用於閥促動器的控制單元的製作方法

2023-06-05 07:52:51 3

用於閥促動器的控制單元的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於閥促動器的控制單元，其包括：流體管線(29)；壓力傳感器(31)；以及，控制閥(47)，其配置成打開和閉合流體管線(29)以啟用和停用促動器(5)；以及，處理單元(40)，其配置成當控制閥(47)處於啟用模式時：如果由壓力傳感器(31)讀取的壓力(31)高於表示閥促動器(5)啟用的第一壓力值，則起始指示促動器(5)成功啟用的信號，以及如果壓力等於或低於第一壓力值，則起始指示促動器(5)未成功啟用的信號。
【專利說明】用於閥促動器的控制單元
【技術領域】
[0001]本發明涉及用於閥促動器的控制單元，並且更特定而言，涉及控制單元的各種部件和包括於控制單元中的處理單元起始信號的方式。
【背景技術】
[0002]目前，存在若干不同類型的閥並且根據其類型而在各種應用中採用。一些類型的閥為座閥，其包括例如單座閥和雙座閥、隔膜閥、蝶閥等。
[0003]座閥通常受到促動器控制，促動器分別通過移動閥盤遠離閥座和與閥座接觸來打開和閉合閥。當閥盤抵接閥座時，即當使閥盤與閥座接觸時，閉合座閥。當不使閥盤與閥座接觸時，則打開閥。促動器具有彈簧，彈簧經由促動器活塞、活塞杆和閥杆向閥盤施加力，使得其與閥座接觸，這有效地閉合閥。通過向促動器活塞施加壓力使得生成與彈簧施加的力抵消的力而打開閥。當由壓力生成的力克服了彈簧施加的力時閥打開。只要施加的壓力足夠高以生成克服由彈簧施加的力的力，則閥保持打開。
[0004]當壓力在促動器中施加到閥打開的程度時，促動器被稱作被「加壓」或「啟用」。當不施加壓力或壓力低到使得閥閉合時，促動器被稱作「減壓」或「停用(de-activation) 」。施加這種啟用和停用以分別打開或閉合座閥的促動器在許多工業中常用並且描述於多種專利文獻中，例如在W09724541中。促動器通常被稱作「常閉」促動器，這表示促動器必須被加壓或啟用來抵消彈簧來使閥打開。「常開」促動器必須被加壓或啟用來抵消彈簧使得閥閉合。在其它方面，常開的促動器和常閉的促動器通常共有相同的性質。
[0005]其它類型的閥，例如蝶閥和隔膜閥，常常由類似的促動器來操作，類似的促動器可分別被「加壓」或「啟用」，或者「減壓」或「停用」，以打開或者閉合閥(或者如果促動器為常閉促動器，則分別閉合或打開閥)。
[0006]由促動器操作的座閥、蝶閥和隔膜閥通常具有牢固的構造，並且在促動器被啟用或停用後，可假定閥實際上分別打開或閉合(或對於常開促動器而言，分別閉合或打開)。但是，閥在一些情況下可並不正常操作，例如，如果向促動器供應壓力的流體管線破裂。為了處置這種情形，發展了控制單元來估計或驗證閥是否打開或閉合。但是，這些控制單元相對複雜且因此相當昂貴。

【發明內容】

[0007]本發明的目的在於改進上述技術和現有技術。特別地，本發明的目的在於提供一種控制單元，其能以簡單並且可靠的方式來估計促動器是否被啟用或停用。
[0008]為了實現這些目的，提供了一種用於閥促動器的控制單元。該控制單元包括:i)流體管線，其可連接到閥促動器的壓力腔室；ii)控制閥，其配置成打開和閉合流體管線以在控制閥處於啟用模式時啟用促動器，和在控制閥處於停用模式時停用促動器；iii)壓力傳感器，其配置成讀取流動管線中的壓力；以及iv)處理單元，其連接到控制閥且連接到壓力傳感器，處理單元配置成通過向控制閥發送啟用信號將控制閥設置為啟用模式，並且配置成通過將停用信號發送給控制閥而將控制閥設置為停用模式，並且配置成監視由壓力傳感器所得到的壓力。處理單元配置成當控制閥處於啟用模式時:如果壓力高於表示閥促動器啟用的第一壓力值，則起始指示促動器成功啟用的信號，以及如果壓力等於或低於第一壓力值，則起始指示促動器未成功啟用的信號。
[0009]通常，控制閥的啟用模式表示當控制閥打開使得壓力可從連接到流體管線的壓力源通過流體管線且供應到促動器的壓力腔室時的狀態。當控制閥處於停用模式時，控制閥閉合使得並無壓力供應到促動器的壓力腔室。但是，在一些實施例中，可以為相反的情況，根據控制閥和流體管線如何配置，即，控制閥的啟用模式可表示當控制閥閉合的狀態，而停用模式表示當控制閥打開時的狀態。在任何情況下，當控制閥處於啟用模式時，啟用(或加壓)促動器，並且當控制閥處於停用模式時，停用(或減壓)促動器。
[0010]控制單元有利地當起始指示促動器成功啟用的信號時，提供促動器啟用的可靠指示。相對應地，控制單元當起始指示促動器未成功啟用的信號時提供促動器啟用失敗的可靠指示。啟用促動器或啟用促動器失敗的指示以非常有成本效益的方式實現，因為控制單元需要很少和相對簡單的部件。控制單元可用於常開促動器和常閉促動器。
[0011]處理單元可配置成當控制閥處於停用模式時:如果壓力低於表示閥促動器停用的第二壓力值，則起始指示促動器成功停用的信號，以及如果壓力等於或高於第二壓力值，則起始指示促動器未成功停用的信號。
[0012]這使得控制單元有利地當起始指示促動器成功停用的信號時，提供停用促動器的可靠指示。相對應地，控制單元在起始指示促動器未成功停用的信號時提供停用促動器失敗的可靠指示。
[0013]處理單元可配置成當控制閥處於啟用模式時:如果在例如從將控制閥設置為啟用模式經過規定時段後，壓力等於或低於第一壓力值，則起始指示促動器未成功啟用的信號。
[0014]處理單元可配置成當控制閥處於停用模式時:如果在例如從將控制閥設置為停用模式經過第二預定時段後壓力等於或高於第二壓力值，則起始指示促動器未成功停用的信號。
[0015]處理單元可配置成:確定從將控制閥設置為啟用模式直到壓力高於表示閥促動器啟用的第一壓力值所經過的時間。這是有利的，因為其便於檢測在例如流體管線中不足的空氣壓力和/或檢測在促動器中的洩漏。
[0016]處理單元可配置成:確定從將控制閥設置為停用模式直到壓力低於表示閥促動器停用的第二壓力值所經過的時間。這提供檢測促動器是否由於任何原因而不能通風(例如由於控制閥故障而阻塞排氣埠)的可能性。
[0017]處理單元可配置成:確定壓力傳感器獲得的壓力變化的速率；並且如果速率偏離預定速率間隔則起始信號。這提供判斷促動器是否被卡住(Stuck)的可能性，在此情況下，壓力變化率將很高(促動器的內部體積將保持較小，並且因此壓力將以過高速率變化)。壓力過於緩慢的變化可指示空氣流動受限。
[0018]處理單元可配置成，如果起始指示促動器未成功啟用的信號，則:在壓力高於表示閥促動器啟用的第一壓力值後，起始指示促動器成功啟用的信號。處理單元可以以相對應的方式配置成，如果起始指示促動器未成功停用的信號，則:一旦壓力低於表示閥促動器停用的第二壓力值，就起始指示促動器成功停用的信號。[0019]這些特點是有利的，因為控制單元可「重置」啟用促動器失敗或停用促動器失敗的指示。
[0020]控制單元可包括存儲單元，在存儲單元上存儲表示閥促動器啟用的第一壓力值。在存儲單元上也可存儲表示閥促動器停用的第二壓力值。控制單元可包括印刷電路板，其布置於控制單元內側並且包括壓力傳感器、處理單元和存儲單元。這些特點單獨地或組合地提供可更獨立於例如更大系統(促動器是它的一部分)的主控制單元操作的可靠的、具有成本效益的控制單元。
[0021]流體管線可包括流體入口、流體出口和通風開口，而控制閥配置成通過以下操作來分別打開或閉合流體管線:分別地，提供從流體入口到流體出口的流體連通，同時阻擋通過通風開口的流體連通，或者提供從流體出口到通風開口的流體連通，同時阻擋通過流體入口的流體連通。在一個實施例中，流體管線可包括傳感器埠，壓力傳感器安裝到該傳感器接口。這些特徵中的每一個提供更簡單並且可靠的控制單元，用於估計促動器是否被啟用。
[0022]控制單元可包括殼體，在殼體中布置流體管線、控制閥、壓力傳感器和處理單元，殼體可附連到促動器。殼體可包括中央中空的空間，該空間配置成在啟用促動器時接納促動器的促動器杆。就像控制單元的其它特徵，實施這些特徵中的一個或多個特徵的殼體提供更簡單並且可靠的控制單元用於估計促動器是否被啟用。
[0023]根據另一方面，提供一種閥布置，其包括:控制單元，控制單元實施先前描述的特徵中的任何特徵；促動器，控制單元附連到促動器上用於控制促動器；以及，閥，促動器附連到閥上用於操作閥。
[0024]根據另一方面，提供一種用於控制單元的方法，控制單元包括:流體管線，其可連接到閥促動器的壓力腔室；控制閥，其配置成打開和閉合流體管線以在控制閥處於啟用模式時啟用促動器，以及在控制閥處於停用模式時停用促動器；壓力傳感器，其配置成讀取流動管線中的壓力；處理單元，其連接到控制閥和壓力傳感器，處理單元配置成通過向控制閥發送啟用信號而將控制閥設置為啟用模式，並且配置成通過將停用信號發送給控制閥而將控制閥設置為停用模式，並且配置成監視由壓力傳感器所得到的壓力。該方法包括以下步驟:當控制閥處於啟用模式時:如果壓力高於表示閥促動器啟用的第一壓力值，則起始指示促動器成功啟用的信號，以及如果壓力等於或低於第一壓力值，則起始指示促動器未成功啟用的信號。
[0025]該方法可實施先前所描述的控制單元的特徵中的任何特徵。控制單元、閥布置和方法的另外的目的、特徵、方面和優點將從下文的詳細描述以及從附圖顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]現將參考附圖僅以舉例說明的方式描述本發明的實施例，在附圖中:
圖1為當停用促動器時閥布置的截面圖，閥布置包括控制單元、促動器和閥；
圖2為當啟用促動器時圖1的閥布置的截面圖，
圖3為圖1的控制單元的透視圖，
圖4為圖1的控制單元的頂視圖，
圖5為如沿著圖4中的線A-A所查看的圖1的控制單元的截面圖和連接到控制單元的示意主控制單元，
圖6為如沿著圖5中的線B-B所查看的圖1的控制單元的截面圖，
圖7和圖8分別為沿著圖4中的線C-C和D-D所查看的圖1的控制單元的截面圖，
圖9示出了圖1的控制單元的處理單元，
圖10為由圖1的控制單元執行的方法的流程圖，
圖11示出了可由圖1的控制單元執行的額外方法步驟；以及 圖12為實施圖10的方法的設備的框圖。
【具體實施方式】
[0027]參考圖1和圖2，示出了閥布置I。閥布置I包括促動器5、控制單元2和呈座閥形式的閥8。在圖示實施例中，促動器為空氣操作的促動器。控制單元2由連接器布置67附連到促動器5的上部，連接器布置67由控制單元2的附連螺釘接合。閥8經由連接元件7附連到促動器5的下部。
[0028]閥8為常規座閥並且包括閥外殼80，閥外殼80具有入口開口 81和出口開口 82。閥外殼80具有閥帽(bonnet)89，閥帽89具有用於閥杆86的通路，閥杆86延伸到閥外殼80內。用於閥杆86的襯套和密封件88布置於通路中用於支承閥杆86以及用於實現在閥杆86與閥帽89之間的密封。襯套和密封件88在用於閥杆86的通路中固定到閥帽89上。
[0029]閥杆86在下部具有閥盤84並且可沿著平行於閥杆86的幾何中心軸線A的方向，在朝向和遠離位於出口開口 82處的閥座83的方向上移動。當閥盤84抵接閥座83時，SP當使閥盤84與閥座83接觸時，閉合閥8 (參看圖1)。當閥杆86在從閥座83的方向上移動時，閥8打開使得液體可從入口開口 81流到出口開口 82(參看圖2)。因此，閥座83被布置成使得液體可從入口開口 81流過閥座83並且流到出口開口 82，其為座閥的常見布置。墊圈85布置於閥盤84周圍，處於當閥杆86在最靠近閥座83的位置時(即當閥外殼80閉合時)與閥座83接觸的閥盤84的部段。
[0030]促動器5包括缸外殼51，缸外殼51由柱形殼52和密封柱形殼52的上覆蓋物53和下覆蓋物54形成。促動器杆55延伸穿過上覆蓋物53中的開口，穿過殼52並且穿過下覆蓋物54中的開口。促動器杆55可沿著閥杆86可移動所沿著的同一幾何中心軸線A來回移動。第一密封布置64在促動器杆55與上覆蓋物53之間提供不透流體的密封，而第二密封布置61在促動器杆55與下覆蓋物54之間提供不透流體的密封。
[0031]促動器5具有連接元件7，閥8以常規方式例如由連接環90連接到連接元件7。連接元件7包括柱形中空主體71，柱形中空主體71包圍穿過閥帽89伸出的閥杆86的上部。中空主體還包圍穿過下覆蓋物54中的開口伸出的促動器杆55的下部。閥杆86的上部連接到促動器杆55的下部。促動器杆55和閥杆86共用相同的幾何中心軸線A並且可沿著軸線A在來回方向一致地移動。因此，當促動器杆55在朝向或遠離閥座83的方向上移動時，閥盤84也朝向或遠離閥座83移動。
[0032]在缸外殼51的內側,缸60附連到促動器杆55。密封件布置於缸60的周圍並且抵接柱形殼52，這在朝向下覆蓋物54的缸60的側部形成缸腔室65。在缸的相反側，即，在朝向上覆蓋物53的缸60的側部上，預壓縮的彈簧59布置成一個彈簧端部作用於上覆蓋物53上並且相反彈簧端部作用於朝向上覆蓋物53的缸60的側部上。由於彈簧59預壓縮，其在活塞60上施加力使得其移動到最下部位置。如從圖1可以看出地，最下部位置為當閥盤84抵接閥座83時活塞60所佔據的位置。圖示的促動器5為所謂的「常閉」閥。因此，由彈簧59施加的力也用於閉合閥8。
[0033]在圖示實施例中，彈簧59並不直接抵接上覆蓋物53和活塞60，即使能這樣。替代地，彈簧經由彈簧籠56、57、58作用於上覆蓋物53和活塞60上。
[0034]下覆蓋物54具有流體入口 62，其允許流體(通常空氣)進入缸腔室65。流體從控制單元2經由連接到控制單元2的流體出口的流體轉移管線11轉移且到下覆蓋物54的流體入口 62的入口連接件63。轉移到控制單元2的流體來自壓力源13，壓力源13經由供應管線12連接到控制單元2的流體入口。
[0035]如將在下文所描述地，當控制單元2提供在壓力源13與缸腔室65之間的流體連通時，在缸腔室65中的壓力升高。然後從壓力源13所獲得的壓力將壓力施加到促動器活塞60上。這在促動器活塞60上生成抵消由彈簧59施加的力的力。選擇壓力使得由壓力生成的力克服由彈簧59所施加的力，這通過在向上方向上驅動活塞60和因此閥盤84而打開閥8。只要壓力足夠高以生成抵消彈簧59所施加的力的力，則閥8保持打開。在此狀態，閥8打開並且促動器5被「加壓」或「啟用」(參看圖2)。當如將在下文中所描述地，控制單元2防止與壓力源13的流體連通，並且允許在缸腔室65中的流體經由流體轉移管線11和控制單元2中的通風開口而離開缸腔室柱形腔室65時，然後減小由該壓力施加的力並且由彈簧59施加的力最終克服由缸腔室65中的壓力所施加的力，這閉合閥8。在此狀態，閥8閉合併且促動器5 「減壓」或「停用」(參看圖1)。由壓力源13供應的流體通常為空氣。促動器5因此為空氣操作的促動器，這意味著空氣被引入到促動器5內用於啟用它，同時允許空氣逸出促動器5以使之停用。
[0036]參考圖3和圖4，更詳細地示出了控制單元2。控制單元2包括殼體21，殼體21具有下部段27，下部段27具有先前提到的流體入口 22、流體出口 23和通風開口 24。實施通風開口 24以在停用促動器5時將流體放出到周圍環境。殼體21還具有:附連螺釘38、39(還參看圖7)，附連螺釘38、39接合促動器5的連接器布置67 ;以及，電纜壓蓋(gland) 25，其用於接納電纜，電纜向控制單元2饋電並且允許控制單元2發送信號到較大系統(閥布置I是它的一部分)的主控制單元50 (參看圖6)和從控制單元50接收信號。詳言之，殼體21具有中間部段28和上部段26，中間部段28和上部段26與下部段27 —起形成殼體21。
[0037]參考圖5和圖6，控制單元2包括流體管線29，流體管線29經由流體出口 23和流體轉移管線11連接到閥促動器5的壓力腔室65。控制閥47布置於流體管線29中。控制閥47通過提供從流體入口 22到流體出口 23的流體連通Fl同時阻擋通過通風開口 24的流體連通而被設置為所謂的「啟用模式」以啟用促動器5。可以說當控制閥47處於啟用模式時它是「打開的」。
[0038]控制閥47也可通過提供從流體出口 23到通風開口 24的流體連通F2同時阻擋通過流體入口 22的流體連通來設置為所謂的「停用模式」來停用促動器5。可以說，當控制閥47處於「停用模式」時其是「閉合的」。因此，控制閥47配置成打開和閉合流體管線29以在控制閥47處於啟用模式時啟用促動器5並且當控制閥47處於停用模式時停用促動器
5。任何常規的閥技術可用於提供本身已經描述的流體連通Fl和F2。控制閥47可例如為電磁閥。[0039]控制閥47當其從控制單元2的處理單元40接收啟用信號(Sact)時設置為啟用模式，並且當其從處理單元40接收停用信號(Sdeact)時設置為停用模式。
[0040]進一步參考圖7和圖8，控制單元2包括壓力傳感器31，壓力傳感器31配置成讀取流體管線29中的壓力。流體管線29具有傳感器接口 32，壓力傳感器31安裝到傳感器接口 32上。如在從流體入口 22到流體出口 23的方向上所查看地，傳感器接口 32布置於控制閥47的下遊。因此，壓力傳感器31位於控制閥47與流體出口 23之間。壓力傳感器31布置於印刷電路板45上並且通過將印刷電路板45附連到殼體21的下部段27而安裝到傳感器接口 32上。密封件布置於壓力傳感器31與傳感器接口 32之間以提供不透流體的密封。壓力傳感器31可基於能夠感測在流體管線29中的壓力的任何合適傳感器技術。
[0041]詳言之，並且進一步參考圖9，印刷電路板45還包括處理單元40和存儲單元44。處理單元40具有中央處理單元42 (CPU)、存儲單元44和電子輸入/輸出接口 43 (I/O)。處理單元40經由接口 43連接到控制閥47的連接器48並且也連接到電纜34的電線，電纜34向主控制單元50提供電力並且與主控制單元50通信。處理單元40經由在印刷電路板45中的常規連接器(未圖示)連接到壓力傳感器31。
[0042]處理單元40可通過將啟用信號(Sact)發送給控制閥47而將控制閥47設置為啟用模式，並且通過將停用信號(Sdeact)發送給控制閥47而將控制閥47設置為停用模式。處理單元40也可間歇地或連續地監視由壓力傳感器31獲得或讀取的壓力(P)。
[0043]流體管線29、控制閥47、壓力傳感器31和處理單元40各布置於殼體21中。殼體21還具有形成中空空間30的中央柱形內壁37，當啟用促動器5時，即當打開閥8時，中空空間30接納促動器杆55。因此，至少當啟用促動器5時，促動器杆55從上覆蓋物53伸出。
[0044]轉回至處理單元40，中央處理單元42連接到並且控制電子輸入/輸出接口 43並且分別在存儲單元44上存儲數據和從存儲單元44讀取數據。CPU 42為常規型中央處理單元或微處理器並且表示能夠執行存儲於例如存儲單元44中的電腦程式的指令的處理單元40的部分。CPU 42為執行或起始處理單元40的功能的主要元件。電纜34允許操作者輸入操作參數(如「啟用」和「停用」促動器)以及將由CPU 42使用的各種值。這樣的值通常為預定值。輸入/輸出接口 43允許控制單元2輸出關於啟用和停用促動器5的信息，其基本上對應於輸出關於閥狀況(對於常閉促動器而言打開或閉合，以及對於常開促動器而言閉合或打開)的信息。
[0045]參考圖10，示出了控制單元2執行的方法的流程圖。該方法圍繞起始指示促動器5成功啟用、促動器5成功停用、促動器5未成功啟用和促動器5未成功停用的信號。該方法通常為自動化的並且通過重複地執行步驟101-111的順序而操作。在圖示示例中，該方法可由控制單元2實施，或者更具體而言，由處理單元40來實施，即處理單元40配置成執行步驟101-111。這意味著控制單元2也由於其包括處理單元40而配置成執行步驟101-111。
[0046]該方法以圖1的閥布置I例示並且通過首先查看其中接收啟用信號Sact或停用信號Sdeact的步驟101來展開描述。通常，控制單元2和更具體而言處理單元40從主控制單元50接收信號Sact或Sdeact。主控制單元50通常為常規的系統控制單元，其常規的用於控制多個閥布置。當接收到啟用信號Sact時，促動器5應被啟用。當接收到停用信號時，促動器5應被停用。
[0047]在下一步驟102，將取樣或未取樣的啟用信號Sact或停用信號Sdeact轉移到控制閥47，當控制閥接收到啟用信號Sact時其被設置為啟用模式，以及當控制閥47接收到停用信號Sdeact時，其被設置為停用模式。
[0048]在下一步驟103，從壓力傳感器31獲得壓力P，如在流體管線29中所讀取的。
[0049]在下一步驟104，根據是否啟用控制閥47來進入不同的隨後步驟105-107或109-111。換言之，如果接收到啟用信號Sact (在步驟101)則執行步驟105-107，而如果接收到停用信號(在步驟101)則執行步驟109-111。
[0050]在步驟105，比較壓力P與表示啟用閥促動器5的第一壓力值Prefl。第一壓力值Prefl通常為已知用於啟用促動器5的預定壓力，並且可根據經驗確立，例如通過調查在什麼壓力水平啟用促動器5，並且通過添加安全裕度。第一壓力值Prefl通常為存儲於存儲單元44中的預定值。通常，在缸腔室65中的壓力與由流體管線29中的壓力傳感器31所讀取的壓力P相同或很接近。如果壓力P高於第一壓力值Prefl，那麼進入步驟106，否則進入步驟107。
[0051]在步驟106，起始指示促動器5成功啟用的信號SI。信號SI可為任何類型的視覺或聽覺信號或者任何其它合適類型的信號，諸如將消息轉移到主控制單元50的信號。
[0052]在步驟107,確定從進入步驟101或步驟102經過了多少時間t-tO。此處，t表示當前時間，而to表示進入步驟101或步驟102的時間。出於這種確定的目的，處理單元40包括常規的定時模塊。如果時間t-tO小於預定時段Λ Tmaxl，那麼再進入步驟103，否則進入步驟108。預定時段Λ Tmaxl通常是存儲在存儲單元44中的根據經驗確定的預定值，並且確保了在其發出未能啟用促動器的信號之前，促動器5被給予預定時間來進入啟用模式(參看步驟108)。能省略步驟107或者採用一些其它時間延遲。
[0053]因此，在從將控制閥47設置為啟用模式經過了預定時段Λ Tmaxl後，如果壓力P等於或低於第一壓力值Prefl，則因此進入步驟108。在此步驟，起始指示促動器5未成功啟用的信號S2。信號S2可為任何類型的視覺或聽覺信號或任何其它合適類型的信號，例如將消息轉移到主控制單元50的信號。在步驟108之後，再進入步驟103，這例如通過在步驟105中滿足了適當條件進入步驟106而允許控制單元2 「重置」信號。
[0054]如所指示地那樣，如果要停用促動器5，則進入步驟109，其中，比較壓力P與表示閥促動器5停用的第二壓力值Pref2。第二壓力值Pref2通常為已知停用促動器5的預定壓力，並且可在經驗上確立，例如通過研究在什麼壓力水平停用促動器並且通過減去安全裕度。第二壓力值Pref2通常為存儲於存儲單元44中的預定值。如果壓力P低於第二壓力值Pref2，則進入步驟110，否則進入步驟111。
[0055]在步驟110，起始指示促動器5成功停用的信號S3。信號S3可為任何類型的視覺或聽覺信號或者任何其它合適類型的信號，例如將消息轉移到主控制單元50的信號。信號S3可為與SI為相同類型的信號，在此情況下，步驟110可為與步驟106相同的步驟。在此情形下，主控制單元僅需要成功信號來確立啟用或停用是否成功，因為單元知道Sact或Sdeact信號是否被發送給控制單元2。
[0056]在步驟111，確定從進入步驟101或步驟102經過了多少時間t_t0。如之前那樣，t表示當前時間，而to表示進入步驟101或步驟102的時間。如果時間t-tO小於(第二)預定時段Λ Tmax2，那麼再進入步驟103，否則進入步驟108。第二預定時段Λ Tmax2通常為存儲於存儲單元44中的經驗上確立的預定值，並且保證了在其發出促動器停用失敗的信號(參看步驟108)之前，促動器5被給予預定時間以進入停用模式。能省略步驟111或採用一些其它時間延遲。
[0057]如果從步驟111進入步驟108，那麼起始指示促動器5未成功停用的信號S4。該信號S4可與當從步驟107進入步驟108時起始的信號S2相同或不同。在此情形下，主控制單元僅需要失敗信號來確立啟用或停用是否失敗，因為該單元已知是否將Sact或Sdeact信號發送給控制單元2。
[0058]在步驟106或110中生成了信號SI或S3之後，通常再進入步驟103，其提供對促動器5的持續監視。在接收到新啟用信號Sact或新停用信號Sdeact之後再進入步驟S101。
[0059]參考圖11，可執行一個或多個額外步驟112-114。具體而言，在步驟112，確定從將控制閥47設置為啟用模式直到壓力P高於Prefl所經過的時間t_t0。該步驟可獨立於步驟107或111或與步驟107或111 一體。
[0060]在步驟113，確定由壓力傳感器31獲得的壓力P變化的速率dP。在下一步驟114，如果速率dP偏離預定速率間隔Λ dPrefl或Λ dPref2 (如果控制閥在步驟104中啟用為Δ dPrefl，否則為Λ d Pref2)，起始信號。在步驟114，起始的信號可為類似S2或S4的信號，或任何其它類型的合適信號。監視由壓力傳感器31獲得的壓力P變化的速率dP是有利的，因為可檢測到與促動器、壓力源或通往促動器的流體管線的問題有關的故障。
[0061]一般而言，根據本文所公開的各種實施例的方法可由數據處理設備，例如處理單元40來實施，數據處理設備連接到控制閥47以通過發送啟用和停用信號(Sact和Sdeact)來控制它。處理單元40也連接到壓力傳感器31用於採集壓力讀數(P)。在優選實施例中，處理單元40並非單獨於控制單元2，即使在其它實施例中設想到這點。
[0062]圖12示出了配置成實施圖10的方法的數據處理設備40』的示例。設備40』包括輸入40a，輸入40a用於從壓力傳感器31接收壓力信號P和從主控制單元50接收啟用信號Sact和停用信號Sdeact。設備40』還包括:設定模塊(或裝置)201，其用於在步驟101中接收促動器設定；設定模塊(或裝置)202，其用於在步驟102中設置控制閥；監視模塊(或裝置)203，其用於在步驟103中監視壓力；步驟選擇模塊(或裝置)204，其用於選擇哪些隨後步驟在步驟104之後執行；比較模塊(或裝置)205，其用於在步驟105中比較P與Prefl ；信號起始模塊(或裝置)206，其用於在步驟106中起始信號SI ;比較模塊(或裝置)207，其用於在步驟107中比較t-tO與Δ Tmaxl ;比較模塊(或裝置)209，其用於在步驟109中比較P與Pref 2 ;信號起始模塊(或裝置)210，其用於在步驟110中起始信號S3 ;以及，比較模塊(或裝置)211，其用於在步驟111中比較t-tO與ATmax2。該設備40』也可具有用於在步驟107、111或112中確定t-tO的模塊(或裝置)212 ;用於在步驟113中確定dP的模塊(或裝置)213 ;以及用於在步驟114中比較dP與Λ dPrefl和/或Λ dPref2的模塊(或裝置)214。
[0063]設備40』也可具有輸出40b，輸出40b用於向控制閥47輸出啟用信號Sact和停用信號Sdeact,和表不促動器5成功啟用、成功停用、未成功啟用和未成功停用的信號S1、S2、S3、S4。如在圖12中所指示，設備40』可電連接到電子存儲單元44』，例如用於檢索通常預定的壓力值Prefl、Pref2，預定時段Λ TmaxUA Tmax2以及預定速率間隔Λ dPrefl、Δ dPref2。
[0064]該設備40』可由在一個或多個通用或專用計算設備上運行的專用軟體(或固件)實施。在此情形下，應了解這樣的計算設備的每個「模塊」或「裝置」指方法步驟的概念等效物；在元件/裝置與特定硬體或軟體例程之間並非總是存在一對一的對應。一個硬體有時包括不同的模塊/裝置。例如，處理單元可用作執行一個指令的一個模塊/裝置，但也可用作執行其它指令的另一模塊/裝置。此外，一個模塊/裝置可在一些情況下由一個指令來實施，但在一些其它情況下由多個指令來實施。自然地，設想到一個或多個模塊(裝置)完全由模擬硬體部件來實施。
[0065]軟體控制的設備40』可包括一個或多個處理單元(參考圖9中的42)、例如CPU ( 「中央處理單元」)、DSP ( 「數位訊號處理器」)、ASIC ( 「專用集成電路」)、離散模擬和/或數字部件或一些其它可編程邏輯設備，例如FPGA(「現場可編程門陣列」)。設備40』還可包括系統存儲器和系統總線，系統總線將包括系統存儲器的各種系統部件聯接到處理單元。該系統總線可為若干種類型的總線結構中的任何總線結構，包括使用多種總線架構的存儲器總線或存儲器控制器、外圍總線和本地總線。該系統存儲器可包括呈易失性和/或非易失性存儲器形式的計算機存儲介質，例如只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)和閃速存儲器。專用軟體、參考值和在執行期間需要的任何其它數據可存儲於系統存儲器中或者包括於計算設備或者可由計算設備訪問的任何其它可移除/不可移除的易失性/非易失性計算機存儲介質(例如磁性介質、光學介質、閃速存儲卡、數字磁帶、固態RAM、固態ROM等)上。設備處理單元40』可包括一個或多個通信接口、例如串行接口、並行接口、USB接口、無線接口、網絡適配器等，以及一個或多個數據採集設備，例如Α/D轉換器。專用軟體可在任何合適計算機可讀介質(包括記錄介質和只讀存儲器)上提供給設備40』。通常，設備40』可對應於處理單元40。
[0066]應當指出的是處理單元40故意配置成通過訪問實施關於圖10和圖11中所描述的步驟的軟體指令來實施這些步驟，並且因此合併了區分處理單元40與其它現有技術處理單元的獨特性質。
[0067]從上文的描述可以得出，儘管描述和示出了本發明的各種實施例，但本發明並不限於這些實施例，而是可在所附權利要求所限定的主題的範圍內以其它方式來實施。例如，本發明(控制單元和方法)可用於操作蝶閥和隔膜閥以及操作由類似於本文所描述的促動器而啟用的任何其它類型的閥的促動器。而且，即使示出了所謂的「常閉」促動器，本發明可應用於所謂的「常開」促動器。因此，對於「常閉」促動器以及對於「常開」促動器以相同的方式執行由本文所描述的控制單元進行的發出「啟用」信號、發出「停用」信號、發出「未成功啟用」信號和發出「未成功停用」信號。如已知那樣，常閉促動器在並無壓力施加到促動器的缸腔室上時利用其彈簧閉合閥，而在施加壓力，即當啟用促動器時打開閥。常開促動器在並無壓力施加到促動器的缸腔室上時利用其彈簧打開閥，而當施加壓力，即當啟用促動器時閉合閥。
【權利要求】
1.一種用於閥促動器(5)的控制單元，包括: 流體管線(29)，其可連接到所述閥促動器(5)的壓力腔室(65)， 控制閥(47)，其配置成打開和閉合所述流體管線(29)，以在所述控制閥(47)處於啟用模式時啟用所述促動器(5)以及在所述控制閥(47)處於停用模式時停用所述促動器(5)，壓力傳感器(31)，其配置成讀取所述流動管線(29)中的壓力(P)， 以及 處理單元(40)，其連接到所述控制閥(47)且連接到所述壓力傳感器(31)，所述處理單元(40)配置成通過向所述控制閥(47)發送(102)啟用信號(Sact)而將所述控制閥(47)設置為所述啟用模式，並且配置為通過向所述控制閥(47) (102)停用信號(Sdeact)而將所述控制閥(47)設置為停用模式，並且配置為監視(103)由所述壓力傳感器(31)所得到的壓力(P)，其中 所述處理單元(40)配置成當所述控制閥(47)處於所述啟用模式時: 如果所述壓力(P)高於表示所述閥促動器(5)啟用的第一壓力值(Prefl)，則起始(106)指示所述促動器(5)成功啟用的信號(SI)，以及 如果所述壓力(P)等於或低於所述第一壓力值(Prefl)，則起始(108)指示所述促動器(5)未成功啟用的信號(S2)。
2.根據權利要求1所述的控制單元，其特徵在於，所述處理單元(40)配置成當所述控制閥(47)處於所述停用模式時: 如果所述壓力(P)低於表示所述閥促動器(5)停用的第二壓力值(Pref2)，則起始(110)指示所述促動器(5)成功停用的信號(S3)，以及 如果所述壓力(P)等於或高於所述第二壓力值(Pref2)，則起始(108)指示所述促動器(5)未成功停用的信號(S4)。
3.根據權利要求1或2所述的控制單元，其特徵在於，所述處理單元(40)配置成當所述控制閥(47)處於所述啟用模式時: 在經過了預定時段(ATmaxl)後，如果所述壓力(P)等於或低於所述第一壓力值(Prefl)，則起始(108)指示所述促動器(5)未成功啟用的信號(S2)。
4.根據權利要求2所述的控制單元，其特徵在於，所述處理單元(40)配置成當所述控制閥(47)處於所述停用模式時: 在經過了第二預定時段(ATmax2)後，如果所述壓力(P)等於或高於所述第二壓力值(Pref2)，則起始(108)指示所述促動器(5)未成功停用的信號(S4)。
5.根據權利要求2所述的控制單元，其特徵在於，所述處理單元(40)配置成: 確定(112)從將所述控制閥(47)設置為停用模式直到所述壓力(P)低於表示所述閥促動器(5)停用的所述第二壓力值(Pref2)的時間(t_t0)。
6.根據權利要求1至5中的任一項所述的控制單元，其特徵在於，所述處理單元(40)配置成: 確定(113)由所述壓力傳感器(31)獲得的所述壓力⑵變化的速率(dP);以及 如果所述速率(dP)偏離於預定速率間隔(AdPrefl，AdPref2)，則起始(114)信號(S2)。
7.根據權利要求1所述的控制單元，其特徵在於，所述處理單元(40)配置成，如果起始指示所述促動器(5)未成功啟用的信號(S2)，則: 一旦所述壓力(P)高於表示所述閥促動器(5)啟用的第一壓力值(Prefl)後，就起始(106)指示所述促動器(5)成功啟用的信號(SI)。
8.根據權利要求1至7中的任一項所述的控制單元，其特徵在於，包括存儲單元(44)，在其上存儲表示所述閥促動器(5)啟用的所述第一壓力值(Prefl)。
9.根據權利要求8所述的控制單元，其特徵在於，包括印刷電路板(45)，其布置於所述控制單元內側並且包括所述壓力傳感器(31)、所述處理單元(40)和所述存儲單元(44)。
10.根據權利要求1至9中的任一項所述的控制單元，其特徵在於，所述流體管線(29)包括流體入口(22)、流體出口(23)和通風開口(24)，所述控制閥(47)配置成通過以下操作來分別打開和閉合所述流動管線(29): 分別地，提供從所述流體入口(22)到所述流體出口(23)的流體連通(Fl)，同時阻擋通過所述通風開口(24)的流體連通， 提供從所述流體出口(23)到所述通風開口(24)的流體連通(F2)，同時阻擋通過流體入口(22)的流體連通。
11.根據權利要求1至10中的任一項所述的控制單元，其特徵在於，所述流體管線(29)包括傳感器接口(32)，所述壓力傳感器(31)安裝到所述傳感器接口(32)上。
12.根據權利要求1至11中的任一項所述的控制單元，其特徵在於，包括殼體(21)，在所述殼體(21)中布置所述流體管線(29)、所述控制閥(47)、所述壓力傳感器(31)和所述處理單元(40)，所述殼體(21)可附連到所述促動器(5)上。
13.根據權利要求12所述的控制單元，其特徵在於，所述殼體(21)包括中央中空空間(30)，所述空間(30)配置成在啟用所述促動器(5)時接納所述促動器(5)的促動器杆(55)。
14.一種閥布置，其包括:根據權利要求1至13中的任一項所述的控制單元(2);促動器(5)，所述控制單元⑵附連於其上以控制所述促動器(5);以及閥(8)，所述促動器(5)附連於其上以操作所述閥(8)。
15.一種用於控制單元(2)的方法，所述控制單元(2)包括:流體管線(29)，其可連接到閥促動器(5)的壓力腔室(65);控制閥(47)，其配置成打開和閉合所述流體管線(29)，以在所述控制閥(47)處於啟用模式時啟用所述促動器(5)，以及在所述控制閥(47)處於停用模式時停用所述促動器(5);壓力傳感器(31)，其配置成讀取所述流動管線(29)中的壓力(P);以及，處理單元(40)，其連接到所述控制閥(47)且連接到所述壓力傳感器(31)，所述處理單元(40)配置成通過向所述控制閥(47)發送(102)啟用信號(Sact)而將所述控制閥(47)設置為啟用模式，並且配置成通過將停用信號(Sdeact)發送(102)給所述控制閥(47)而將所述控制閥(47)設置為停用模式，並且配置成監視(103)由所述壓力傳感器(31)得到的壓力(P)，所述方法包括以下步驟:當所述控制閥(47)處於所述啟用模式時: 如果所述壓力(P)高於表示所述閥促動器(5)啟用的第一壓力值(Prefl)，則起始(106)指示所述促動器(5)成功啟用的信號(SI)，以及 如果所述壓力(P)等於或低於所述第一壓力值(Prefl)，則起始(108)指示所述促動器(5)未成功啟用的信號(S2)。
【文檔編號】F16K31/12GK103912711SQ201410002234
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年1月3日 優先權日:2013年1月4日
【發明者】J.F.安德森, K.S.馬德森, K.雷霍夫, A.亨裡克森 申請人:阿爾法拉瓦爾股份有限公司