[发明专利]用于以电子方式确定阀门机构的与位置相关的磨损状况的方法及气动阀门

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于以电子方式确定阀门系统的阀门机构的磨损状况的方法，其轴向可移动地设置在阀壳内的阀门单元通过可电控的线性驱动装置根据位置调节而被移动。此外，本发明还涉及一种阀门系统，其具有用于实现这种方法的装置。

背景技术

在本公开中使用的概念“位置调节”支持机电系统，该机电系统根据一个或多个输入信号来控制气动调节驱动装置的辅助能源，以便使阀门单元进入特定的位置。为了实现功能，位置调节需要处于压力下的气体、通常是压缩空气作为辅助能源，而且还需要电能。

通常所知的气动位置调节器至少具有在后面还要详细说明的核心组件。利用气动系统，根据一个或多个输入信号，单向工作或双向工作的气动调节驱动装置的驱动室被有目的地充气和排气。气动系统通常由辅助能源管路、一个或多个前导阀装置以及引至驱动室以控制驱动室的充气和/或排气的的控制压力管路组成。借助位置传感器作为调节反馈传感器件，阀门单元的运动和位置以一个或多个信号来表示。此外还具有控制电子器件，其具有微控制器，并接收一个或多个输入信号。该控制电子器件内的固件将输入信号和位置传感器的信号处理成输出信号，作为气动系统的输入信号。

在此所感兴趣的类型的调节驱动装置在翻转驱动和往复驱动情况下是有区别的。在往复驱动的情况下，调节驱动装置的从动轴的线性运动直接传递到线性操作的调节机构。与此相反，在翻转驱动的情况下，调节驱动装置的从动轴的线性运动利用适当的手段被转换成旋转运动。

气动调节驱动装置和位置调节器借助扩展组件相连接。所述扩展组件包括将调节驱动装置相对于调节反馈传感器件的运动和位置传递给位置调节器的组件。

在设备控制的范围内使用这样的阀门系统所存在的问题是，当一个气动调节驱动装置出现不可预见的故障时，整个设备也可能会出现故障，这将造成生产中的停机时间。对于气动辅助驱动装置来说，主要是用于开关压缩空气流的多路阀有出现故障的危险，因为多路阀在工作期间往往处于一种特别高的机械交变应力下。

为克制这个问题，到目前为止通常是在阀门运转了一段预计的使用时间后对其进行预防性的更换。在这种方法的情况下，经常在离实际磨损极限还很远时就已经完成了更换，因为在预计的使用时间和实际使用时间之间存在很大的变化范围。

除了这种故障问题外，对于一个设备来说，由于持续的磨损也可能导致调节驱动装置的开关不断变慢，这可能引发不利的交叠现象，而这又将导致设备中出现不允许的系统状态。

DE10222890A1公开了一种技术解决方案，它关注先前所提出的问题，并建议了专门的电子监控装置，用于监控气动阀门的磨损状况。就此而言，它设置有一个电子单元，向该电子单元的输入端提供由一个中央控制单元预先给定的针对气动阀门的电控制信号以及一个跟随在由此触发的控制脉冲之后的电反应信号。该电子单元比较所述控制信号和开关延迟的反应信号之间的时间间隔，作为阀门机构的磨损状况的度量。其中通过一个在工作管路一侧集成在阀壳内的压力传感器来确定反应信号。这个解决方案是基于如下认知的，即在阀门整个工作时间中，阀门开关时间的延长与磨损状况有直接关系。因此这种已知的解决方案通过对不希望的延长的开关时间的及时识别，使得能够对在可预见的时间内会发生故障的气动节阀门或其磨损部件进行有针对性的更换。由此得以保证气动设备的预防性维护。

然而，这一技术方案的缺点表现在为此所需的用于确定对电控制脉冲的反应信号的压力传感器。由于不能在所有情况下都能保证压力传感器在整个使用寿命期间正确地工作。此外，压力传感器将导致附加的电能消耗，而这些电能在阀门正常工作时并不需要。

另外，先前所描述的解决方案还表现出下述缺点：指示阀门机构磨损状况的摩擦力在整个开关往复行程中并不保持恒定，而是变化的，特别是对于滑阀来说，开关往复行程中的摩擦力是显著的。这种变化不能通过压力传感器件以足够的精度获知。特别是当阀门单元通过了一段相对较长的开关往复行程时，摩擦力作为在多个开关位置处的磨损状况的指示会发生变化。沿着开关往复行程的摩擦力主要取决于引导阀门单元的孔的内径和元件公差。这种现象同样也会出现在与位置相关的磨损状况下。只考虑到沿开关往复行程的几个位置点处的摩擦力的摩擦力测量或检测相应地并不能反映正确的磨损状况。

发明内容

本发明的任务是提供一种用于以电子方式确定气动调节驱动装置的阀门机构的磨损状况的方法，该方法借助简单的电子元件保证了可靠的与位置相关的磨损状况检测。