DE102018219642A1 - Method for determining a remaining operating time of a magnetic coil of an electromagnetic actuator - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer verbleibenden Betriebsdauer (ΔR1, ΔR4) einer Magnetspule eines elektromagnetischen Aktors, insbesondere eines Ventils, wobei bei jeder Betätigung des elektromagnetischen Aktors mittels der Magnetspule eine Betriebsdauer (Δt) als Zeitdauer der Betätigung und eine Temperatur (T) der Magnetspule (131) während oder nach der Betätigung ermittelt werden, wobei die Temperatur (T) der Magnetspule einem von mehreren vorgegebenen Temperaturbereichen (ΔT1-ΔT7) zugeordnet wird, wobei über die Betätigungen hinweg die Betriebsdauern (Δt) für die jeweiligen Temperaturbereiche (ΔT1-ΔT7) separat addiert werden, wobei ein Stufenkollektiv (ΔH2) für die verschiedenen Temperaturbereiche (ΔT1-ΔT7) gebildet wird, indem für jeden Temperaturbereich (ΔT1-ΔT7) jeweils die Betriebsdauern aller Temperaturbereiche mit höheren Temperaturwerten hinzu addiert werden, und wobei für einen bestimmten Temperaturbereich (ΔT1, ΔT4) eine verbleibende Betriebsdauer (ΔR1, ΔR4) der Magnetspule ermittelt wird. The invention relates to a method for determining a remaining operating time (.DELTA.R 1 , .DELTA.R 4 ) of a solenoid coil of an electromagnetic actuator, in particular a valve, with each time the electromagnetic actuator is actuated by means of the solenoid coil, an operating time period (.DELTA.t) as the operating time period and a temperature T) of the magnet coil (131) can be determined during or after the actuation, the temperature (T) of the magnet coil being assigned to one of a plurality of predetermined temperature ranges (ΔT 1 -ΔT 7 ), the operating times (Δt) for the actuations respective temperature ranges (ΔT 1 -ΔT 7 ) are added separately, a step collective (ΔH 2 ) for the different temperature ranges (ΔT 1 -ΔT 7 ) being formed by the operating times of all temperature ranges for each temperature range (ΔT 1 -ΔT 7 ) are added with higher temperature values, and for a certain temperature range ( ΔT 1 , ΔT 4 ) a remaining operating time (ΔR 1 , ΔR 4 ) of the magnet coil is determined.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer verbleibenden Betriebsdauer einer Magnetspule eines elektromagnetischen Aktors, insbesondere eines Ventils, insbesondere eines hydraulischen Ventils.The present invention relates to a method for determining a remaining operating time of a magnetic coil of an electromagnetic actuator, in particular a valve, in particular a hydraulic valve.
Stand der TechnikState of the art
Ventile, insbesondere hydraulische Ventile, werden in der Regel unter Verwendung einer Recheneinheit bzw. eines entsprechenden Steuergeräts angesteuert. Ein solches Ventil weist dabei einen elektromagnetischen Antrieb (oder Aktor) und, im Falle eines hydraulischen Ventils, ein dazugehöriges hydraulisches Stellglied auf, mittels dessen durch Vorgabe eines bestimmten Stroms oder einer bestimmten Spannung eine gewünschte Größe, wie z.B. ein Volumenstrom oder ein Druck, eingestellt werden kann. Der Strom für den magnetischen Aktor kann dabei durch Anlegen einer Spannung, auch in pulsbreitenmodulierter Form, an eine Magnetspule bzw. die entsprechenden Windungen des magnetischen Aktors vorgegeben werden.Valves, in particular hydraulic valves, are generally controlled using a computing unit or a corresponding control device. Such a valve has an electromagnetic drive (or actuator) and, in the case of a hydraulic valve, an associated hydraulic actuator, by means of which a predetermined size, such as e.g. a volume flow or a pressure can be set. The current for the magnetic actuator can be predetermined by applying a voltage, also in pulse width modulated form, to a magnetic coil or the corresponding turns of the magnetic actuator.
Eine Magnetspule unterliegt aufgrund ständiger Beanspruchung einer Alterung und weist daher in der Regel nur eine begrenzte Betriebsdauer bzw. Lebensdauer auf. Bei Erreichen einer maximalen Betriebsdauer bzw. Lebensdauer ist mit einem Ausfall der Magnetspule und damit des Ventils zu rechnen.A magnetic coil is subject to aging due to constant stress and therefore generally only has a limited operating time or service life. When a maximum operating time or service life is reached, a failure of the solenoid and thus of the valve is to be expected.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren, eine Recheneinheit zur dessen Durchführung sowie ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method, a computing unit for carrying it out and a computer program and a machine-readable storage medium with the features of the independent claims are proposed. Advantageous embodiments are the subject of the subclaims and the following description.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Ermitteln einer verbleibenden Betriebsdauer - bzw. einer verbleibenden Lebensdauer oder Restlebensdauer - einer Magnetspule eines elektromagnetischen Aktors, insbesondere eines Ventils, insbesondere eines hydraulischen Ventils bzw. eines Hydraulikventils. Dabei werden bei jeder Betätigung des elektromagnetischen Aktors mittels der Magnetspule eine Betriebsdauer als Zeitdauer der Betätigung und eine Temperatur der Magnetspule während, oder ggf. nach, der Betätigung ermittelt. Die Temperatur der Magnetspule wird dabei insbesondere anhand eines ohmschen Widerstands der Magnetspule bzw. deren Wicklung ermittelt. Hierzu kann die Wicklungstemperatur berechnet werden oder es können geeignete Tabellen oder dergleichen hinterlegt sein bzw. verwendet werden, um einem bestimmten Widerstand eine bestimmte Temperatur zuzuordnen. Dabei kann insbesondere auch der Widerstand bzw. die Temperatur als ein Mittelwert über die Zeitdauer der Betätigung hinweg ermittelt werden.A method according to the invention serves to determine a remaining operating time - or a remaining service life or remaining service life - of a magnet coil of an electromagnetic actuator, in particular a valve, in particular a hydraulic valve or a hydraulic valve. Each time the electromagnetic actuator is actuated by means of the magnet coil, an operating period is determined as the duration of the actuation and a temperature of the magnet coil during, or possibly after, the actuation. The temperature of the magnetic coil is determined in particular on the basis of an ohmic resistance of the magnetic coil or its winding. For this purpose, the winding temperature can be calculated or suitable tables or the like can be stored or used to assign a certain temperature to a certain resistance. In particular, the resistance or the temperature can also be determined as an average over the duration of the actuation.
Die Temperatur der Magnetspule wird dann einem von mehreren vorgegebenen Temperaturbereichen zugeordnet. Diese mehrere Temperaturbereiche schließen sich dabei insbesondere aneinander an, d.h. der obere Grenzwert des einen Temperaturbereichs bildet zugleich den unteren Grenzwert des nächsten Temperaturbereichs. Insgesamt sollten die Temperaturbereiche dabei das gesamte Spektrum an Temperaturen, die beim Betrieb der Magnetspule auftreten können, abdecken. Je nach konkreter Betriebsart kann sich eine Magnetspule - aufgrund des Stromflusses - nämlich unterschiedlich stark erwärmen. Die Breite eines Temperaturbereichs kann je nach gewünschter Genauigkeit des vorgeschlagenen Verfahrens gewählt werden. Diese können beispielsweise alle die gleiche Breite aufweisen.The temperature of the magnetic coil is then assigned to one of several predetermined temperature ranges. These several temperature ranges in particular adjoin one another, i.e. the upper limit of one temperature range also forms the lower limit of the next temperature range. Overall, the temperature ranges should cover the entire range of temperatures that can occur during operation of the magnetic coil. Depending on the specific operating mode, a magnetic coil can heat up to different degrees due to the current flow. The width of a temperature range can be selected depending on the desired accuracy of the proposed method. These can all have the same width, for example.
Denkbar ist auch, beispielsweise bei einem länger andauernden Betätigungsvorgang, bei dem sich die Temperatur (stark) ändert, einen solchen Betätigungsvorgang in zwei oder mehr separate Betätigungen bzw. Betätigungsvorgänge im Sinne der zuvor erwähnten Betätigung aufzuteilen und entsprechend verschiedenen Temperaturbereichen zuzuordnen, um ein genaueres Ergebnis zu erhalten.It is also conceivable, for example in the case of a longer-lasting actuation process in which the temperature changes (greatly), to split such an actuation process into two or more separate actuations or actuation processes in the sense of the aforementioned actuation and to assign them to different temperature ranges in order to obtain a more precise result to obtain.
Weiterhin werden über die Betätigungen hinweg, d.h. Betätigung für Betätigung, die Betriebsdauern für die jeweiligen Temperaturbereiche separat addiert. Mit anderen Worten wird die Betriebsdauer einer aktuellen Betätigung zu den schon vorhandenen Betriebsdauern in demjenigen Temperaturbereich addiert, in den die aktuelle Temperatur während der aktuellen Betätigung fällt. Daraus wird dann ein sog. Stufenkollektiv für die verschiedenen Temperaturbereiche gebildet, indem für jeden Temperaturbereich jeweils die Betriebsdauern aller Temperaturbereiche mit höheren Temperaturwerten hinzu addiert werden. Damit wird also für jeden Temperaturbereich eine sog. Summenhäufigkeit der Betriebsdauern erhalten, bei der die Betriebsdauern der höheren Temperaturbereiche enthalten sind. Für den höchsten Temperaturbereich ergibt sich damit nur die Summe der Betriebsdauern in diesem Temperaturbereich. Für den zweithöchsten Temperaturbereich ergibt sich insgesamt die Summe der Betriebsdauern in dem höchsten Temperaturbereich, ergänzt um die Summe der Betriebsdauern in diesem zweithöchsten Temperaturbereich. Dieses Prinzip ist auch unter dem Begriff der linearen Schadensakkumulation bekannt, bei dem davon ausgegangen wird, dass durch eine unterschiedlich starke Einwirkung - hier die unterschiedlichen Temperaturbereiche - eine unterschiedlich starke Schädigung hervorgerufen wird. Für eine anschauliche Erläuterung hierzu sei an dieser Stelle auch auf die Figuren und die zugehörige Beschreibung verwiesen.Furthermore, the operating times for the respective temperature ranges are added separately across the actuations, ie actuation for actuation. In other words, the operating time of a current actuation is added to the already existing operating durations in the temperature range in which the current temperature falls during the current actuation. From this, a so-called step collective for the different temperature ranges is formed by adding the operating times of all temperature ranges with higher temperature values for each temperature range. Thus, a so-called total frequency of the operating times is obtained for each temperature range, which includes the operating times of the higher temperature ranges. For the highest temperature range, this only results in the sum of the operating times in this temperature range. For the second highest temperature range, the total of the operating times in the highest temperature range results, supplemented by the total of the operating times in this second highest temperature range. This principle is also known under the concept of linear damage accumulation, in which it is assumed that a different degree of damage - here the different temperature ranges - causes different degrees of damage. For a descriptive explanation of this, be on at this point also refer to the figures and the associated description.
Als einfaches Beispiel kann genannt werden, dass die Magnetspule bei höherer Temperatur innerhalb einer bestimmten Betriebsdauer mehr geschädigt wird als bei geringerer Temperatur. Entsprechend ist bei einem Betrieb bei höherer Temperatur eine geringere maximale Betriebsdauer bzw. Lebensdauer zu erwarten als bei einem Betrieb bei niedrigerer Temperatur.As a simple example it can be mentioned that the magnetic coil is damaged more at a higher temperature within a certain operating time than at a lower temperature. Accordingly, a shorter maximum operating time or service life is to be expected when operating at a higher temperature than when operating at a lower temperature.
Für einen bestimmten Temperaturbereich wird dann eine verbleibende Betriebsdauer der Magnetspule ermittelt. Hierzu wird insbesondere für den bestimmten Temperaturbereich und alle Temperaturbereiche mit niedrigeren Temperaturwerten jeweils anhand einer theoretischen maximalen Betriebsdauer der Magnetspule in dem jeweiligen Temperaturbereich (d.h. für den bestimmten Temperaturbereich sowie alle Temperaturbereiche mit niedrigeren Temperaturwerten) und der bisherigen Betriebsdauer gemäß Stufenkollektiv in dem jeweiligen Temperaturbereich eine verbleibende Betriebsdauer in dem jeweiligen Temperaturbereich ermittelt.A remaining operating time of the magnetic coil is then determined for a specific temperature range. For this purpose, in particular for the specific temperature range and all temperature ranges with lower temperature values, based on a theoretical maximum operating time of the magnetic coil in the respective temperature range (i.e. for the specific temperature range and all temperature ranges with lower temperature values) and the previous operating time according to the step collective in the respective temperature range Operating time determined in the respective temperature range.
Die theoretische maximale Betriebsdauer der Magnetspule in dem jeweiligen Temperaturbereich wird dabei insbesondere anhand eines Lebensdauermodells der Magnetspule ermittelt. Zugrunde liegt dabei die Annahme, dass bei unterschiedlicher Temperatur eine unterschiedliche Beanspruchung der Magnetspule erfolgt, was zu einer unterschiedlichen maximalen Betriebsdauer bzw. Lebensdauer je nach Temperatur führt. Ein solches Modell ergibt in der Regel einen glatten Verlauf, der mit abnehmender Temperatur eine höhere maximale Betriebsdauer aufweist. Um nun einem Temperaturbereich eine solche theoretische, maximale Betriebsdauer der Magnetspule zuzuordnen, kann von dem Temperaturbereich ein mittlerer Temperaturwert gewählt werden, für den die theoretische maximale Betriebsdauer aus dem Modell genommen wird. Konstanten oder Parameter für das Lebensdauermodell, um die theoretische maximale Betriebsdauer für verschiedene Temperaturen ermitteln zu können, sind dabei in der Regel für einen konkreten Typ von Magnetspule bzw. elektromagnetischem Aktor zu ermitteln, beispielsweise durch Simulation und/oder Testmessungen.The theoretical maximum operating time of the magnetic coil in the respective temperature range is determined in particular on the basis of a life model of the magnetic coil. This is based on the assumption that the solenoid coil is subjected to different loads at different temperatures, which leads to a different maximum operating time or service life depending on the temperature. Such a model usually results in a smooth course, which has a longer maximum operating time with decreasing temperature. In order to assign such a theoretical, maximum operating time of the magnetic coil to a temperature range, an average temperature value can be selected from the temperature range, for which the theoretical maximum operating time is taken from the model. Constants or parameters for the service life model, in order to be able to determine the theoretical maximum operating time for different temperatures, are generally to be determined for a specific type of magnetic coil or electromagnetic actuator, for example by simulation and / or test measurements.
Zu bedenken ist dann noch, dass zwar damit auch für den bestimmten Temperaturbereich eine verbleibende Betriebsdauer bzw. Restlebensdauer ermittelt wird, die direkt durch die zugehörige maximale Betriebsdauer aus dem Modell erhalten werden kann, dass aber auch bei niedrigeren Temperaturbereichen eine noch kürzere, verbleibende Betriebsdauer vorhanden sein kann. Aufgrund der zuvor erläuterten Verfahrensweise zur Ermittlung des Stufenkollektivs ist daher von diesen ermittelten, verbleibenden Lebensdauern die kürzeste zu wählen, d.h. als die verbleibende Betriebsdauer der Magnetspule wird diejenige verbleibende Betriebsdauer der Temperaturbereiche verwendet, die den geringsten Wert aufweist.It should also be considered that a remaining operating time or remaining service life is also determined for the specific temperature range, which can be obtained directly from the model by the associated maximum operating time, but that an even shorter, remaining operating time is available even at lower temperature ranges can be. On the basis of the previously explained procedure for determining the tier collective, the shortest remaining lifespan ascertained must be selected, i.e. the remaining operating time of the temperature ranges which has the lowest value is used as the remaining operating time of the magnetic coil.
Die verbleibende Betriebsdauer der Magnetspule (für den bestimmten Temperaturbereich) kann dabei vorzugsweise als Quotient oder als Differenz aus der bisherigen Betriebsdauer gemäß Stufenkollektiv und theoretischer maximaler Betriebsdauer der Magnetspule in dem betreffenden Temperaturbereich ermittelt werden. Mit anderen Worten wird also die verbleibende Betriebsdauer als Anteil von der theoretischen maximalen Betriebsdauer angegeben, oder aber als absoluter Wert, beispielsweise als Zahl verbleibender Betriebsstunden für diesen bestimmten Temperaturbereich.The remaining operating time of the magnetic coil (for the specific temperature range) can preferably be determined as a quotient or as a difference from the previous operating time according to the step collective and the theoretical maximum operating time of the magnetic coil in the relevant temperature range. In other words, the remaining operating time is given as a proportion of the theoretical maximum operating time, or as an absolute value, for example as a number of remaining operating hours for this specific temperature range.
Bei der praktischen Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens kann der auf diese Weise ermittelte Wert der verbleibenden Betriebsdauer der Magnetspule dann beispielsweise auf einer geeigneten Anzeige angezeigt werden, sodass ein Nutzer abschätzen kann, wann die Magnetspule bzw. der elektromagnetische Aktor oder die diesen Aktor enthaltende Komponente oder eine Komponente des Aktors zu wechseln ist.In the practical application of the proposed method, the value of the remaining operating time of the magnetic coil determined in this way can then be displayed, for example, on a suitable display, so that a user can estimate when the magnetic coil or the electromagnetic actuator or the component containing this actuator or a Component of the actuator is to be replaced.
Als der bestimmte Temperaturbereich kann dabei beispielsweise der zuletzt bei Betätigung auftretende Temperaturbereich verwendet werden, oder aber auch der aktuelle Temperaturbereich. Denkbar ist natürlich auch, dass auf die beschriebene Weise für mehrere oder gar alle vorgegebenen Temperaturbereiche die verbleibende Lebensdauer ermittelt und ggf. angezeigt wird, beispielsweise auch in graphischer Form.The specific temperature range used can be, for example, the temperature range that occurs most recently when actuated, or else the current temperature range. It is of course also conceivable that the remaining service life is determined and possibly displayed for several or even all predetermined temperature ranges in the manner described, for example also in graphic form.
Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht somit insbesondere ein Ablesen der (bisherigen) Beanspruchung der Magnetspule sowie eine Vorhersage der restlichen Lebensdauer. Außerdem ist eine Zustandserfassung ohne Änderungen an der Steuerung des elektromagnetischen Aktors möglich, auch eine Implementierung des Verfahrens in einer übergeordneten, beispielsweise auch entfernten Recheneinheit (z.B. Cloud) oder in der Firmware eines entsprechenden Steuergeräts des elektromagnetischen Aktors ist möglich. Denkbar sind auch eine Warnfunktion und/oder ein Hinweis auf einen bevorstehenden Austausch der Magnetspule bzw. des elektromagnetischen Aktors. Auch ist eine Implementierung in einem Modell anderer Schädigungsmechanismen (wie beispielsweise Abschaltspannungsspitzen) denkbar. Insgesamt kann damit auch der Einsatzbereich des elektromagnetischen Aktors bzw. der diesen Aktor enthaltenden Komponente bzw. einer Komponente des Aktors erweitert werden, da ein Nutzer beispielsweise höhere Umgebungstemperaturen nutzen kann, dafür aber die den elektromagnetischen Aktor enthaltende Komponente, z.B. Ventil, öfter wechseln muss.The proposed method thus enables, in particular, a reading of the (previous) stress on the magnetic coil and a prediction of the remaining service life. In addition, status detection is possible without changes to the control of the electromagnetic actuator, and the method can also be implemented in a higher-level, for example also remote computing unit (for example cloud) or in the firmware of a corresponding control unit of the electromagnetic actuator. A warning function and / or an indication of an impending replacement of the magnetic coil or the electromagnetic actuator are also conceivable. An implementation in a model of other damage mechanisms (such as switch-off voltage peaks) is also conceivable. Overall, the field of application of the electromagnetic actuator or the component containing this actuator or a component of the actuator can also be expanded, since a user can use higher ambient temperatures, for example, however, the component containing the electromagnetic actuator, such as the valve, has to be changed more often.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät für einen elektromagnetischen Aktor bzw. die den Aktor enthaltende Komponente, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.A computing unit according to the invention, e.g. a control device for an electromagnetic actuator or the component containing the actuator is, in particular in terms of programming, set up to carry out a method according to the invention.
Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.The implementation of a method according to the invention in the form of a computer program with program code for carrying out all method steps is also advantageous, since this causes particularly low costs, in particular if an executing control device is still used for further tasks and is therefore present anyway. Suitable data carriers for providing the computer program are in particular magnetic, optical and electrical memories, such as Hard drives, flash memory, EEPROMs, DVDs etc. It is also possible to download a program via computer networks (internet, intranet, etc.).
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and refinements of the invention result from the description and the attached drawing.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is shown schematically in the drawing using an exemplary embodiment and is described in detail below with reference to the drawing.
FigurenlisteFigure list
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1 zeigt schematisch ein Ventil mit Magnetspule, bei der ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist.1 shows schematically a valve with a magnetic coil, in which a method according to the invention can be carried out. -
2 zeigt schematisch ein Diagramm mit Stufenkollektiv und Lebensdauermodell zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform.2nd shows schematically a diagram with step collective and life model to explain a method according to the invention in a preferred embodiment.
Detaillierte Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing
In
Der Schieber
An den Elektromagneten
Weiterhin kann damit der durch die Magnetspule
In
Die sog. lineare Schadensakkumulation wird, wie schon erwähnt, zur Prognose der verbleibenden Betriebsdauer bzw. Lebensdauer von mechanischen Bauteilen verwendet, die einer schwingenden Beanspruchung unterliegen. Dies kann vorliegend auch bei der Magnetspule angewendet werden.As already mentioned, the so-called linear accumulation of damage is used to predict the remaining operating time or lifespan of mechanical components that are subject to an oscillating load. In the present case, this can also be applied to the magnetic coil.
Der Grundgedanke dieser Schadensakkumulation besteht darin, dass jede Schwingamplitude zu einer Teilschädigung der Komponente führt. In Summe führen diese einzelnen und sich wiederholenden Beanspruchungen letztlich irgendwann zum Ausfall des Bauteils. Für ein Ventil bzw. Hydraulikventil gilt damit, dass, sobald dieses elektrisch betätigt wird, durch die Magnetspule ein Strom fließt, was aufgrund des ohmschen Widerstands der Magnetspule bzw. deren Wicklung zu einer Erwärmung führt. Die Temperaturveränderungen führen wiederum zu Dehnungen und Spannungen und diese wiederum zur mechanischer Beanspruchung und letztendlich zum Ausfall, z.B. durch Kabelbruch, Isolationsschäden und dergleichen.The basic idea behind this damage accumulation is that each vibration amplitude leads to partial damage to the component. All in all, these individual and repetitive stresses eventually lead to component failure. For a valve or hydraulic valve, therefore, as soon as it is actuated electrically, a current flows through the magnet coil, which leads to heating due to the ohmic resistance of the magnet coil or its winding. The temperature changes in turn lead to strains and stresses, which in turn lead to mechanical stress and ultimately to failure, e.g. due to cable breakage, insulation damage and the like.
Es wird nun für jede Betätigung sowohl die Zeitdauer dieser Betätigung, und damit eine Betriebsdauer, als auch eine Temperatur der Magnetspule während dieser Betätigung ermittelt. Die Temperatur kann, wie schon erwähnt, über die Ermittlung des ohmschen Widerstands erhalten werden.For each actuation, both the duration of this actuation, and thus an operating duration, and a temperature of the magnetic coil during this actuation are determined. As already mentioned, the temperature can be obtained by determining the ohmic resistance.
Jede dieser einzelnen Zeitdauern bzw. Betriebsdauern, in der
Die einzelnen Betriebsdauern
Das erwähnte Stufenkollektiv wird nun erhalten, indem für jeden Temperaturbereich jeweils die Betriebsdauern aller Temperaturbereiche mit höheren Temperaturwerten hinzu addiert werden. Eine Betriebsdauer Hi gemäß Stufenkollektiv für einen bestimmten Temperaturbereich Ti ergibt sich somit gemäß
Zur Berechnung der theoretischen, maximalen Betriebsdauer bzw. Lebensdauer kann nun ein Lebensdauermodell wie das Modell nach Eyring herangezogen werden. Die theoretische, maximale Betriebsdauer τ oder zumindest eine Maßgröße hierfür kann diesem Modell zufolge mit folgender Formel ermittelt werden:
Anhand der
Entsprechend lässt sich damit aber auch für jeden Temperaturbereich im Stufenkollektiv eine noch verbleibende Betriebsdauer ermitteln, die sich aus der Differenz der theoretischen, maximalen Betriebsdauer bei dem Temperaturbereich und der aufsummierten Betriebsdauer gemäß Stufenkollektiv in dem Temperaturbereich ergibt. Beispielhaft ist dies für die Temperaturbereiche
Wie ebenfalls bereits erläutert, kann nun eine verbleibende Betriebsdauer des Ventils für einen bestimmten Temperaturbereich dadurch ermittelt werden, dass von den verbleibenden Betriebsdauern des bestimmten Temperaturbereichs sowie allen Temperaturbereichen mit niedrigeren Temperaturwerten diejenige verbleibende Betriebsdauer der Temperaturbereiche verwendet wird, die den geringsten Wert aufweist.As has also already been explained, a remaining operating time of the valve for a specific temperature range can now be determined by using the remaining operating time of the temperature ranges from the remaining operating times of the specific temperature range and all temperature ranges with lower temperature values.
Wenngleich auch in den Figuren ein Ventil
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