特别是阀门致动器的致动器和用于操作阀门致动器的方法技术

本发明专利技术描述了一种阀门致动器(1)，所述致动器包括作用在致动元件(9)上的驱动装置(10)、感测作用在致动元件(9)上的力(14)的力传感器以及感测致动元件(9)的位移的行程传感器(13)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】特别是阀门致动器的致动器和用于操作阀门致动器的方法本专利技术涉及一种致动器，特别是一种阀门致动器，以及一种用于操作阀门致动器的方法。阀门致动器可以与二通阀门连接使用。二通阀门可以用于控制例如加热系统中流体的流速。二通阀门包括入口和出口以及入口与出口之间的阀座。阀芯通过致动器相对于阀座移动。当阀芯接触阀座时，经过阀门的流体中断。当阀芯与阀座的距离最大时，经过阀门的流量达到最大值。经过阀门的流量不仅取决于阀芯与阀座的距离，还取决于入口与出口之间的压差。如果该压差变化，则流量也会变化，除非调整阀芯相对于阀座的位置。为了补偿入口与出口之间的压差变化，已知阀门具有两个部分。一部分用于保持与另一部分的压差恒定。另一部分用于流量控制。当使用这种阀门时，致动器仅调整阀芯的位置。通过将致动器的致动元件移动到与所需阀芯位置相对应的特定位置来完成该调整。然而，具有两个部分的阀门是复杂和昂贵的。致动器也可以用于风机盘管单元、空气处理单元或加热和冷却天花板。本专利技术的目的是提供一种允许简单控制的致动器。该目的是通过一种致动器解决的，所述致动器包括驱动装置、力传感器以及行程传感器，所述驱动装置作用在致动元件上，所述致动元件能够在第一位置与第二位置之间移动，所述力传感器感测作用在致动元件上的力，所述行程传感器感测致动元件从所述第一位置的位移。例如，第一位置和第二位置可以分别对应于阀门的完全关闭位置和完全打开位置。当与阀门一起使用时，这种致动器允许以相当简单的方式控制经过阀门的流量，致动器连接到该阀门上。致动元件作用在阀门的阀芯上。例如，它可以将阀芯移动到关闭位置，在所述关闭位置，阀芯接触阀座并再次将其打开。致动元件的位移是指阀芯与阀座之间的距离。换句话说，致动元件的位移与阀门的“开度”相对应。此外，力传感器检测作用在阀芯上的力，并对应地检测作用在致动器的致动元件上的力。该力包含有关阀门上压差的信息，即，阀门的入口与出口之间的压差。对于致动元件的给定位移，经过阀门的流量取决于阀门上的压差，进而取决于通过阀芯作用在致动元件上的力。在本专利技术的一个实施例中，驱动装置连接到控制装置，其中，控制装置根据作用在致动元件上的力来调整致动元件的位移。对于给定流量，当力增加时，控制装置可以移动致动元件以增加节流阻力。在这种情况下，致动元件沿朝向阀座的方向作用在阀芯上。另一方面，如果作用在致动元件上的力减小，这是一个明确的指示，即，阀门上的压差减小，并且致动元件被移动以增加位移，从而使得阀芯移动得离阀座更远。控制装置可以在驱动装置内部，也可以在外部。在本专利技术的一个实施例中，控制装置包括查找表，其中储存了作用在致动元件上的力与致动元件的位移之间的关系。在许多情况下，作用在致动元件上的力与致动元件的位移之间的关系并不完全遵循线性函数。然而，查找表或对应的矩阵可以用来储存必要的关系。根据特定的阀门或根据特定类型的阀门，可以预先填写该查找表。该查找表可以是致动器的一部分，或可以在致动器的外部。在本专利技术的一个实施例中，控制装置包括计算装置，所述计算装置根据作用在致动元件上的力来计算致动元件的位移。当力与位移之间的关系可以用一个函数或用一组函数来描述时，可以使用这种计算装置。替代地或附加地，它可以用于查找表。特别地，当可能需要在查找表中储存的值之间进行插值时，可以使用除了查找表之外的计算装置。在本专利技术的一个实施例中，控制装置包括流量输入。流量输入可以接收经过阀门的流量的设定值。如上所述，该流量取决于致动元件的位移并取决于阀门上的压差。通过力传感器可以获得关于压差的信息，并且通过位移传感器可以获得关于位移的信息。当已知确定流量的阀门的其它特性时，可以根据作用在致动元件上的力来调整致动元件所需的位移。当作用在致动元件上的力变化时，位移也必须变化，以使经过阀门的流量在给定的设定值上保持恒定。在一个实施例中，致动器是电动线性致动器。在一个实施例中，力传感器感测张力和/或压力。本专利技术的目的是通过一种用于操作致动器的方法解决的，所述方法包括以下步骤：感测作用在致动器的致动元件上的力；感测致动元件的位移；以及根据所述力来调整致动元件的位移。如上所述，致动器可以连接到二通阀门，其中，阀座布置在入口与出口之间，并且阀芯与阀座配合。阀芯由致动元件致动。致动元件的位移是阀芯与阀座之间的距离。作用在致动元件上的力包含关于入口与出口之间的压差的信息。阀门致动器可以根据力来调整致动元件的位移，使得可以补偿阀门上的压差变化，以获得例如恒定的流量。在一个实施例中，基于给定的流量调整位移。在本专利技术的一个实施例中，将流量、力与位移之间的关系储存在矩阵中，并将其读出以调整位移。在本专利技术的一个实施例中，计算流量、力与位移之间的关系。替代地或附加地，可以进行计算以读出矩阵。例如，矩阵可以是查找表的形式。现在将参考附图更详细地描述本专利技术的实施例，其中：图1是连接到阀门上的阀门致动器的示意图，图2是示出操作的准备部分中的信息流的示意图，图3是示出根据图2的阀门致动器的操作的流程图，图4示意性地示出了阀门致动器的操作期间的信息流，以及图5是示出通过阀门致动器来操作阀门的方法的流程图。图1示意性地示出了安装在阀门2上的阀门致动器1，例如，电动线性致动器。阀门2是具有入口3和出口4的二通阀门。阀座5定位在入口3与出口4之间。阀芯6与阀座5配合，以控制经过阀门2的流体的流动。阀芯6连接到阀杆7，阀杆7自由地移动通过填料箱8。例如，可以沿远离阀座5的方向(即，在打开位置)预紧阀芯6。阀门致动器1包括致动元件9，所述致动元件连接到阀杆7或仅仅与阀杆7接触。致动元件9被驱动装置10移动。驱动装置10被控制装置11控制。驱动装置10和控制装置11仅在图1a中示出。为了使图示简单，在其它附图中省略了它们。阀门致动器1包括力传感器12(在图1b中用双箭头表示)。力传感器12感测作用在致动元件9上的力14，例如，张力和/或压力14。作用在致动元件9上的力14对应于作用在阀芯6上的力14。此外，阀门致动器1包括在图1c中由箭头表示的行程传感器13。行程传感器感测致动元件9的位移，即，阀芯6与阀座5之间的距离，或者仅仅是阀芯6的位置。图1a示出了处于关闭位置的阀门2。入口3与出口4之间的压差产生作用在阀芯6上的力14。该力14是最大力。该力由力传感器12感测。图1b示出了处于轻微打开状态的阀门2，即，阀座5与阀芯6之间有间隙15。作用在阀芯2上的力14减小。该减小的力14由力传感器12感测。同时，可以由行程传感器13感测阀芯6的行程，即，阀芯6与阀座5之间的距离。图1c示出了处于进一步打开状态的阀门2，即，阀座5与阀芯6之间的间隙15已经进一步增加。力14进一步减小。然而，只有当入口3与出口4之间的压差没有变化时，这才基本上是正确的。对于致动元件9的给定位移，当由力传感器12感测到的力14变化时，致动元件9的位移也必须变化，以保持经过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.致动器，特别是阀门致动器(1)，所述致动器包括驱动装置(10)、力传感器(12)以及行程传感器(13)，所述驱动装置作用在致动元件(9)上，所述致动元件能够在第一位置与第二位置之间移动，所述力传感器感测作用在所述致动元件(9)上的力(14)，所述行程传感器感测所述致动元件(9)从所述第一位置的位移。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180528 EP 18174482.21.致动器，特别是阀门致动器(1)，所述致动器包括驱动装置(10)、力传感器(12)以及行程传感器(13)，所述驱动装置作用在致动元件(9)上，所述致动元件能够在第一位置与第二位置之间移动，所述力传感器感测作用在所述致动元件(9)上的力(14)，所述行程传感器感测所述致动元件(9)从所述第一位置的位移。


2.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述驱动装置(10)连接到控制装置(11)，其中，所述控制装置(11)根据作用在所述致动元件(9)上的力(14)来调整所述致动元件(9)的位移。


3.根据权利要求2所述的致动器，其中，所述控制装置(11)包括查找表，其中储存了作用在所述致动元件(9)上的力(14)与所述致动元件(9)的位移之间的关系。


4.根据权利要求2或3所述的致动器，其中，所述控制装置(11)包括计算装置，所述计算装置根据作用在所述致动元件(9)上的力(14)来计算所述致动元件(9)的位移。

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【专利技术属性】
技术研发人员：肖恩·博登，乔治·希曼，
申请(专利权)人：贝克霍夫自动化有限公司，丹佛斯公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE