ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗНОСА КЛАПАНА Российский патент 2019 года по МПК F16K37/00 F16K31/00 

Данное изобретение относится к клапану для регулирования потока газовой и/или жидкой текучей среды. В частности, данное изобретение относится к распознаванию износа такого клапана.

Клапаны для газовых и/или жидких текучих сред имеют вход, выход и путь прохождения текучей среды между входом и выходом. В пути прохождения текучей среды расположен клапанный элемент, который имеет закрытое положение. В своем закрытом положении клапанный элемент предотвращает прохождение потока текучей среды вдоль пути прохождения текучей среды между входом и выходом. Кроме того, клапанный элемент имеет по меньшей мере одно открытое положение. В своем открытом положении клапанный элемент обеспечивает прохождение потока текучей среды по пути прохождения текучей среды между входом и выходом.

В открытом положении клапанного элемента, клапанная тарелка клапанного элемента опирается на клапанное седло клапанного элемента. Во многих случаях клапанная тарелка и клапанное седло уплотнены относительно друг друга с использованием упругого элемента, такого как, например, кольцо круглого поперечного сечения, выполненное из (силиконовой и/или бутадиеновой) резины. Упругий элемент предпочтительно установлен на клапанную тарелку и/или клапанное седло.

Упругий элемент подвергается старению во время работы. Ухудшение состояния упругого элемента, которое появляется не полностью реверсивно, происходит, например, за счет постоянной деформации. В случае постоянной деформации этого вида, силы восстановления старого элемента больше не достаточны для реверсирования деформации, вызванной закрыванием клапанного элемента. Это старение может ускоряться, например, текучей средой, протекающей через клапан, которая химически воздействует на упругий элемент. Это старение может быть также ускорено текучей средой, имеющей температуру выше или ниже температурного диапазона, допустимого для используемого клапанного элемента. Кроме того, чрезмерное давление может вызывать постоянное повреждение упругого элемента.

В патентной заявке WO2010/056111А1 раскрыт электромагнитный клапан с датчиком для определения подъема/скорости и/или ускорения движущегося сердечника клапана в качестве индикации состояния неисправности и старения. Заявка WO2010/056111А1 подана 12 ноября 2009 г. и опубликована 20 мая 2010 г. Система, согласно WO2010/056111А1, содержит датчик 17 для определения положения клапанного элемента 8. Одновременно определяются скорости и ускорения.

Определяемые величины сравниваются с находящимися в памяти предельными величинами. Когда превышается первое предельное значение, подается сигнал в качестве индикации необходимости технического обслуживания.

Клапаны часто устанавливаются за бетонными стенами и/или подвальными потолками. Система, согласно WO2010/056111А1, не обязательно обеспечивает передачу диагностических данных через бетонные стены и/или подвальные потолки. Система, согласно WO2010/056111А1, также не оптимирована относительно сравнительной оценки состояния старения для большого количества клапанных циклов.

Целью данного изобретения является улучшение диагностирования старения клапанов для газовых и жидких текучих сред, в частности топлива.

Сущность изобретения

Данное изобретение предлагает улучшенный клапан для регулирования потоков для газовых и жидких текучих сред. Раскрываемый здесь клапан содержит клапанное седло в качестве фиксированного элемента и клапанную тарелку в качестве подвижного элемента. Упругий элемент установлен между клапанным седлом и клапанной тарелкой. В закрытом состоянии клапанного элемента упругий элемент уплотняет клапанное седло относительно клапанной тарелки. Датчик, предпочтительно датчик подъема, определяет положение клапанной тарелки. Кроме того, счетчик циклов определяет количество открываний и/или закрываний клапана.

Раскрываемый здесь клапан предназначен для выполнения первого количества клапанных циклов, другими словами, операций, соответствующих открыванию и закрыванию клапана. Первое состояние клапанного элемента определяется после первого количества клапанных циклов с использованием датчика. После этого выполняется второе количество клапанных циклов. После выполнения второго количества клапанных циклов определяется второе состояние клапанного элемента. Первое состояние сравнивается со вторым состоянием. Различие между первым и вторым состояниями, не обязательно, базируется на втором количестве клапанных циклов. Результат формируется в виде (прямой) функции первого состояния, второго состояния и числа циклов. Результат может иметь величины, которые указывают безупречное состояние клапана, и/или состояние клапана, требующее технического обслуживания, и/или состояние неисправности клапана.

Указанная задача улучшения клапана решена с использованием основных пунктов формулы данного изобретения. Частичные варианты выполнения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

Достижение цели данного изобретения связано с тем, что определение первого состояния клапанного элемента содержит прием первого сигнала от датчика и/или обработки принятого первого сигнала, с целью образования первого измерительного значения, и/или обработки первого измерительного значения для образования первого состояния. Принятый первый сигнал предпочтительно обрабатывается для образования первого измерительного значения с использованием аналого-цифрового преобразователя.

Достижение цели данного изобретения связано также с тем, что определение второго состояния клапанного элемента содержит прием второго сигнала от датчика и/или обработку принятого второго сигнала, с целью образования второго измерительного значения, и/или обработки второго измерительного значения для образования второго состояния. Принятый второй сигнал предпочтительно обрабатывается для образования второго измерительного значения с использованием аналого-цифрового преобразователя.

Достижение цели данного изобретения связано дополнительно с тем, что первое количество клапанных циклов содержит по меньшей мере один, по меньшей мере два, по меньшей мере пять или по меньшей мере десять клапанных циклов. Поэтому первое определение состояния клапана не выполняется в новом состоянии.

Достижение цели данного изобретения связано также с тем, что второе количество клапанных циклов содержит по меньшей мере один, по меньшей мере два, по меньшей мере пять или по меньшей мере десять клапанных циклов.

Достижение цели данного изобретения связано также с тем, что клапан содержит предупредительный дисплей. Полученный результат выдается пользователю с использованием предупредительного дисплея. Предупредительный дисплей предпочтительно является экраном и/или светоизлучательным диодом.

Достижение цели данного изобретения связано также с тем, что клапан содержит интерфейс связи. Полученный результат передается с использованием интерфейса связи. Интерфейс связи предпочтительно предназначен для беспроводной и/или проводной связи.

Интерфейс связи предпочтительно имеет протокол канала связи. Не обязательно, полученный результат передается в зашифрованном виде с помощью интерфейса связи с использованием протокола канала связи.

Краткое описание чертежей

Различные подробности следуют из приведенного ниже детального описания отдельных, не ограничивающих изобретения вариантов выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:

фиг. 1 - клапанный элемент в новом или слегка состаренном состоянии;

фиг. 2 - клапанный элемент с упругим элементом в состаренном состоянии;

фиг. 3 - график изменения подъема клапана в виде функции клапанных циклов и/или периодов работы;

фиг. 4 - соединение клапанного элемента с блоком управления клапана с использованием исполнительного механизма и датчика.

Подробное описание

На фиг. 1 показан клапанный элемент с клапанной тарелкой 1 и клапанным седлом 3а, 3b. Упругий элемент 2 установлен на клапанную тарелку 1. Упругий элемент 2 расположен так, что он расположен между клапанной тарелкой 1 и клапанным седлом 3а, 3b.

На фиг. 1 клапанный элемент показан в новом и/или не состаренном состоянии. Клапанный элемент такого вида обычно расположен между входом и выходом клапана в пути прохождения текучей среды в клапане. Клапанный элемент имеет закрытое состояние, в котором он предотвращает поток текучей среды по пути прохождения текучей среды между входом и выходом. В этом состоянии упругий элемент 2 находится между клапанной тарелкой 1 и клапанным седлом 3а, 3b, так что предотвращается поток текучей среды через отверстие 4.

Клапанный элемент имеет также открытое состояние, в котором он обеспечивает поток текучей среды по пути прохождения текучей среды между входом и выходом. В этом состоянии упругий элемент 2 расположен на расстоянии от клапанного седла 3а, 3b, так что поток текучей среды может проходить через отверстие 4.

В идеальном случае между открытым состоянием и закрытым состоянием имеются непрерывные переходные состояния, в которых клапанный элемент открыт на определенную процентную величину. Закрытое состояние клапанного элемента соответствует открыванию на 0%. Указанное выше открытое состояние клапанного элемента соответствует открыванию на 100%. Согласно одному специальному варианту выполнения, клапанный элемент может открываться и/или закрываться с конечным количеством дискретных стадий.

Газовые и/или жидкие текучие среды можно рассматривать, например, в качестве текучих сред. В частности, это могут быть горячие газовые и/или горячие жидкие текучие среды. Эти газовые и/или жидкие текучие среды могут иметь различные температуры и/или давления.

Упругий элемент 2 в показанном на фиг. 1 варианте выполнения закреплен на клапанной тарелке 1. Для специалистов в данной области техники понятно, что упругий элемент 2 может быть привинчен и/или приклеен к клапанной тарелке 1. Как понятно для специалистов в данной области техники, упругий элемент 2 может быть также прикреплен к клапанной тарелке 1 с использованием канавки, имеющей форму ласточкина хвоста. Эти возможности крепления упругого элемента 2 к клапанной тарелке 1 не являются исчерпывающими.

Упругий элемент 2 предпочтительно выполнен из пластмассового материала, например, посредством литья под давлением или экструзии. В качестве пластмассовых материалов можно применять, среди прочего, полимеры, такие как силиконы, и/или полимеры на основе бутадиена, и/или двойные сополимеры на основе гексафторпропена и 1,1-дифторэтена, и/или тройные сополимеры на основе тетрафторэтилена и гексафторпропена и 1,1-дифторэтена.

В показанном на фиг. 1 примере, упругий элемент 2 закреплен на клапанной тарелке 1. Поэтому клапанная тарелка 1 и упругий элемент 2 являются частью подвижного элемента.

В альтернативном варианте выполнения упругий элемент 2 закреплен на клапанном седле 3а, 3b. Поэтому клапанное седло 3а, 3b и упругий элемент 2 являются частью неподвижного элемента. Специалисты в данной области техники могут применять идеи данного изобретения к клапанным элементам такого вида.

Например, упругий элемент 2 может быть привинчен к клапанному седлу 3а, 3b, и/или упругий элемент 2 может быть приклеен к клапанному седлу 3а, 3b, и/или упругий элемент 2 может быть установлен на клапанном седле 3а, 3b посредством гуммирования. Для крепления упругого элемента 2 к клапанному седлу можно использовать также канавку в форме ласточкиного хвоста. Эти возможности крепления упругого элемента 2 на клапанном седле 3а, 3b не являются исчерпывающими.

Подвижная часть 1, 2 клапанного элемента может предпочтительно перемещаться в осевом направлении 5 с помощью толкателя. Для этого толкатель соединен с клапанной тарелкой 1. Поэтому толкатель перемещается вместе с подвижной частью 1, 2 клапанного элемента.

Таким образом, клапанный элемент может перемещаться с помощью толкателя из своего открытого положения в свое закрытое положение. Аналогичным образом, клапанный элемент может перемещаться с помощью толкателя из своего закрытого положения в свое открытое положение. Клапанный элемент может предпочтительно также перемещаться с помощью толкателя непрерывно в положения клапана между закрытым положением и открытым положением (и наоборот). Согласно одному специальному варианту выполнения, клапанный элемент может перемещаться с помощью толкателя дискретными шагами между закрытым положением и открытым положением (и наоборот).

Для перемещения клапанного элемента с помощью толкателя, предусмотрен исполнительный механизм, соединенный с толкателем. Исполнительный механизм может быть гидравлическим приводом, в частности, насосом с магнитным поршнем. Кроме того, в качестве исполнительного механизма может быть использован электрический, гидравлический и/или пневматический линейный двигатель. Кроме того, может быть предусмотрен пьезоэлектрический привод в качестве исполнительного механизма.

Датчик обнаруживает положение подвижной части 1, 2 клапанного элемента. В частности, предусмотрен датчик подъема в качестве датчика. Примерами датчиков являются также датчики Холла, микропереключатели и/или световые барьеры. Датчик такого вида может, например, регистрировать перемещение толкателя, исполнительного механизма и/или подвижной части 1, 2 клапанного элемента.

На фиг. 1 показан также клапанный элемент, подвижная часть 1, 2 которого может перемещаться в осевом направлении вдоль вала 5. Возможны также вращающиеся вокруг вала 5, дополнительно к осевому перемещению, клапанные элементы. На этот вид клапанных элементов распространяются все идеи данного изобретения.

Показанное на фиг. 1 клапанное седло имеет выступы 3а, 3b. Выступы 3а, 3b направлены к клапанной тарелке 1. Выступы 3а, 3b предпочтительно проходят вдоль окружной линии. В частности, предпочтительно, что окружная линия замкнута. Согласно одному варианту выполнения, окружная линия имеет кольцевое поперечное сечение. В частности, предусмотрено, что окружная линия проходит вдоль круга, эллипса и/или вдоль многоугольника.

На фиг. 2 показан упругий элемент 2 в состаренном состоянии. В этом случае упругий элемент 2 имеет зазубрины 6а, 6b, которые (в основном) соответствуют выступам 3а, 3b клапанного седла. Зазубрины 6а, 6b обычно являются индикацией нереверсивного повреждения упругого элемента 2. Поэтому в месте зазубрин 6а, 6b упругий элемент 2 (постоянно) утрачивает свою эластичность. Кроме того, возможно, что зазубрины 6а, 6b создаются за счет износа во время операций открывания и/или закрывания клапанного элемента.

Зазубрины 6а, 6b предпочтительно проходят вдоль окружной линии и/или вдоль окружной канавки. В частности, предпочтительно, что окружная линия и/или окружная канавка замкнута. Согласно одному варианту выполнения, окружная линия и/или окружная канавка имеет кольцевое поперечное сечение. В частности, предпочтительно, что окружная линия и/или окружная канавка проходит по кругу, эллипсу и/или вдоль многоугольника. Для специалистов в данной области техники понятно, что зазубрины 6а, 6b упругого элемента 2 по форме и размерам в основном соответствуют выступам 3а, 3b клапанной тарелки.

При увеличении износа упругого элемента 2 зазубрины 6а, 6b становятся больше. Увеличение зазубрин 6а, 6b вызывают также изменение положения подвижной части 1, 2 клапанного элемента в его закрытом положении. С увеличением износа подвижная часть 1, 2 клапанного элемента должна перемещаться все больше в направлении клапанного седла 3а, 3b для плотного закрывания клапанного элемента. Для специалистов в данной области техники понятно, что требования герметичности зависят от условий соответствующего применения, такого как, например, в клапане горелки.

Поэтому положение подвижной части 1, 2 в закрытом состоянии клапанного элемента является индикацией и/или симптомом и/или мерой старения упругого элемента 2. Таким образом, положение подвижной части 1, 2 регистрируется с использованием указанного выше датчика, непосредственно или опосредованно соединенного с подвижной частью 1, 2.

На фиг. 3 показан график положения 8 подвижной части 1, 2 в закрытом положении. Положение 8 подвижной части 1, 2 показано в зависимости от количества циклов 7 и/или рабочего периода 7. Точка 12а обозначает положение 8 подвижной части 1, 2 клапанного элемента в новом и/или слегка состаренном состоянии.

С увеличением количества клапанных циклов 7 и/или с увеличением рабочего периода 7, износ увеличивается в виде все больших зазубрин 6а, 6b. В соответствии с этим, подвижная часть 1, 2 смещается все больше в направлении клапанного седла 3а, 3b. Это проявляется на фиг. 3 в виде все более низкого уровня положения 8. Поэтому точка 12b представляет клапанный элемент в состаренном состоянии при среднем количестве клапанных циклов 7 и/или среднем рабочем периоде 7. Количество клапанных циклов 7 и/или рабочий период 7 в точке 12b превышает количество клапанных циклов 7 и/или рабочий период 7 в точке 12а. В соответствии с увеличенным износом, положение 8 в точке 12b ниже, чем в точке 12а.

Точка 12с на фиг. 3 представляет клапанный элемент в явно состаренном состоянии с большим количеством клапанных циклов 7 и/или с большим рабочим периодом 7. Количество клапанных циклов 7 и/или рабочий период 7 в точке 12с превышает количество клапанных циклов 7 и/или рабочий период 7 в точке 12b, а также количество клапанных циклов 7 и/или рабочий период 7 в точке 12а. В соответствии с явно увеличенным износом, положение 8 точки 12с является более низким, чем в точке 12b и ниже, чем в точке 12а.

В одном примере выполнения точки 12а и 12b на фиг. 3 находятся на расстоянии друг от друга 10000 циклов, 5000 циклов, 2000 циклов, 1000 циклов и/или 1000 рабочих часов, 500 рабочих часов, 200 рабочих часов и/или 100 рабочих часов.

На фиг. 3 более низкие положения 8 представляет положения подвижной части 1, 2, которые ближе к клапанному седлу 3а, 3b. В этом случае положение 8 является, например, положением, которое увеличивается от клапанного седла 3а, 3b при измерении в направлении подвижной части.

Согласно одному варианту выполнения, положение 8 подвижной части 1, 2 изменяется в ходе старения максимально на 2 мм, предпочтительно максимально на 1 мм, особенно предпочтительно максимально на 0,5 мм. Датчик для регистрации положения подвижной части 1, 2 клапанного элемента выбирается с соответствующей точностью и/или разрешением. В частности, предусмотрено, что датчик настроен с передискретизациией, например, в два раза, четыре раза, в восемь раз и/или в шестнадцать раз более высокой частотой, с целью увеличения точности и/или разрешения.

На фиг. 3 показаны также два пороговых значения 9 и 10 положения 8. Первое пороговое значение 9 является симптомом, и/или индикацией, и/или мерой клапанного элемента, в частности упругого элемента, в состаренном состоянии. Точка 12b соответствует положению 8 в состаренном состоянии клапанного элемента, в частности, в состаренном состоянии упругого элемента 2. Согласно одному варианту выполнения, положение подвижной части 1, 2 за пороговым значением 9 показывает, что клапанный элемент, в частности упругий элемент 2, требует технического обслуживания. Согласно другому варианту выполнения, положение подвижной части за пороговым значением 9 показывает, что клапанный элемент, в частности упругий элемент 2, должен быть заменен. Согласно еще одному варианту выполнения, положение подвижной части за пороговым значением 9 показывает, что дальнейший ограниченный срок службы, например, в 1000 циклов, 500 циклов, 200 циклов, 100 циклов и/или 100 рабочих часов, 50 рабочих часов, 20 рабочих часов и/или 10 рабочих часов ожидается для клапанного элемента, в частности для упругого элемента 2.

Второе пороговое значение 10 на фиг. 3 является симптомом, и/или индикацией, и/или мерой клапанного элемента, в частности упругого элемента, в явно состаренном состоянии. Точка 12с соответствует положению 8 в явно состаренном состоянии клапанного элемента, в частности, в явно состаренном состоянии упругого элемента 2. Согласно одному варианту выполнения, положение подвижной части 1, 2 за пороговым значением 10 показывает, что клапанный элемент, в частности упругий элемент 2, должен быть заменен. Согласно другому варианту выполнения, положение подвижной части 1, 2 за пороговым значением 10 показывает, что клапанный элемент, в частности упругий элемент 2, должен быть заблокирован. Согласно еще одному варианту выполнения, положение подвижной части 1, 2 за пороговым значением 10 показывает, что дальнейший ограниченный срок службы, например, в 10 циклов, 5 циклов, 2 цикла, 1 цикл и/или 1 рабочий час, 0,5 рабочего часа, 0,2 рабочего часа или 0,1 рабочего часа ожидается для клапанного элемента, в частности для упругого элемента 2.

В одном варианте выполнения положения 8 порогового значения 9 и 10 находятся на расстоянии друг от друга максимально 1 мм, предпочтительно максимально 0,5 мм, особенно предпочтительно максимально 0,2 мм. Пороговое значение 10 обычно является мерой и/или индикацией для зазубрин 6а, 6b, которые больше и/или более выражены и/или более глубокие, чем зазубрины порогового значения 9.

Раскрываемый здесь клапанный элемент соединен, как показано на фиг. 4, с клапанным управляющим блоком 16. Клапанный управляющий блок 16 предпочтительно содержит обрабатывающий блок и память, в частности энергонезависимую память. Клапанный управляющий блок 16 предпочтительно выполнен в виде микропроцессора. В одном специальном варианте выполнения клапанный управляющий блок 16 предпочтительно содержит микропроцессор или является микропроцессором.

Для соединения клапанного управляющего блока 16 с клапанным элементом используется, как показано на фиг. 4 в качестве примера, толкатель 13. Толкатель 13 соединен, как указывалось выше, с клапанной тарелкой 1. Толкатель 13 может перемещаться, в частности в осевом направлении, с помощью исполнительного механизма 14.

Клапанный управляющий блок 16 связан через подходящий интерфейса, например, через однонаправленный или двунаправленный интерфейс, с исполнительным механизмом 14. Клапанный управляющий блок 16 осуществляет связь предпочтительно с помощью шинного протокола, такого как, например, цифровой и/или без установления соединения шинный протокол связи, с исполнительным механизмом 14. В одном специальном варианте выполнения клапанный управляющий блок 16 осуществляет связь через последовательную полевую шины, согласно ISO 11898-1:2003, с исполнительным механизмом 14. В другом специальном варианте выполнения клапанный управляющий блок 16 осуществляет связь с исполнительным механизмом 14 через сетевые кабели с интегрированным источником энергии. Таким образом, обеспечивается возможность одновременного управления/регулирования и снабжения энергией исполнительного механизма 14 с помощью клапанного управляющего блока 16.

Для специалистов в данной области техники понятно, что приводная ступень может быть расположена между клапанным управляющим блоком 16 и исполнительным механизмом 14. Приводная ступень обеспечивает мощность, необходимую для работы исполнительного механизма 14. Для специалистов в данной области техники также понятно, что цифро-аналоговый преобразователь может быть расположен между клапанным управляющим блоком 16 и исполнительным механизмом 14. Цифро-аналоговый преобразователь преобразует цифровой сигнал из клапанного управляющего блока 16 в аналоговый сигнал, такой как, например, ток или напряжение, для работы исполнительного механизма 14, в частности, для обмотки исполнительного механизма 14.

В одном предпочтительном варианте выполнения отдельные компоненты клапана и/или клапанного элемента, включая толкатель 13, и/или клапанную тарелку 1, и/или упругий элемент 2, и/или клапанное седло 3а, 3b, могут быть выполнены с использованием аддитивного метода. Указанные компоненты могут быть изготовлены, в частности, с использованием метода трехмерной печати. В одном специальном варианте выполнения одни отдельные компоненты изготавливаются с использованием аддитивного метода, такого как, например, метод трехмерной печати, а другие компоненты - с использованием литья под давлением.

Положение толкателя 13 (и тем самым подвижной части 1, 2) регистрируется, согласно фиг. 4, датчиком 15. Клапанный управляющий блок 16 связан с датчиком 15 через подходящий интерфейс, например, однонаправленный или двунаправленный интерфейс. Клапанный управляющий блок 16 предпочтительно осуществляет связь с датчиком 15 с помощью шинного протокола, такого как, например, цифровой и/или без установления соединения шинный протокол связи. В одном специальном варианте выполнения клапанный управляющий блок 16 осуществляет связь с датчиком 15 через последовательную полевую шины, согласно ISO 11898-1:2003. В другом специальном варианте выполнения клапанный управляющий блок 16 осуществляет связь с датчиком 15 через сетевые кабели с интегрированным источником энергии. Таким образом, обеспечивается возможность одновременного считывания и снабжения энергией датчика 15 с помощью клапанного управляющего блока 16.

Кроме того, предусмотрено, что датчик 15 возвращает (аналоговый) сигнал в виде напряжения в несколько Вольт или тока в несколько Ампер в клапанный управляющий блок 16. Для этой цели клапанный управляющий блок 16 имеет аналого-цифровой преобразователь. Аналого-цифровой преобразователь клапанного управляющего блока 16 предпочтительно является интегральным компонентом содержащегося в нем микропроцессора. Поэтому аналого-цифровой преобразователь преобразует (аналоговый) сигнал датчика в цифровую величину. Затем цифровая величина может подвергаться дальнейшей обработке в клапанном управляющем блоке 16 и/или в его микропроцессоре. Могут быть предусмотрены подходящие (шумовые) фильтры для обработки сигнала, приходящего с датчика 15. Фильтр может быть расположен (в пути прохождения сигнала) перед, а также после аналого-цифрового преобразователя.

В данном случае, клапанный управляющий блок 16 предназначен для открывания и закрывания клапанного элемента с использованием исполнительного механизма 14. Для открывания, клапанный управляющий блок 16 передает сигнал и/или команду открывания. Исполнительный механизм 14 принимает сигнал и/или команду. Затем исполнительный механизм 14 открывает клапанный элемент посредством перемещения подвижной части 1, 2 (с использованием толкателя 13). В одном специальном варианте выполнения предусмотрено, что исполнительный элемент 14 после открывания клапанного элемента возвращает сигнал в клапанный управляющий блок 16. Клапанный управляющий блок 16 принимает возвращенный сигнал. Используя возвращенный сигнал, клапанный управляющий блок 16 затем распознает, что клапанный элемент открыт.

Для закрывания, клапанный управляющий блок 16 передает сигнал и/или команду закрывания. Исполнительный механизм 14 принимает сигнал и/или команду. Затем исполнительный механизм 14 закрывает клапанный элемент посредством перемещения подвижной части 1, 2 (с использованием толкателя 13). В одном специальном варианте выполнения предусмотрено, что исполнительный элемент 14 после закрывания клапанного элемента возвращает сигнал в клапанный управляющий блок 16. Клапанный управляющий блок 16 принимает возвращенный сигнал. Используя возвращенный сигнал, клапанный управляющий блок 16 затем распознает, что клапанный элемент закрыт.

Согласно одному аспекту изобретения, исполнительный механизм дополнительно подтверждает прием сигналов и/или команд на открывание и/или закрывание в клапанный управляющий блок 16.

Дополнительно или вместо ответа исполнительного механизма 14, предусмотрен также ответ с использованием датчика 15. В этом случае, клапанный управляющий блок 16 иногда после команды открывания, запрашивает положение подвижной части 1, 2 клапанного элемента с использованием датчика 5 (соединенного с толкателем 13). Датчик 15 возвращает сигнал в ответ на запрос клапанного управляющего блока 16, при этом сигнал является индикацией и/или мерой положения подвижной части 1, 2 клапанного элемента. Внутри передискретизации может быть выполнено множество запросов датчика 15 и/или множество ответов датчиком 15 для улучшения точности и/или разрешения. Кроме того, множество запросов датчика 15 может быть выполнено для обеспечения избыточности.

Согласно одному варианту выполнения изобретения, клапанный управляющий блок 16 запрашивает датчик 15 в течение 1 с, в течение 0,5 с или в течение 0,1 с сигнала и/или команды на открывание в исполнительном механизме 14. Согласно одному родственному варианту выполнения изобретения, клапанный управляющий блок запрашивает датчик 15 в течение 1 с, в течение 0,5 с или в течение 0,1 с сигнала и/или команды на закрывание в исполнительном механизме 14. Согласно другому варианту выполнения изобретения, клапанный управляющий блок запрашивает датчик 15 в течение 1 с, в течение 0,5 с или в течение 0,1 с ответа исполнительного механизма 14.

Согласно одному альтернативному варианту выполнения, предусмотрено, что датчик 15, независимо от запроса клапанного управляющего блока 16, передает сам сигнал, который является индикацией и/или мерой положения подвижной части 1, 2 клапанного элемента, в клапанный управляющий блок 16. В частности, предусмотрено, что датчик 15 регистрирует изменение положения клапанного элемента. В результате регистрации изменения и без запроса клапанного управляющего блока 16, датчик передает сигнал в клапанный управляющий блок 16. Сигнал является индикацией и/или мерой положения подвижной части 1, 2 клапанного элемента.

В одном специальном варианте выполнения предусмотрено, что датчик 15 интегрирован в исполнительный механизм 14. В частности, предусмотрено, что клапанный управляющий блок 16 осуществляет связь через то же соединение связи, например, (последовательную) полевую шину, с датчиком 15 и исполнительным механизмом 14. В одном примере выполнения клапанный управляющий блок 16 осуществляет связь с датчиком 15 и/или исполнительным механизмом 14 через волоконную оптику.

Определение износа клапанного элемента, в частности упругого элемента 2, возможно во время работы с помощью системы, согласно данному изобретению. В данном случае предполагается клапанный элемент, который уже совершил первое количество клапанных циклов, содержащих открывание и закрывание, или выполнил первое количество рабочих часов. Например, клапанный элемент выполнил по меньшей мере 100, по меньшей мере 1000 или по меньшей мере 10000 клапанных циклов, содержащих открывание и закрывание. Согласно другому примеру, клапанный элемент уже проработал по меньшей мере 10, по меньшей мере 100 или по меньшей мере 1000 рабочих часов.

Затем по меньшей мере один сигнал передается датчиком 15 в клапанный управляющий блок 16. Клапанный управляющий блок 16 принимает этот по меньшей мере один сигнал. Клапанный управляющий блок 16 обрабатывает этот по меньшей мере один сигнал для образования первого измерительного значения положения подвижной части 1 клапанного элемента. Обычно, обработка этого по меньшей мере одного сигнала содержит преобразование с использованием аналого-цифрового преобразователя и/или фильтра. Затем клапанный управляющий блок 16 сохраняет определяемое измерительное значение в своей памяти, предпочтительно в своей энергонезависимой памяти.

Затем клапанный управляющий блок 16 выполняет несколько клапанных циклов, например 1 клапанный цикл, 2 клапанных цикла, 5 клапанных циклов или 10 клапанных циклов. Каждый клапанный цикл содержит открывание и закрывание клапанного элемента. Последовательность открывания и закрывания (обычно) не имеет значения. Это означает, что клапанный элемент может сначала открываться, а затем закрываться или сначала закрываться, а затем открываться.

В результате, клапанный управляющий блок 16 может также работать в течение нескольких рабочих часов, например, 1 рабочего часа, 2 рабочих часов, 5 рабочих часов или 10 рабочих часов.

Совершение клапанных циклов и/или выполнение рабочих часов может происходить во время нормальной работы. В этом случае, клапанные циклы выполняются в соответствии с требованиями соответствующего применения, например, применения в горелке и/или в пневматическом контроллере. Выполнение клапанных циклов и/или совершение рабочих часов может происходить также в режиме технического обслуживания, в котором клапан и/или клапанный элемент не доступны для соответствующего применения.

Затем по меньшей мере один другой сигнал передается датчиком 15 дополнительно состаренного клапана. Клапанный управляющий блок 16 принимает по меньшей мере один другой сигнал. Клапанный управляющий блок 16 обрабатывает этот по меньшей мере один другой сигнал для образования второго измерительного значения положения подвижной части 1 клапанного элемента. Обычно, обработка этого по меньшей мере одного другого сигнала содержит преобразование с использованием аналого-цифрового преобразователя и/или фильтра. Затем клапанный управляющий блок 16 сохраняет определяемое второе измерительное значение в своей памяти, предпочтительно в своей энергонезависимой памяти.

Затем клапанный управляющий блок 16, в частности процессорный блок, считывает первое измерительное значение из (энергонезависимой) памяти. При необходимости, клапанный управляющий блок 16, в частности его процессорный блок, также считывает второе измерительное значение из (энергонезависимой) памяти. Затем клапанный управляющий блок 16, в частности его процессорный блок) определяет в качестве (прямой) функции первого и второго измерительных значений и показателя старения, прогресс старения клапанного элемента, в частности упругого элемента 2. Показатель старения обычно является количеством клапанных циклов или количество рабочих часов, совершаемых между определением первого и второго измерительных значений. Показатель старения может быть также (прямой) функцией количества выполненных клапанных циклов и количества совершенных рабочих часов между определением первого и второго измерительных значений. Например, показатель старения может быть (взвешенной) суммой выполненных клапанных циклов и совершенных рабочих часов.

В одном предпочтительном варианте выполнения (процессорный блок) клапанного управляющего блока 16 определяет разницу между первым измерительным значением и вторым измерительным значением. В частности, предпочтительно клапанный управляющий блок 16 определяет абсолютную величину разницы между первым измерительным значением и вторым измерительным значением. Разница и/или ее абсолютная величина затем соотносится с показателем старения. Разница и/или ее абсолютная величина предпочтительно делится на показатель старения. Результат вычисления является мерой прогресса старения.

Дополнительно к этому, по меньшей мере одно предпочтительное предельное значение прогресса старения сохраняется в энергонезависимой памяти клапанного управляющего блока 16. Процессорный блок клапанного управляющего блока 16 считывает по меньшей мере одно предпочтительное предельное значение из энергонезависимой памяти. Процессорный блок затем сравнивает определяемый прогресс старения по меньшей мере с одним предпочтительным предельным значением. Если определяемый прогресс старения показывает старение, которое выше по меньшей мере одного предпочтительного предельного значения, то клапанный управляющий блок 16 выдает сигнал.

Дополнительно к этому, по меньшей мере одно другое предпочтительное предельное значение прогресса старения также сохраняется в энергонезависимой памяти клапанного управляющего блока 16. По меньшей мере одно другое предпочтительное предельного значения соответствует старению, которое произошло относительно по меньшей мере одного предпочтительного предельного значения. Процессорный блок клапанного управляющего блока 16 считывает по меньшей мере одно другое предпочтительное предельное значение из энергонезависимой памяти. Процессорный блок затем сравнивает определяемый прогресс старения по меньшей мере с одним другим предпочтительным предельным значением. Если определяемый прогресс старения показывает старение, которое выше по меньшей мере одного другого предпочтительного предельного значения, то клапанный управляющий блок 16 выдает другой сигнал.

Для специалистов в данной области техники понятно, что раскрытая здесь последовательность старения, определения состояния, снова старения, снова определения состояния и т.д. может быть при желании продлена и/или повторяться. В одном варианте выполнения, старение, содержащее несколько клапанных циклов и/или несколько рабочих часов, снова следует после обнаружения второго измерительного значения. Состояние клапанного элемента затем определяется с использованием третьего измерительного значения, и определяется показатель старения, относящийся к третьему измерительному значению. В целом, после некоторого времени получается несколько пар величин, содержащих измерительное значение положения подвижной части 1, 2 клапанного элемента, и связанный показатель старения. Клапанный управляющий блок 16 предназначен для хранения пар величин в своей (энергонезависимой) памяти.

В одном предпочтительном варианте выполнения процессорный блок клапанного управляющего блока 16 затем загружает пары величин измерительного значения и показателя старения, при необходимости, из энергонезависимой памяти. Затем клапанный управляющий блок 16 вычисляет линию регрессии, основанную предпочтительно лишь на количестве пар величин. Вычисление предпочтительно выполняется с использованием линейной регрессии.

После небольшого количества клапанных циклов и/или рабочих часов, клапанный управляющий блок 16 затем снова регистрирует измерительное значение положения клапанного элемента. Процессорный блок клапанного управляющего блока 16 одновременно вычисляет новый показатель старения из этих нескольких клапанных циклов и/или рабочих часов. Новый показатель старения затем используется вместе с вычисленными линиями регрессии для вычисления и/или прогнозирования измерительного значения для нового показателя старения. Вычисленное и/или прогнозируемое на основании нового показателя старения измерительное значение затем сравнивается с (измеренным, фактическим) новым измерительным значением. В частности, определяется разница и/или абсолютная величина разницы двух значений. Если прогнозируемое измерительное значение отличается от (измеренного, фактического) измерительного значения более чем на заданное третье предельное значение, то клапанный управляющий блок 16 выдает сигнал. Заданное третье предельное значение предпочтительно хранится в (энергонезависимой) памяти клапанного управляющего блока 16. Процессорный блок клапанного управляющего блока 16 загружает в этом случае заданное третье предельное значение из энергонезависимой памяти с целью сравнения.

Согласно слегка модифицированному варианту выполнения, измеряемое новое измерительное значение и его показатель старения включаются в линии регрессии. Это означает, что модифицированная линия регрессии вычисляется на основании нового измерительного значения и его показателя старения и на основе всех прогнозированных пар величин, содержащих измерительное значение и показатель старения. Модифицированная линия регрессии затем используется вместе с новым измеренным измерительным значением для вычисления и/или прогнозирования модифицированного измерительного значения. Модифицированное измерительное значение, вычисленное и/или прогнозированное на основе нового показателя старения, затем сравнивается с (измеренным, фактическим) новым измерительным значением. В частности, определяется разница и/или абсолютное значение разницы между двумя измерительными значениями. Если вычисленное или прогнозируемое измерительное значение отличается от (измеренного, фактического) измерительного значения более чем на заданное четвертое предельное значение, то клапанный управляющий блок 16 выдает сигнал. Заданное четвертое предельное значение предпочтительно хранится в (энергонезависимой) памяти клапанного управляющего блока 16. Процессорный блок клапанного управляющего блока 16 загружает в этом случае заданное третье предельное значение из энергонезависимой памяти с целью сравнения.

В одном варианте выполнения клапанный управляющий блок 16 имеет дисплей в виде светоизлучающего диода и может управлять этим диодом. В случае выдачи сигнала или другого сигнала, клапанный управляющий блок 16 управляет светоизлучающим диодом так, что он излучает свет.

Согласно одному специальному варианту выполнения, предусмотрены различные диоды, в частности диоды разного цвета, для выходного сигнала и для другого выходного сигнала.

В другом варианте выполнения клапанный управляющий блок 16 имеет графический модуль и дисплей в виде экрана. В случае выдачи сигнала и/или другого сигнала, клапанный управляющий блок 16 создает сигнал для отображения предупреждающего сообщения. Клапанный управляющий блок 16 передает этот сигнал в свой графический модуль, с целью отображения предупреждающего сообщения. Графический модуль выдает предупреждение на экран. Согласно одному специальному варианту выполнения, предусмотрены различные предупреждающие сообщения для выходного сигнала и другого выходного сигнала.

Указанный экран может быть, в частности, черно-белым экраном, экраном с градацией серого или цветным экраном с подходящим разрешением. Подходящим разрешением является, среди прочего, 426×320 пикселей, 470×320 пикселей, 640×480 пикселей, 960×720 пикселей. Этот список не является исчерпывающим. Экран может быть выполнен, например, в виде экрана на жидких кристаллах, или в виде трубочного экрана или электронной бумаги или с использованием органических светоизлучающих диодов. Экран предпочтительно установлен снаружи корпуса клапана и/или клапанного управляющего блока 16. Список вариантов выполнения и разрешения экранов не является исчерпывающим.

В еще одном варианте выполнения клапанный управляющий блок 16 имеет интерфейс связи для связи с шиной связи. В случае выдачи сигнала или другого сигнала, клапанный управляющий блок 16 создает сигнал для передачи предупреждающего сообщения. Клапанный управляющий блок 16 передает сигнал в свой интерфейс связи для передачи предупреждающего сообщения. Интерфейс связи передает предупреждающее сообщение через шину связи. Согласно одному специальному варианту выполнения, предусмотрены различные предупреждающие сообщения для выходного сигнала и для другого выходного сигнала. Предупреждающее сообщение передается предпочтительно через шину связи с использованием цифрового и/или без установления соединения шинного протокола.

Для связи через шину связи предусмотрен подходящий (цифровой и/или без установления соединения) шинный протокол связи и/или подходящая (двунаправленная) шина связи. В частности, предусмотрено, что протокол шинной связи и/или шина связи используется для беспроводной передачи информации. В случае беспроводной передачи информации, следует учитывать, что клапаны и/или клапанные элементы и/или клапанные управляющие блоки 16 часто установлены в подвале и/или за армированными бетонными потолками. В соответствии с этим, используются устойчивые методы передачи данных. Согласно одному специальному варианту выполнения, интерфейс связи клапанного управляющего блока 16 передает поэтому без проводов с использованием специального метода модуляции, такого как фазовая манипуляция или квадратурная фазовая манипуляция. Кроме того, надежность беспроводной передачи данных может быть улучшена посредством увеличения избыточности подлежащих передаче данных. Поэтому, например, подлежащее передачи через шину сообщение могут состоять из до 2000 отдельных передач. Стабильность и/или дальность беспроводной передачи данных может быть оптимирована с помощью указанных улучшений. Другие улучшения в этом отношении относятся к выбору подходящей ширины канала (180 кГц) в соединении с подходящим частотным диапазоном (предпочтительно около 800 МГц, например, 868 МГц).

Кроме того, предусмотрено, что для связи используется протокол шинной связи с кодированием. В одном специальном варианте выполнения используется протокол шинной связи для кодирования на основе (эллиптического) алгоритма Диффи-Хеллмана.

В еще одном варианте выполнения исполнительный механизм 14 предназначен для приема сигнала для блокирования клапанного элемента, и когда такой сигнал принят, для блокирования клапанного элемента и/или самого себя. В блокированном состоянии клапанный элемент и/или исполнительный механизм 14 блокирован. Поэтому клапанный элемент больше не может быть открыт или закрыт до возможного деблокирования. В случае выходного сигнала или другого выходного сигнала, клапанный управляющий блок 16 генерирует сигнал для блокирования клапанного элемента. Клапанный управляющий блок 16 выдает сигнал для блокирования клапанного элемента в исполнительный механизм 14. Исполнительный механизм 14 блокирует клапанный элемент и/или самого себя при приеме такого сигнала.

Часть регулятора или способа, согласно изобретению, могут быть выполнены в виде аппаратного обеспечения, модуля программного обеспечения, который реализуется арифметическим блоком, или с использованием сетевого компьютера или с использованием комбинации указанных возможностей. Программное обеспечение может содержать микропрограммное обеспечение, аппаратный драйвер, который реализован внутри рабочей системы, или прикладную программу. Таким образом, данное изобретение относится также к компьютерной программе, которая содержит признаки данного изобретения или выполняет необходимые стадии. В случае реализации в виде программного обеспечения, указанные функции могут храниться в виде одной или нескольких команд в считываемом компьютером носителе. Некоторые примеры считываемых компьютером носителей включают оперативную память (RAM), магнитную оперативную память (MRAM), постоянную память (ROM), флэш-память, электронно программируемую постоянную память (EPROM), электронно программируемую и стираемую память (EEPROM), регистры или арифметический блок, твердый диск, сменный блок памяти, оптическую память или любой подходящий носитель, доступный для компьютера или любых других устройств информационной техники и приложений.

Другими словами, данное изобретение предлагает управляющий блок для клапанной системы, при этом управляющий блок (16) содержит выходное устройство, при этом клапанная система содержит регулируемый клапанный элемент (1, 2, 3), при этом регулируемый клапанный элемент (1, 2, 3) имеет открытое и закрытое положение, при этом клапанная система также содержит

исполнительный механизм (14) и датчик (15), при этом исполнительный механизм (14) и датчик (15) соединены непосредственно или опосредованно с клапанным элементом (1, 2, 3), при этом исполнительный механизм (14) и датчик (15) соединены с возможностью связи с управляющим блоком (16), и управляющий блок (16) предназначен для управления исполнительным механизмом (14) так, что исполнительный механизм (14) выполняет несколько клапанных циклов, при этом клапанный цикл содержит регулирование клапанного элемента (1, 2, 3) в его открытое положение и регулирование клапанного элемента (1, 2, 3) в его закрытое положение,

при этом датчик (15) предназначен для генерирования сигнала, соответствующего положению клапанного элемента (1, 2, 3),

при этом управляющий блок (16) предназначен для управления исполнительным механизмом (14) так, что исполнительный механизм (14) выполняет первое количество клапанных циклов по меньшей мере с одним клапанным циклом,

для считывания первого сигнала с датчика (15) после выполнения первого количества клапанных циклов и для обработки его для образования первого измерительного значения положения клапанного элемента (1, 2, 3), и

для управления исполнительным механизмом (14) после считывания второго количества клапанных циклов по меньшей мере с одним клапанным циклом, и

для считывания второго сигнала с датчика (15) после выполнения второго количества клапанных циклов и для его обработки для образования второго измерительного значения положения клапанного элемента (1, 2, 3), и

на основании, в частности, исключительно на основании первого и второго измерительных значений и второго количества клапанных циклов, для определения степени износа и сравнения его с заданным предельным значением, и

для выдачи заданного выходного сигнала с использованием выходного устройства, если степень износа превышает заданное предельное значение.

Данное изобретение предлагает также клапанную систему с управляющим блоком (16), при этом управляющий блок (16) содержит выходное устройство, клапанная система содержит регулируемый клапанный элемент (1, 2, 3), при этом регулируемый клапанный элемент (1, 2, 3) имеет открытое и закрытое положение,

при этом клапанная система также содержит исполнительный механизм (14) и датчик (15), при этом исполнительный механизм (14) и датчик (15) соединены непосредственно или опосредованно с клапанным элементом (1, 2, 3), при этом исполнительный механизм (14) и датчик (15) соединены с возможностью связи с управляющим блоком (16), и управляющий блок (16) предназначен для управления исполнительным механизмом (14) так, что исполнительный механизм (14) выполняет несколько клапанных циклов, при этом клапанный цикл содержит регулирование клапанного элемента (1, 2, 3) в его открытое положение и регулирование клапанного элемента (1, 2, 3) в его закрытое положение,

при этом датчик (15) предназначен для генерирования сигнала, соответствующего положению клапанного элемента (1, 2, 3),

при этом управляющий блок (16) предназначен для управления исполнительным механизмом (14) так, что исполнительный механизм (14) выполняет первое количество клапанных циклов по меньшей мере с одним клапанным циклом,

для считывания первого сигнала с датчика (15) после выполнения первого количества клапанных циклов и для обработки его для образования первого измерительного значения положения клапанного элемента (1, 2, 3), и

для управления исполнительным механизмом (14) после считывания второго количества клапанных циклов по меньшей мере с одним клапанным циклом, и

для считывания второго сигнала с датчика (15) после выполнения второго количества клапанных циклов и для его обработки для образования второго измерительного значения положения клапанного элемента (1, 2, 3), и

на основании, в частности, исключительно на основании первого и второго измерительных значений и второго количества клапанных циклов, для определения степени износа и сравнения его с заданным предельным значением, и

для выдачи заданного выходного сигнала с использованием выходного устройства, если степень износа превышает заданное предельное значение.

Первое количество клапанных циклов содержит по меньшей мере один, по меньшей мере два, по меньшей мере пять или по меньшей мере десять клапанных циклов. Второе количество клапанных циклов содержит предпочтительно по меньшей мере один, по меньшей мере два, по меньшей мере пять или по меньшей мере десять клапанных циклов. Третье количество клапанных циклов содержит предпочтительно по меньшей мере один, по меньшей мере два, по меньшей мере пять или по меньшей мере десять клапанных циклов.

Управляющий блок (16) и/или клапанная система предпочтительно содержит (энергонезависимую) память. Заданное предельное значение предпочтительно хранится в (энергонезависимой) памяти управляющего блока (16). Управляющий блок (16) предпочтительно предназначен для считывания заданного предельного значения из памяти управляющего блока (16) и сравнения его с заданной степенью износа.

Управляющий блок 16 и/или клапанная система предпочтительно содержит (энергонезависимую) память. Заданный выходной сигнал предпочтительно хранится в (энергонезависимой) памяти управляющего блока (16). Управляющий блок (16) предпочтительно предназначен для считывания заданного выходного сигнала из памяти управляющего блока (16) и выдачи его с использованием выходного устройства.

Управляющий блок (16) и/или клапанная система предпочтительно содержит (энергонезависимую) память. Заданное максимальное значение предпочтительно хранится в (энергонезависимой) памяти управляющего блока (16). Управляющий блок (16) предпочтительно предназначен для считывания заданного максимального значения из памяти управляющего блока (16) и сравнения его с заданным отклонением.

Первый сигнал предпочтительно обрабатывается для образования первого измерительного значения с использованием аналого-цифрового преобразователя и/или с использованием фильтра. Второй сигнал предпочтительно обрабатывается для образования второго измерительного значения с использованием аналого-цифрового преобразователя и/или с использованием фильтра. Третий сигнал предпочтительно обрабатывается для образования третьего измерительного значения с использованием аналого-цифрового преобразователя и/или с использованием фильтра. Управляющий блок предпочтительно выполнен в виде микропроцессора. Аналого-цифровой преобразователь и/или фильтр предпочтительно интегрирован в микропроцессор. Исполнительный механизм (14) предпочтительно соединен с возможностью связи с помощью цифро-аналогового преобразователя с управляющим блоком (16). Цифро-аналоговый преобразователь предпочтительно интегрирован в микропроцессор управляющего блока (16).

Первый сигнал и/или второй сигнал предпочтительно считывается с датчика (15) с передискретизацией, например, с увеличенной в два раза, четыре раза или в шестнадцать раз частотой.

Данное изобретение предлагает также указанные управляющие блоки, при этом управляющий блок (16) предназначен для вычисления разницы измерительных значений из первого и второго измерительных значений и на основании, в частности, исключительно на основании вычисленных измерительных значений и второго количества клапанных циклов, для определения степени износа.

Данное изобретение предлагает также один из указанных управляющих блоков и/или клапанных систем, при этом управляющий блок (16) предназначен для вычисления величины разницы из первого и второго измерительных значений, и на основании, в частности, исключительно на основании вычисленной величины и второго количества клапанных циклов для определения износа.

Данное изобретение предлагает также одно из указанных управляющих блоков и/или клапанных систем, при этом управляющий блок (16) предназначен для вычисления характеристической величины нагрузки в виде (прямой) функции второго количества клапанных циклов и на основании, в частности, исключительно на основании первого и второго измерительных значений и соотнесения с характеристической величиной нагрузки, для определения степени износа.

Данное изобретение предлагает также одно из указанных управляющих блоков и/или клапанных систем, при этом управляющий блок (16) предназначен для вычисления характеристической величины нагрузки в виде (прямой) функции второго количества клапанных циклов и на основании, в частности, исключительно на основании первого и второго измерительных значений и характеристической величины нагрузки, для определения степени износа.

Данное изобретение предлагает также одно из указанных управляющих блоков и/или клапанных систем, при этом управляющий блок (16) предназначен для вычисления характеристической величины нагрузки в виде (прямой) функции второго количества клапанных циклов и на основании, в частности, исключительно на основании первого и второго измерительных значений и соотнесения, предпочтительно деления на характеристическую величину нагрузки, для определения степени износа.

Данное изобретение предлагает также одно из указанных управляющих блоков и/или клапанных систем, при этом управляющий блок (16) предназначен для вычисления разницы измерительных значений и характеристической величины нагрузки в виде (прямой) функции второго количества клапанных циклов и на основании, в частности, исключительно на основании разницы первого и второго измерительных значений и характеристической величины нагрузки, для определения степени износа.

Данное изобретение предлагает также одно из указанных управляющих блоков и/или клапанных систем, при этом управляющий блок (16) предназначен для вычисления разницы измерительных значений из первого и второго измерительных значений и характеристической величины нагрузки в виде (прямой) функции второго количества клапанных циклов и для определения степени износа посредством соотнесения разницы измерительных значений с характеристической величиной нагрузки.

Управляющий блок 16 и/или клапанная система предпочтительно предназначена для определения и/или вычисления степени износа посредством деления разницы измерительных значений на характеристическую величину нагрузки.

Данное изобретение предлагает также одно из указанных управляющих блоков и/или клапанных систем, при этом управляющий блок (16) предназначен для вычисления разницы измерительных значений из первого и второго измерительных значений и характеристической величины нагрузки в виде (прямой) функции второго количества клапанных циклов и для определения степени износа посредством деления разницы измерительных значений на характеристическую величину нагрузки.

Управляющий блок 16 и/или клапанная система предпочтительно предназначена для определения и/или вычисления степени износа посредством деления величины разницы измерительных значений на величину характеристической величины нагрузки.

Данное изобретение предлагает один из указанных управляющих блоков и/или клапанных систем, при этом управляющий блок (16) предназначен также, после считывания второго сигнала, для управления исполнительным механизмом (14) так, что исполнительный механизм (14) выполняет третье количество клапанных циклов по меньшей мере с одним клапанным циклом, и

после выполнения третьего количества клапанных циклов, для считывания третьего сигнала с датчика (15) и для его обработки для образования третьего измерительного значения положения клапанного элемента (1, 2, 3), и

на основании, в частности, исключительно на основании по меньшей мере первого и второго измерительных значений и второго количества клапанных циклов, для образования модели, и

посредством применения модели к третьему количеству клапанных циклов для определения ожидаемой величины третьего измерительного значения, и

для определения отклонения третьего измерительного значения от ожидаемой величины третьего измерительного значения, и

для сравнения определяемого отклонения с заданной максимальной величиной определяемого отклонения, и

для выдачи заданного выходного сигнала с использованием выходного устройства, если определяемое отклонение превышает заданное максимальное значение.

Данное изобретение предлагает один из указанных управляющих блоков и/или клапанных систем, при этом управляющий блок (16) предназначен также, после считывания второго сигнала, для управления исполнительным механизмом (14) так, что исполнительный механизм (14) выполняет третье количество клапанных циклов по меньшей мере с одним клапанным циклом, и на основании, в частности, исключительно на основании по меньшей мере одного из первого и второго измерительных значений и третьего измерительного значения, и на основании, в частности, исключительно на основании по меньшей мере первого количества и второго количества и третьего количества клапанных циклов, для образования модели.

Данное изобретение предлагает один из указанных управляющих блоков и/или клапанных систем, при этом управляющий блок (16) предназначен для образования модели с использованием линейной регрессии.

Вместо линейной регрессии, управляющий блок (16) может быть предназначен, например, для образования модели с использованием (любой) регрессии, в частности, посредством подгонки к полиному второго порядка.

Данное изобретение предлагает один из указанных управляющих блоков и/или клапанных систем, при этом управляющий блок (16) содержит в качестве выходного устройства светящийся дисплей, который может быть активирован с помощью управляющего блока (16), и управляющий блок (16) предназначен для выдачи заданного выходного сигнала с использованием выходного устройства управляющего блока (16) для активирования светящегося дисплея.

Данное изобретение предлагает один из указанных управляющих блоков и/или клапанных систем, при этом управляющий блок (16) содержит в качестве выходного устройства интерфейс связи для соединения с шиной связи, и управляющий блок (16) предназначен для выдачи заданного выходного сигнала в шину связи с использованием интерфейса связи.

Данное изобретение предлагает один из указанных управляющих блоков и/или клапанных систем, при этом управляющий блок (16) содержит в качестве выходного устройства интерфейс связи для соединения с шиной связи, и управляющий блок (16) предназначен для выдачи заданного выходного сигнала в шину связи с помощью интерфейса связи с использованием заданного метода модуляции.

Например, в качестве метода модуляции может использоваться фазовая манипуляция и/или квадратурная фазовая манипуляция.

Данное изобретение предлагает один из указанных управляющих блоков и/или клапанных систем, при этом выходное устройство управляющего блока (16) соединено с возможностью связи с исполнительным механизмом (14), и заданный выходной сигнал является блокирующим сигналом, при приеме которого исполнительным механизмом (14) исполнительный механизм (14) блокируется, и управляющий блок (16) предназначен для выдачи заданного выходного сигнала в исполнительный механизм (14) с помощью выходного устройства посредством выдачи управляющим блоком (16) блокирующего сигнала.

При приеме блокирующего сигнала исполнительным механизмом (14), исполнительный механизм (14) блокируется предпочтительно так, что он может быть деблокирован лишь посредством вмешательства вручную.

Характеристическая величина нагрузки предпочтительно является степенью нагрузки. Нагрузка является напряжением, которое действует на систему. Нагрузка является (непосредственной) причиной старения. Степень износа предпочтительно является характеристической величиной нагрузки.

Прямая функция является функцией, которая зависит исключительно от заданных аргументов. В то же время, прямая функция может зависеть также от постоянных, которые включены в вычисление функции. Такие постоянные являются параметрами, а не аргументами. Переменная, которая основана исключительно на другой переменной, не зависит от любых других переменных или аргументов. Между тем, постоянные могут быть включены в вычисление.

Указанное выше относится к отдельным вариантам выполнения изобретения. Различные изменения могут быть выполнены без отхода от лежащей в основе идеи и без выхода из объема изобретения. Предмет данного изобретения задан формулой изобретения. Различные изменения могут быть выполнены без выхода за объем последующей формулы изобретения.

Перечень позиций

1 Клапанная тарелка

2 Упругий элемент

3,3а,3b Клапанное седло

4 Отверстие клапана

5 Вал

6,6а,6b Зазубрины (как следствие износа)

7 Характеристическая величина нагрузки

8 Степень износа

9 Заданное предельное значение

10 Заданное предельное значение

11 Линия регрессии

12,12а,12b,12c Точки, относящиеся к различным уровням износа

13 Толкатель

14 Исполнительный механизм

15 Датчик

16 Управляющий блок

Изобретение относится к клапану для регулирования потока газовой и/или жидкой текучей среды, в частности к распознаванию и определению износа клапана. Управляющий блок (16) для клапанной системы, при этом клапанный управляющий блок предназначен для управления исполнительным механизмом (14) так, что он выполняет первое количество клапанных циклов, для считывания первого сигнала с датчика (15) после выполнения первых клапанных циклов и для обработки его для образования первого измерительного значения положения клапанного элемента (1, 2, 3), для управления исполнительным механизмом (14) после считывания первого сигнала так, что он выполняет второе количество клапанных циклов, для считывания второго сигнала с датчика (15) после выполнения вторых клапанных циклов и для обработки его для образования второго измерительного значения положения конструктивного элемента (1, 2, 3), для определения состояния старения на основании первого и второго измерительных значений и второго количества клапанных циклов, для сравнения с заданным предельным значением и для выдачи заданного выходного сигнала в виде функции сравнения. Технический эффект заключается в улучшении диагностирования старения клапана для большого количества клапанных циклов. 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Управляющий блок для клапанной системы, при этом управляющий блок (16) содержит выходное устройство, при этом клапанная система содержит регулируемый клапанный элемент (1, 2, 3), при этом регулируемый клапанный элемент (1, 2, 3) имеет открытое и закрытое положения, при этом клапанная система также содержит исполнительный механизм (14) и датчик (15), при этом исполнительный механизм (14) и датчик (15) соединены непосредственно или опосредованно с клапанным элементом (1, 2, 3), при этом исполнительный механизм (14) и датчик (15) соединены с возможностью связи с управляющим блоком (16), и управляющий блок (16) предназначен для управления исполнительным механизмом (14) так, что исполнительный механизм (14) выполняет несколько клапанных циклов, при этом клапанный цикл содержит регулирование клапанного элемента (1, 2, 3) в его открытое положение и регулирование клапанного элемента (1, 2, 3) в его закрытое положение, при этом датчик (15) предназначен для генерирования сигнала, соответствующего положению клапанного элемента (1, 2, 3), при этом управляющий блок (16) предназначен для управления исполнительным механизмом (14) так, что исполнительный механизм (14) выполняет первое количество клапанных циклов по меньшей мере с одним клапанным циклом, для считывания первого сигнала с датчика (15) после выполнения первого количества клапанных циклов, для обработки его для образования первого измерительного значения положения клапанного элемента (1, 2, 3), для управления исполнительным механизмом (14) после считывания первого сигнала так, что исполнительный механизм (14) выполняет второе количество клапанных циклов по меньшей мере с одним клапанным циклом, для считывания второго сигнала с датчика (15) после выполнения второго количества клапанных циклов, для его обработки для образования второго измерительного значения положения клапанного элемента (1, 2, 3), на основании первого и второго измерительных значений и второго количества клапанных циклов для определения степени износа и сравнения его с заданным предельным значением, для выдачи заданного выходного сигнала с использованием выходного устройства, если степень износа превышает заданное предельное значение.

2. Управляющий блок по п. 1, в котором управляющий блок (16) предназначен для вычисления разницы измерительных значений из первого и второго измерительных значений и для определения степени износа на основании вычисленной разницы измерительных значений и второго количества клапанных циклов.

3. Управляющий блок по п. 1, в котором управляющий блок (16) предназначен для вычисления величины разницы из первого и второго измерительных значений и для определения степени износа на основании вычисленной величины и второго количества клапанных циклов.

4. Управляющий блок по п. 1, в котором управляющий блок (16) предназначен для вычисления характеристической величины нагрузки в виде функции второго количества клапанных циклов и для определения степени износа на основании первого и второго измерительных значений и характеристической величины нагрузки.

5. Управляющий блок по п. 1, в котором управляющий блок (16) предназначен для вычисления характеристической величины нагрузки в виде функции второго количества клапанных циклов и для определения степени износа на основании первого и второго измерительных значений и с соотнесением с характеристической величиной нагрузки.

6. Управляющий блок по п. 1, в котором управляющий блок (16) предназначен для вычисления разницы измерительных значений из первого и второго измерительных значений, для вычисления характеристической величины нагрузки в виде функции второго количества клапанных циклов и для определения степени износа на основании разницы измерительных значений и характеристической величины нагрузки.

7. Управляющий блок по любому из пп. 1-6, в котором управляющий блок (16) предназначен для вычисления разницы измерительных значений из первого и второго измерительных значений, для вычисления характеристической величины нагрузки в виде функции второго количества клапанных циклов и для определения степени износа на основании разницы измерительных значений на характеристической величине нагрузки.

8. Управляющий блок по любому из пп. 1-6, в котором управляющий блок (16) предназначен для вычисления разницы измерительных значений из первого и второго измерительных значений, для вычисления характеристической величины нагрузки в виде функции второго количества клапанных циклов и для определения степени износа посредством деления разницы измерительных значений на характеристическую величину нагрузки.

9. Управляющий блок по любому из пп. 1-8, в котором управляющий блок (16) предназначен также после считывания второго сигнала для управления исполнительным механизмом (14) так, что исполнительный механизм (14) выполняет третье количество клапанных циклов с по меньшей мере одним клапанным циклом, после выполнения третьего количества клапанных циклов для считывания третьего сигнала с датчика (15), для его обработки для образования третьего измерительного значения положения клапанного элемента (1, 2, 3), для образования модели на основании по меньшей мере первого и второго измерительных значений и на основании по меньшей мере первого и второго количества клапанных циклов, посредством применения модели к третьему количеству клапанных циклов для определения ожидаемой величины третьего измерительного значения, для определения отклонения третьего измерительного значения от ожидаемой величины третьего измерительного значения, для сравнения определяемого отклонения с заданной максимальной величиной определяемого отклонения и для выдачи заданного выходного сигнала с использованием выходного устройства, если определяемое отклонение превышает заданное максимальное значение.

10. Управляющий блок по п. 9, в котором управляющий блок (16) предназначен также после считывания второго сигнала для управления исполнительным механизмом (14) так, что исполнительный механизм (14) выполняет третье количество клапанных циклов по меньшей мере с одним клапанным циклом, для образования модели на основании по меньшей мере первого и второго измерительных значений и третьего измерительного значения и на основании по меньшей мере первого количества, второго количества и третьего количества клапанных циклов.

11. Управляющий блок по любому из пп. 9 или 10, в котором управляющий блок (16) предназначен для образования модели с использованием линейной регрессии.

12. Управляющий блок по любому из пп. 1-11, в котором управляющий блок (16) содержит в качестве выходного устройства светящийся дисплей, который может быть активирован с помощью управляющего блока (16), и управляющий блок (16) предназначен для выдачи заданного выходного сигнала с использованием выходного устройства управляющего блока (16) для активирования светящегося дисплея.

13. Управляющий блок по любому из пп. 1-12, в котором управляющий блок (16) содержит в качестве выходного устройства интерфейс связи для соединения с шиной связи, и управляющий блок (16) предназначен для выдачи заданного выходного сигнала в шину связи с использованием интерфейса связи.

14. Управляющий блок по любому из пп. 1-13, в котором управляющий блок (16) содержит в качестве выходного устройства интерфейс связи для соединения с шиной связи, и управляющий блок (16) предназначен для выдачи заданного выходного сигнала в шину связи с помощью интерфейса связи с использованием заданного метода модуляции.

15. Управляющий блок по любому из пп. 1-14, в котором выходное устройство управляющего блока (16) соединено с возможностью связи с исполнительным механизмом (14), и заданный выходной сигнал является блокирующим сигналом, при приеме которого исполнительным механизмом (14) исполнительный механизм (14) блокируется, и управляющий блок (16) предназначен для выдачи заданного выходного сигнала в исполнительный механизм (14) с помощью выходного устройства посредством выдачи управляющим блоком (16) блокирующего сигнала исполнительному механизму (14).