参考值，则可以认为，故障不在磁线圈中，而是磁线圈更确切地说符合规定地起作用。相应地可以推断出在阀的可运动部件中或情况下的故障。在此，作为重要的可运动部件尤其考虑例如能够夹紧的电枢和/或滑块。对此的原因例如可能在于液压液体的污染或者在可运动部件上的锈、可运动部件的变形或磨损或者还有阀中使用的弹簧或复位弹簧的断裂。

在欧姆电阻相应于电阻参考值的条件下，在此尤其可以理解的是，欧姆电阻等于电阻参考值，然而可以考虑一定的公差或测量公差。

此外有利的是，在将磁线圈的欧姆电阻与电阻参考值进行比较时考虑磁线圈的温度。根据对阀的操纵方式或者磁线圈的通电而定，磁线圈因此不同地变热，这也体现于线圈的欧姆电阻。通过考虑磁线圈的温度，因此例如可以将对于涉及的或当前的温度重要的电阻参考值用作电阻参考值。但是同样可以使用对于例如20℃或者25℃的固定的电阻参考值，为此于是将所测量的欧姆电阻换算成在这个温度也就是例如20℃或者25℃时的相应电阻。

相反，如果磁线圈的欧姆电阻不相应于电阻参考值，则可以推断出在磁线圈中或情况下的故障。在此情况下，虽然所述磁线圈不必完全不能工作，但是至少可以认为，不能施加所需要的磁力。

尤其是在此当磁线圈的欧姆电阻小于电阻参考值时，作为故障推断出磁线圈中的线卷短路，因为线卷短路导致欧姆电阻减小。在此情况下，特别是也在考虑温度的情况下期望特别精确地获知电阻，以便也能够识别仅彼此有很小间距的线卷之间的短路。相反，如果磁线圈的欧姆电阻大于电阻参考值，则可以作为故障推断出磁线圈中的断路。尤其地，所获知的欧姆电阻于是趋于无穷大。于是至少对于这种特殊情况来说，对温度的考虑不太重要。

特别优选的是，在显示器上显示阀的关于故障存在所获知的状态并且尤其还有故障类型，和/或将其存储在存储器中和/或传输到远程部位上。换句话说，由此可以特别简单且快速地向阀的使用者给出关于阀当前状态的反馈。作为显示器，在简单的情况下例如考虑具有三种不同颜色的显示器、例如LED，其显示无故障的状态、可运动部件情况下的故障和磁线圈情况下的故障。利用进行实施的装置的内部存储器尤其也可以为了稍后的诊断目的而存储故障。通过合适的有线或无线通信，还可以将状态或故障传输到远程部位，例如中央服务器或用户可以在其上监控例如多个阀的状态的操作部位。

此外，本发明的主题是一种用于在操控所述阀时在具有电磁操纵的阀情况下进行诊断的装置。在此，所述装置被设置并具有相应的器件，检测磁线圈的供给电压和在所述阀中或上特定位置处的磁通量密度，并且当所述磁线圈的供给电压的变化大于电压参考值时，检测所述阀中或上特定位置处的磁通量密度的变化。为此，可以在装置中特别是可以设置合适的磁力计，例如霍尔传感器形式的磁力计，如已经关于方法提到的那样。此外，该装置设置用于，根据通量密度的变化与通量密度参考值的比较来判断在阀情况下是否存在故障。为此，该装置可以具有用于执行必要的计算的合适的计算单元。

优选地，所述装置也设置用于执行根据本发明的方法。就此而言，该装置例如也可以具有合适的显示器和/或通信器件。在该上下文中也可以参考方法的优选的实施方式和优点，这些实施方式和优点相应地适用于此。

此外优选的是，所述装置设置用于并具有相应的器件，以连接到磁线圈的供给电压上并能够通过磁线圈的供给电压被供给能量。为此，该装置例如可以中间连接在阀的供给接口上，以便截取供给电压。通过这种方式，虽然只能在施加供给电压时进行相应的诊断，但是不需要单独的电流供给。

但是，替换地或附加地也优选的是，该装置具有内部的能量供给，尤其是电池和/或电容器。因此，例如可以与供给电压无关地进行能量供给或进行持续的能量供给。此外，替换地或附加地优选的是，将该装置设置用于连接至外部的供给电压。

通常还适宜的是，将这种装置与特定的阀相配属，特别是例如在工业设施中使用许多这种阀的情况下。为此，例如可以使用QR码、RFID或者其他技术。因此，例如可以特别简单地发现多个阀中的哪个阀具有故障。因此可以进行快速的更换。

以具有用于执行所有方法步骤的程序代码的计算机程序的形式来实施根据本发明的方法也是有利的，因为这引起特别小的成本，尤其是当进行实施的计算单元还被用于其他任务并因此本来就存在时。用于提供计算机程序的合适的数据载体尤其是磁存储器、光学存储器和电存储器，例如硬盘、闪存、EEPROM、DVD等，也可以通过计算机网络（互联网、内联网等）下载程序。

本发明的其它优点和设计方案由说明书和附图得出。

可以理解的是，前面所提到的和后面的还有待解释的特征不仅能够以分别所说明的组合来使用，而且也能够以其它的组合或者单独地使用，而不脱离本发明的范围。

附图说明

本发明根据实施例在附图中示意性地示出并且下面参照附图详细描述。

图1示意性地示出了在一优选实施方式中的、具有利用按本发明的装置进行电磁操纵的阀。

图2示意性地示出了按本发明的方法在一优选实施方式中的流程。

具体实施方式

图1中以优选实施方式示意性地示出了具有根据本发明的装置200的阀100，其中能够执行根据本发明的方法。所述阀100示例性地构造为液压切换阀并具有滑块110，该滑块可以在壳体中在不同的位置之间运动，以便将用于泵的压力接口P、用于储箱的T以及工作接口A和B合适地彼此连接。

滑块110在一壳体端部上借助弹簧120被加载复位力并且在另一壳体端部上借助电磁操纵或借助又具有磁线圈131的电磁体130被加载调整力。

可以在供给接口140上施加供给电压U到磁线圈131上，以便使滑块110运动。此外设置计算单元150，以便将电压U施加到磁线圈131上并因此控制或操控阀。

此外还设置有用于在阀100情况下进行诊断的装置200。该装置200具有接口230和231，借助于所述接口能够将所述装置连接到阀的供给接口140和计算单元150或供给电压U之间。因此，装置200可以通过供给电压U被供给能量。

此外，在装置200中设置有计算单元240、显示器250以及磁力计210和温度传感器220。借助于磁力计210能够获知磁通量密度和尤其是磁通量密度的变化。借助温度传感器220可以获知磁线圈的温度。就此而言适宜的是，装置200被布置为尽可能靠近阀100或磁线圈131。

如果期望将所述装置例如与其他阀的其他装置一起布置在进一步远离阀的地点处，则适宜的是，将磁力计和温度传感器布置在阀上并相应地通过线路连接到装置上。

在图2中示意性地示出了按本发明的方法的以一优选实施方式的流程。为此，可以使用如图1中所示的具有阀的装置。

获知在切换过程期间供给电压和磁通量密度的变化，也就是说，比较切换过程之前和之后的值。首先，检测供给电压的变化ΔU并将其与电压参考值U_ref进行比较，以便判断阀是否被或应被操控或者操纵。如果变化ΔU大于（或等于）电压参考值U_ref（参见y判定），则可以认为阀应被操纵，并且在磁线圈附近的特定位置处获知磁通量密度的变化ΔB。

然后将该变化ΔB与通量密度参考值B_ref进行比较，以便判断滑块或电枢是否（充分地）运动。如果变化ΔB大于（或者等于）通量密度参考值B_ref（参见y判定），则可以认为电枢（充分地）运动并且阀的操纵已经符合规定地起作用。因此存在阀的无故障状态A₁，该状态例如可以显示在显示器上。为此，例如可以考虑绿光。

相反，如果变化ΔB小于通量密度参考值B_ref（参见n判定），则可以认为电枢没有（充分地）运动并存在故障。

接着，尤其在考虑磁线圈温度T的情况下，获知磁线圈的或其线卷的欧姆电阻R。为此，例如可以进行电流和电压的测量。当欧姆电阻R相应于参考电阻R_ref（y判定）时，可以认为磁线圈符合规定地起作用，并且存在可运动部件的故障，如开头所阐述的那样。该状态A₂例如可以显示在显示器上。为此，例如可考虑黄光。

相反，如果欧姆电阻R不相应于参考电阻R_ref（n判定），则可以认为磁线圈未能符合规定地起作用，即，在磁线圈中或情况下存在故障。该状态A₃例如可以显示在显示器上。为此，例如可以考虑红光。

如同样已经阐述的那样，在此于是可以再次在线卷中的短路和磁线圈中的断路之间进行区分。于是也可以在要显示的状态下再次进一步区分。

Claims

1.用于在具有电磁操纵的阀（100）的情况下在操控所述阀（100）时进行诊断的方法，

其中，检测磁线圈（131）的供给电压（U）和所述阀（100）中或上特定位置处的磁通量密度，

其中，当所述磁线圈（131）的供给电压（U）的变化（ΔU）大于电压参考值（U_ref）时，确定磁通量密度的变化（ΔB），并且

其中，根据所述通量密度的变化（ΔB）与通量密度参考值（B_ref）的比较来判断在所述阀（100）的情况下是否存在故障。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述磁通量密度的所述变化（ΔB）大于所述通量密度参考值（B_ref）时，推断出所述阀（100）的无故障状态（A₁）。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，当所述磁通量密度的所述变化（ΔB）小于所述通量密度参考值（B_ref）时，则推断出所述阀的有故障状态。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，获知所述磁线圈（131）的欧姆电阻（R），并且当所述磁通量密度的所述变化（ΔB）小于所述通量密度参考值（B_ref）时，根据所述磁线圈的欧姆电阻（R）与电阻参考值（R_ref）的比较推断出故障类型。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，在将所述磁线圈的欧姆电阻（R）与所述电阻参考值（R_ref）进行比较时，考虑所述磁线圈的温度（T）。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，当所述磁线圈的欧姆电阻（R）相应于所述电阻参考值（R_ref）时，推断出所述阀（100）的可运动部件（110）中或情况下的故障。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其中，当所述磁线圈的欧姆电阻（R）不相应于所述电阻参考值（R_ref）时，推断出所述磁线圈（131）中或情况下的故障。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，当所述磁线圈的欧姆电阻（R）小于所述电阻参考值（R_ref）时，作为故障推断出所述磁线圈（131）情况下的线卷短路，和/或当所述磁线圈的欧姆电阻（R）大于所述电阻参考值（R_ref）时，作为故障推断出所述磁线圈（131）中的断路。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述阀（100）的在故障存在方面所获知的状态（A₁，A₂，A₃）和尤其是引用权利要求3至8中任一项的故障类型显示在显示器（250）上和/或存储在存储器中和/或传输到远程部位上。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，作为阀（100）使用流体技术上的阀、尤其是液压切换阀。

11.用于在具有电磁操纵的阀（100）情况下在操控所述阀（100）时进行诊断的装置（200），

其中，所述装置（100）具有器件并且被设置用于：

检测磁线圈（131）的供给电压（U）和在所述阀（100）中或上的特定位置处的磁通量密度，

检测所述磁线圈（131）的供给电压（U）的变化（ΔU）并且将其与电压参考值进行比较，

检测在所述阀（100）中或上的特定位置处的磁通量密度的变化（ΔB），和

其中，所述装置（100）还被设置用于：当所述磁线圈的供给电压的变化（ΔU）大于电压参考值（U_ref）时，根据所述通量密度的所述变化（ΔB）与通量密度参考值（B_ref）的比较来判断在所述阀（100）的情况下是否存在故障。

12.根据权利要求11所述的装置（200），其被设置用于连接到所述磁线圈（131）的供给电压（U）上，并且所述装置能够通过所述磁线圈的供给电压（U）被供给能量。

13.根据权利要求11或12所述的装置（200），其具有内部能量供给装置、尤其是电池和/或电容器。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的装置（200），其被设置用于连接至外部的供给电压。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的装置（200），其被设置用于执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法。