CN108474497B - 用于阀类型识别的致动器和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于连接到致动器的阀的阀类型识别的方法，所述阀是第一阀类型和第二或其他阀类型中的一种。致动器包括可操作地连接到阀杆的致动器主轴。如果致动器主轴的最大允许冲程与参考值相同或小于参考值，则确定连接到致动器的阀是第一阀类型。如果最大允许冲程大于所述参考值，确定阀为第二阀类型。提供了一种用于这种方法的致动器。

Description

用于阀类型识别的致动器和方法

发明的技术领域

本发明构思涉及一种用于连接到致动器的阀的阀类型识别的方法。本发明构思还涉及一种用于控制阀中的阀杆的运动的致动器，该致动器可连接到该阀。

发明背景

用于例如加热、冷却和供水的流体分配系统被设计成将来自源头的流体供给到消耗点。每个消耗点通常具有计算和设计的流量或差压要求。然而，根据液体循环系统的类型，流量要求经常是随时间可变化的并且可以随着比如改变了来自消耗点的载荷的季节性(例如，夏季或冬季)、系统流体的温度变化、系统流体的消耗上的变化(例如，对于饮水)的因素改变。

控制阀经常用于流体分配系统中，并且具有可变的开口，使得流动速率可以得到控制。常常提供用于控制这种阀的位置的致动器。这种致动器通常通过驱动致动器主轴的马达来驱动。致动器主轴进而连接到阀杆以用于控制阀的打开程度。

控制阀呈现不同的尺寸，具有不同的流体特性，并且因此可以以不同的方式操作。例如，在阀的完全关闭位置，阀关闭构件(例如，阀塞或阀锥)应该抵着阀座充分密封(一些微小泄漏流可以是可接受的)，并且因此应该以一定的力压靠阀座以抵消用于打开阀的流体压力(以及来自偏置弹簧(如果存在)的任何压力)。与较小的控制阀可能需要的反作用力相比，较大的控制阀可能需要更大的反作用力，以便保持阀的完全关闭位置。因此，当人将致动器连接到阀时，他/她可能需要检查致动器连接到哪种类型的阀，并基于阀的类型给致动器提供适当的设置。如果该人没有给致动器提供适当的设置，其可能无法以令人满意的方式操作阀。例如，如果经由阀杆从致动器主轴施加太低的力，可能存在不适当的密封的风险，或者如果施加太高的力，阀可能损坏。此外，对于具有设计的流量特性(例如，EQM功能)的阀，如果致动器设置不正确，通过阀的所得到的流量可能被不适当地控制。

因此，期望提供减轻当前使用的技术的上述缺点的致动器和方法。

发明概述

本发明的目的是提供减轻上述缺点的方法和致动器。通过在所附独立权利要求中限定的方法和致动器和在本公开中呈现的本发明的各个方面中限定的方法和致动器来实现将在下文中变得明显的该目的和其它目的。

本发明的构思基于这样的认识，即，致动器本身可以用来自动确定阀的类型，而不是在人已经检查了致动器连接或将连接到的阀类型之后，手动地给致动器提供适当的设置。

本发明的构思还基于这样的认识，即，在一组不同的阀类型中，不同的阀类型可以例如在阀杆的冲程长度、阀杆在完全关闭和/或完全打开位置的空间位置上不同，并且这些差异可以由连接到阀的致动器检测，所述阀是这样一组不同的阀类型中的阀类型。

根据本发明构思的第一方面，提供了一种用于连接到致动器的阀的阀类型识别的方法，所述阀具有由致动器的致动器主轴可移动的阀杆，所述阀是第一阀类型和第二或其他阀类型中的一种，其中所连接的致动器的所述致动器主轴具有由致动器主轴在第一端部位置(first end position)和第二端部位置之间的位移限定的最大允许冲程，所述第二端部位置被限定为当在阀的完全关闭位置中致动器主轴可操作地连接到所述阀杆时致动器主轴的位置，所述方法包括以下步骤：

为所连接的致动器确定致动器主轴的最大允许冲程是否大于参考值，

如果致动器主轴的最大允许冲程与所述参考值相同或小于所述参考值，确定连接到致动器的阀是第一阀类型，

如果致动器主轴的最大允许冲程大于所述参考值，确定连接到致动器的阀是第二或其他阀类型。

本发明的这个方面基于这样的认识，即，用参考值为致动器编程是可能的。该参考值可以是当致动器连接到第一阀类型时致动器主轴的最大允许冲程。这意味着当致动器连接到阀并且致动器主轴被允许行进比所述参考值更大的冲程时，然后可以断定致动器已经连接到与所述第一阀类型不同的阀类型。同样地，如果致动器被设计成可连接到多于两种的阀类型，例如三种、四种或更多种阀类型，那么致动器可以用几个参考值编程，对于每个最大允许冲程的一个参考值可用于对应的连接的阀类型。

典型地，然而不是必须的，最小阀类型将具有对于致动器主轴的最小的最大允许冲程。因此，如果致动器被设计成连接到第一阀类型和第二阀类型中的一种，致动器在其连接到阀时可以检测最大允许冲程是否大于参考值。如果其没有大于，则确定致动器已经连接到第一或最小阀类型。如果最大允许冲程较大，则确定致动器已经连接到第二或更大的阀类型。

基于该确定，致动器可以被编程以适应其如何在连接的阀上操作。例如，致动器可以调整参数，例如致动器主轴的施加力、关闭力、致动器主轴的速度和/或由致动器接收的信号与施加的致动器主轴位移之间的关系(例如，对于一种阀类型是线性的，而对于另一种阀类型是另一种类型的特性)。

因此，不同的操作模式可以取决于阀类型。例如，不同的阀类型可以是具有不同流动容量、不同关闭力要求、不同Kv-冲程特性曲线、不同液体循环功能或液体循环功能的组合的阀。当致动器检测到阀类型时，它可以自动使其控制行为适应检测到的阀类型。

根据至少一些示例性实施方案，致动器适于连接到液体循环阀(hydronicvalve)，但是在其他实施方案中，致动器可以适于连接到用于流体的其他类型的致动器控制阀，无论流体是气体(例如，空气)还是液体。

尽管在本公开和附图中示出了线性地/轴向地移动的致动器主轴，但是本发明的构思也适用于旋转的主轴。因此，应该理解，致动器的冲程和最大允许冲程可以是线性冲程或旋转冲程。

还应该理解，本发明的构思适用于推动式致动器以及推动/拉动式致动器。在推动式致动器中，致动器主轴通常被设计成朝向阀的关闭位置推动阀杆。如果致动器主轴缩回，阀杆将依靠偏置弹簧或依靠流体压力(即，偏置弹簧不一定存在于由推动式致动器操作的阀中)朝向阀的打开位置移动。在推动/拉动式致动器中，偏置弹簧不是必需的；致动器主轴将使阀杆在关闭方向和打开方向上移动。如果推动式致动器连接到阀并且阀移动到其完全打开位置，致动器主轴不必与阀杆接触。致动器主轴被允许离开阀杆并继续其运动到第一端部位置。因此，对于连接到阀的推动式致动器，在阀杆移位到阀的完全打开位置之后，阀杆和致动器主轴之间将(通常)存在间隙。

应该注意的是，在一些设计中(如果阀被朝向关闭位置偏置)，推动式致动器的致动器主轴可以适于将阀杆朝向阀的打开位置推动。

当致动器用于阀类型识别的方法中时，识别过程可以通过将致动器主轴从其第二端部位置移动到其第一端部位置开始。第二端部位置是所连接的阀允许的最前进位置，即当阀杆处于阀的完全关闭位置时获得致动器主轴的第二端部位置。以这种方式，可以确定阀的最大允许冲程，并且可以将阀的最大允许冲程与适当地存储在致动器中的一个或更多个参考值进行比较。然而，在该示例性实施方案和其他示例性实施方案中，与最大允许冲程进行比较的所述一个或更多个参考值可以远程存储在例如建筑管理系统(BMS)的中央单元中，在这种情况下，致动器将向所述中央单元发送表示所确定的最大允许冲程的信号，并且所述中央单元将其与一个或更多个参考值进行比较以确定阀类型。然后，致动器可以基于控制单元的确定将自身设置在适合于所确定的阀类型的致动器操作模式中。

在至少一些示例性实施方案中，代替(或除了)将所述一个或更多个参考值存储在建筑管理系统的中央单元中，可以将与最大允许冲程相比较的所述一个或更多个参考值存储在通过便携式致动器配置单元可操作地连接到致动器的软件应用中。致动器将向所述便携式致动器配置单元发送表示所确定的最大允许冲程的信号，并且其软件将最大允许冲程与一个或更多个参考值进行比较以确定阀类型。然后，致动器可以基于该确定将自身设置在适于所确定的阀类型的致动器操作模式中。这种便携式致动器配置单元可以是能够与到致动器的信号传输线连接的外部便携式设备。便携式致动器配置单元可以包括用于向便携式致动器配置单元供电的能量存储单元，以及用于经由所述信号传输线向致动器传输控制信号以便控制致动器的传输单元。信号传输线例如可以是USB(通用串行总线)电缆。USB电缆的使用允许向致动器发送信号或数字信息/从致动器接收信号或数字信息。

在该方法的一些示例性实施方案中，识别过程可以通过将致动器主轴从其第一端部位置在朝向其第二端部位置的方向上移动而开始，该第一端部位置通常为其最缩回位置，该第二端部位置是当阀杆处于阀的完全关闭位置时。如果在该移动期间致动器经过一个参考值，它将知道它不是已经连接的第一阀类型，并且可以为其连续运动调整其操作模式(例如，力或速度等)。如果存在多于两种的可能的阀类型，致动器可以在其移动期间经过另一参考值，并且从而得出结论，所连接的阀不是第二阀类型，而是第三或其他阀类型。此外，操作模式可以在致动器主轴的行进期间被调整。综上所述，必须理解，不需要测量致动器主轴的实际最大允许冲程，检查冲程是否大于(即，已经移动过)参考值就足够了。换句话说，致动器可以被预编程，以针对致动器主轴经过的每一个或更多个参考值切换到不同的操作模式(例如，更高的施加力或速度)。因此，这种操作模式的切换可以与致动器主轴的移动同时进行。

如前所述，致动器可以设计成对于第一阀类型是可操作的，在第一阀类型中阀杆的允许位移小于致动器对于其也是可操作的第二阀类型中阀杆的允许位移。在这种情况下，而且在其他情况下，可以基于第一阀类型的最大允许冲程来设置参考值。典型地，参考值可以等于或大于第一阀类型的最大允许冲程。这意味着，在随后的操作中，当连接到不同的阀时，如果那时连接的致动器具有超过参考值的对于致动器主轴的最大允许冲程，可以确定现在连接的阀不是第一阀类型，而是第二或其他阀类型。

以上内容至少部分地反映在至少一个示例性实施方案中，根据该实施方案，确定致动器主轴的最大允许冲程是否大于参考值的所述步骤之前是以下步骤：

为第一阀类型确定致动器主轴在所述第一端部位置和所述第二端部位置之间的第一类型最大允许冲程，该第一类型最大允许冲程与所述参考值相同或小于所述参考值。

当致动器针对其应该能连接到的哪种阀类型而被设计时，该步骤通常可以在致动器的生产中完成。然而，可以想到在生产之后进行该步骤，例如，作为新获得的致动器的校准过程的一部分。

由于致动器和阀中的各种部件的尺寸之间的小的变化和公差，可以适当地将参考值设置为比第一类型最大允许冲程稍微高的值。如果致动器被设计成连接到三种或更多种不同的阀类型，则可以设置两个或更多个参考值，并且参考值的设置可以适当地是稍微高于相应的最大允许冲程的值。

根据至少一个示例性实施方案，方法还包括以下步骤：

在所述第二端部位置并且对于第一阀类型确定与所述致动器主轴接触的阀杆的端部表面的参考位置。因此，如果致动器的端部表面是致动器主轴(或连接到致动器主轴的某个辅助部件)与阀杆接合或接触的界面，这样的端部表面提供可用于设置参考值的适当的参考位置。此外，在设置参考值时可以适当地考虑公差。

在至少一些示例性实施方案中，所述参考位置可以具有在致动器中的相关联的标志。换句话说，标志可以位于垂直于主轴轴线的平面处，当致动器主轴处于其第二端部位置(即，阀完全关闭)时，该平面位于致动器主轴和阀杆(第一阀类型的阀杆)之间的界面处。适当地，标志可以定位成稍微低于该平面，以考虑任何制造公差。致动器主轴可以设置有能够检测所述标志的传感器。当人将致动器连接到阀时，致动器可以检测主轴是否经过所述标志。如果主轴没有经过标志，致动器将确定它是第一阀类型的阀。然而，如果传感器检测到致动器主轴已经移动经过所述标志，则确定致动器已经连接到第二或其他阀类型。当然，可以想到，在致动器主轴上具有标志，并且在致动器壳体中具有固定传感器。

可以想到不同类型的传感器，例如光学、超声、电磁等。

从上述示例性实施方案中，应当理解，如果致动器连接到第二阀类型，则允许致动器主轴移动经过所述参考位置。

当致动器连接到阀时，致动器主轴可在朝向阀的方向上前进并且在远离阀的方向上缩回。尽管致动器和阀可以以各种定向安装在空间中，例如取决于阀连接到的管道的位置，但为了便于参考，特别是对于线性地/轴向地可移动的致动器主轴，致动器主轴的最缩回位置在本文中将被称为其顶端位置，而连接的阀所允许的最前进位置在本文中将被称为其下端位置。

因此，根据至少一个示例性实施方案，所述第一端部位置是顶端位置。

类似地，根据至少一个示例性实施方案，所述第二端部位置是底端位置。

顶端位置由机械止动元件适当地限定，致动器主轴(或与其连接的部件)抵靠该机械止动元件以停止致动器主轴的缩回运动。然而，可以想到具有电子控制的止动装置，在这种情况下，可以通过电子控制的止动装置的适当编程为每个致动器单独设计顶端。

如先前提及的，不同的阀类型可能需要不同类型的操作模式。因此，根据至少一个示例性实施方案，该方法还包括以下步骤：

如果致动器主轴的最大允许冲程与所述参考值相同或小于所述参考值，则以第一操作模式操作致动器。

换句话说，如果确定致动器连接到的阀是第一阀类型，由致动器执行第一操作模式。这种操作模式可以是例如某一关闭力、速度和/或致动器接收的信号与施加的致动器主轴位移之间的关系。一个这样的例子是，如果第一阀类型是相对小的阀类型，用于将阀保持在完全关闭位置(接受或不接受某一微小泄漏流)的关闭力可以是相对低的关闭力。相对较大的第二阀类型可能需要较大的关闭力，并且因此应在不同的(第二)操作模式下操作。

因此，根据至少一个示例性实施方案，该方法还包括以下步骤：

如果致动器主轴的最大允许冲程大于所述参考值，以第二操作模式操作致动器。

如果致动器适合于装配到多于两种的不同的阀类型，可能存在其他操作模式。

因此，根据至少一个示例性实施方案，致动器适于连接到N种不同阀类型中的一种，设置N-1个参考值，第一阀类型到第N-1阀类型中的每一种都设置一个参考值。

根据至少一个示例性实施方案，该方法还包括以下步骤：

为所连接的致动器确定致动器主轴的最大允许冲程是否大于所述N-1个参考值中的一个或更多个，

-如果致动器主轴的最大允许冲程与第一参考值相同或小于第一参考值，确定连接到致动器的阀是第一阀类型，

-如果致动器主轴的最大允许冲程大于第N-1个参考值，确定连接到致动器的阀是第N阀类型，

-另外，确定所述N-1组参考值中的哪个参考值最接近致动器主轴的最大允许冲程，并识别与所述确定的参考值相关联的阀类型。

如上所例示的，参考值可以基于参考位置，该参考位置可以体现为致动器壳体中的或致动器主轴上的传感器可检测的标志。然而，也可以想到其他可能性。例如，参考值可以基于连接到驱动致动器主轴的马达的齿轮的旋转计数。例如，最大允许冲程可以对应于这种齿轮的一定数量的完全和/或部分旋转。

根据至少一个示例性实施方案，所述参考值是参考冲程。如果设置了多个参考值，每个参考值可以对应于当致动器的主轴连接到相应阀类型时是该致动器的主轴的特性的参考冲程。

根据本发明构思的第二方面，提供了一种用于连接到致动器的阀的阀类型识别的方法，所述阀具有可由致动器的致动器主轴移动的阀杆，所述阀是第一阀类型和第二或其他阀类型中的一种，其中所连接的致动器的所述致动器主轴具有由致动器主轴在第一端部位置和第二端部位置之间的位移限定的最大允许冲程，所述第二端部位置被限定为当在阀的完全关闭位置中致动器主轴可操作地连接到所述阀杆(例如，与阀杆接触)时该致动器主轴的位置，其中，对于最大允许冲程的至少一部分，致动器主轴与阀杆接触，所述方法包括以下步骤：

对于所连接的致动器，将致动器主轴设置在第一参考位置，

使致动器主轴在朝向第二参考位置的方向上远离第一参考位置移动，

确定致动器主轴是否能够移动经过第二参考位置，

如果致动器主轴不能够移动经过第二参考位置，确定连接到致动器的阀是第一阀类型，

如果致动器主轴能够移动经过第二参考位置，确定连接到致动器的阀是第二或其他阀类型。

因此，将致动器主轴和阀杆的相互位移与第一参考位置和第二参考位置的间隔进行比较。对于推动式致动器，致动器主轴并不总是连接到阀杆。例如，当将致动器主轴从其第二端部位置(完全关闭的阀)缩回时，当阀杆已经到达阀的完全关闭位置时，致动器主轴将最终离开阀杆。因此，当致动器主轴已经离开阀杆，从而产生间隙时，不再存在相互位移。

当生产致动器或对致动器编程时，基于当致动器已经连接到第一阀类型的阀时的情况，可以限定第一参考位置。第一参考位置可以设置在第二端部位置近侧(从第二端部位置缩回)的任何预定点处。根据致动器被设计成可连接到的不同阀类型之间的差异，第二参考位置可以放置在不同的位置。例如，第二参考位置可以设置在阀杆和致动器主轴之间的界面区域处，该界面区域在第一阀类型的阀处于其完全打开位置并且致动器主轴仍然连接到阀杆(即，主轴没有离开杆)的状态下被选择。如果检测到相互行程超过第二参考位置，确定连接的阀为第二或其他阀类型。具有在第一参考位置近侧的第二参考位置意味着阀座在两种或更多种阀类型中的位置与确定阀类型无关。实际上，阀类型可以具有可变的阀座高度，例如，以允许平衡不同的阀，这将具有如同给阀杆设定升程限制的相应效果。

然而，如果致动器被设计成可连接到的第一阀类型和第二阀类型具有不同的阀座高度并且致动器主轴根据它已经连接到哪一种阀类型将具有不同的第二端部位置，在这种情况下，当连接到第一阀类型的阀时，第二参考位置可以适当地限定在致动器主轴的第二端部位置的区域处。因此，如果致动器主轴从第一参考位置移动并被允许推动阀杆，使得致动器主轴经过第二参考位置，则确定致动器现在连接到第二(或其他阀类型)的阀。

将第一参考位置设置为对应于当致动器连接到第一阀类型的阀时位于致动器主轴的第二端部位置近侧的位置，允许通过推进致动器主轴或通过从第一参考位置缩回致动器主轴来进行阀类型识别。两个方向都是可能的。

然而，在致动器主轴仅旨在从第一参考位置缩回(即，沿朝向其第一端部位置的方向移动)的示例性实施方案中，所述第一参考位置可以比上述位置更远侧地定位。因此，在至少一些示例性实施方案中，第一参考位置可以被限定于在最大允许冲程期间经过的任何位置。换句话说，第一参考位置可以是从致动器主轴的缩回的第一端部位置到前进的第二端部位置的任何位置，只要它在识别过程开始之前已经被预定义。因此，在至少一些示例性实施方案中，第一参考位置甚至可以位于致动器主轴的第二远端(当连接到第一阀类型的阀或第二阀类型的阀时，第二远端可以是致动器的第二远端)。

应该理解，本发明构思的第二方面可以包括关于本发明构思的第一方面呈现的实施方案中的任何一个实施方案中包括的任何特征和执行的步骤，并且反之亦然。

根据本发明构思的第三方面，提供了一种致动器，用于控制致动器可操作地连接到的阀中的阀杆的运动，所述致动器包括：

致动器主轴，

其中，当所述致动器连接到阀时，所述致动器主轴可布置在第一端部位置和第二端部位置，所述第二端部位置被限定为当在阀的完全关闭位置中致动器主轴与阀杆接触时该致动器主轴的位置，其中当连接到阀时对于致动器的最大允许冲程由致动器主轴在第一端部位置和第二端部位置之间的位移来限定；

用于确定致动器主轴的最大允许冲程是否大于参考值的装置。

根据至少一个示例性实施方案，致动器包括控制单元。根据至少一个示例性实施方案，所述确定装置包括其中存储所述参考值的控制单元。然而，在其它实施方案中，参考值可以存储在与控制单元分离的存储单元中。

根据至少一个示例性实施方案，所述确定装置包括齿轮装置和马达中的至少一个，齿轮装置和马达可以通过有线或无线通信与控制单元通信。根据至少一个示例性实施方案，所述确定装置包括至少一个传感器，例如两个、三个或更多个传感器，其可以通过有线或无线通信与控制单元通信。

根据至少一个示例性实施方案，致动器适于：

如果确定的致动器主轴的最大允许冲程与所述参考值相同或小于所述参考值，以第一操作模式操作，

如果致动器主轴的最大允许冲程大于所述参考值，以第二操作模式操作。

适当地，控制单元适于根据确定的最大允许冲程来控制致动器以所述第一操作模式和所述第二操作模式中的一个操作。

不同的操作模式适当地适于致动器适于连接到的不同的阀类型。不同的阀类型可以是具有不同流动容量、不同关闭力要求、不同Kv-冲程特性曲线、不同液体循环功能或液体循环功能的组合的阀。致动器然后可以通过检测自动地使其控制行为适于检测到的阀类型。

根据至少一个示例性实施方案，在所述第一操作模式中，致动器适于经由致动器主轴向阀杆施加第一力(例如，第一关闭力)，并且在所述第二操作模式中，致动器适于经由致动器主轴向阀杆施加第二力(例如，第二关闭力)，其中所述第二力大于所述第一力。

根据至少一个示例性实施方案，在所述第一操作模式中，致动器适于应用以下中的至少一个：

-致动器主轴的第一速度，

-致动器位移功能的第一控制信号，以及

在所述第二操作模式中，致动器适于应用以下中的至少一个：

-致动器主轴的第二速度，

-致动器位移功能的第二控制信号。

控制信号例如可以是范围从0到10V的信号。致动器可以被预编程以将信号的电压与致动器主轴的特定位移相关联，例如0V是完全缩回的致动器主轴，1V是稍微前进的。对于不同的阀类型，致动器位移功能的控制信号可以被不同地设计。

应该理解，本发明构思的第三方面可以包括关于本发明构思的第一方面和/或第二方面呈现的实施方案中的任何一个实施方案中包括的任何特征和执行的步骤，并且反之亦然。

根据本发明构思的第四方面，提供了一种系统，包括：

不同阀类型的至少两个阀，

致动器，该致动器经由致动器主轴可操作地可连接到阀中的任一个阀的阀杆，其中如果致动器连接到第一阀类型的阀相比如果致动器连接到第二阀类型的阀，该致动器主轴的最大允许冲程较小，

其中该致动器包括用于确定当致动器连接到阀时该致动器的最大允许冲程是否大于如果致动器连接到第一阀类型的阀时该致动器的最大允许冲程的装置。

应该理解，本发明构思的第四方面可以包括关于本发明构思的第一方面、第二方面和/或第三方面呈现的实施方案中的任何一个实施方案中包括的任何特征和执行的步骤，并且反之亦然。

根据本发明构思的第五方面，提供了一种操作连接到阀的致动器的方法，所述阀具有可由致动器的致动器主轴移动的阀杆，其中所连接的致动器的所述致动器主轴具有由致动器主轴在第一端部位置和第二端部位置之间的位移限定的最大允许冲程，所述第二端部位置被限定为当在阀的完全关闭位置中致动器主轴可操作地连接到所述阀杆时致动器主轴的位置，所述方法包括以下步骤：

为所连接的致动器确定致动器主轴的最大允许冲程是否大于参考值，

如果致动器主轴的最大允许冲程与所述参考值相同或小于所述参考值，以第一操作模式操作致动器，

如果致动器主轴的最大允许冲程大于所述参考值，以第二操作模式操作致动器。

应该理解，本发明构思的第五方面可以包括在关于发明构思的第一方面、第二方面、第三方面和/或第四方面呈现的实施方案中的任何一个实施方案中包括的任何特征和执行的步骤，并且反之亦然。

附图简述

图1a-1c示意性地示出了连接到第一阀类型的阀的致动器。

图2a-2c示意性地示出了连接到第二阀类型的阀的相同致动器。

图3示意性地示出了连接到阀的推动/拉动式致动器。

附图详细描述

图1a-1c示意性地示出了连接到第一阀类型的阀100的致动器1。致动器1可用于根据本发明构思的至少一些示例性实施方案的用于阀类型识别的方法中。阀100可以适当地是液体循环阀。然而，本发明的构思也适用于其它用于流体(无论是气体还是液体)的致动器控制阀。

参照图1a，致动器1包括致动器壳体3。在致动器壳体内有致动器主轴5，该致动器主轴5可在朝向连接的阀的方向上前进和远离阀缩回。在图中，例示了用于限定致动器主轴5的缩回的第一端部位置E1或顶端位置的机械止动件7。第一端部位置E1在此示出为当致动器主轴5的近端11紧靠机械止动件7时致动器主轴5的远端9的轴向位置。然而，第一端部位置可以与致动器主轴的任何其它限定区域有关，只要相同的区域用于限定致动器主轴5的第二端部位置。

致动器主轴5由可操作地连接的驱动机构驱动。在图中所示的例子中，驱动机构包括在壳体3内的经由齿轮装置15连接到致动器主轴5的马达13。马达13(例如，电驱动马达)驱动包括例如主齿轮(未示出)的齿轮装置15，该主齿轮将其旋转移动转换成致动器主轴5的往复移动。

尽管未示出，但是齿轮装置15通常可以包括布置成与马达13旋转连接的第一齿轮、与致动器主轴5直接连接的所述主齿轮，以及布置在第一齿轮和主齿轮之间的至少一个中间齿轮，该至少一个中间齿轮因此布置成将旋转移动从第一齿轮传递到主齿轮。然而，其它的齿轮装置也是可以想到的，例如具有更少或更多的齿轮。

主齿轮可具有致动器主轴5延伸穿过的中心孔。中心孔的壁可以设置有内螺纹，该内螺纹可以与设置在致动器主轴5上的外螺纹(未示出)配合。因此，主齿轮不沿其中心轴线移动。由于主齿轮被轴向锁定，因此在主齿轮的旋转移动经由主齿轮的内螺纹和致动器主轴5的外部匹配螺纹的接合而转换成致动器主轴5的轴向移动时，致动器主轴5沿轴向方向移动。换句话说，当主齿轮在被锁定在轴向位置的同时旋转时，与外部匹配螺纹接合的内螺纹的旋转移动被转换成致动器主轴5的轴向移动，这是因为主齿轮的内螺纹在致动器主轴5的外部匹配螺纹上施加轴向力。因此，应该理解，内螺纹和外部匹配螺纹具有匹配的导程和螺距。当然，应该理解，用于移动致动器主轴5的其它装置也是可以想到的。

致动器1还具有控制单元17，该控制单元17可以可操作地连接到马达13、齿轮装置15和/或致动器主轴5。控制单元17可以通过有线通信和/或无线通信与马达13、齿轮装置15和/或致动器主轴5通信。

应当注意，附图中的阀是非常一般的示意性表示，仅旨在示出本发明构思的基本原理。在图1a中，阀100具有流体入口102和流体出口104，以及在入口102和出口104之间的通道106。在该示例性实施方案中，阀100示出为具有阀体108，阀体108具有设置有通孔112的间隔壁110。通孔周围的区域形成阀座114。阀关闭构件116(在该实施方案中示出为塞118或由阀柄或阀杆120承载的板)相对于阀座114是可调节的。

在图1a中，阀100示出为设置有偏置弹簧122，偏置弹簧122将阀关闭构件116(包括其塞118和杆120)朝向阀100的完全打开位置推进。

连接到阀100的致动器1是推动式致动器。因此，致动器1可用于使阀关闭构件116在远侧方向上朝向阀100的关闭位置移动，而弹簧122被偏置以向阀关闭构件116提供打开力，推进阀关闭构件116在近侧方向上移动。因此，应当理解，在整个本公开中，对于所有方面和实施方案，术语“近侧”和“远侧”将被解释为使得致动器主轴5位于阀杆120的近侧，而阀杆120位于致动器主轴5的远侧。

图1a示出了致动器主轴5处于其完全缩回位置即其第一端部位置E1的第一状态。阀关闭构件116保持在阀100的完全打开位置。在致动器主轴5的远端9和阀杆120的近端126之间存在间隙124，即在该第一状态下，它们没有可操作地彼此连接。

图1b示出了第二状态，其中致动器主轴5已经前进并且现在与阀杆120接触(或者以其他方式可操作地连接到阀杆120)。阀关闭构件116仍处于阀100的完全打开位置。应该注意，当致动器主轴5从更前进的位置(例如，图1c中的第三状态)缩回并且即将离开阀杆120(图1b)时，也达到图1b中的第二状态。

图1c示出了第三状态，其中致动器主轴5已经推动阀杆120，使得阀关闭构件116达到其完全关闭位置(具有或不具有可接受的微小泄漏流)。阀塞118因此与阀座114配合以密封阀座114中的通孔112(仅在图1a-1b中可见)。偏置弹簧122已经被压缩。由于阀杆120不能被进一步推动，因此致动器主轴5现在已经到达其前进的第二端部位置E2。

当致动器1已经连接到第一阀类型的阀100时，致动器主轴5具有最大允许冲程MAS。最大允许冲程MAS由致动器主轴在致动器主轴5的第一端部位置E1(图1a)和致动器主轴5的第二端部位置E2(图1c)之间的位移限定。应该理解，使致动器主轴5从第一端部位置E1移动到第二端部位置E2或者从第二端部位置E2移动到第一端部位置E1，最大允许冲程MAS可以被测量，这是因为不论位移方向，位移的大小是相同的。应该注意，在这些图中，位移是轴向的和线性的。因此，最大允许冲程MAS是某一冲程长度。然而，应该理解，也可以想到具有在两个端部位置之间旋转的致动器主轴，在这种情况下，冲程可以是冲程角度或冲程弧长。

图2a-2c示意性地示出了连接到第二阀类型的阀200的相同致动器1。因此，致动器1的结构特征在图1a-1c和图2a-2c中是相同的。关于图2a-2c中的阀200，其示出为具有较大尺寸。与图1a-1c中的阀100相比，图2a-2c中的阀200具有更大的通孔212直径，并且因此具有更大的阀塞218。该第二阀类型的阀200也具有较长的阀杆220。当连接到致动器1时，在图2a所示的第一状态中，第二阀类型的阀杆220的近端226定位成比第一阀类型的阀杆120的近端126(图1a)更靠近致动器主轴5。因此，当致动器主轴5处于其第一端部位置E1时，对于第二阀类型(图2a)，致动器主轴5的远端9和阀杆220的近端226之间的间隙224小于存在于第一阀类型中的间隙124(图1a)。而且，阀塞218在第二阀类型(图2a)中比在第一阀类型(图1a)中位于更远离致动器主轴5的位置。最后，应当注意，与第一阀类型(图1a)的阀座114和阀塞118之间的关系相比，对于第二阀类型(图2a)而言，阀座214位于更远离阀塞218的位置。因此，与第一阀类型的阀100中的关闭构件116的关闭构件冲程相比，第二阀类型的阀200中的阀关闭构件216具有更大的关闭构件冲程。这也意味着，当致动器1连接到第二阀类型的阀200时，致动器主轴5的最大允许冲程MAS’(见图2c)将大于当致动器1连接到第一阀类型的阀100时的最大允许冲程MAS(见图1c)。

本发明的构思涉及一种阀类型识别的方法和一种可在这种方法中使用的致动器。

为了实施本发明的方法，将致动器连接到阀的人不必知道阀属于哪种阀类型。

根据本发明方法的至少一些实施方案，确定致动器主轴5的最大允许冲程MAS、MAS’是否大于参考值。参考值可以例如存储在控制单元中。

在至少一些示例性实施方案中，参考值可以对应于连接到第一阀类型的阀100的致动器1中的致动器主轴5的最大允许冲程MAS。换句话说，参考值将对应于致动器主轴5在其第一端部位置E1(图1a)和其第二端部位置E2(图1c)之间的位移长度。适当地，参考值可以设置得略大，以便考虑属于同一阀类型的各个阀之间的制造公差和细微差异。

因此，为了确定最大允许冲程是否大于参考值，致动器主轴5从第一端部位置和第二端部位置中的一个沿朝向第一端部位置和第二端部位置中的另一个的方向移动。如果致动器主轴5的位移超过参考值，确定致动器1已经连接到图2a-2c所示的第二阀类型的阀200。然而，如果致动器主轴5的位移等于或小于所述参考值，则确定致动器1连接到图1a-1c所示的第一阀类型的阀100。

基于阀类型的确定，致动器控制单元17然后适于使致动器1根据合适的操作模式在阀上操作，例如施加阀类型特定的关闭力、致动器主轴的速度和/或致动器接收的信号与施加的致动器主轴位移之间的关系。例如，与致动器主轴在图2a-2c中的较大的阀200上施加的关闭力相比，致动器主轴将在图1a-1c中的较小的阀100上施加较低的关闭力。

致动器主轴5的位移的测量可以例如通过对齿轮装置15中的齿轮的齿所采取的步数(steps)进行计数，或者通过测量马达13的驱动轴的旋转等来完成。也可以想到使用一个或更多个传感器(未示出)，例如一个或更多个霍尔传感器。致动器主轴5可以是磁主轴的形式，该磁主轴可以行进穿过线圈(未示出)，由此根据致动器主轴5的位置，感应一定的电动电压。另一种选择可以是为致动器壳体3提供光学传感器，并为致动器主轴5提供标记标志；并且当标记标志通过光学传感器时，致动器主轴5的位移可以被发送到控制单元17。

应该理解，尽管将参考值存储在控制单元17中可能是适当的，但是也存在其它可以想到的解决方案。例如，操作模式可以由控制单元17接收的传感器信号触发。例如，如果致动器1中有两个霍尔传感器，第一个霍尔传感器对于短冲程(即，当致动器1连接到第一阀类型时)被激活，而第二个霍尔传感器对于长冲程(即，当致动器1连接到第二阀类型时)被激活。如果控制单元17从第二传感器获得信号，控制单元17将其操作模式切换到第二阀型操作模式。换句话说，由于这种“逻辑”可以在两个传感器存在的情况下内置，所以控制单元17不一定必须比较值是否大于参考值。

因此，所有上述示例都公开了用于确定致动器主轴5的最大允许冲程是否大于参考值的各种装置。

应该理解，在该示例中，仅比较了两种阀类型(分别为图1a-1c和图2a-2c)。然而，应该理解，致动器1可以适于可连接到多于两种的阀类型。在这种情况下，致动器主轴5的最大允许冲程将与更多的参考值进行比较，这之前在本公开已经例示。

图1a-1c中描述的第一阀类型的第一阀100、图2a-2c中的第二阀类型的第二阀200以及所述图中的致动器1可以形成根据本发明构思的一个方面的系统的部分。应该理解，这种具有至少两个不同阀类型的阀100、200的系统也可以与推动/拉动式致动器结合实现。

图3示意性地示出了连接到阀300的推动/拉动式致动器50。阀300被示出，不存在偏置弹簧。相反，致动器50将提供阀关闭构件316的打开和关闭运动。当人将致动器50连接到阀300时，致动器主轴55将经由适当的接合装置60联接到阀杆320。因此，致动器主轴55将能够将阀杆320推入完全关闭位置并且将阀杆320拉入完全打开位置。除此之外，本发明的原理可以以与对于图1a-1c和图2a-2c所示的推动式致动器相同的方式使用。因此，将致动器主轴55的最大允许冲程MAS”与参考值(或者几个参考值，如果存在可能连接到致动器的多于两种的阀类型的话)进行比较。如果最大允许冲程MAS”小于或等于第一参考值，确定连接的阀300为第一阀类型，否则其为第二或其他阀类型。还应该注意，对于推动/拉动式致动器50(例如在图3中)，第二端部位置E2”就像推动式致动器一样，由当连接的阀杆320处于阀300的完全关闭位置时致动器主轴55的位置限定。然而，第一端部位置E1”不一定由致动器50中的机械或电气控制的止动件限定，而是由当连接的阀杆320处于阀300的完全打开位置时致动器主轴55的位置限定。换句话说，如果阀杆320不能进一步移动，刚性连接的致动器主轴55也不能移动。

根据本发明方法的第二方面，致动器主轴和阀杆的相互行进距离可用于确定阀类型。这对于图1a-1c和图2a-2c中的推动式致动器1和图3中的推动/拉动式致动器50都是正确的。对于推动式致动器1，在致动器主轴的最大允许冲程MAS、MAS’的至少部分期间，致动器主轴5将接触或可操作地连接到阀杆120、220。对于推动/拉动式致动器50，在致动器主轴55的整个最大允许冲程MAS”期间，致动器主轴55将接触或可操作地连接到阀杆320。

在该第二方面，当致动器已经连接到阀时，致动器主轴被设置在第一参考位置。第一参考位置可以是致动器主轴的第一端部位置(即，最缩回位置)。然而，它可以是由第一阀类型限定的第二端部位置近侧的任何预定位置。适当地，第一参考位置与致动器主轴的远端(连接端)相关。在图1c中，当第一阀类型的阀100处于完全打开和完全关闭之间的中间位置时，第一参考位置P1已经被预定为致动器主轴5的远端9的位置。第一参考位置P1可以适当地通过传感器或通过从致动器主轴5的完全缩回位置对齿轮装置15中的齿轮的步数进行计数来检测。

接下来，致动器主轴5在朝向第二参考位置的方向上远离第一参考位置P1移动。该第二参考位置可以是在关闭/前进/远侧方向上，本文中示出为P2，或者在打开/缩回/近侧方向上，本文中示出为P2’。

如果第二参考位置预定为在关闭方向上，即位置P2，它可以适当地处于致动器主轴5的第二端部位置E2(或稍微超出)。因此，如果致动器主轴5不能移动经过第二参考位置P2，确定连接的阀是第一阀类型，否则其是第二或其他阀类型。

如果第二参考位置预定为在打开方向上，即位置P2’，那么如果致动器主轴5在缩回超过所述第二参考位置P2’时离开阀杆，确定阀是第一阀类型。然而，如果致动器主轴在缩回超过第二参考位置(例如，图2b所示的状态)时仍然连接到阀杆，确定阀是第二或其他阀类型。控制单元17可用于检测马达是否抵抗偏置弹簧122的力工作，从而能够检测致动器主轴5是否连接到阀杆。

应该注意，如果阀识别仅旨在通过缩回运动，即在朝向第一端部位置E1的方向上进行，则第一参考位置P1可以位于更前进的远侧位置，例如第二端部位置E2，或者甚至更远侧(在这种情况下，如果没有检测到第一参考位置P1，可以确定致动器连接到第二或其他阀类型的阀)。

应该理解，参考位置的使用也可以应用于图3中的推动/拉动式致动器50。

此外，应该理解，即使要区分的两种阀类型将阀座定位在距连接的致动器相同的距离处(或者如果阀座的位置是可调节的)，也可以使用该方面。不论阀关闭构件的可用冲程(通过设置阀座位置可能受到限制)，第二参考位置P2’仍可应用于区分阀类型。

应该理解，附图中示出的阀和致动器可以用于本发明构思的第一方面、第二方面、第三方面、第四方面和第五方面中的任何一个方面。

Claims (31)

1.一种用于连接到致动器(1、50)的阀(100、200、300)的阀类型识别的方法，所述阀具有由所述致动器的致动器主轴(5、55)可移动的阀杆(120、220、320)，所述阀是第一阀类型(100、300)和第二或其他阀类型(200、300)中的一种，其中所连接的致动器的所述致动器主轴具有由所述致动器主轴在第一端部位置(E1、E1”)和第二端部位置(E2、E2’、E2”)之间的位移限定的最大允许冲程(MAS、MAS’、MAS”)，所述第二端部位置被限定为当在所述阀的完全关闭位置中所述致动器主轴可操作地连接到所述阀杆时所述致动器主轴的位置，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

为所连接的致动器确定所述致动器主轴的所述最大允许冲程是否大于参考值，

如果所述致动器主轴的所述最大允许冲程与所述参考值相同或小于所述参考值，确定连接到所述致动器的所述阀是所述第一阀类型，

如果所述致动器主轴的所述最大允许冲程大于所述参考值，确定连接到所述致动器的所述阀是第二阀类型或另外的阀类型，

其中所述阀具有阀座和由所述阀杆承载的阀塞。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述致动器主轴的所述最大允许冲程是否大于参考值的所述步骤之前是以下步骤：

为所述第一阀类型确定所述致动器主轴在所述第一端部位置和所述第二端部位置之间的第一类型最大允许冲程，所述第一类型最大允许冲程与所述参考值相同或小于所述参考值。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，还包括以下步骤：

在所述第二端部位置且对于所述第一阀类型确定所述阀杆的与所述致动器主轴接触的端部表面(126)的参考位置(P2)。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括以下步骤：

对于所述第二阀类型，移动所述致动器主轴经过所述参考位置。

5.根据权利要求1、2和4中任一项所述的方法，其中，所述第一端部位置是顶端位置。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一端部位置是顶端位置。

7.根据权利要求1、2、4和6中任一项所述的方法，其中，所述第二端部位置是底端位置。

8.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第二端部位置是底端位置。

9.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第二端部位置是底端位置。

10.根据权利要求1、2、4、6、8和9中任一项所述的方法，还包括以下步骤：

如果所述致动器主轴的所述最大允许冲程与所述参考值相同或小于所述参考值，以第一操作模式操作所述致动器。

11.根据权利要求3所述的方法，还包括以下步骤：

如果所述致动器主轴的所述最大允许冲程与所述参考值相同或小于所述参考值，以第一操作模式操作所述致动器。

12.根据权利要求5所述的方法，还包括以下步骤：

如果所述致动器主轴的所述最大允许冲程与所述参考值相同或小于所述参考值，以第一操作模式操作所述致动器。

13.根据权利要求7所述的方法，还包括以下步骤：

如果所述致动器主轴的所述最大允许冲程与所述参考值相同或小于所述参考值，以第一操作模式操作所述致动器。

14.根据权利要求1、2、4、6、8、9和11-13中任一项所述的方法，还包括以下步骤：

如果所述致动器主轴的所述最大允许冲程大于所述参考值，以第二操作模式操作所述致动器。

15.根据权利要求3所述的方法，还包括以下步骤：

如果所述致动器主轴的所述最大允许冲程大于所述参考值，以第二操作模式操作所述致动器。

16.根据权利要求5所述的方法，还包括以下步骤：

如果所述致动器主轴的所述最大允许冲程大于所述参考值，以第二操作模式操作所述致动器。

17.根据权利要求7所述的方法，还包括以下步骤：

如果所述致动器主轴的所述最大允许冲程大于所述参考值，以第二操作模式操作所述致动器。

18.根据权利要求10所述的方法，还包括以下步骤：

如果所述致动器主轴的所述最大允许冲程大于所述参考值，以第二操作模式操作所述致动器。

19.根据权利要求1、2、4、6、8、9、11-13和15-18中任一项所述的方法，其中，所述参考值是参考冲程。

20.根据权利要求3所述的方法，其中，所述参考值是参考冲程。

21.根据权利要求5所述的方法，其中，所述参考值是参考冲程。

22.根据权利要求7所述的方法，其中，所述参考值是参考冲程。

23.根据权利要求10所述的方法，其中，所述参考值是参考冲程。

24.根据权利要求14所述的方法，其中，所述参考值是参考冲程。

25.一种用于控制阀(100、200、300)中的阀杆(120、220、320)的运动的致动器(1、50)，所述致动器可操作地可连接到所述阀，所述致动器包括：

致动器主轴(5、55)，

其中，当所述致动器连接到阀时，所述致动器主轴可布置在第一端部位置(E1、E1”)和第二端部位置(E2、E2’、E2”)，所述第二端部位置被限定为当在所述阀的完全关闭位置中所述致动器主轴与所述阀杆接触时所述致动器主轴的位置，其中当连接到所述阀时所述致动器的最大允许冲程(MAS、MAS’、MAS”)由所述致动器主轴在所述第一端部位置和所述第二端部位置之间的位移来限定；

用于确定所述致动器主轴的所述最大允许冲程是否大于参考值的装置，

其特征在于，

所述致动器适于：

如果所述致动器主轴的所确定的最大允许冲程与所述参考值相同或小于所述参考值，以第一操作模式操作，

如果所述致动器主轴的所述最大允许冲程大于所述参考值，以第二操作模式操作，

其中所述阀具有阀座和由所述阀杆承载的阀塞。

26.根据权利要求25所述的致动器，其中，

在所述第一操作模式中，所述致动器适于经由所述致动器主轴向所述阀杆施加第一力，并且

在所述第二操作模式中，所述致动器适于经由所述致动器主轴向所述阀杆施加第二力，

其中所述第二力大于所述第一力。

27.根据权利要求25或26所述的致动器，其中，

在所述第一操作模式中，所述致动器适于应用以下中的至少一个：

-所述致动器主轴的第一速度，

-致动器位移功能的第一控制信号，以及

在所述第二操作模式中，所述致动器适于应用以下中的至少一个：

-所述致动器主轴的第二速度，

-致动器位移功能的第二控制信号。

28.根据权利要求25和26中任一项所述的致动器，其中，用于确定所述致动器主轴的所述最大允许冲程是否大于参考值的所述装置包括控制单元(17)，所述参考值存储在所述控制单元中。

29.根据权利要求27所述的致动器，其中，用于确定所述致动器主轴的所述最大允许冲程是否大于参考值的所述装置包括控制单元(17)，所述参考值存储在所述控制单元中。

30.根据权利要求28所述的致动器，其中，所述控制单元适于根据所确定的最大允许冲程来控制所述致动器以所述第一操作模式和所述第二操作模式中的一种操作模式进行操作。

31.根据权利要求29所述的致动器，其中，所述控制单元适于根据所确定的最大允许冲程来控制所述致动器以所述第一操作模式和所述第二操作模式中的一种操作模式进行操作。

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