Die
Erfindung betrifft eine Ventilanordnung und insbesondere eine Ventilanordnung,
bei welcher der Betrieb des Ventils automatisch überwacht werden kann.The
The invention relates to a valve arrangement and in particular to a valve arrangement,
in which the operation of the valve can be monitored automatically.
Die
automatische Überwachung
des Betriebs eines Ventils, d.h. das Öffnen und Schließen, ist
insbesondere nützlich,
wenn das Ventil unter Bedingungen verwendet wird, bei denen Sicherheit
entscheidend oder eine präzise
Steuerung erforderlich ist. Solche Bedingungen können beispielsweise bei Beatmungssystemen
für Patienten
vorliegen, bei denen der Betrieb von Ventilen präzise gesteuert werden muss,
um sicherzustellen, dass dem Patienten eine richtige Dosis des Narkosemittels
verabreicht wird.The
automatic monitoring
the operation of a valve, i. the opening and closing is
especially useful,
when the valve is used under conditions where safety
decisive or a precise one
Control is required. Such conditions can for example in ventilation systems
for patients
in which the operation of valves must be precisely controlled,
To ensure that the patient has a correct dose of the anesthetic
is administered.
Eine
Ventilanordnung, die bei Beatmungsgeräten für Patienten verwendet werden
kann, ist in der US 5 265 594 (Olsson
et al.) beschrieben und enthält eine
variable Öffnung,
durch die ein Fluid fließen kann.
Ferner ist ein elastisches Membranverschlussmittel vorgesehen, dass
einstellbar ist, um die Öffnungsgröße in Abhängigkeit
der Aktion eines mitwirkenden Ventilschafts zu verändern, von
dem ein Teil einen beweglichen Magnetkern bildet. Ferner ist eine Sensoreinheit
vorgesehen, welche die Öffnungsgröße erkennt,
indem sie die elektrischen Eigenschaften einer elektrischen Schaltung überwacht,
die den Magneten und den Ventilschaft enthält. Auf diese Weise kann man
die Stellung des Ventilschafts innerhalb des Magneten bestimmen
und somit eine Angabe zum Öffnungsgrad
der Öffnung
erhalten. Von der Sensoreinheit kann ein Signal ausgegeben werden, welches
die Größe oder
Veränderungen
der Öffnung anzeigt
und zum Steuern des dem Magneten zugeführten Stroms verwendet wird.A valve assembly that can be used in ventilators for patients is in the US 5,265,594 (Olsson et al.) And includes a variable aperture through which fluid can flow. Further, there is provided an elastic diaphragm closing means that is adjustable to vary the opening size depending on the action of a cooperating valve stem of which a part forms a movable magnetic core. Further, a sensor unit is provided which detects the opening size by monitoring the electrical characteristics of an electrical circuit containing the magnet and the valve stem. In this way one can determine the position of the valve stem within the magnet and thus obtain an indication of the opening degree of the opening. From the sensor unit, a signal indicative of the size or variations of the opening and used to control the current supplied to the magnet may be output.
Eine
weitere Ventilanordnung, die bei Sprinklersystemen für den Brandschutz
verwendet werden kann, ist in der US
5 584 319 (Cholin) beschrieben und enthält eine optische Sensoreinheit,
von der ein Signal ausgegeben werden kann, das anzeigt, ob das Ventil
geöffnet
ist oder nicht. Das Licht der Sensoreinheit ist so angeordnet, dass
es nur dann von einem Ventilschaft reflektiert und von einem Fotodetektor
erfasst wird, wenn der Ventilschaft zum Freigeben einer Öffnung und
zum Öffnen
des Ventils bewegt wird.Another valve assembly that can be used with sprinkler systems for fire protection is in the US 5 584 319 (Choline) and contains an optical sensor unit from which a signal can be output that indicates whether the valve is open or not. The light of the sensor unit is arranged so that it is only reflected by a valve stem and detected by a photodetector when the valve stem is moved to release an opening and to open the valve.
Der
Betrieb beider Ventilanordnungen erfolgt durch Überwachung der Stellung des
Ventilschafts, von der die Stellung eines Verschlusselements und somit
die Öffnungsgröße abgeleitet
werden kann. Unter gewissen Umständen,
beispielsweise bei Verschleiß der
Ventilanordnung, kann sich der Ventilschaft bewegen, bevor etwaige
Größenveränderungen
der Ventilöffnung
auftreten, und somit bewirken, das falsche Signale von der Sensoreinheit
ausgegeben werden. Desweiteren kann ein Zusammenkleben der Verschlusselemente
wiederum bedeuten, dass an dem Ventilschaft vorgenommene Messungen
zu der Ausgabe von falschen Signalen von der Sensoreinheit führen.Of the
Operation of both valve assemblies is done by monitoring the position of
Valve stem, from which the position of a closure element and thus
the opening size derived
can be. Under certain circumstances,
for example, during wear of the
Valve assembly, the valve stem can move before any
size changes
the valve opening
occur, and thus cause the wrong signals from the sensor unit
be issued. Furthermore, a gluing of the closure elements
in turn, mean that measurements made on the valve stem
lead to the output of false signals from the sensor unit.
Aus
der EP 0063010 (Hurst
et al.), die eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 offenbart, ist es ferner bekannt, eine Ventilanordnung vorzusehen,
die eine ionisierende Strahlungsquelle und einen komplementären Detektor
umfasst, die ausgebildet sind, mit einem Verschlussmittel zusammenzuwirken,
um dessen Stellung direkt zu überwachen
und somit eine indirekte Angabe zu der Öffnungsgröße zu erhalten.From the EP 0063010 (Hurst et al.) Disclosing an arrangement according to the preamble of claim 1, it is further known to provide a valve assembly comprising an ionizing radiation source and a complementary detector adapted to cooperate with a shutter means to directly adjust its position to monitor and thus obtain an indirect indication of the opening size.
Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, mindestens eines der Probleme
zu lösen,
die mit den Anordnungen nach dem Stand der Technik verbunden sind.One
The aim of the present invention is to solve at least one of the problems
to solve,
which are associated with the arrangements of the prior art.
Dementsprechend
ist eine Ventilanordnung angegeben, die in Anspruch 1 beschrieben
und durch diesen gekennzeichnet ist. Durch Erfassen des Lichts,
welches Umgebungslicht oder Licht von einer zugeordneten Quelle
sein kann, das durch die Ventilöffnung
tritt, kann das Öffnen
und Schließen
des Ventils, d.h. die Öffnungsgröße, direkt überwacht werden.
Das erfasste Licht kann dann verwendet werden, um ein Ausgangssignal
von der Sensoreinheit bereitzustellen, das die tatsächliche Öffnungsgröße angibt
oder einfach angibt, ob das Ventil geöffnet oder geschlossen ist.Accordingly
a valve arrangement is given, which is described in claim 1
and is characterized by this. By detecting the light,
which ambient light or light from an associated source
that can be through the valve opening
occurs, can open
and closing
of the valve, i. the opening size, to be monitored directly.
The detected light can then be used to produce an output signal
from the sensor unit indicating the actual opening size
or simply indicates whether the valve is open or closed.
Zweckmäßigerweise
kann der Detektor ausgebildet sein, ein Ausgangssignal anzugeben,
das proportional zu dem Pegel der einfallenden Strahlung ist, wobei
das Ausgangssignal dann zur Berechnung der Öffnungsgröße, die für den Fluidfluss geöffnet ist, verwendet
werden kann.Conveniently,
the detector can be designed to indicate an output signal
which is proportional to the level of incident radiation, wherein
the output signal is then used to calculate the opening size opened for fluid flow
can be.
Die
Sensoreinheit kann ebenfalls ausgebildet sein, die Änderungsrate
der Öffnungsgröße zu überwachen,
die beispielsweise verwendet werden kann, um das Vorhandensein von
unerwünschten Schwingungen
beim Öffnen
des Ventils zu bestimmen.The
Sensor unit may also be formed, the rate of change
to monitor the opening size,
which, for example, can be used to detect the presence of
unwanted vibrations
When opening
to determine the valve.
Der
Detektor kann so konzipiert sein, dass er mehrere Ausgangssignale
abgibt, die jeweils auf Licht hindeuten, das durch einen zugehörigen Bereich
der Öffnung getreten
ist. Die Vielzahl von Ausgangssignalen kann vorteilhafterweise verwendet werden,
um den Betrieb der zugehörigen
Bereiche der Öffnung
zu überwachen,
und sie kann beispielsweise eine genauere Berechnung der Öffnungsgröße bereitstellen
oder auf ein ungleichmäßiges Öffnen der Öffnung hinweisen.Of the
Detector can be designed to have multiple output signals
which each point to light through an associated area
kicked the opening
is. The plurality of output signals can advantageously be used
to the operation of the associated
Areas of the opening
to monitor
and, for example, it can provide a more accurate calculation of opening size
or indicate uneven opening of the opening.
Ein
vorteilhaftes Ausführungsbeispiel
der Anordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung sieht die automatische Steuerung der Fluidflussrate vor, um
einen gewünschten
Fluss zu erhalten. Dies wird dadurch erzielt, indem die Sensoreinheit
ein Signal ausgibt, das die tatsächliche Öffnungsgröße angibt, und
indem eine Steuerung vorgesehen ist, die Mittel umfasst, welche
ausgebildet sind, den Druckunterschied stromaufwärts und stromabwärts der Öffnung zu
messen, um das von der Sensoreinheit ausgegeben Signal zu empfangen
und anhand des gemessenen Druckunterschieds und der Eingangsöffnungsgröße ein Flussventil
zu bestimmen.One
advantageous embodiment
the arrangement according to the present
The invention provides for the automatic control of the fluid flow rate
a desired one
To get river. This is achieved by the sensor unit
outputs a signal indicating the actual opening size, and
by providing a controller comprising means which
are designed to increase the pressure difference upstream and downstream of the opening
measure to receive the signal output from the sensor unit
and a flow valve based on the measured pressure difference and the input port size
to determine.
Ausführungsbeispiele
der Ventilanordnung gemäß der Erfindung
werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen der beiliegenden
Figuren rein beispielhaft beschrieben, in denenembodiments
the valve assembly according to the invention
are described below with reference to the drawings of the attached
Figures described purely by way of example, in which
1 eine
schematische Ansicht einer Ventilanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung
mit automatischer Ein-/Aus-Erfassung zeigt. 1 a schematic view of a valve assembly according to the present invention with automatic on / off detection shows.
2 eine
schematische Ansicht einer alternativen Ventilanordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung mit automatischer Öffnungssteuerung
ist. 2 Figure 3 is a schematic view of an alternative automatic valve opening valve assembly according to the present invention.
3 eine Ventilanordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen, die ein lichtdichtes Gehäuse mit reflektierenden Oberflächen hat,
die angeordnet sind, mehrfache Lichtreflektionen in diesem bereitzustellen
(3b). 3 show a valve assembly according to the present invention having a light-tight housing with reflective surfaces arranged to provide multiple light reflections therein ( 3b ).
In 1 ist
ein Abschnitt eines Ventils 1 gezeigt, das eine mit einer
Leitung 3 verbundene Öffnung 2 hat,
durch die Fluid fließen
kann. Ein Verschlussmittel 4 mit einem fluiddichten Gehäuse 5, durch
das ein Fluidkanal 6 verläuft, ist in fluiddichter Verbindung
mit der Öffnung 2 vorgesehen.
Das Verschlussmittel 4 ist derart montiert, dass es innerhalb der Öffnung 2 zwischen
einer geschlossenen Stellung, in welcher der Kanal 6 im
Wesentlichen senkrecht zu der Richtung des Fluidflusses durch die Öffnung 2 ist,
und einer geöffneten
Stellung drehbar ist, in welcher der Kanal 6 im Wesentlichen
parallel zur Flussrichtung ist, und dadurch die Öffnungsgröße 2 verändert, durch
die Fluid fließen
kann. An dem Verschlussmittel 4 ist ein Vorsprung 7 vorgesehen,
der sich in einer Nut 8 innerhalb der Wand des Ventils 1 bewegt,
während
sich das Verschlussmittel 4 dreht. Der Vorsprung 7 und
die Nut 8 sind zusammenwirkend angeordnet, um die Drehung
des Verschlussmittels 4 in der vollständig geöffneten und der vollständig geschlossenen
Stellung zu stoppen.In 1 is a section of a valve 1 shown, the one with a lead 3 connected opening 2 has, through which fluid can flow. A closure 4 with a fluid-tight housing 5 through which a fluid channel 6 is in fluid-tight connection with the opening 2 intended. The closure means 4 is mounted so that it is inside the opening 2 between a closed position in which the channel 6 substantially perpendicular to the direction of fluid flow through the opening 2 is rotatable and an open position in which the channel 6 is substantially parallel to the flow direction, and thereby the opening size 2 changed, can flow through the fluid. On the closure means 4 is a lead 7 provided, which is in a groove 8th inside the wall of the valve 1 moves while the closure means 4 rotates. The lead 7 and the groove 8th are cooperatively arranged to rotate the closure means 4 to stop in the fully open and fully closed positions.
Eine
Sensoreinheit 9 ist vorgesehen und so konzipiert, dass
sie Größenveränderungen
der Öffnung 2 erkennen
kann, die dem vollständig
geöffneten
Ventil 1 und dem vollständig
geschlossenen Ventil entsprechen, und ein Signal an eine Anzeigeeinheit 10 ausgibt,
die den Betriebszustand (geöffnet oder
geschlossen) des Ventils 1 anzeigt. Die Anzeigeeinheit 10 kann
einfach zwei Sichtanzeiger 11, 12 enthalten, die
jeder für
sich betätigt
werden, wenn das Ventil 1 jeweils geöffnet und geschlossen ist.A sensor unit 9 is provided and designed so that it changes the size of the opening 2 can recognize the fully open valve 1 and the fully-closed valve, and a signal to a display unit 10 outputs the operating status (open or closed) of the valve 1 displays. The display unit 10 can just two visual indicators 11 . 12 which are each operated by themselves when the valve 1 each is open and closed.
Die
Sensoreinheit 9 umfasst eine Leuchtdiode (LED) als Lichtquelle 13,
die betätigt
wird, um ein gepulstes Ausgangssignal mit bekannter Frequenz bereitzustellen.
Eine erste Lichtleitfaser 14 ist so angeordnet, dass sie
Licht von der LED 13 in das Ventil 1 leitet, so
dass Licht von der LED 13 durch den Kanal 6 des
Verschlussmittels 4 treten kann, wenn sich dieses entweder
in der vollständig
geöffneten
Stellung oder der vollständig
geschlossenen Stellung befindet. Eine zweite Lichtleitfaser 15 ist
so innerhalb der Leitung 3 angeordnet, dass sie Licht einfängt, das von
der ersten Lichtleitfaser durch die Leitung 6 entlang der
Richtung des Fluidflusses tritt, wenn das Verschlussmittel 4 zum Öffnen des
Ventil 1 gedreht wird. Die zweite Lichtleitfaser 15 leitet
das eingefangene Licht zu einem zugehörigen Fotodetektor 16, wo
es ein elektrisches Signal proportional zu seiner Intensität erzeugt.
Das elektrische Signal von dem Fotodetektor 16 wird an
eine phasenempfindliche Detektor- und Verstärkereinheit 17 weitergeleitet,
die auf der Pulsfrequenz der LED 13 betrieben wird. Jedes
verstärkte
elektrische Signal mit der richtigen Frequenz und Phase wird dann
an einen Vergleicher 18 weitergeleitet, wo seine Amplitude
mit einer Referenzamplitude verglichen wird und von wo aus ein Signal
ausgegeben wird, um den einen oder den anderen Sichtanzeiger 11, 12 nur
dann zu aktivieren, wenn die Signalamplitude von der Einheit 17 mit
der Referenzamplitude übereinstimmt
oder diese übersteigt.
Auf diese Weise können
Probleme mit falschen Signalen, die beispielsweise durch ein nur
teilweise geöffnetes
Ventil 1 hervorgerufen werden, verringert werden.The sensor unit 9 includes a light emitting diode (LED) as a light source 13 , which is actuated to provide a pulsed output signal of known frequency. A first optical fiber 14 is arranged so that it emits light from the LED 13 in the valve 1 conducts, allowing light from the LED 13 through the channel 6 of the closure means 4 can occur when this is either in the fully open position or the fully closed position. A second optical fiber 15 is so within the line 3 arranged that it captures light coming from the first optical fiber through the wire 6 along the direction of fluid flow occurs when the closure means 4 to open the valve 1 is turned. The second optical fiber 15 directs the captured light to an associated photodetector 16 where it produces an electrical signal proportional to its intensity. The electrical signal from the photodetector 16 is applied to a phase-sensitive detector and amplifier unit 17 forwarded to the pulse rate of the LED 13 is operated. Each amplified electrical signal with the correct frequency and phase is then sent to a comparator 18 where its amplitude is compared to a reference amplitude and from where a signal is output to one or the other display indicator 11 . 12 only activate when the signal amplitude of the unit 17 matches or exceeds the reference amplitude. This can cause problems with false signals, for example due to a partially open valve 1 be reduced.
In
der Sensoreinheit 9 ist ferner eine dritte Lichtleitfaser 19 enthalten,
die innerhalb der Wand des Ventils 1 angeordnet ist, um
Licht einzufangen, das senkrecht zur Richtung des Fluidfluss von
der ersten Lichtleitfaser durch die Leitung 6 tritt, wenn das
Verschlussmittel 4 zum Schließen des Ventils 1 gedreht
wird. Die dritte Lichtleitfaser 19 leitet das eingefangene
Licht zu einem zugehörigen
Fotodetektor 20, wo es ein elektrisches Signal proportional
zu seiner Intensität
erzeugt. Das elektrische Signal von dem Fotodetektor 20 wird
zu der Einheit 17 und weiter zu dem Vergleicher 18 geleitet
und auf ähnliche Weise
verarbeitet, wie es vorstehend für
die Situation beschrieben ist, in der das Ventil 1 geöffnet ist.In the sensor unit 9 is also a third optical fiber 19 contained within the wall of the valve 1 is arranged to capture light perpendicular to the direction of fluid flow from the first optical fiber through the conduit 6 occurs when the closure means 4 to close the valve 1 is turned. The third optical fiber 19 directs the captured light to an associated photodetector 20 where it produces an electrical signal proportional to its intensity. The electrical signal from the photodetector 20 becomes the unit 17 and on to the comparator 18 directed and processed in a similar manner as described above for the situation in which the valve 1 is open.
Betrachtet
man nun die Magnetventilanordnung der 2, so sind
die allgemeinen Betriebseigenschaften der Anordnung im Stand der
Technik hinreichend bekannt und werden daher nur in so weit angegeben,
wie es zur Erleichterung des Verständnises der neuen Aspekte des
Ausführungsbeispiels
erforderlich ist.Now consider the solenoid valve assembly of 2 Thus, the general operating characteristics of the arrangement in the prior art are well known and are therefore given only in so far as it is to facilitate understanding This is the new aspects of the embodiment required.
Ein
Ventil 21 ist mit einem offenen Ende 22 versehen,
um dessen offenen Umfang ein elastisches Dichtungselement 23 angeordnet
ist, gegen das ein Dichtungskopf 24 eines Verschlusselements 25 gedrückt werden
kann, um das Ventil 21 zu schließen. Ein Ventilschaft 26 des
Verschlusselements 25 ist wirkungsmäßig mit dem Dichtungskopf 24 verbunden
und bildet einen beweglichen Kern eines Magneten 27. Indem
der durch die Magnetspule 27 fließende Strom verändert wird,
wird der Ventilschaft 26 dazu veranlasst, sich zu bewegen,
um die relative Stellung des Dichtungskopfs 24 gegenüber dem Dichtungselement 23 zu
verändern.
Diese Bewegung erzeugt dadurch eine entsprechende Veränderung
der Größe der Öffnung 28,
durch die Fluid fließen
kann.A valve 21 is with an open end 22 provided around the open periphery of an elastic sealing element 23 is arranged, against which a sealing head 24 a closure element 25 can be pressed to the valve 21 close. A valve stem 26 the closure element 25 is effective with the sealing head 24 connected and forms a movable core of a magnet 27 , By the by the magnetic coil 27 flowing stream is changed, the valve stem 26 caused to move to the relative position of the seal head 24 opposite the sealing element 23 to change. This movement thereby generates a corresponding change in the size of the opening 28 through which fluid can flow.
Die
Ventilanordnung umfasst ferner eine Sensoreinheit 29, die
ausgebildet ist, durch die Öffnung 28 tretendes
Licht zu überwachen,
um daraus die Fläche
Aap der Öffnung 28 zu
berechnen und die berechnete Fläche
an die Flusssteuerungseinheit 30 auszugeben.The valve arrangement further comprises a sensor unit 29 which is formed through the opening 28 To monitor the passing light to make the area A ap of the opening 28 and calculate the calculated area to the flow control unit 30 issue.
Die
Sensoreinheit 29 umfasst eine Lichtquelle 31,
Erfassungsmittel 32a..n, 33 und einen Mikroprozessor 34.
Die Lichtquelle 31 ist in dem offenen Ende 22 des
Ventils 21 vorgesehen und so angeordnet, dass sie für eine gleichmäßige Beleuchtung über die
gesamte Öffnung 28 hinweg
sorgt. Es sind mehrere Lichtleitfasern 32a..n vorgesehen,
um Licht von der Quelle 31 zu sammeln, nachdem es durch
die Öffnung 28 getreten
ist. Die Fasern 32a..n sind so angeordnet, dass jede Licht sammelt,
das durch einen unterschiedlichen zugehörigen Bereich der Öffnung 28 tritt
und das gesammelte Licht an eine Detektoreinheit 33 (beispielsweise
einen einzigen Fotodetektor) weiterleitet, der ein elektrisches
Ausgangssignal bereitstellt, das proportional zu der integrierten
Intensität
des Lichts von allen Fasern 32a..n ist. Die Detektoreinheit 33 kann
ferner ausgebildet sein, zwischen dem Licht jeder der Fasern 32a..n
zu unterscheiden (beispielsweise durch Ersetzen des einzigen Detektors
mit einem Detektor für
jede Faser 32a..n); dann können Abweichungen in der Intensität des von
jeder Faser 32a..n gesammelten Lichts dazu verwendet werden,
zu bestimmen, ob sich das Ventil richtig öffnet, d.h. ob beispielsweise
ein Teil des Dichtungskopf 24 an dem elastischen Dichtungselement 23 haftet
oder nicht.The sensor unit 29 includes a light source 31 , Detection means 32a .n, 33 and a microprocessor 34 , The light source 31 is in the open end 22 of the valve 21 provided and arranged so that they provide uniform illumination over the entire opening 28 takes care of. There are several optical fibers 32a ..n provided to light from the source 31 after collecting it through the opening 28 has entered. The fibers 32a ..n are arranged so that each light collects by a different associated area of the opening 28 enters and the collected light to a detector unit 33 (for example, a single photodetector) which provides an electrical output that is proportional to the integrated intensity of the light from all the fibers 32a ..n is. The detector unit 33 may further be formed between the light of each of the fibers 32a ..n (for example, by replacing the single detector with a detector for each fiber 32a ..n); then deviations in the intensity of each fiber 32a ..n collected light can be used to determine whether the valve opens properly, ie, for example, if a part of the seal head 24 on the elastic sealing element 23 liable or not.
Das
Ausgangssignal von der Detektoreinheit 33, das die integrierte
Lichtintensität
darstellt, wird an den Mikroprozessor 34 geleitet, der
so konzipiert ist, dass er dieses Ausgangssignal zusammen mit einem Intensitätswert des
von der Lichtquelle 31 ausgegebenen Lichts bei der Berechnung
der Fläche
der Öffnung 28 verwendet
(dieser Wert kann vorbestimmt sein, in dem Mikroprozessor 34 anhand
der Kenntnis über
die Betriebseigenschaften der Lichtquelle 31 und dieser
zugeführten
Kraft berechnet werden, oder direkt durch Verwendung einer weiteren
Detektoreinheit gemessen werden).The output signal from the detector unit 33 , which represents the integrated light intensity, is sent to the microprocessor 34 which is designed to receive this output signal along with an intensity value from that of the light source 31 emitted light in the calculation of the area of the opening 28 used (this value can be predetermined in the microprocessor 34 based on knowledge of the operating characteristics of the light source 31 and this supplied power, or measured directly by use of another detector unit).
Eine
Flusssteuerungseinheit 30 umfasst Drucksensoren 35, 36,
die so vorgesehen sind, dass sie auf einander abgewandten Seiten
der Öffnung 28 den
Fluiddruck jeweils stromaufwärts
Pup und stromabwärts Pdown des
Fluidfluss messen. Ein Mikroprozessor 37 ist so konzipiert,
dass er das Verhältnis
Pr = Pup/Pdown zwischen den beiden durch die Sensoren 35, 36 gemessenen
Drücken
bestimmt. Offensichtlich kann ein einziger Mikroprozessor verwendet
werden, um den Mikroprozessor 34 der Sensoreinheit 29 und
den Mikroprozessor 37 der Steuerungseinheit 30 zu
ersetzen. Das Ausgangssignal von der Sensoreinheit 29,
das die berechnete Größe der Öffnung 28 darstellt,
wird ferner in den Mikroprozessor 37 der Steuerungseinheit 30 eingegeben
und der Mikroprozessor 37 ist so programmiert, dass er
den Volumenfluss Qvol anhand der bekannten
Beziehung berechnet: Qvol = K·Pr·Aap (1)worin
K eine Konstante ist, die von dem verwendeten Gas und der Temperatur
abhängig
ist.A flow control unit 30 includes pressure sensors 35 . 36 , which are provided so that they are on opposite sides of the opening 28 measure the fluid pressure upstream P up and downstream P down of the fluid flow respectively. A microprocessor 37 is designed to give the ratio P r = P up / P down between the two through the sensors 35 . 36 measured pressures determined. Obviously, a single microprocessor can be used to control the microprocessor 34 the sensor unit 29 and the microprocessor 37 the control unit 30 to replace. The output signal from the sensor unit 29 that is the calculated size of the opening 28 is also in the microprocessor 37 the control unit 30 entered and the microprocessor 37 is programmed to calculate the volumetric flow Q vol based on the known relationship: Q vol = K · P r · A ap (1) where K is a constant which depends on the gas used and the temperature.
Der
Mikroprozessor 37 ist ferner so programmiert, dass er den
berechneten Flusswert mit einem gewünschten Flusswert vergleicht
und ein Steuersignal an die Stromversorgung des Magneten 38 ausgibt,
um den durch den Magneten fließenden
Strom und so die Fläche
der Öffnung 28 zu
verändern,
um den berechneten und den gewünschten
Flusswert in Übereinstimmung
zu bringen. Die gesamte Ventilanordnung kann in einem lichtdichten
Gehäuse 39 enthalten
sein, um unerwünschtes
Umgebungslicht auszuschließen.The microprocessor 37 is further programmed to compare the calculated flow value to a desired flow value and a control signal to the magnet power supply 38 outputs to the current flowing through the magnet and thus the area of the opening 28 to match the calculated and desired flow values. The entire valve assembly can be in a light-tight housing 39 be included to exclude unwanted ambient light.
In
bestimmten Situationen, insbesondere wenn der Druckunterschied zwischen
dem sich innerhalb und außerhalb
des Ventils 21 befindenden Fluid nur gering ist, können Schwingungen
bei der Stellung des Verschlusselements auftreten, die zu unerwünschten
Schwingungen in dem Fluidfluss von dem Ventil 21 führen können. Die
Stromversorgung des Magneten 38 kann beispielsweise so
betrieben werden, dass Fluid mit einem bestimmten Druck innerhalb
des Ventils 21 das Verschlussmittel 25 gewaltsam öffnet, um
eine vorbestimmten Größe der Öffnung 28 und
somit einen vorbestimmten Fluss einzustellen. Mit zunehmendem Öffnen des
Verschlusselements 25 nimmt jedoch der Druck des Fluids
innerhalb des Ventils 21 ab. Dies kann dazu führen, dass
sich das Verschlusselement 25 bewegt und die Öffnung 28 schließt und somit
den Druck des Fluids innerhalb des Ventils 21 erhöht. Der
erhöhte
Druck wirkt dann dahingehend, dass das Verschlusselement 25 sich
erneut öffnet
und dadurch Schwingungsbewegungen in dem Verschlusselement 25 erzeugt
werden können.In certain situations, especially when the pressure difference between the inside and outside of the valve 21 If there is little fluid in the fluid, oscillations in the position of the closure element can occur, leading to unwanted vibrations in the fluid flow from the valve 21 being able to lead. The power supply of the magnet 38 For example, it may be operated such that fluid at a certain pressure within the valve 21 the closure means 25 forcibly opens to a predetermined size of the opening 28 and thus to set a predetermined flow. With increasing opening of the closure element 25 However, the pressure of the fluid within the valve decreases 21 from. This can cause the closure element 25 moves and the opening 28 closes and thus the pressure of the fluid inside the valve 21 elevated. The increased pressure then acts to cause the closure element 25 opens again and thereby vibrational movements in the closure element 25 can be generated.
Vorteilhafterweise
kann die Sensoreinheit 29 daher zusätzlich oder alternativ ausgebildet
sein, Schwingungen bei der Bewegung des Verschlusselements 25 zu
erfassen, indem beispielsweise der Mikroprozessor 34 die
Veränderungsrate
der Fläche der Öffnung 28 bestimmt.
Werden Schwingungsbewegungen erfasst, so kann die Flusssteuerungseinheit 30 betätigt werden,
um die Stromversorgung des Magneten 38 zu steuern, um die
Schwingungen zu beseitigen.Advantageously, the sensor unit 29 Therefore, be additionally or alternatively formed, vibrations in the movement of the closure element 25 to capture, for example, the microprocessor 34 the rate of change of the area of the opening 28 certainly. If vibration movements are detected, then the flow control unit 30 be pressed to power the magnet 38 to control the vibrations.
In 3 ist nun ein Abschnitt einer Ventilanordnung
dargestellt und Merkmale, die denen der vorstehend beschriebenen
Anordnungen entsprechen, sind mit identischen Bezugszeichen bezeichnet.
Es ist ein lichtdichtes Gehäuse 40 ähnlich dem Gehäuse 39 der 2 vorgesehen,
um Umgebungslicht von einem Detektor 41 auszuschließen. Dieser Detektor 41 ist
innerhalb des Gehäuses 40 angeordnet,
um Licht zu sammeln, das von einer Quelle 42 innerhalb
eines offenen Endes 43 eines Ventils 44 ausgeht.
Eine reflektierende Beschichtung 45 ist auf die Innenoberflächen des
Gehäuses 40 aufgebracht,
so dass Licht, das von der Quelle 42 durch eine Öffnung 28 tritt,
die zwischen einem Dichtungselement 23 und einem Verschlusselement 25 ausgebildet
ist, mehrfach innerhalb des Gehäuses
reflektiert wird (wie in 3b durch
die unterbrochenen Linien dargestellt ist, die Strahlengänge darstellen).
Auf diese Weise erfasst der Detektor 41 eine integrierte
oder durchschnittliche Lichtintensität des gesamten Lichts, das durch
die Öffnung 28 tritt.
Die erfasste Lichtintensität ist
somit im Wesentlichen unabhängig
davon, wo sich der Detektor 41 innerhalb des Gehäuses 40 befindet, und
eine Messung der integrierten Intensität wird bereitgestellt, ohne
dass mehrere Detektorelemente in Form von Lichtleitfasern 32a..n
erforderlich sind, wie sie bei der Anordnung der 2 gezeigt
sind. Die Außenwände des
Ventils 44, die sich innerhalb des Gehäuses 40 befinden,
können
ebenfalls mit einer reflektierenden Beschichtung 45 versehen
sein, um die mehrfachen Reflexionen und so den Effekt der Mittelwertbildung
der Lichtintensität
zu verbessern. Der Detektor 41 gibt ein Ausganssignal aus,
das proportional zu der erfassten Lichtintensität ist, die an einen Mikroprozessor 34 geleitet
wird. Der Mikroprozessor 34 bildet zusammen mit dem Detektor 41 und der
Quelle 42 eine Sensoreinheit 46, die im Wesentlichen
wie vorstehend in 2 beschrieben funktioniert,
um die Fläche
der Öffnung 28 zu
bestimmen.In 3 Now, a portion of a valve assembly is shown and features that correspond to those of the arrangements described above are designated by identical reference numerals. It is a light-tight housing 40 similar to the case 39 of the 2 provided to ambient light from a detector 41 excluded. This detector 41 is inside the case 40 arranged to collect light from a source 42 within an open end 43 a valve 44 emanates. A reflective coating 45 is on the inner surfaces of the case 40 applied so that light from the source 42 through an opening 28 occurs between a sealing element 23 and a closure element 25 is formed, is reflected several times within the housing (as in 3b represented by the broken lines representing beam paths). In this way, the detector detects 41 an integrated or average light intensity of all light passing through the opening 28 occurs. The detected light intensity is thus essentially independent of where the detector is located 41 inside the case 40 and an integrated intensity measurement is provided without having multiple detector elements in the form of optical fibers 32a ..n are required, as in the arrangement of 2 are shown. The outer walls of the valve 44 that are inside the case 40 can also be provided with a reflective coating 45 be provided to improve the multiple reflections, and so the effect of averaging the light intensity. The detector 41 outputs an output signal that is proportional to the detected light intensity sent to a microprocessor 34 is directed. The microprocessor 34 forms together with the detector 41 and the source 42 a sensor unit 46 which are essentially as above in 2 described works to the area of the opening 28 to determine.
Ein
Fachmann wird es zu schätzen
wissen, dass an den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen Änderungen
vorgenommen werden können,
die immer noch im Rahmen der beanspruchten Erfindung liegen. Als
nicht einschränkendes
Beispiel kann einer der Detektoren 16, 20 und
die jeweilige Lichtleitfaser 15, 19 entfernt werden,
so dass die Sensoreinheit 9 nur die geöffnete oder geschlossene Stellung
des Ventils 1 aktiv erfasst; eine Lichtquelle mit kontinuierlicher
Ausgabe kann die gepulste Quelle 13 ersetzen, wobei in
Folge dessen Änderungen an
der Erfassungsschaltung der Sensoreinheit 9 vorgenommen
werden müssen;
der Detektor 16, 20 und/oder die Lichtquelle 13 können so
platziert werden, dass sie Licht sammeln und/oder abgeben, ohne
dass Lichtleitfasern 14 und/oder 15, 19 erforderlich
sind; das Lichtleitfaserbündel 32a..n
kann durch mehrere geeignet angeordnete Fotodetektoren ersetzt werden;
die Ventilanordnung kann so konzipiert sein, dass in das Ventil 1, 21 eintretende
Licht an Stelle von austretendem Licht erfasst werden kann; und
Umgebungslicht kann Licht von eigens vorgesehenen Quellen 13, 31 ersetzen.One skilled in the art will appreciate that changes may be made to the embodiments described above which are still within the scope of the claimed invention. As a non-limiting example, one of the detectors 16 . 20 and the respective optical fiber 15 . 19 be removed, so that the sensor unit 9 only the open or closed position of the valve 1 actively recorded; a continuous output light source may be the pulsed source 13 as a result, changes to the detection circuit of the sensor unit 9 must be made; the detector 16 . 20 and / or the light source 13 can be placed to collect and / or emit light without using optical fibers 14 and or 15 . 19 required are; the fiber optic bundle 32a ..n can be replaced by several suitably arranged photodetectors; the valve assembly can be designed to fit into the valve 1 . 21 incoming light can be detected in place of leaking light; and ambient light can be light from dedicated sources 13 . 31 replace.