用于向阀组件的螺线管通电的方法和装置制造方法及图纸

提供一种向阀组件的螺线管通电的方法，包括向螺线管施加正的过升压电压来致动可移动柱塞以打开或关闭通过阀组件的流路，然后在柱塞运动期间，施加负的制动电压来制动柱塞的运动。还提供一种向阀组件的螺线管通电的方法，所述方法包括接收需求信号以致动所述阀，在接收到所述需求信号之后施加等待时间，在所述螺线管上施加正的过升压电压以致动可移动柱塞以打开或关闭通过阀组件的流路，监控所述螺线管闭合时间，以及调节一个或多个输入变量以控制所述螺线管闭合时间。还提供了一种在多个不同的所述螺线管的通电和断电周期中监控螺线管闭合时间和产生指示需要维护阀的输出的方法。最后，提供一种被配置为执行这些方法的控制器和阀组件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于向阀组件的螺线管通电的方法和装置
本专利技术涉及一种向阀组件的螺线管通电的方法，尤其涉及一种通过施加不同的电压电平来向螺线管通电的方法、以及以提高的速度、精度和寿命来运行螺线管的方法。
技术介绍
电磁阀组件因具有快速安全的开关特性，而广泛用于各种应用，包括热交换器、气动和液压系统、压缩空气系统、洗衣机和洗碗机等家用电器、医疗和生命科学应用、运输、工业以及食品和饮料部门。在这样的阀组件中，通过向螺线管施加电流，使得螺线管通电，由此产生的磁场控制磁性柱塞的运动，以打开和关闭阀，从而允许或阻止流体流过阀。通常，当螺线管通电时，柱塞克服了将柱塞保持在固定芯上的弹簧力，并且相关的流体部件处于常开或常闭位置(从而形成了朝向或远离阀座的密封)。柱塞运动结束后，可向螺线管施加保持电压，以将阀保持在关闭或打开位置并节省电力。有时，还施加制动电压以制动柱塞的运动，以减少其对固定芯的冲击或密封件对阀座的冲击。控制施加到螺线管的各种电压的一种方法是使用由电子控制单元(ECU)控制的脉冲宽度调制(PWM)方案。来自ECU的表示为100％的占空比的驱动信号会导致向螺线管施加最大电压，而降低的、小于100％的占空比会导致向螺线管施加较低的电压。通过试验不同的占空比，可以找到适当控制柱塞运动的特定阀门的最佳占空比。最近，除了PWM方案之外，已经提出将不同占空比的信号施加到螺线管，以控制柱塞的运动。在EP1130300A1中公开了一种电磁阀组件的示例，该电磁阀组件利用这种方法来减少噪声。在EP1130300A1的组件中，使用从0到100％的可变占空比的序列来制动柱塞。然而，在准确地(以确保柱塞到达其最终位置)和可靠地(以确保每次螺线管通电时实现柱塞的一致运动)运行柱塞的运动方面都存在挑战。此外，必须考虑提高电磁阀组件的寿命。例如，如果施加到螺线管的电压过高并且柱塞冲击固定芯或密封件冲击阀座过于猛烈，则电磁阀组件的寿命可能受到限制。更进一步，必须考虑优化柱塞的打开和关闭时间和/或在给螺线管通电和断电的连续情况之间施加的等待时间。因此，需要不断改进电磁阀组件的控制方式。
技术实现思路
本专利技术人已经认识到，需要运行电磁阀组件以改进用于控制柱塞的运动的技术的方法。特别地，本专利技术人已经认识到，用于控制柱塞的运动的许多参数是相关的，并且对一个控制参数进行的调整可能以不同的方式影响其他控制参数。因此，根据本专利技术的第一方面，提供了一种向阀组件的螺线管通电的方法，其中，螺线管由驱动电压驱动，该方法包括以下步骤：在螺线管上施加正的过升压电压(overboostvoltage)来致动可移动柱塞以打开或关闭通过阀组件的流路，其中，如果过升压电压被施加的持续时间足以允许通过螺线管的电流达到稳定状态，则过升压电压包括足以消耗至少两倍于阀组件标称功率的电压；然后在可移动柱塞的运动过程中，通过在螺线管上主动连接制动装置，在螺线管上施加负的制动电压来制动柱塞的运动。施加过升压电压的效果是它会使可移动柱塞的运动加速，而施加制动电压的效果是它会使可移动柱塞的运动减速。由于施加制动电压发生在可移动柱塞的运动结束之前，并且具有使可移动柱塞减速的作用，因此可移动柱塞对其端部阻挡件(例如，用于常开阀的阀座，或用于常闭阀的机械对应件)的冲击被减弱。可以将“标称功率”理解为是指阀组件能够在延长的时间段内承受的均方根功率。优选地，以标称功率运行较长时间的阀组件不会损坏阀组件的螺线管或其他部件。正的过升压电压会产生一个力，该力使可移动柱塞充分致动，以打开或关闭通过阀组件的流路。“过升压电压”优选地是这样的电压，如果过升压电压被施加的持续时间足以允许通过螺线管的电流达到稳定状态，则该电压足以消耗至少两倍于阀组件标称功率的功率，或者换句话说，一种过度升高的电压，并且高于现有技术中使用的常规升高电压。如果施加的持续时间足以使流经螺线管的电流达到稳定状态，则过升压电压足以消耗至少两倍于阀组件标称功率的功率，这是有利的。在一些示例中，该因子可能更高，例如至少四倍、至少九倍、至少18倍或至少36倍。由于施加了过升压电压而在可移动柱塞上施加的力可能会启动可移动柱塞的运动，但更重要的是，它会沿远离或朝向阀座的方向加速可移动柱塞，取决于阀组件是常开的还是常闭的；过升压电压相对于阀组件标称功率的系数越高，则加速度越高。对于常开阀，正的过升压电压通过使其加速朝向阀座来关闭通过阀的流路，而对于常闭阀，正的过升压电压通过使其加速远离阀座以打开通过阀的流路。负的制动电压会产生作用在可移动柱塞上的力，该力的方向与正的过升压电压所产生的力相反。因此，它使可移动柱塞在远离或朝向阀座的方向上减速。在施加制动电压期间，可移动柱塞可能会在其路径中达到其运动的终点。然而，可以在可移动柱塞的运动结束之前施加和去除制动电压。优选地，主动连接制动装置可导致散热。当制动装置是电阻或齐纳二极管，尤其是其他制动部件时，可能属于这种情况。可以在螺线管上施加单个负制动电压，或者可以施加一系列负制动脉冲以实现减速。例如，由制动装置以负的制动电压提供的制动效果比由EP1130300A1提供的0％占空比(0Vdc)更有效地制动柱塞的运动。有利地，正的过升压电压和随后的负的制动电压的组合提供了一种致动电磁阀组件的可移动柱塞的方法，由此，正的升高电压产生了足够的力，从而使得可移动柱塞加速以完成其行程，然而，当制动电压使可移动柱塞的运动减速时，可移动柱塞对阀座(或其他机械对应件)的最终冲击因制动电压产生的反作用力而减弱。因此，延长了阀组件的寿命，并且获得了高度可重复的结果。在许多阀中，但特别是对于使用具有0.2mm左右的柱塞运动和lm/s左右的柱塞速度的小型高速阀的应用而言，重要的是精确控制可移动柱塞的小运动，以便在阀组件的每个通电周期中，可移动柱塞可靠地到达其最终位置，但是同样重要的是，可移动柱塞对阀座(或其他机械对应件)的冲击也不能太大。由要求保护的专利技术提供的益处在被构造成允许小于1mm，优选地小于0.5mm，更优选地小于0.2mm，并且还更优选地小于0.1mm的柱塞运动的阀组件中特别有用。为了获得合适的正的过升压电压，可以至少采用以下两种方法，如果过升压电压被施加的持续时间足以允许电流通过以使得电磁阀达到稳定状态，则该过升压电压优选地引起至少两倍于阀组件标称功率的功率。在一些示例中，施加过升压电压的步骤可以包括：施加过升压电压的持续时间足以使螺线管中消耗的瞬时功率达到预定功率水平。例如，可以使用任何合适的测量设备或电流传感器或磁传感器来测量预定功率水平。有利地，这种施加过升压电压的方法提供了准确的结果；它可以补偿螺线管电阻的初始值的变化和由温度造成的螺线管电阻值的变化。在其他示例中，过升压电压的施加可以持续预定时间。预定时间可以例如在300μs至1100μs之间，优选地在500μs至900μs之间，更优选地700μs。但是，预定时间可能会因阀而异；通常在制造过程中进行设置，然后根据需要利用经验测试进行调整。在一些优选的示例中，制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种向阀组件的螺线管通电的方法，其中，所述螺线管由驱动电压驱动，所述方法包括以下步骤：/n在所述螺线管上施加正的过升压电压来致动可移动柱塞以打开或关闭通过所述阀组件的流路，其中，如果所述过升压电压被施加的持续时间足以允许通过所述螺线管的电流达到稳定状态，则所述过升压电压包括足以消耗至少两倍于所述阀组件标称功率的电压；以及/n然后在所述可移动柱塞的运动过程中，通过在所述螺线管上主动连接制动装置，在所述螺线管上施加负的制动电压来制动所述柱塞的运动。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180531 GB 1808885.61.一种向阀组件的螺线管通电的方法，其中，所述螺线管由驱动电压驱动，所述方法包括以下步骤：
在所述螺线管上施加正的过升压电压来致动可移动柱塞以打开或关闭通过所述阀组件的流路，其中，如果所述过升压电压被施加的持续时间足以允许通过所述螺线管的电流达到稳定状态，则所述过升压电压包括足以消耗至少两倍于所述阀组件标称功率的电压；以及
然后在所述可移动柱塞的运动过程中，通过在所述螺线管上主动连接制动装置，在所述螺线管上施加负的制动电压来制动所述柱塞的运动。


2.如权利要求1所述的方法，其中，施加所述过升压电压的步骤包括，施加所述过升压电压的持续时间足以使所述螺线管中消耗的瞬时功率达到预定功率水平。


3.如权利要求1所述的方法，其中，所述过升压电压的施加持续预定时间。


4.如前述任意一项权利要求所述的方法，其中，所述方法进一步包括：
在施加所述过升压电压之后，将所述驱动电压调节为第一调节电压，所述第一调节电压在所述过升压电压和对应于所述阀组件的标称功率的稳态驱动电压之间。


5.如权利要求4所述的方法，其中，所述方法进一步包括：
在施加所述第一调节电压之后，将所述驱动电压调节为第二调节驱动电压，所述第二调节驱动电压在第一调节驱动电压和对应于所述阀组件的标称功率的稳态驱动电压之间。


6.如权利要求4或5所述的方法，其中，所述方法进一步包括：
一旦功率已经达到预定水平，则通过控制所述螺线管上的电压，或者一旦电流已经达到预定水平，通过控制通过所述螺线管的电流，来使所述过升压电压适应较低的第一和/或第二调节电压。


7.如权利要求4至6中任意一项所述的方法，其中，所述调节步骤包括减小脉冲宽度调制信号的占空比，以减小所述螺线管上的电压或减小通过所述螺线管的电流。


8.如权利要求4至7中任意一项所述的方法，其中，所述调节步骤包括通过动态调节脉宽调制信号的占空比来控制电流，以便调节通过所述螺线管的电流处于预定水平。


9.如前述任意一项权利要求所述的方法，其中，所述方法进一步包括：
在施加所述制动电压之后在所述螺线管上施加再升压电压，其中，如果所述再升压电压被施加的持续时间足以使通过所述螺线管的电流达到稳定状态，则所述再升压电压包括足以消耗至少所述阀组件的标称功率的电压。


10.如权利要求9所述的方法，其中，施加所述再升压电压的步骤包括施加所述再升压电压的持续时间足以使所述螺线管中消耗的瞬时功率达到预定功率水平。


11.如前述任意一项权利要求所述的方法，其中，所述方法进一步包括：
在施加所述制动电压之后，并且可选地在施加所述再升压电压之后向所述螺线管施加保持电压。


12.如权利要求11所述的方法，其中，所述施加所述保持电压的步骤包括减小脉冲宽度调制信号的占空比，以减小所述螺线管上的电压或减小通过所述螺线管的电流，或者，施加保持电压的步骤可以包括通过动态调节脉冲宽度调制信号的占空比来控制电流，以便将通过所述螺线管的电流调节到预定水平。


13.如前述任意一项权利要求所述的方法，其中，所述施加所述过升压电压的的步骤使得常闭阀组件的流路打开，并使得常开阀的流路关闭。


14.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·勒萨热，V·塔纳里，
申请(专利权)人：FAS医学有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH