EP1121511B1 - Elektromagnetische ventilsteuerungseinrichtung und verfahren - Google Patents

Elektromagnetische ventilsteuerungseinrichtung und verfahren Download PDF

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Claims (10)

  1. Elektromagnetisches Stellglied für Ventile mit einer Armatur für den Antrieb des Ventils (25), elastischen Rückrufmitteln (28a, 28b), um das Ventil in einer bestimmten Position in Ruhelage zu halten, die sich annähernd in der Mitte zwischen zwei Endpositionen befindet, von denen eine die geschlossene Position des Ventils ist, elektromagnetischen Mitteln (38) mit ferromagnetischem Kern, die beiderseits der Armatur angeordnet sind, und einem Schaltkreis für die abwechselnde Speisung der genannten elektromagnetischen Mittel, gekennzeichnet durch Mittel für die Berechnung der Geschwindigkeit, mit der sich die Armatur ihren Endpositionen nähert, und Mittel für die Übermittlung eines Steuerstroms für die besagte Geschwindigkeit an die elektromagnetischen Mittel, wobei die Mittel für die Berechnung der Geschwindigkeit diese Geschwindigkeit anhand der Messung des Erregungsstroms in den elektromagnetischen Mitteln vornehmen und die Mittel für die Übermittlung die Veränderung der Geschwindigkeit einem bestimmten Sollwertprofil zuordnen.
  2. Stellglied gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel für die Berechnung auch dafür ausgelegt sind, um wiederholt den Induktanzwert und den Reluktanzwert der elektromagnetischen Mittel zu berechnen, während der Luftspalt einen bestimmten Wert überschreitet, und der Versorgungsschaltkreis während des größten Teils der Wegstrecke der Armatur ein Geschwindigkeitsveränderungsprofil steuert.
  3. Stellglied gemäß Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetischen Mittel eine Einzelspule beinhalten, die auf einem ferromagnetischen Schaltkreis montiert ist, dessen Bauweise so aussieht, dass er in Kombination mit der Armatur zwei stabile Ableitungen für den Magnetstrom aufweist, die beide einem niedrigen Wert des Luftspalts zwischen der Armatur und dem ferromagnetischen Schaltkreis entsprechen, der im Allgemeinen gleich null ist.
  4. Stellglied gemäß Patentanspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechenmittel so ausgelegt sind, dass sie die Induktanz L(t) und die Reluktanz R(t) anhand der folgenden Berechnung ermitteln:
    Figure 00210001
    R(t) = n 2 L(t) mit:
    r = bekannter Widerstand der Spule (gegebenenfalls korrigiert in Abhängigkeit von der Temperatur),
    T0 ist so ausgelegt, dass L(T0) * 1 (To) bekannt ist,
    n ist die Anzahl der Windungen der elektromagnetischen Mittel.
  5. Stellglied gemäß Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetischen Mittel anhand eines Umschalters (54) gespeist werden, der anhand eines Impulsbreitenmodulators (58) gesteuert wird, der ein periodisches Ausgangssignal mit einer Frequenz fe von einigen Zehntausend Hz liefert, mit einem kontrollierten zyklischen Öffnungsverhältnis, um die Abweichung zwischen einem geschätzten Geschwindigkeitsprofil v und einem Sollwertprofil aufzuheben:
  6. Stellglied gemäß irgendeinem der Patentansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungsmittel so ausgelegt sind, dass der Sollwert für den Strom in einen Sollwert für den Stromfluss umgewandelt und der vom geschätzten, tatsächlichen Strom erzeugte Gesamtstromfluss mit dem Kriechstromfluss verglichen wird.
  7. Stellglied gemäß Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel für die Berechnung eine Stromschleife, eine Nutzstromflussschleife und eine Geschwindigkeitsschleife bilden, die ineinander greifen.
  8. Stellglied gemäß irgendeinem der Patentansprüche 1 bis 7, mit einer Einzelspule, mit lamellierter Platte und schrägen Polflächen, die parallel zu den Polen des Kerns angeordnet sind.
  9. Stellglied gemäß Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Polflächen der Platte unterschiedliche Werte aufweisen, um die natürliche Asymmetrie des oberen Stromflusskreises im Verhältnis zum unteren Stromflusskreis zu steigern.
  10. Verfahren für die Steuerung von Ventilen unter Verwendung eines Stellglieds gemäß Patentanspruch 1, dem zufolge man den Erregungsstrom sampelt, der die elektromagnetischen Mittel durchfließt, aus dem Strom durch Berechnung die Veränderungen der Induktanz L(t) und der Reluktanz R(t) und sodann die Veränderungen des Luftspalts (x) unter Heranziehung von gespeicherten Tabellen ableitet, die Geschwindigkeit der zeitabhängigen Veränderungen des Luftspalts ableitet und das Anlegen einer Spannung an die elektromagnetischen Mittel in der Weise steuert, dass die zeitabhängigen Veränderungen des Luftspalts (x) und der Geschwindigkeit (v) einem vorgegebenen Profil zugeordnet werden.
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