用于控制在自保护直流电路中的电磁铁的方法和装置制造方法及图纸

一种连接在自保护直流电路中、可受控在两个开关位置间来回切换、并用于操纵一个液压阀的闭锁物体的电磁铁的方法，其中借助于电子控制装置，在电磁铁电枢的吸动状态下，电磁铁的线圈被馈给一个励磁电流，而在电枢的吸持状态下，电磁铁的线圈被馈给一个比励磁电流小的吸持电流，其特征在于，在控制电磁铁之后线圈中的实际电流值被连续地测量，并且此电流被评估，以了解电枢的运动。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于控制连接在自保护直流电路中、可受控在两个开关位置之间来回切换的、用以操纵液压阀的闭锁物体的电磁铁的方法，其中借助于一个电子控制装置，电磁铁的线圈在电磁铁电枢的吸动状态下被馈给一个励磁电流，而在电枢的吸持状态下被馈给一个相比励磁电流较小的吸持电流。本专利技术还涉及一种用于控制连接在自保护直流电路中、可受控在两个开关位置之间来回切换的、用以操纵液压阀的闭锁物体的电磁铁的装置，该装置包括具有线圈和电枢的电磁铁，还包括电子控制装置，借助于该电子控制装置，馈给的电流在电枢的吸动状态下可调节到一个励磁电流上，而在吸持状态下可调节到一个较小的吸持电流上。
技术介绍
在井下电液压设备中—例如支撑开采面后面的井下开采室的结构单元—由于要闭合的电磁铁的供电有被爆破和电击的危险，采用了自保护直流电路。在此已知，利用一个配置给电磁铁的电子控制装置将吸持状态下的吸持电流降低到比励磁电流小的电流值上(DE3229835C2)。在矿井中具有相应控制装置的电磁铁也是采用降低吸持电流的电磁铁。在降低吸持电流到较低的吸持电流值上的情况中，在电磁铁的切换过程中所产生的剩磁力被用于电枢的吸持，并进而用于液压阀的闭锁物体的吸持。电磁铁的电枢和液压阀的闭锁物体通常在电磁铁断路后通过一个弹簧的复位力返回到开始时的开关位置。在井下应用中，将电磁铁作为液压阀的致动器(Aktoren)用在自保护电路中时，必须考虑许多问题。在吸动状态下的励磁电流必须足够高，以在压力峰值或在液压侧上的工作压力增大情况下保证液压阀的闭合。在吸持状态下，吸持电流值和由电磁铁产生的吸持力必须足够大，以在上述压力峰值或工作压力增大的情况下可以可靠地保持闭合状态。另一方面，利用单个的自保护直流电路应可控制和切换结构单元的尽可能多个电液压阀，以维持用于井下安装的自保护电路的较低设备费用。这些在井下自保护电路中存在的问题已由DE3229835C2提出，它对这些问题作了说明。除了DE3229835C2之外，还已知在电磁铁的电枢和液压阀的闭锁物体之间采用一个传动件，例如一个杠杆(DE3717403；DE3823681A1)，以能够尽可能精确地调整开关位置，并在必要时通过利用杠杆比可以减小由电磁铁产生的闭合力。在另一种采用降低吸持电流的电液压阀系统中，在一个固定的、以电磁铁的控制为起始的时间间隔之后降低电流(EP0006843A1)。总之，至今所用的控制电液压阀的电磁铁的方法和装置具有以下缺点它们以一个固定的、与供电电压有关的电流降低进行工作。考虑到在井下自保护电路中，基本上现有的工作电压预留导致在吸持状态下流过比所需更大的电流，并且直到由吸动状态切换到吸持状态的时间内消耗了比所需更多的能量。这种对于单个电磁铁过高的电耗在井下生产设备中呈指数增加，因为在一个井下支撑面上需要切换超过二百个具有相应电液压阀的结构单元。至今所用的降低吸持电流的技术限制了井下生产设备所能达到的经济效益。为了获得井下生产设备的经济效益，必须可以通过控制电液压阀产生明显更大的液压压力，而不增加单个阀和整个生产设备的能耗。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于控制电液压阀的方法和装置，它们可以减小单个电磁铁的能耗。上述有关方法的任务由权利要求1所述的专利技术完成，有关装置的任务由权利要求9所述的专利技术完成。本专利技术的方法是，在控制电磁铁之后连续测量线圈中的实际电流值，并且评估此电流值，用以了解电枢的运动。本专利技术的方法一方面基于以下认识电磁铁活动体的力与流过的电流成比例；另一方面又基于以下认识活动体的运动在励磁线圈中引起反向电感，使线圈中的实际电流值降低。在电枢开始运动时或在时间上接近于它开始运动时就立即得知电枢的运动，这使得找出最佳的能量调节方法成为可能。在本专利技术所述方法的优选实施方式中，电枢的运动借助于测得的实际电流曲线的至少一个上升变化而被检测。一般地，在控制电磁铁之后，在线圈上可测得的实际电流曲线中可检测到两个上升变化，其中第一个上升变化出现在电枢开始运动时，而第二个上升变化出现在电枢运动结束时，为了用本专利技术所述的方法来调整电磁铁的能量消耗，最好利用实际电流值作为用于将馈入电流降低到吸持电流值的调节参数。因为伴随着电枢运动的开始和结束，在测得的实际电流中出现变化，特别是出现上升变化，以本专利技术所述的方法，基于连续地监测线圈的实际电流，可以找到将馈入的电流降低到吸持电流值的最佳时刻。为此，在优选实施方式中，测得的实际电流值被送到调节装置，它在测得的实际电流曲线出现第二个上升变化之后不久，将馈入的电流降低到较低的吸持电流值上。在优选实施方式中，调节装置由一个比例调节器构成，它按照一个额定电流值调节馈入的电流。这里比例调节器可借助于一个微处理器实现，其中特别具有优点的是，额定电流值可通过控制软件来参数化。如果在吸持状态下将馈入的电流通过脉冲控制，尤其是通过脉宽调制而置于较小的吸持电流水平上，则实现了该方法的进一步改进。通过脉宽调制，与常规的对施加到线圈上的控制电压的调整相比，在吸持状态中的损耗功率被最小化了。按照本专利技术所进行的对线圈中实际电流值的连续测量，不仅能优化降低吸持电流，而且还能实现在电液压开关装置上不受运行干扰和磨损影响的固定。为了实现这一点，电子控制装置最好具有一个微处理器，它检测在测得的实际电流曲线中的上升变化，并通过与参考值比较对其进行评估，以实现对电磁铁的运行干扰和/或磨损的故障诊断。通过连续的电流测量，以及对磁电枢的实际运行状况与最佳的、作为参考值被存贮的运动状况的比较，可以得出对运动来讲非常重要的信息。例如在电枢的运动开始时的电流强度是对其运行平滑性的一个判据。一个过大的用于起动电枢运动所要求的电流意味着刚开始的腐蚀、损伤或过大的切换压力。两个上升变化之间的持续时间也可作为进行故障诊断的依据。此外，也可以由过高的实际电流值得知磁线圈中的短路，由错误的或过小的电流得知工作电路中的信号中断，以及由反管完全断开调节装置，但所需的吸持电流值仍然过低的情况得知接地问题。上述任务也由权利要求9所述的装置完成。按照本专利技术，该装置包括用于测量线圈中实际电流的测量装置，以及用于借助于所测得的实际电流值了解电枢运动的评估装置。本专利技术的要点还在于在该装置中连续地测量线圈中的实际电流值，并不断了解电枢的运动，以能够借助于测量装置和评估装置来确定应该开始降低吸持电流的最佳时刻。合理的是，电磁铁的线圈前接一个用于测量实际电流的测量电阻。此外具有优点的是评估装置由构成电子控制装置的微处理器组成。这种微处理器例如PIC处理器或DSP处理器，可以集成到装置的外壳中，并成为电磁铁的固定组成部分。利用此微处理器可借助于适当的控制软件构成一个调节装置，尤其是一个比例调节器，并且由电磁铁的吸动状态推断出电磁铁的机械、电子或磁的故障状态。在优选实施例中，测得的实际电流值可作为用于将馈入的电流降低到吸持电流值上的调节参数被送到微处理器。为了使降低吸持电流时的能耗最小，电子控制装置可具有一个脉宽调制单元，用于将馈入的电流调整和保持在较小的吸持电流值上。此外如果电磁铁具有一个由铁磁性材料构成的、带有两个用于装入具有所属线圈和电枢的两个电磁铁的两个安装孔的外壳，对于进一步降低单个装置的所需电流是有好处的，两个电磁铁最好可由一个共本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种连接在自保护直流电路中、可受控在两个开关位置间来回切换、并用于操纵一个液压阀的闭锁物体的电磁铁的方法，其中借助于电子控制装置，在电磁铁电枢的吸动状态下，电磁铁的线圈被馈给一个励磁电流，而在电枢的吸持状态下，电磁铁的线圈被馈给一个比励磁电流小的吸持电流，其特征在于，在控制电磁铁之后线圈中的实际电流值被连续地测量，并且此电流被评估，以了解电枢的运动。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，电枢的运动借助于测得的实际电流曲线中的至少一个上升变化而被检测出。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，实际电流值被用作调节参量，用以将馈入的电流降低到吸持电流水平上。4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，测得的实际电流值被送至调节装置，它在测得的实际电流曲线中出现第二个上升变化后在短时间内将馈入的电流降低到较低的吸持电流水平上。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，调节装置由比例调节器构成，它根据额定电流值调整馈入的实际电流值。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，额定电流值通过控制软件可被参量化。7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在吸持状态下，馈入的电流通过脉冲控制，尤其是通过脉宽调制，维持在较低的吸持电流水平上。8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，电子控制装置具有一个微处理器，它检测出现在测得的实际电流曲线中的上升变化，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：赫尔姆特·海曼，吉斯·狄斯切特，汉斯尤度·莱纳，
申请(专利权)人：DBT有限公司，
类型：发明
国别省市：