CN114110247B - 流量调节器、阀组件和方法 - Google Patents

流量调节器、阀组件和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114110247B
CN114110247B CN202110987887.8A CN202110987887A CN114110247B CN 114110247 B CN114110247 B CN 114110247B CN 202110987887 A CN202110987887 A CN 202110987887A CN 114110247 B CN114110247 B CN 114110247B
Authority
CN
China
Prior art keywords
flow
fluid
operating mode
sensor
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110987887.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114110247A (zh
Inventor
V·法尔肯哈恩
G·戈梅尔
D·克拉森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Festo SE and Co KG
Original Assignee
Festo SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Festo SE and Co KG filed Critical Festo SE and Co KG
Publication of CN114110247A publication Critical patent/CN114110247A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114110247B publication Critical patent/CN114110247B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
    • G05D7/0617—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
    • G05D7/0623—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the set value given to the control element
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
    • G05D7/0617—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
    • G05D7/0629—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means
    • G05D7/0635—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K37/00—Special means in or on valves or other cut-off apparatus for indicating or recording operation thereof, or for enabling an alarm to be given
    • F16K37/0075—For recording or indicating the functioning of a valve in combination with test equipment
    • F16K37/0091—For recording or indicating the functioning of a valve in combination with test equipment by measuring fluid parameters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
    • G05D7/0617—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
    • G05D7/0629—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means
    • G05D7/0635—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means
    • G05D7/0641—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means using a plurality of throttling means
    • G05D7/0647—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means using a plurality of throttling means the plurality of throttling means being arranged in series
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7758—Pilot or servo controlled
    • Y10T137/7761—Electrically actuated valve

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Flow Control (AREA)

Abstract

本发明涉及一种流量调节器（1），所述流量调节器包括阀单元（3）用于影响通过流体通道（2）的流体的流量、流量传感器（5）用于检测通过所述流体通道（2）的流体的流量、压力传感器组件（6）用于检测流体的流体压力、以及控制单元（12），所述控制单元构造成用于，响应于流量位于所述流量传感器（5）的测量范围（25）中而占据第一运行模式并且在所述第一运行模式中基于用所述流量传感器（5）检测到的流量来执行第一流量调节，并且响应于流量位于所述流量传感器（5）的测量范围（25）之外而占据第二运行模式并且在所述第二运行模式中基于检测到的流体压力来执行流量控制和/或基于检测到的流体压力来执行第二流量调节。

Description

流量调节器、阀组件和方法
技术领域
本发明涉及一种流量调节器，所述流量调节器包括阀单元用于影响通过流体通道的流体的流量、流量传感器用于检测通过流体通道的流体的流量、压力传感器组件用于检测流体的流体压力、以及控制单元，所述控制单元构造成用于，响应于流量位于流量传感器的测量范围中而占据第一运行模式并且在第一运行模式中基于用流量传感器检测到的流量来执行流量调节。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种能够灵活应用的流量调节器。
所述任务通过根据权利要求1所述的流量调节器来解决。流量调节器的控制单元构造成用于，响应于流量位于流量传感器的测量范围之外而占据第二运行模式并且在第二运行模式中基于检测到的流体压力来执行流量控制和/或基于检测到的流体压力来执行第二流量调节。
通过提供第二运行模式，流量调节器能够提供、尤其控制和/或调节流体的位于测量范围之外的流量。由此能够灵活地应用流量调节器。
有利的扩展方案是从属权利要求的主题。
本发明还涉及一种阀组件，所述阀组件包括根据前述权利要求中任一项所述的流量调节器、载体区段和多个布置在载体区段处的阀模块，其中，所述阀模块中的一个包括阀单元。
本发明还涉及一种用于运行流量调节器或阀组件的方法，所述方法包括如下步骤：响应于流量位于流量传感器的测量范围中而占据第一运行模式并且基于用流量传感器在第一运行模式中检测到的流量来执行第一流量调节，并且响应于流量位于流量传感器的测量范围之外而占据第二运行模式并且基于在第二运行模式中检测到的流体压力来执行流量控制和/或第二流量调节。
附图说明
下面参考附图来阐述其他的示范性的细节以及示例性的实施方式。在此：
图1示出流量调节器的示意性的图示，
图2A示出根据第一变型方案的阀组件的示意性的图示，
图2B示出根据第二变型方案的阀组件的示意性的图示，
图3示出具有所检测的流量和所计算的流量的时间上的走向的图表。
具体实施方式
图1示出流量调节器1，所述流量调节器用于调节通过流体通道2的流体的流量。所述流量调节器1尤其构造成用在工业自动化中、例如用于过程自动化和/或工厂自动化。流量调节器1尤其是工业上的流量调节器。流体优选涉及压力流体，尤其涉及压缩空气。流量调节器1尤其是气动式的流量调节器。
流量调节器1包括用于影响通过流体通道2的流体的流量的阀单元3。所述阀单元3例如是比例阀。适宜地，阀单元3能够借助于PWM信号来操控。PWM代表脉冲宽度调制。阀单元3包括阀环节4，所述阀环节影响通过流体通道的流体的流量。阀单元3例如能够具有一个或两个预控阀、尤其压电式预控阀，经由所述预控阀能够设定阀环节4的位置。
流量调节器1还包括用于检测通过流体通道2的流体的流量的流量传感器5。由流量传感器5检测的流量也能够被称为测量到的流量、测量流量或流量测量信号24。流量传感器5尤其基于与下面阐述的压力传感器组件6和/或其压力传感器不同的测量原理和/或物理原理。流量传感器5尤其检测与压力传感器组件6和/或其压力传感器不同的测量参量、尤其具有不同的物理单位的测量参量。流量传感器5优选地不包括压力传感器。流量传感器5例如实施为热式流量传感器。流量传感器能够例如包括用于加热流体的发热元件和/或用于检测流体的温度的温度传感器。流量传感器5提供流量测量信号24，所述流量测量信号描绘通过流体通道2的流体的流量。流量传感器5尤其构造成用于，检测、尤其测量通过流体通道2的流体的质量流和/或体积流作为流量。也就是说，流量尤其涉及质量流和/或体积流。
流量调节器1还包括用于检测流体的流体压力的压力传感器组件6。示范性地，压力传感器组件6包括沿流动方向7布置在阀单元3之前的第一压力传感器8，以用于检测第一流体压力。示范性地，压力传感器组件6包括沿流量的流动方向7布置在阀单元3之后的第二压力传感器9，以用于检测第二流体压力。流体通道2通过阀单元3划分成两个通道区段10、11，即第一通道区段10和第二通道区段11。为了从第一通道区段10到达第二通道区段11，流体必须流动通过阀单元3。第一通道区段10布置在阀单元3的第一侧上，并且第二通道区段11布置在阀单元3的与所述第一侧不同的第二侧上。示范性地，第一压力传感器8布置在第一通道区段10中或布置在第一通道区段10处，和/或第二压力传感器9布置在第二通道区段11中或布置在第二通道区段11处。
流量调节器1还包括控制单元12，所述控制单元尤其实施为微控制器。控制单元12构造成可与阀单元3、流量传感器5和/或压力传感器组件6通讯。控制单元12构造成用于，执行对通过流体通道2的流体的流量的调节。该调节应该被称为流量调节。控制单元12尤其具有用于执行该调节的调节算法。控制单元12优选构造成用于，提供、例如计算流量理论值，和/或用于例如从上一级的控制装置、尤其从可存储编程的控制装置（SPS）接收流量理论值。控制单元12构造成用于，检测作为回引参量的流量实际值。所述流量实际值尤其是由流量传感器5检测到的流量。控制单元12构造成用于，将所述流量实际值与所述流量理论值进行比较并且基于该比较来提供用于操控阀单元3的操控信号，以便尤其设定阀环节4的位置。控制单元12如此提供操控信号，使得通过阀环节4的由此所促使的位置使流量、尤其流量实际值朝着流量理论值进行改变。
流量调节器1能够例如实施为阀装置、尤其单阀。流量调节器1能够尤其具有外部壳体14，优选地，阀单元3和控制单元12布置在所述外部壳体中。可选地，还有压力传感器组件6、例如第一压力传感器8和/或第二压力传感器9能够布置在所述外部壳体14中。备选地，所述压力传感器组件6、例如第一压力传感器8和/或第二传感器9能够布置在所述外部壳体14之外。可选地，还有流量传感器5能够布置在所述外部壳体14中。备选地，所述流量传感器5能够布置在所述外部壳体14之外。
根据一种可行的设计方案，提供由流量调节器1和流体致动器、例如驱动缸组成的系统，其中，所述流体致动器联接在第二通道区段11处，并且控制单元12构造成用于，调节通过流体通道2至流体致动器和/或来自流体致动器的流体的流量。
图2A示出根据第一变型方案的阀组件15，其也能够被称为第一阀组件15A。阀组件15包括流量调节器1。阀组件15尤其实施为阀岛（Ventilinsel）。阀组件15包括载体区段16，所述载体区段例如实施为载体板或实施为载体壳体。载体区段16示范性地包括用于装备阀模块17的装备侧。所述装备侧优选是载体区段16的上侧。载体区段16还包括多个流体联接件18，其尤其实施为软管联接件。所述流体联接件18适宜地布置在载体区段的联接侧处，所述联接侧优选垂直于装备侧进行取向并且例如呈现载体区段16的前侧。
流体联接件18例如用于联接流体致动器、例如驱动缸。根据一种可行的设计方案，提供一种由阀组件15和流体致动器、例如驱动缸组成的系统，其中，所述流体致动器联接在至少一个流体联接件18处，并且所述控制单元12构造成用于，调节通过流体联接件18至流体致动器和/或来自流体致动器的流体的流量。
流体通道2包括布置在载体区段16中的通道区段20，经由所述通道区段，流体从阀模块17进行流动和/或流动至阀模块17。示范性地，通道区段20包括第一通道区段10。第一通道区段10例如是通过载体区段16走向的供给通道，所述供给通道将一个、多个或所有阀单元3与流体源流体地连接。载体区段16还包括多个第二通道区段11，所述第二通道区段分别将相应的阀单元3与相应的流体联接件18流体地连接。载体区段16、尤其通道区段20示范性地还包括第三通道区段19，所述第三通道区段将一个、多个或所有阀单元3与流体流出口（Fluidsenke）、尤其阀组件15的周围环境流体地连接。
阀组件15还包括多个布置在载体区段16处的阀模块17。阀模块17示范性地布置在载体区段16的装备侧上。阀模块17尤其彼此并排布置，更确切地说优选沿排列方向进行布置，所述排列方向示范性地对应于载体区段的纵向方向。阀模块优选板形地和/或方形地进行实施。阀模块17共同形成方形的阀模块台（Ventilmodulblock）。
优选地，阀模块17中的一个包括阀单元3，所述阀单元尤其如前面阐述的那样进行实施。多个或所有阀模块17尤其包括相应的阀单元3。关于阀单元3的阐述优选适用于多个或所有阀单元3。阀单元3能够尤其包括互相连接成全桥的四个阀，所述四个阀例如能够分别通过两个相应的压电式预控阀来操纵。阀单元3优选构造成用于，将相应的第二通道区段11选择性地与第一通道区段10或第三通道区段19连接或截止。阀单元3构造成用于，影响从第一通道区段10至相应的第二通道区段11的流体的流量和/或影响从相应的第二通道区段11至第三通道区段19的流体的流量。
阀组件15包括压力传感器组件6、尤其第一压力传感器8和/或第二压力传感器9。压力传感器组件6的第一压力传感器8示范性地布置在载体区段16中。备选地，一个、多个或所有阀模块17能够包括相应的第一压力传感器8。优选地，一个、多个或所有阀模块17包括压力传感器组件6的相应的第二压力传感器9。备选地，载体区段16能够包括第二压力传感器9（或多个第二压力传感器9）。示范性地，压力传感器组件6包括第三压力传感器21，所述第三压力传感器优选布置在载体区段16中并且尤其用于检测在第三通道区段19中的流体压力。载体区段16的压力传感器8、21还能够相应地被称为载体区段压力传感器22。控制单元12用所述载体区段压力传感器22来检测流体压力。
阀组件15还包括流量传感器5。示范性地，阀组件15包括多个流量传感器5，其中，每个流量传感器配属于相应的阀单元3并且用于检测、尤其测量通过相应的阀单元3的流体的流量。示范性地，一个、多个或所有流量传感器5布置在载体区段16中。备选地，一个、多个或所有流量传感器能够布置在其他的位置处，例如布置在阀模块17中、布置在载体区段16之外、布置在流体联接件18处和/或布置在联接在流体联接件18处的外部的流体线路处。
示范性地，阀组件15包括控制模块34，所述控制模块适宜地布置在载体区段16上，尤其布置在阀模块17旁边。控制模块34包括控制单元12。
适宜地，阀单元3、控制单元12、流量传感器5和压力传感器组件6共同形成阀组件15的流量调节器1。
图2B示出根据第二变型方案的阀组件15，其也能够被称为第二阀组件15B。关于阀组件15的、尤其关于第一阀组件15A的阐述适宜地也适用于第二阀组件15B。
优选地，在第二阀组件15B中，流量传感器5布置在载体区段16之外。示范性地，每个流量传感器5经由相应的外部的流体线路33联接在相应的流体联接件18处。备选地，每个流量传感器5能够联接、尤其直接联接在相应的流体联接件18处。流量传感器5尤其实施为外部的流量传感器。例如，流量传感器5实施为流量传感器模块。每个流量传感器5适宜地流体地连接到相应的流体联接件18与待经由该联接件18以压力流体进行加载的流体致动器之间。
阀组件15适宜地还包括输入模块35，每个流量传感器5联接在所述输入模块处，示范性地经由通讯线路36进行联接，所述通讯线路尤其在载体区段16之外走向。输入模块35适宜地布置在载体区段16上，尤其布置在控制模块34旁边。备选地，流量传感器5能够直接联接在控制模块34处。
图3示出具有流量计算信号23（以虚线示出）和流量测量信号24（以实线示出）的图表。在水平轴线上绘出时间，并且在竖直轴线上绘出流量，例如作为质量流或体积流。
图3还示出流量传感器5的测量范围25和计算范围26，所述计算范围位于测量范围25之外。示范性地，测量范围25位于下极限值27与上极限值28之间。计算范围26、尤其第一计算范围29位于测量范围25下方，尤其位于下极限值27下方。计算范围26、尤其第二计算范围30位于测量范围25上方，尤其位于上极限值28上方。
流量测量信号24是用流量传感器5检测到的流量的时间上的走向。用流量传感器测量流量仅在测量范围25内是可行的和/或是可靠的。例如，流量传感器5在测量范围25之外（也就是说，在上极限值28上方和/或在下极限值27下方）进入饱和。
控制单元12构造成用于，响应于流量位于流量传感器5的测量范围25中而占据第一运行模式。在第一运行模式中，控制单元12基于用流量传感器5检测到的流量来执行第一流量调节。第一流量调节对应于前面阐述的流量调节，其中，控制单元12将由流量传感器5检测到的流量（也就是说，尤其流量测量信号24）用作流量实际值。也就是说，控制单元12构造成用于，在第一运行模式中将用流量传感器5检测到的流量、尤其流量测量信号24与流量理论值进行比较，并且基于所述比较来提供用于操控阀单元3的操控信号，以便尤其设定阀环节4的位置。控制单元12如此提供操控信号，使得通过阀环节4的由此所促使的位置使检测到的流量、尤其流量测量信号24朝着流量理论值进行改变。
控制单元12还构造成用于，响应于流量位于流量传感器5的测量范围25之外而占据第二运行模式。在第二运行模式中，控制单元12基于用压力传感器组件6检测到的流体压力来执行流量控制，和/或基于用压力传感器组件6检测到的流体压力来执行流量调节。
控制单元12尤其构造成用于，在第二运行模式中基于第一流体压力和第二流体压力来执行流量控制，或基于第一流体压力和第二流体压力来执行流量调节。
优选地，控制单元12在第二运行模式中基于用压力传感器组件6检测到的两个流体压力和阀单元3的流导来执行流量控制和/或第二流量调节，所述流导尤其取决于阀环节4的开度。尤其地，控制单元12基于用压力传感器组件6检测到的两个流体压力和所述流导来计算流量、尤其流量计算信号23、例如质量流，并且基于所计算的流量来执行流量控制和/或第二流量调节。
控制单元12尤其将流量计算信号23计算为p1*D*L*DF，也就是说，p1、D、L和DF的积，其中，p1是压力下降前的绝对初级压力，D是流体的密度，L是流导，并且DF是无量纲的流量函数，所述流量函数取决于压力下降后的次级压力与压力下降前的初级压力的压力比。初级压力和次级压力用压力传感器组件6检测。例如，初级压力p1是用第一压力传感器8检测到的第一流体压力，并且次级压力是用第二压力传感器9检测到的第二流体压力，尤其在如下的情况中，其中，流体从第一通道区段10流动至第二通道区段11。初级压力p1还能够是用第二压力传感器9检测到的第二流体压力，并且次级压力能够是用第三压力传感器21检测到的第三流体压力，尤其在如下的情况中，其中，流体从第二通道区段11流动至第三通道区段19。
检测到的流体压力还能够是例如在流体从第一通道区段10流动到第二通道区段11中时尤其用第一压力传感器8和第二压力传感器9进行测量的压力差。检测到的流体压力还能够是例如在流体从第二通道区段11流动到第三通道区段19中时用第二压力传感器9和第三压力传感器21进行测量的压力差。
优选地，控制单元12构造成用于，在第二运行模式中基于检测到的流体压力来计算流量、尤其流量计算信号23，并且基于所计算的流量、尤其流量计算信号23来执行第二流量调节或流量控制。例如，控制单元12构造成用于，在第二运行模式中在考虑阀单元3的流量特性的情况下执行流量控制，或在考虑阀单元3的流量特性的情况下执行第二流量调节。流量特性例如是壳体特性。优选地，流量特性是流导，尤其是阀单元3和/或流体通道2的流导。控制单元12例如构造成用于，检测阀环节4的开度，并且基于所述开度来测定流量特性、尤其流导。适宜地，阀单元3包括用于检测阀环节4的开度的位置传感器。
控制单元12尤其构造成用于，在第二运行模式中基于流体压力和流量特性、尤其流导来计算流量、尤其流量计算信号23。例如，控制单元12在第二运行模式中基于两个流体压力和流量特性来计算流量计算信号23，其中，所述两个流体压力包括第一流体压力（在阀单元3之前）和第二流体压力（在阀单元3之后）。例如，控制单元形成这两个流体压力的比并且从中计算出流量计算信号23。
控制单元12构造成用于，在第二运行模式中基于所计算的流量、尤其流量计算信号23来执行第二流量调节。第二流量调节对应于前面阐述的流量调节，其中，控制单元12将基于流体压力进行计算的流量（也就是说，尤其流量计算信号23）用作流量实际值。也就是说，控制单元12构造成用于，在第二运行模式中将基于流体压力进行计算的流量、尤其流量计算信号23与流量理论值进行比较，并且基于所述比较来提供用于操控阀单元3的操控信号，以便尤其设定阀环节4的位置。控制单元12如此提供操控信号，使得通过阀环节4的由此所促使的位置使所计算的流量、尤其流量计算信号23朝着流量理论值进行改变。
优选地，控制单元12构造成用于，在第二运行模式中不基于用流量传感器5检测到的流量、尤其不基于流量测量信号24来执行流量控制，和/或不基于用流量传感器5检测到的流量、尤其不基于流量测量信号来执行第二流量调节。优选地，在第二流量调节时，控制单元12不考虑流量测量信号24。在第二流量调节时，流量实际值尤其不是流量测量信号24和/或不基于流量测量信号24。可选地，控制单元12能够构造成用于，在第二运行模式中没有用流量传感器5检测流量。
第二流量调节能够被称为流量粗调节，和/或第一流量调节能够被称为流量细调节。在第一流量调节时的误差（也就是说，尤其在流量理论值与实际的流量之间的差）优选小于在第二流量调节时的误差。
控制单元12尤其构造成用于，响应于流量位于测量范围25之外（例如在流量达到和/或超过上极限值28或下极限值27时）而从第一运行模式切换到第二运行模式。控制单元12还构造成用于，响应于流量位于测量范围25内而从第二运行模式切换到第一运行模式。
测量范围25适宜地存储在控制单元12中。上极限值28和/或下极限值27尤其存储在控制单元12中。控制单元12优选构造成用于，将借助于流量传感器5检测到的流量（也就是说，尤其流量测量信号24）与测量范围25、尤其上极限值28和/或下极限值27进行比较并且基于所述比较来选择性地占据第一运行模式或第二运行模式。备选或附加于此，控制单元12能够构造成用于，基于流量测量信号24的信号特性、尤其饱和信号特性来占据第二运行模式。
优选地，下极限值27和/或上极限值28在控制单元12中能够被设定、尤其能够被参数化。尤其当流量传感器5是外部流量传感器并且存在例如（特定运用下）不同类型的可应用的流量传感器时，测量范围25能够通过可参数化的极限27、28来设定。
优选地，控制单元12构造成用于，在第一运行模式中的第一流量调节和在第二运行模式中的第二流量调节和/或流量控制之间提供连续的过渡。连续的过渡尤其意味着，在流体的实际的流量方面不存在跃变。例如，控制单元12通过如下方式实现所述连续的过渡，即控制单元12在过渡时仅连续地和/或仅以预先确定的极限来改变操控信号。例如，控制单元12构造成用于，在第一运行模式和第二运行模式之间进行切换时限制操控信号的最大改变。
控制单元12能够构造成用于，在第一流量调节与第二流量调节之间提供连续的过渡，其方式为，控制单元12在检测到的流量、尤其流量测量信号24与所计算的流量、尤其流量计算信号23之间提供连续的过渡。控制单元12尤其构造成用于，在从第一运行模式过渡到第二运行模式时在考虑检测到的流量的情况下计算该所计算的流量，从而检测到的流量和所计算的流量的过渡是连续的。
例如，控制单元12构造成用于，在从测量范围25到计算范围26的过渡范围中，借助于过渡算法提供过渡特性，其中，误差（适宜地为所计算的流量、尤其流量计算信号23的误差）是单调递增的并且优选在再次进入到测量范围25中时对应于用于测量范围25的准确度预设。在离开测量范围25时尤其不进行流量的跃变形的改变。在测量范围25中的第一流量调节期间，控制单元12适宜地识别流量特性方面的不准确度（例如增压阀座密封偏移，Booster-Seat-Sealing Offset）并且在离开测量范围25时（也就是说，从第一运行模式变换到第二运行模式中时）将所述不准确度用于补偿尤其所计算的流量的误差。
例如，控制单元12构造成用于，在第一运行模式中基于检测到的流体压力来计算流量、尤其流量计算信号23，并且基于用流量传感器5检测到的流量、尤其流量测量信号24来测定所计算的流量的、尤其流量计算信号23的误差31。误差31示范性地是尤其在第一运行模式中在流量计算信号23与流量测量信号24之间的差。误差31能够尤其关于流量特性、尤其流导。误差31例如是增压阀座密封偏移。控制单元12优选构造成用于，在第二运行模式中考虑所测定的误差31。控制单元12尤其构造成用于，在第二运行模式中在考虑所测定的误差31的情况下计算该所计算的流量、尤其流量计算信号23，尤其如此进行计算，使得所测定的误差31得到补偿、尤其被降低或消除。
示范性地，流量传感器5是单向的，从而测量范围25仅包括流体的第一流动方向7。控制单元12适宜地构造成用于，响应于流体沿与第一流动方向7相反的第二流动方向流动而占据第二运行模式。示范性地，测量范围25限制于第一流动方向7、例如正向的流动方向，并且第一计算范围29包括第二流动方向、尤其负向的流动方向。控制单元12构造成用于，响应于流量从测量范围25过渡到第一计算范围29中而从第一运行模式变换到第二运行模式中。
例如，流量传感器5是单向的并且包括从第一极限值27（例如0 L/min）直至第二极限值28（例如200 L/min）的测量范围25。阀单元3例如能够提供沿第一流动方向7直至流量极限值32（例如800 L/min）的流量。第二计算范围30从第二极限值28延伸直至流量极限值32。控制单元12构造成用于，在测量范围25中占据第一运行模式，并且在第二计算范围30中占据第二运行模式。优选地，控制单元12还构造成用于，在第一计算范围29中占据第二运行模式。
根据另一示例，流量传感器5是双向的并且包括从第一极限值27（例如-200 L/min）直至第二极限值28（例如200 L/min）的测量范围25，其中，第一极限值27涉及与第二极限值28不同的流动方向。控制单元12构造成用于，在测量范围25中占据第一运行模式并且在第二计算范围30中占据第二运行模式。优选地，控制单元12还构造成用于，在第一计算范围29中占据第二运行模式。
优选地，控制单元12构造成用于在不存在流量传感器5时始终占据第二运行模式。例如，控制单元12构造成用于，判定是否存在流量传感器5，例如判定是否有流量传感器5联接在输入模块5和/或控制单元12处。响应于控制单元12判定不存在流量传感器5，控制单元12始终占据第二运行模式。响应于控制单元12判定存在流量传感器5，控制单元12在流量位于测量范围25中时占据第一运行模式，并且在流量位于测量范围25之外时占据第二运行模式。
流量调节器1和/或阀组件15能够根据具有以下步骤的方法来运行：
在第一步骤中，控制单元12响应于流量位于流量传感器5的测量范围25中而占据第一运行模式，并且在第一运行模式中基于用流量传感器5检测到的流量来执行第一流量调节。控制单元12在第一运行模式中不执行第二流量调节和/或流量控制。
在第二步骤中，控制单元12响应于流量位于流量传感器5的测量范围25之外而占据第二运行模式，并且在第二运行模式中基于检测到的流体压力来执行流量控制和/或第二流量调节。控制单元12在第二运行模式中不执行第一流量调节。
在运行阀组件15时首先例如进行流体、尤其压缩空气从第一通道区段10经由阀单元3至第二通道区段11、尤其至流体联接件18的流动。例如，对流体联接件18进行通风。流量位于测量范围25中，从而控制单元12占据第一运行模式并且执行第一流量调节。
可选地，流量被提高，从而流量离开测量范围25。控制单元12例如借助于流量传感器5探测到流量位于测量范围25之外，则变换到第二运行模式中并且尤其基于由第一压力传感器8和第二压力传感器9检测到的流体压力以及优选阀环节4的开度来执行第二流量调节。
可选地进行流动的方向改变，从而流量离开测量范围25，例如通过如下方式，即对流体联接件18进行排气，流体适宜地从第二通道区段11经由阀单元3流动至第三通道区段19。流体尤其从流体联接件18经由阀单元3流动至第三通道区段19。控制单元12例如借助于流量传感器5探测到流量位于测量范围25之外，则变换到第二运行模式中并且尤其基于由第二压力传感器9和第三压力传感器21检测到的流体压力以及优选阀环节4的开度来执行第二流量调节。

Claims (15)

1.流量调节器(1)，所述流量调节器包括阀单元(3)用于影响通过流体通道(2)的流体的流量、流量传感器(5)用于检测通过所述流体通道(2)的流体的流量、压力传感器组件(6)用于检测流体的流体压力、以及控制单元(12)，所述控制单元构造成用于，响应于所述流量位于所述流量传感器(5)的测量范围(25)中而占据第一运行模式并且在所述第一运行模式中基于用所述流量传感器(5)检测到的流量来执行第一流量调节，并且响应于所述流量位于所述流量传感器(5)的测量范围(25)之外而占据第二运行模式并且在所述第二运行模式中基于检测到的流体压力来执行流量控制和/或基于检测到的流体压力来执行第二流量调节，其中，所述控制单元(12)构造成用于，在所述第一运行模式中的第一流量调节和在所述第二运行模式中的第二流量调节和/或在所述第二运行模式中的流量控制之间提供连续的过渡。
2.根据权利要求1所述的流量调节器(1)，其中，所述控制单元(12)构造成用于，在所述第二运行模式中基于检测到的流体压力来计算流体的流量，并且基于所计算的流量来执行所述第二流量调节和/或所述流量控制。
3.根据权利要求1或2所述的流量调节器(1)，其中，所述控制单元(12)构造成用于，在所述第二运行模式中不基于用所述流量传感器(5)检测到的流量来执行所述流量控制和/或不基于用所述流量传感器(5)检测到的流量来执行所述第二流量调节。
4.根据权利要求1或2所述的流量调节器(1)，其中，所述压力传感器组件(6)包括沿流动方向(7)布置在所述阀单元(3)之前的第一压力传感器(8)，以用于检测第一流体压力，并且包括沿流动方向(7)布置在所述阀单元(3)之后的第二压力传感器(9)，以用于检测第二流体压力，并且所述控制单元(12)构造成用于，在所述第二运行模式中基于所述第一流体压力和所述第二流体压力来执行所述流量控制，或基于所述第一流体压力和所述第二流体压力来执行所述第二流量调节。
5.根据权利要求1或2所述的流量调节器(1)，其中，所述控制单元(12)构造成用于，在所述第二运行模式中在考虑所述阀单元(3)的流量特性的情况下执行所述流量控制，或在考虑所述阀单元的流量特性的情况下执行所述第二流量调节。
6.根据权利要求5所述的流量调节器(1)，其中，所述阀单元(3)包括用于影响流体的流量的阀环节(4)，并且所述控制单元(12)构造成用于，检测所述阀环节(4)的开度，并且基于所述开度来测定所述流量特性。
7.根据权利要求1或2所述的流量调节器(1)，其中，所述控制单元(12)构造成用于，在所述第一运行模式中基于检测到的流体压力来计算流量，并且基于用所述流量传感器(5)检测到的流量来测定所计算的流量的误差(31)。
8.根据权利要求7所述的流量调节器(1)，其中，所述控制单元(12)构造成用于，在所述第二运行模式中考虑所测定的误差。
9.根据权利要求1或2所述的流量调节器(1)，其中，所述流量传感器(5)实施成单向的，从而所述测量范围(25)仅包括流体的第一流动方向(7)，并且所述控制单元(12)构造成用于，响应于流体沿与所述第一流动方向(7)相反的第二流动方向流动而占据所述第二运行模式。
10.根据权利要求1或2所述的流量调节器(1)，其中，所述流量传感器(5)是热式流量传感器。
11.根据权利要求1或2所述的流量调节器(1)，其中，所述压力传感器组件(6)构造成用于，检测流体的两个流体压力，并且所述控制单元(12)构造成用于，在所述第二运行模式中基于两个检测到的流体压力和所述阀单元(3)的流导来执行所述流量控制和/或所述第二流量调节。
12.根据权利要求11所述的流量调节器(1)，其中，所述阀单元(3)的流导取决于阀开口。
13.阀组件(15)，所述阀组件包括根据权利要求1至12中任一项所述的流量调节器、载体区段(16)和多个布置在所述载体区段(16)处的阀模块(17)，其中，所述阀模块(17)中的一个包括所述阀单元(3)。
14.根据权利要求13所述的阀组件(15)，其中，所述流体通道(2)包括布置在所述载体区段(16)中的通道区段(20)，经由所述通道区段，流体从所述阀模块(17)进行流动和/或流动至所述阀模块(17)，并且其中，所述压力传感器组件(6)包括布置在所述载体区段(16)中的载体区段压力传感器(22)，所述控制单元(12)用所述载体区段压力传感器来检测流体压力。
15.用于运行根据权利要求1至12中任一项所述的流量调节器(1)或根据权利要求13或14所述的阀组件(15)的方法，所述方法包括如下步骤：
-响应于流量位于所述流量传感器(5)的测量范围(25)中而占据所述第一运行模式并且基于用所述流量传感器(5)在第一运行模式中检测到的流量来执行所述第一流量调节，以及
-响应于流量位于所述流量传感器(5)的测量范围(25)之外而占据所述第二运行模式并且基于在第二运行模式中检测到的流体压力来执行所述流量控制和/或所述第二流量调节。
CN202110987887.8A 2020-08-26 2021-08-26 流量调节器、阀组件和方法 Active CN114110247B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020210777.7A DE102020210777A1 (de) 2020-08-26 2020-08-26 Durchflussregler, Ventilanordnung und Verfahren
DE102020210777.7 2020-08-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114110247A CN114110247A (zh) 2022-03-01
CN114110247B true CN114110247B (zh) 2024-04-26

Family

ID=80221400

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110987887.8A Active CN114110247B (zh) 2020-08-26 2021-08-26 流量调节器、阀组件和方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11561560B2 (zh)
CN (1) CN114110247B (zh)
DE (1) DE102020210777A1 (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004246826A (ja) * 2003-02-17 2004-09-02 Stec Inc マスフローコントローラ
JP2008050959A (ja) * 2006-08-23 2008-03-06 Denso Corp バルブ開閉制御装置
CN101403421A (zh) * 2007-09-13 2009-04-08 通用汽车环球科技运作公司 机电变速器操作期间监测控制换档模式的阀的方法和装置
EP3105647A1 (en) * 2014-02-13 2016-12-21 MKS Instruments, Inc. System for and method of providing pressure insensitive self verifying mass flow controller
WO2018086824A1 (de) * 2016-11-14 2018-05-17 Festo Ag & Co. Kg Ventilanordnung und damit ausgestattete fluidbetätigte stellvorrichtung
CN108227763A (zh) * 2016-12-15 2018-06-29 株式会社堀场Stec 流量控制装置和程序存储介质
CN110131432A (zh) * 2019-05-24 2019-08-16 嘉兴怀莲贸易有限公司 一种水质综合检测测量仪使用系统

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6973375B2 (en) * 2004-02-12 2005-12-06 Mykrolis Corporation System and method for flow monitoring and control
US7740024B2 (en) * 2004-02-12 2010-06-22 Entegris, Inc. System and method for flow monitoring and control
US7493195B2 (en) * 2005-05-20 2009-02-17 Dresser, Inc. Fluid regulation control
US7640078B2 (en) * 2006-07-05 2009-12-29 Advanced Energy Industries, Inc. Multi-mode control algorithm
US7826986B2 (en) 2008-09-26 2010-11-02 Advanced Energy Industries, Inc. Method and system for operating a mass flow controller
JP5101581B2 (ja) * 2009-08-25 2012-12-19 株式会社堀場エステック 流量制御装置
US9557744B2 (en) * 2012-01-20 2017-01-31 Mks Instruments, Inc. System for and method of monitoring flow through mass flow controllers in real time
US9846074B2 (en) * 2012-01-20 2017-12-19 Mks Instruments, Inc. System for and method of monitoring flow through mass flow controllers in real time
US10031005B2 (en) * 2012-09-25 2018-07-24 Mks Instruments, Inc. Method and apparatus for self verification of pressure-based mass flow controllers
US20160111257A1 (en) * 2014-10-17 2016-04-21 Lam Research Corporation Substrate for mounting gas supply components and methods thereof
ITUB20153497A1 (it) * 2015-09-09 2017-03-09 Fimcim Spa Impianto di condizionamento e/o riscaldamento e processo di controllo dello stesso impianto
US11105664B2 (en) * 2017-03-23 2021-08-31 Honeywell International Inc. Apparatus and method for creating inferential process flow measurements using flow restrictor and upstream and downstream pressure measurements

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004246826A (ja) * 2003-02-17 2004-09-02 Stec Inc マスフローコントローラ
JP2008050959A (ja) * 2006-08-23 2008-03-06 Denso Corp バルブ開閉制御装置
CN101403421A (zh) * 2007-09-13 2009-04-08 通用汽车环球科技运作公司 机电变速器操作期间监测控制换档模式的阀的方法和装置
EP3105647A1 (en) * 2014-02-13 2016-12-21 MKS Instruments, Inc. System for and method of providing pressure insensitive self verifying mass flow controller
WO2018086824A1 (de) * 2016-11-14 2018-05-17 Festo Ag & Co. Kg Ventilanordnung und damit ausgestattete fluidbetätigte stellvorrichtung
CN108227763A (zh) * 2016-12-15 2018-06-29 株式会社堀场Stec 流量控制装置和程序存储介质
CN110131432A (zh) * 2019-05-24 2019-08-16 嘉兴怀莲贸易有限公司 一种水质综合检测测量仪使用系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
阀-泵并联变模式液压调速系统设计与实验研究;丁海港;张鹤;赵继云;王振兴;史继江;蔺超文;;液压与气动;20181214(第12期);1-15 *

Also Published As

Publication number Publication date
US11561560B2 (en) 2023-01-24
US20220066480A1 (en) 2022-03-03
DE102020210777A1 (de) 2022-03-03
CN114110247A (zh) 2022-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102028372B1 (ko) 압력식 유량 제어 장치 및 그 이상 검지 방법
CA2668315C (en) Intelligent pressure regulator
EP1017950B1 (en) Diagnostic device and method for pressure regulator
KR101362601B1 (ko) 유동 모니터링 및 제어 시스템과 그 방법
US10619761B2 (en) Valve and a method of operating a valve
JP7495759B2 (ja) バルブ、及びバルブの異常診断方法
US20050278074A1 (en) Feedback control methods and apparatus for electro-pneumatic control systems
RU2719266C2 (ru) Способ и система для испытания приводного механизма клапана, а также соответствующее компьютерное устройство
CN114110247B (zh) 流量调节器、阀组件和方法
US10502238B2 (en) Electropneumatic positioner and a field device having an electro-pneumatic positioner
US11714020B2 (en) Diagnostic device, control device, fluid system and method for diagnosing leakage of pressurized fluid
CN111255944B (zh) 一种带位置和流量复合反馈功能的先导式比例流量阀
US20240131767A1 (en) Hydraulic device and method for regulating a hydraulic device
US20210404559A1 (en) Inlet controlled regulating valve
Stauch et al. Proportional Leak-Free Pressure Control Valve
US20060081294A1 (en) Pressure regulator with integrated flow switch
CN116734031A (zh) 气动控制的阀单元，阀设备和用于运行阀单元的方法
CN111749955A (zh) 系统和方法
MXPA00002805A (en) Intelligent pressure regulator

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant