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      用于提升閥的診斷方法和用于執(zhí)行所述方法的測量裝置的制作方法

      文檔序號(hào):5531220閱讀:224來源:國知局
      專利名稱:用于提升閥的診斷方法和用于執(zhí)行所述方法的測量裝置的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種用于提升閥的診斷方法,利用所述方法以力-時(shí)間曲線的形式確定由提升閥的驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生的、構(gòu)成作用力的、用于提升閥的至少一個(gè)關(guān)閉元件的調(diào)節(jié)力,對(duì)調(diào)節(jié)力的確定直接進(jìn)行或者根據(jù)由調(diào)節(jié)力在提升閥中形成的反作用力進(jìn)行,對(duì)調(diào)節(jié)力或反作用力的確定通過測量由所述調(diào)節(jié)力或反作用力相應(yīng)引起的應(yīng)變變形進(jìn)行,并且存儲(chǔ)調(diào)節(jié)力或者反作用力的測得的、當(dāng)前的力-時(shí)間曲線并對(duì)其進(jìn)行分析評(píng)估。提升閥特別是指截止閥、雙密封閥、雙座閥或能清潔閥座的雙座閥。優(yōu)選在單側(cè)用壓力介質(zhì)、優(yōu)選是壓縮空氣能加載的彈簧-活塞驅(qū)動(dòng)裝置用作這些閥的驅(qū)動(dòng)裝置。這種驅(qū)動(dòng)裝置相對(duì)于關(guān)閉元件和其配合面(截止閥、雙密封閥)或相對(duì)于兩個(gè)關(guān)閉元件和其相應(yīng)配設(shè)的配合面(雙座閥)用彈簧關(guān)閉或用彈簧打開地工作。驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)同時(shí)包括雙向作用的活塞,所述活塞在兩側(cè)能用壓力介質(zhì)加載。在構(gòu)造成具有唯一一個(gè)關(guān)閉元件的截止閥中(下面這種結(jié)構(gòu)簡稱為截止閥),設(shè)置在關(guān)閉元件上的閥座密封件沿舉升方向作用在配設(shè)的閥座面上。所述閥座面可以垂直于舉升方向定向。在這種情況下涉及軸向作用的閥座密封件(在壓力作用下的密封)。但閥座面也可以設(shè)計(jì)成錐形的,從而由閥座面作用到閥座密封件上的反作用力產(chǎn)生一個(gè)軸向和一個(gè)徑向作用的密封力(壓力和滑動(dòng)作用下的密封)。但關(guān)閉元件也可以構(gòu)造成滑動(dòng)活塞,所述滑動(dòng)活塞的閥座密封件設(shè)置在滑動(dòng)活塞的圓柱面上并在徑向預(yù)緊的情況下沿閥座面滑動(dòng)(滑動(dòng)作用的密封)。前面所述的密封構(gòu)型同樣能轉(zhuǎn)用到雙密封閥和(能清潔閥座的)雙座閥上。與前面的截止閥不同,雙密封閥是指另一種截止閥,這種截止閥具有唯一一個(gè)關(guān)閉元件,所述關(guān)閉元件具有兩個(gè)軸向、即沿舉升方向相互間隔開的閥座密封件,所述閥座密封件在它們之間并且與配設(shè)的閥座面和關(guān)閉元件相結(jié)合地包圍一個(gè)泄漏空腔,所述泄漏空腔經(jīng)由至少一個(gè)連接途徑與雙密封閥的周圍環(huán)境連接。(能清潔閥座的)雙座閥具有兩個(gè)能相互獨(dú)立地操作的關(guān)閉元件,所述關(guān)閉元件在它們之間包圍一個(gè)泄漏空腔,所述泄漏空腔通過至少一個(gè)連接途徑與雙座閥的周圍環(huán)境連通。每個(gè)關(guān)閉元件具有一個(gè)配設(shè)的閥座面。在打開運(yùn)動(dòng)時(shí),首先獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的關(guān)閉元件打開,所述關(guān)閉元件在其進(jìn)一步的打開運(yùn)動(dòng)中貼靠到另一個(gè)關(guān)閉元件上并將該關(guān)閉元件同樣引導(dǎo)轉(zhuǎn)入打開位置。在關(guān)閉過程中,各步驟前面所述的順序恰當(dāng)?shù)姆聪蜻M(jìn)行。雙座閥與能閥座清潔的閥的區(qū)別僅在于,配設(shè)的驅(qū)動(dòng)裝置能夠使兩個(gè)關(guān)閉元件分別轉(zhuǎn)入能相互分開地控制的部分打開位置。關(guān)閉元件通過配設(shè)的調(diào)節(jié)桿與前面簡短概述的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)活塞連接。在雙座閥中,只有被獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的關(guān)閉元件與驅(qū)動(dòng)裝置中的驅(qū)動(dòng)活塞固定連接,而非獨(dú)立地被驅(qū)動(dòng)的關(guān)閉元件相對(duì)于獨(dú)立被驅(qū)動(dòng)的關(guān)閉元件設(shè)置成能相對(duì)運(yùn)動(dòng)的,并在彈簧預(yù)緊力下支承在獨(dú)立被驅(qū)動(dòng)的關(guān)閉元件上。在關(guān)閉元件及密封件構(gòu)型方面,當(dāng)前優(yōu)選采用具有兩個(gè)作為閥座盤工作的關(guān)閉元件的雙座閥(第一類型的雙座閥)或具有一個(gè)構(gòu)造成閥座盤的關(guān)閉元件和一個(gè)構(gòu)造成滑動(dòng)活塞的關(guān)閉元件的雙座閥,其中滑動(dòng)活塞構(gòu)成獨(dú)立受驅(qū)動(dòng)的關(guān)閉元件(第二類型的雙座閥)。
      背景技術(shù)
      提升閥主要在以下方面的狀態(tài): 其調(diào)節(jié)桿在殼體通過部中的摩擦特性, 其作用在關(guān)閉元件上的壓力和流動(dòng)力, 其閥座密封件的狀態(tài), 其驅(qū)動(dòng)裝置(主要是彈簧、驅(qū)動(dòng)活塞的完好性),以及 其他狀態(tài)參數(shù)特別是在開關(guān)時(shí)反映在調(diào)節(jié)桿的調(diào)節(jié)力(作用力)中。由靜態(tài)壓力(過壓、負(fù)壓)和/或動(dòng)態(tài)壓力(沖流)組成的壓力和流動(dòng)力包括由提升閥設(shè)置在其中的處理設(shè)備的正常運(yùn)行過程得出的預(yù)計(jì)中的力,但也包括預(yù)計(jì)以外的力,例如在由相應(yīng)的流體加載的閥殼體中的壓力沖擊或撞擊。這種預(yù)計(jì)之外的力可能超過預(yù)計(jì)中的力數(shù)倍,所述力作用在相關(guān)的關(guān)閉元件上并由此作用在與關(guān)閉元件固定連接的調(diào)節(jié)桿上,并且如果這些力沒有基本上通過所謂的壓力補(bǔ)償活塞補(bǔ)償或者在關(guān)閉元件的閥座面上受到相應(yīng)的反力,則也會(huì)對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置中的力作用關(guān)系(Kraftespiel )和力平衡產(chǎn)生影響。在DE29811115U1中記載了一種用于檢測配件(Armatur)上的絲杠力的測量系統(tǒng),其中沿所作用的絲杠力的力方向在一個(gè)位置處力鎖合地設(shè)置力傳感器,所述力傳感器可以是應(yīng)變測量條(DMS),力傳感器例如安裝在絲杠上或安裝在配件與驅(qū)動(dòng)裝置之間的法蘭上的連接螺栓上。 這種已知的測量系統(tǒng)附加于用作力傳感器的應(yīng)變測量條還具有校正測量裝置,利用所述校正測量裝置校正力傳感器。校正測量裝置在設(shè)備運(yùn)行期間拆除。所述測量系統(tǒng)的目的在于,提供這樣一種測量系統(tǒng),所述測量系統(tǒng)最佳地適合于W096/30684A1的測量方法并且此外還允許實(shí)現(xiàn)對(duì)絲杠力的連續(xù)檢測,在所述測量方法中,現(xiàn)場測量絲杠力并在使用分析時(shí)間信號(hào)的方法的情況下對(duì)所述絲杠力進(jìn)行分析評(píng)估。測量通過絲杠/螺母系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的閥的絲杠力的具體的解決途徑僅與校正測量系統(tǒng)相結(jié)合被公開。此外僅記載了力傳感器,所述力傳感器可以安裝在配件和驅(qū)動(dòng)裝置之間的法蘭上連接螺栓上。這里沒有公開、涉及(thematisieren)或啟示,這種布置結(jié)構(gòu)是否適合于例如可靠地檢測閥座密封件的缺陷、打壞或“咬傷”的桿通過部、未完成的關(guān)閉、打開或部分打開位置(閥座清潔)或壓力沖擊。因此沒有公開如何實(shí)現(xiàn)用于具有壓力介質(zhì)加載的彈簧活塞驅(qū)動(dòng)裝置的提升閥的可實(shí)用的診斷方法以及實(shí)施所述診斷方法的測量裝置的具體解決方案。前面所述的現(xiàn)有技術(shù)也沒有對(duì)如何能夠由所獲得的測量信號(hào)獲得相關(guān)認(rèn)知公開任何指示和動(dòng)機(jī)。

      發(fā)明內(nèi)容
      由所述現(xiàn)有技術(shù)出發(fā),本發(fā)明的目的在于,給出一種用于所述類型的提升閥的診斷方法,利用所述診斷方法能夠主要在以下方面對(duì)提升閥的狀態(tài)進(jìn)行不間斷的監(jiān)控:在其開關(guān)循環(huán)的過程中的
      其調(diào)節(jié)桿的通過部中的摩擦特性 其閥座密封件的狀態(tài) 其相互作用的構(gòu)件的機(jī)械損傷(例如驅(qū)動(dòng)裝置中的彈簧;彈簧斷裂)的機(jī)械損傷 其關(guān)閉元件的行程位置和/ 或.在進(jìn)行中的運(yùn)行中的事件,如出現(xiàn)壓力沖擊或撞擊,存儲(chǔ)測量信號(hào),并符合目的地解讀所存儲(chǔ)的測量信號(hào),以及實(shí)現(xiàn)損傷情況的提前指示。此外本發(fā)明的目的還在于,給出一種用于執(zhí)行所述診斷方法的測量裝置,利用所述測量裝置能夠可靠地并可再現(xiàn)地檢測前面所述的狀態(tài)或事件。在詳細(xì)說明本發(fā)明之前,下面首先應(yīng)對(duì)在開關(guān)截止閥和雙座閥時(shí)基本的力狀態(tài)進(jìn)行說明,所述力狀態(tài)使得可以以起作用力作用的調(diào)節(jié)力的形式或在提升閥中由調(diào)節(jié)力產(chǎn)生的反作用力的形式檢測對(duì)于提升閥的狀態(tài)非常重要的(massgeblich)力-時(shí)間曲線或力-行程曲線。對(duì)于提升閥100的關(guān)閉過程,特別是在彈簧關(guān)閉的截止閥110 (

      圖1)和彈簧關(guān)閉的雙座閥120 (圖2)上舉例示出所述力狀態(tài)。截止閥(圖1)附圖的圖1示出在截止閥110的開關(guān)循環(huán)過程中的力作用關(guān)系,其中下面考察該開關(guān)循環(huán)中的直到關(guān)閉位置SS的關(guān)閉過程(沿(_)y方向進(jìn)行的行程運(yùn)動(dòng))。在關(guān)閉位置SS中,閥座密封件16*以密封力F5沿(+)y方向作用在唯一的一個(gè)關(guān)閉元件8*上,并由此作用在調(diào)節(jié)桿8a*上。在作為例子選 出的關(guān)閉過程期間,還有摩擦力F3沿(+)y方向在調(diào)節(jié)桿8a*穿過閥殼體I的第二閥殼體部分Ib的通過部中作用,并且具體在導(dǎo)向環(huán)(未示出的上部的環(huán))中和桿密封件(未示出的下部的環(huán))中作用。此外,必要時(shí)在第二和第一閥殼體部分lb、la中,流動(dòng)力和/或壓力F4(靜態(tài)壓力、還有在負(fù)壓時(shí)的抽吸作用,動(dòng)態(tài)壓力、總壓力、壓力沖擊)沿(+)y方向或(_)y方向作用到調(diào)節(jié)元件8*上。由此對(duì)于作用在調(diào)節(jié)桿8a*上的調(diào)節(jié)力由調(diào)節(jié)桿8a*上的壓力平衡在籠式罩殼4的上端的下方得出(正的力方向+y向上):-Fl+F3+/-F4+F5=0(I)F1=F3+/-F4+F5(la)閥桿8a*的調(diào)節(jié)力Fl (作用力;等式(Ia))在關(guān)閉過程中通常(桿摩擦力F3沿(+)I方向作用)關(guān)于調(diào)節(jié)桿8a*是壓力。這里在這個(gè)結(jié)果中沒有考慮流動(dòng)力F4的影響。在打開過程中各力方向相應(yīng)地反轉(zhuǎn),除了作用在關(guān)閉元件8*上的密封力F5,只要閥座密封件16*壓向配設(shè)的閥座面12*,密封力始終沿(+)y方向作用。這里在這個(gè)結(jié)果中流動(dòng)力F4的影響也沒有考慮。調(diào)節(jié)力Fl作為作用力在驅(qū)動(dòng)裝置2和閥殼體I之間,特別是在關(guān)閉元件8*與閥座面12*的共同作用中,并且在關(guān)閉元件8*移入閥座面12*或從閥座面移出時(shí)以特別可忽略的程度在籠式罩殼4中形成其反力、即反作用力F2,所述籠式罩殼建立閥殼體I和驅(qū)動(dòng)裝置2之間的固定連接,其中籠式罩殼4在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中由兩個(gè)沿直徑方向相對(duì)設(shè)置的連板,即兩個(gè)籠橫梁4a、4b構(gòu)成。驅(qū)動(dòng)裝置2下方,即籠式罩殼4的上端部下方的作用力Fl的所有變化都會(huì)在籠式罩殼4中導(dǎo)致其相應(yīng)的反向的反作用力F2。對(duì)于在由籠式罩殼4保持的閥殼體I上的力平衡(等式(2)、(2a))有((+)y方向):
      -Fl+F2=0(2)F1=F2(2a)在驅(qū)動(dòng)裝置2的內(nèi)部作用在調(diào)節(jié)桿8a*上的力不在籠式罩殼4中產(chǎn)生反力;所述力在驅(qū)動(dòng)裝置2中完全被補(bǔ)償。在關(guān)閉過程中,壓力作用在調(diào)節(jié)桿8*上,拉力作用在籠式罩殼4上。在打開過程中,如果不再存在密封壓力并且關(guān)閉元件8*沒有受到沿(+)y方向超過摩擦力F3的流動(dòng)力F4加載時(shí),載荷方向相應(yīng)地反轉(zhuǎn)。此外,還有: 在截止閥110的關(guān)閉位置SS中,關(guān)閉元件8*以在驅(qū)動(dòng)裝置2中設(shè)定的彈簧2.5的最小預(yù)緊力FVo (圖la、lb)支承在閥座密封件16*上,并由此支承在閥座面12*上。所述作用力和調(diào)節(jié)力Fl表現(xiàn)為調(diào)節(jié)桿8a*中的壓力。所述力在籠式罩殼4中產(chǎn)生相同大小的拉力形式的反作用力F2 (為了在驅(qū)動(dòng)裝置2下方的截止閥110上形成力平衡)。 如果現(xiàn)在打開截止閥110,則這些力在閥座密封件16*的較短的放松路徑上在閥座區(qū)域中降低。如果在閥座面12*離開之后,不再有力作用在關(guān)閉元件8*上,這種簡化這里只是為了表明結(jié)果,則籠式罩殼4不受拉力或壓力。在驅(qū)動(dòng)裝置2的內(nèi)部建立了受控制的并且現(xiàn)在處于彈簧2.5的預(yù)緊力FV下的驅(qū)動(dòng)裝置(圖la、Ib)的必要的力平衡,所述預(yù)緊力FV大于在關(guān)閉位置SS中的初始的最小預(yù)緊力FVo。 如果在調(diào)節(jié)桿8a*上附加地作用摩擦力F3,例如在調(diào)節(jié)桿8a*穿過閥殼體I的通過部上,或在調(diào)節(jié)元件8*上附加地作用流動(dòng)力F4以及由此又作用在調(diào)節(jié)桿8a*上,則這些力同樣分別強(qiáng)制性地反應(yīng)為籠式罩殼4中的反作用力F2。 籠式罩殼4的最大的力加載在`關(guān)閉元件8*以其閥座密封件16*移入閥座面12*或從閥座面移出時(shí)實(shí)現(xiàn),其中在截止閥Iio的關(guān)閉位置SS中最大在籠式罩殼4中產(chǎn)生彈簧
      2.5的最小預(yù)緊力FVo。其他前面所述的各力必要時(shí)與該力作用關(guān)系疊加。雙座閥(圖2)在構(gòu)造成根據(jù)圖2的雙座閥120、130的提升閥100中,如在其關(guān)閉元件和閥座構(gòu)型和由此得到的運(yùn)動(dòng)學(xué)原理方面由EP1529176B1已知的提升閥(第一類型的雙座閥)或在具有構(gòu)造成滑動(dòng)活塞的、獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的第一關(guān)閉元件和構(gòu)造成閥座盤的、非獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的第二關(guān)閉元件的第二類型的雙座閥(DE19608792C2)中那樣,在力作用關(guān)系和力平衡方面與前面所述的截止閥110中相同的構(gòu)思合理地同樣適用。但這兩種雙座閥類型在關(guān)閉元件移入配設(shè)的閥座面或移出閥座面時(shí)在其調(diào)節(jié)力和反作用力曲線上有明顯的區(qū)別。這種區(qū)別下面在參考下面的相關(guān)測量結(jié)果的情況下給出。雙座閥120、130 (圖2)具有由彈簧關(guān)閉的驅(qū)動(dòng)裝置2獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的第一關(guān)閉元件6和由第一關(guān)閉元件非獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)的第二關(guān)閉元件8,兩個(gè)關(guān)閉元件在它們之間包圍泄漏空腔7,例如與第二關(guān)閉元件8固定連接的構(gòu)造成空心桿的第二調(diào)節(jié)桿8a在第二彈簧2.7的預(yù)緊力作用下支承在與第二關(guān)閉元件6固定連接的、在空心桿8a中同心地引導(dǎo)穿過的第二調(diào)節(jié)桿6a上。第一關(guān)閉元件6在其關(guān)閉位置中通過驅(qū)動(dòng)裝置2中的彈簧2.5以第一閥座密封件14壓向配設(shè)的第二閥座面10,而第二關(guān)閉元件8以第二閥座密封件16通過第二彈簧2.7相應(yīng)地壓向配設(shè)的第二閥座面12。前面對(duì)截止閥110上的力作用關(guān)系的描述可以不受限制地轉(zhuǎn)用到每個(gè)關(guān)閉元件6、8上,因?yàn)樵诿總€(gè)關(guān)閉元件上可以作用類似的原始的力(F3.1、F3.2 ;F4.1、F4.2 ;F5.1、F5.2)。在兩個(gè)關(guān)閉元件之間設(shè)置中間密封件18,所述中間密封件在第一關(guān)閉元件6的打開運(yùn)動(dòng)期間從根據(jù)圖2的關(guān)閉位置SS出發(fā)在第一關(guān)閉元件6的部分行程之后接合在第二關(guān)閉元件8上,并在下面共同的打開(OS)或部分打開位置中保持接合,但在圖2示出的關(guān)閉位置SS中脫落接合。兩個(gè)關(guān)閉元件6、8的耦合和脫耦合在由打開和關(guān)閉運(yùn)動(dòng)組成的開關(guān)循環(huán)過程中因此在中間密封件18的變形條件下進(jìn)行。如圖2所示,對(duì)于每個(gè)關(guān)閉元件6、8可以建立對(duì)應(yīng)于等式(Ia)的力bilanz和力平衡,具有以下結(jié)果(等式(3)、(4)):第一關(guān)閉元件6:F1.1=F3.1+/-F4.1+F5.1(3)第二關(guān)閉元件8:F1.2=F3.2+/-F4.2+F5.2(4)由此得到籠式罩殼4下方的活塞桿2.6上的力平衡,這里第一調(diào)節(jié)力Fl.1和第二調(diào)節(jié)力Fl.2合并成調(diào)節(jié)力Fl:F1=F1.1+F1.2 (5)對(duì)于籠式罩殼4中的反作用力F2根據(jù)等式(2a)有:F1=F2=F1.1+F1.2(6)由于每個(gè)關(guān)閉元件6、8都相互獨(dú)立地以其閥座密封件14、16移入配設(shè)的閥座面10,12以及由其中移出,利用等式(6)的結(jié)果可見,可以選擇性地對(duì)兩個(gè)關(guān)閉元件6、8的開關(guān)和狀態(tài)條件進(jìn)行診斷。以前面所述的用于雙座閥的診斷原理建立一個(gè)獨(dú)立的發(fā)明。本發(fā)明的目的通過具有并列權(quán)利要求1或2的特征的診斷方法來實(shí)現(xiàn)。所述方法有利的實(shí)施形式是各從屬權(quán)利要求的主題。用于實(shí)施所述診斷方法的測量裝置是獨(dú)立權(quán)利要求13的主題。所述測量裝置的有利的實(shí)施形式是后面的從屬權(quán)利要求的主題。所述診斷方法和用于實(shí)施所述診斷方法的測量裝置在特定提升閥上的應(yīng)用是從屬權(quán)利要求17至20的主題。用于實(shí)現(xiàn)所述目的的第一診斷方法設(shè)定,在提升閥的運(yùn)行時(shí)間或使用壽命上分別測得的一個(gè)開關(guān)循環(huán)的調(diào)節(jié)力Fl (t)或反作用力的當(dāng)前的力-時(shí)間曲線F2(t)與所存儲(chǔ)的較早的力-時(shí)間曲線進(jìn)行比較。這里調(diào)節(jié)力的檢測位置根據(jù)前面描述的所述調(diào)節(jié)桿上的力作用關(guān)系的說明可以在籠式罩殼的區(qū)域內(nèi)位于關(guān)閉元件與調(diào)節(jié)桿離開驅(qū)動(dòng)裝置的出口之間的任意位置處。如果在所述診斷方法中采用反作用力F2(t)的力-時(shí)間曲線,則反作用力的檢測位置位于調(diào)節(jié)桿的周圍區(qū)域中并且在驅(qū)動(dòng)裝置和閥殼體之間。如用于實(shí)施所述診斷方法的測量裝置的一個(gè)實(shí)施形式設(shè)定的那樣,所述檢測位置有利地位于籠式罩殼的承載的區(qū)域上或中,反作用力的力傳遞流必須被引導(dǎo)通過所述籠式罩殼。但反作用力的檢測位置也可以設(shè)置在籠式罩殼與閥殼體之間的或籠式罩殼與驅(qū)動(dòng)裝置之間的連接位置處,此時(shí)連接元件本身在連接位置處也可以用作選擇的位置。力測量這里不是直接通過力傳感器,而是間接地通過應(yīng)變傳感器對(duì)由調(diào)節(jié)力或反作用力引起的應(yīng)變變形的測量來進(jìn)行,所述應(yīng)變傳感器的優(yōu)選的形式例如是所謂的應(yīng)變測量條(簡稱:DMS,英文為:strain gauge)。由根據(jù)本發(fā)明的比較確定偏差,所述偏差在所述偏差規(guī)定的公差范圍內(nèi)是被接受的,或者在所述偏差超過所述規(guī)定的公差范圍時(shí)產(chǎn)生磨損、維護(hù)或損壞報(bào)告形式的報(bào)告(聲音或視覺輸出、打印輸出等)和/或控制信號(hào)。
      與第一診斷方法不同,用于實(shí)現(xiàn)所述目的的第二診斷方法設(shè)定,與調(diào)節(jié)力的力-時(shí)間曲線Fl (t)或反作用力的力-時(shí)間曲線F2(t)在時(shí)間上并行地測量所述至少一個(gè)調(diào)節(jié)元件的行程h的行程-時(shí)間曲線h (t),將調(diào)節(jié)力或反作用力的力-時(shí)間曲線與行程-時(shí)間曲線相互關(guān)聯(lián),并由此得出調(diào)節(jié)力的力-行程曲線Fl (h)或反作用力的力-行程曲線F2(h)。將以這種方式在提升閥(100)的運(yùn)行時(shí)間或使用壽命上分別確定的一個(gè)開關(guān)循環(huán)的作為作用力的調(diào)節(jié)力的當(dāng)前的力-行程曲線Fl (h)或反作用力的當(dāng)前的力-行程曲線F2(h)與所存儲(chǔ)的較早的力-行程曲線進(jìn)行比較。由根據(jù)本發(fā)明的比較確定偏差,接受在所述偏差的預(yù)先規(guī)定的公差范圍之內(nèi)的偏差,或者在所述偏差超過所述預(yù)先規(guī)定的公差范圍時(shí)產(chǎn)生報(bào)告和/或控制信號(hào)關(guān)于調(diào)節(jié)力或反作用力的檢測位置,結(jié)合第一診斷方法說明的情況也合理地適用。對(duì)力-行程曲線Fl (h)或F2(h)的診斷相對(duì)于對(duì)力-時(shí)間曲線Fl (t)或F2(t)的診斷有這樣的優(yōu)點(diǎn),重大的事件和狀態(tài)變化直接與提升閥的相應(yīng)的行程位置相關(guān)聯(lián)并由此可以比時(shí)間上的配設(shè)關(guān)系明顯更為簡單進(jìn)行解讀。此外,力-時(shí)間曲線的分析評(píng)估在當(dāng)前的和較早的曲線之間的直接的比較過程中較為困難,因?yàn)樵谔嵘y的運(yùn)行中的一些特殊的情況不是由于提升閥的狀態(tài)變化而是例如由于外部影響導(dǎo)致的,這些情況會(huì)使行程-時(shí)間曲線的時(shí)間軸延長或縮短。為了確定行程-時(shí)間曲線h⑴本發(fā)明建議,相應(yīng)的行程h按已知的方式通過直接的位移測量確定。在這種情況下已知的是,提升閥當(dāng)前的位置通過連續(xù)工作的位置傳感器檢測,所述位置傳感器例如安置在設(shè)置在驅(qū)動(dòng)裝置背向閥殼體的一側(cè)的控制單元中。關(guān)閉元件的行程位置這里通常通過關(guān)閉元件的穿過驅(qū)動(dòng)裝置一直分布到控制單元的調(diào)節(jié)桿反映/描述,其中位置傳感器檢測該調(diào)節(jié)桿的行程位置并提供與行程成比例的測量信號(hào)。與此相關(guān)的位移測量系統(tǒng)例如在W002/093058A1或EP1387975B1中有所記載。按前面所述的方式的行程確定在結(jié)構(gòu)上是復(fù)雜的并且需要附加的結(jié)構(gòu)高度,其形式為前面所述的控制單元的形式。為了簡化行程確定,本發(fā)明在構(gòu)成本發(fā)明基礎(chǔ)的新的解決方案的范圍內(nèi)建議,行程通過在提升閥內(nèi)部間接反應(yīng)行程的物理量確定。為了進(jìn)一步具體化所述解決方案建議,作為物理量采用通過產(chǎn)生行程在驅(qū)動(dòng)裝置中在適當(dāng)?shù)奈恢靡鸬膽?yīng)變量。為了測量所述應(yīng)變量也可以使用前面所述的應(yīng)變傳感器。在驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生行程的過程中是驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)變的力在彈簧活塞驅(qū)動(dòng)裝置中由驅(qū)動(dòng)裝置中的彈簧的預(yù)緊力引起,所述力等效地反映在所述彈簧中。在已知彈簧特性曲線的情況下,也可以由所確定的產(chǎn)生應(yīng)變的力確定彈簧行程量并由此最終確定關(guān)閉元件的行程位置,所述彈簧特性曲線通常是虎克直線。為了將開關(guān)循環(huán)的比較設(shè)計(jì)得盡可能簡單并確保相同的初始條件而建議,開關(guān)循環(huán)按時(shí)間順序至少包括一個(gè)開始位置、一個(gè)打開運(yùn)動(dòng)、一個(gè)打開或部分打開位置和/或至少一個(gè)打開或部分打開位置,一個(gè)關(guān)閉運(yùn)動(dòng)和一個(gè)關(guān)閉位置。對(duì)于比較本身本發(fā)明建議了三個(gè)優(yōu)選的變型方案。第一變型方案設(shè)定,在提升閥的運(yùn)行時(shí)間或使用壽命的開始時(shí)測得的、已接受的開關(guān)循環(huán)分別用于比較。這例如可以是新的提升閥的開關(guān)循環(huán)或在確定的、清楚界定的磨合階段之后的開關(guān)循環(huán)。第二變型方案建議,所測得的、當(dāng)前的使用循環(huán)分別與之前最后測得并接受的開關(guān)循環(huán)比較。這里可以附加地設(shè)定,根據(jù)本發(fā)明的公差范圍與最后測得的并且已接受的開關(guān)循環(huán)相當(dāng)?shù)仄啤R赃@種方式可以補(bǔ)償提升閥的不是由于待檢測的狀態(tài)改變引起的變化(例如沉降或溫度引起的變形)并且這些變化不會(huì)導(dǎo)致故障或維護(hù)報(bào)告或不希望的控制信號(hào)。第三方法變型改進(jìn)了比較量的數(shù)據(jù)基礎(chǔ),其方式是,所測得的、當(dāng)前的開關(guān)循環(huán)分別與預(yù)定數(shù)量的最后測得的并且已接受的開關(guān)循環(huán)的平均值進(jìn)行比較。所述平均值可以是所謂算數(shù)平均值或幾何平均值。也可以有利的使用所述的“平整”平均值,對(duì)于這種平均值,分別將最后測得的開關(guān)循環(huán)納入相應(yīng)的平均值計(jì)算中并為此拋棄相應(yīng)最早的開關(guān)循環(huán)。這種類型的平均值計(jì)算與前面所述的第二方法變型方案相結(jié)合的公差范圍的偏移類似地起作用。在分析評(píng)估力-行程曲線Fl (h)或F2(h)時(shí),當(dāng)前的和較早的曲線之間的比較通常是沒有問題的,但力-時(shí)間曲線Fl (t)或F2(t)之間直接的比較不會(huì)導(dǎo)致能說明問題的結(jié)果或者不能直接實(shí)現(xiàn)恰當(dāng)?shù)慕庾x。因此,當(dāng)設(shè)定在提升閥的狀態(tài)參數(shù)未改變時(shí)測得強(qiáng)制性地不同的曲線時(shí),在確定的離散的時(shí)刻進(jìn)行的力-時(shí)間曲線的直接比較是不是有助于實(shí)現(xiàn)目的,因?yàn)槔鐗毫橘|(zhì)的輸入條件發(fā)生了改變。受到節(jié)流的壓力介質(zhì)輸入例如會(huì)導(dǎo)致時(shí)間軸的延長,直至到達(dá)一個(gè)在確定的行程位置可預(yù)期的并且可接受的力幅值。為了解決這個(gè)分析評(píng)估問題,本發(fā)明建議,為了確保開關(guān)循環(huán)的可比性,調(diào)節(jié)力Fl (t)或反作用力F2(t)的所測得的各力-時(shí)間曲線分別關(guān)于其力和配設(shè)的時(shí)間進(jìn)行規(guī)格化/賦范(normieren)。這樣所測得的當(dāng)前的力F1、F2例如利用在關(guān)閉位置并且在運(yùn)行時(shí)間或使用壽命的開始時(shí)的調(diào)節(jié)力Flo或反作用力F2o規(guī)格化。同樣的情況在雙座閥中也適用于在兩個(gè)調(diào)節(jié)元件上的相應(yīng)的力或其反作用力。配設(shè)給各規(guī)格化的力FI/Flo或F2/F2o (截止閥)的時(shí)間例如可以通過使所述時(shí)間參照提升閥的打開或關(guān)閉時(shí)間也例如在運(yùn)行時(shí)間或使用壽命的開始時(shí)規(guī)格化。在對(duì)要比較的開關(guān)循環(huán)的曲線進(jìn)行規(guī)格化之后可以對(duì)其進(jìn)行直接比較。本發(fā)明還建議,在前面所述的診斷方法的范圍內(nèi),為了比較調(diào)節(jié)力Fl (t)或反作用力F2(t)的力-時(shí)間曲線或者比較調(diào)節(jié)Fl (h)或反作用力的F2(h)的力-行程曲線,作為比較指標(biāo)至少采用各曲線在相應(yīng)的預(yù)定的離散比較位置處的斜率或曲率或數(shù)值和/或至少采用各曲線按相應(yīng)預(yù)定的離散的時(shí)間間隔或位移間隔At、Ah的數(shù)值改變或面積積分。這里特別有助于實(shí)現(xiàn)目的的是按預(yù)先規(guī)定的行程間隔Ah的力-行程曲線Fl (h)、F2(h)下面的面積積分,其中在閥座密封件移入相配的閥座面時(shí),所述面積積分是沿變形路徑Ah=hl_h2的壓縮功
      權(quán)利要求
      1.一種用于提升閥的診斷方法,利用所述方法以力-時(shí)間曲線的形式確定由提升閥(100)的驅(qū)動(dòng)裝置(2)產(chǎn)生的、構(gòu)成作用力的、用于提升閥(100)的至少一個(gè)關(guān)閉元件(8*)的調(diào)節(jié)力(Fl ),對(duì)調(diào)節(jié)力(Fl)的確定直接進(jìn)行或者根據(jù)由調(diào)節(jié)力(Fl)在提升閥(100)中形成的反作用力(F2)進(jìn)行,對(duì)調(diào)節(jié)力(Fl)或反作用力(F2)的確定通過測量由調(diào)節(jié)力或發(fā)作用力相應(yīng)引起的應(yīng)變變形進(jìn)行,并且存儲(chǔ)調(diào)節(jié)力的測得的、當(dāng)前的力-時(shí)間曲線(Fl(t))或者反作用力的測得的、當(dāng)前的力-時(shí)間曲線(F2(t))并對(duì)其進(jìn)行分析評(píng)估,其特征在于:分別在提升閥(100)的運(yùn)行時(shí)間或使用壽命上測得的、調(diào)節(jié)力或反作用力的一個(gè)開關(guān)循環(huán)的當(dāng)前的力-時(shí)間曲線(Fl (t) ;F2 (t))與所存儲(chǔ)的較早的力-時(shí)間曲線進(jìn)行比較,由比較確定偏差,在所述偏差的預(yù)先規(guī)定的公差范圍之內(nèi)接受所述偏差,并且在所述偏差超過所述預(yù)先規(guī)定的公差范圍時(shí)產(chǎn)生報(bào)告和/或控制信號(hào)。
      2.一種用于提升閥的診斷方法,利用所述方法以力-時(shí)間曲線的形式確定由提升閥(100)的驅(qū)動(dòng)裝置(2)產(chǎn)生的、構(gòu)成作用力的、用于提升閥(100)的至少一個(gè)關(guān)閉元件(8*)的調(diào)節(jié)力(F1),對(duì)調(diào)節(jié)力(Fl)的確定直接進(jìn)行或者根據(jù)由調(diào)節(jié)力(Fl)在提升閥(100)中形成的反作用力(F2)進(jìn)行,對(duì)調(diào)節(jié)力(Fl)或反作用力(F2)的確定通過測量由調(diào)節(jié)力或發(fā)作用力相應(yīng)引起的應(yīng)變變形進(jìn)行,并且存儲(chǔ)調(diào)節(jié)力的測得的、當(dāng)前的力-時(shí)間曲線(Fl (t))或者反作用力的測得的、當(dāng)前的力-時(shí)間曲線(F2(t)),并對(duì)其進(jìn)行分析評(píng)估,其特征在于:與調(diào)節(jié)力或反作用力的力-時(shí)間曲線(Fl(t) ;F2(t))在時(shí)間上并行地測量所述至少一個(gè)關(guān)閉元件(8*)的行程(h)的行程-時(shí)間曲線(h(t)),將調(diào)節(jié)力或反作用力的力-時(shí)間曲線(Fl(t) ;F2(t))與行程-時(shí)間曲線(h(t))相互關(guān)聯(lián),并由此得出調(diào)節(jié)力或反作用力的力-行程曲線(Fl (h) ;F2(h)),將分別在提升閥(100)的運(yùn)行時(shí)間或使用壽命上確定的、調(diào)節(jié)力或反作用力的一個(gè)開關(guān)循環(huán)的當(dāng)前的力-行程曲線(Fl (h) ;F2(h))與所存儲(chǔ)的較早的力-行程曲線進(jìn)行比較,由比較確定偏差,在所述偏差的預(yù)先規(guī)定的公差范圍之內(nèi)接受所述偏差,并且在所述偏差超過所述預(yù)先規(guī)定的公差范圍時(shí)產(chǎn)生報(bào)告和/或控制信號(hào)。
      3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于提升閥的診斷方法,其特征在于,通過直接的位移測量確定行程(h)。
      4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于提升閥的診斷方法,其特征在于,通過在提升閥(100)之內(nèi)間接反映所述行程的物理量確定行程(h)。
      5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于提升閥的診斷方法,其特征在于,采用通過產(chǎn)生行程(h)在驅(qū)動(dòng)裝置(2)引起的應(yīng)變作為所述物理量。
      6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的用于提升閥的診斷方法,其特征在于,一個(gè)開關(guān)循環(huán)按時(shí)間順序至少包括一個(gè)關(guān)閉位置(SS)、一個(gè)打開運(yùn)動(dòng)、一個(gè)打開位置(OS)或部分打開位置和/或至少一個(gè)打開(OS)或部分打開位置、一個(gè)關(guān)閉運(yùn)動(dòng)和一個(gè)關(guān)閉位置(SS)。
      7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的用于提升閥的診斷方法,其特征在于,在提升閥(100)的運(yùn)行時(shí)間或使用壽命開始時(shí)測得的、接受的開關(guān)循環(huán)總是用于比較。
      8.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的用于提升閥的診斷方法,其特征在于,測得的、當(dāng)前的開關(guān)循環(huán)分別與最后測得的并接受的開關(guān)循環(huán)進(jìn)行比較。
      9.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的用于提升閥的診斷方法,其特征在于,測得的、當(dāng)前的開關(guān)循環(huán)分別與最后測得并接受的預(yù)定數(shù)量的開關(guān)循環(huán)的平均值進(jìn)行比較。
      10.根據(jù)除了權(quán)利要求2至5的上述權(quán)利要求之一所述的用于提升閥的診斷方法,其特征在于,為了確保開關(guān)循環(huán)的可比較性,對(duì)調(diào)節(jié)力或反作用力的所測得的力-時(shí)間曲線(Fl (t) ;F2 (t))分別關(guān)于其力和所屬的時(shí)間進(jìn)行規(guī)格化。
      11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的用于提升閥的診斷方法,其特征在于,為了比較調(diào)節(jié)力或反作用力的力-時(shí)間曲線(Fl(t) ;F2(t))或調(diào)節(jié)力或反作用力的力-行程曲線(Fl(h) ;F2(h))從下列參數(shù)中選擇至少一個(gè)比較指標(biāo):在相應(yīng)預(yù)先規(guī)定的離散的比較位置處的斜率、曲率、數(shù)值,以及按相應(yīng)預(yù)先規(guī)定的離散的時(shí)間間隔或行程間隔(At ; Ah)的數(shù)值變化、面積積分。
      12.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的用于提升閥的診斷方法,其特征在于,調(diào)節(jié)力或反作用力的力-時(shí)間曲線(Fl (t)、F2 (t))和/或調(diào)節(jié)力或反作用力的力-行程曲線(Fl (h)、F2(h))在提升閥(100 ;110、120、130、140)的運(yùn)行時(shí)間或使用壽命開始時(shí)用于識(shí)別提升閥(100)的結(jié)構(gòu)類型,并接著利用設(shè)置和/或監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)對(duì)這樣歸類的提升閥(100)進(jìn)行預(yù)設(shè)置。
      13.一種用于執(zhí)行根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的用于提升閥的診斷方法的測量裝置,在提升閥(100) 上設(shè)置測量裝置(3),所述提升閥在閥殼體(I)中具有至少一個(gè)關(guān)閉元件(8*),所述閥殼體(I)通過籠式罩殼(4)與驅(qū)動(dòng)裝置(2)固定連接,驅(qū)動(dòng)裝置(2)構(gòu)造成壓力介質(zhì)加載的彈簧-活塞驅(qū)動(dòng)裝置,并且設(shè)有至少一個(gè)能由驅(qū)動(dòng)裝置(2)操作的調(diào)節(jié)桿(8a),用于所述至少一個(gè)關(guān)閉元件(8*),其特征在于,測量裝置(3)至少包括第一測量裝置(3.1),所述第一測量裝置由至少一個(gè)應(yīng)變傳感器(DS)構(gòu)成,所述第一測量裝置設(shè)置在籠式罩殼(4)上并與分析評(píng)估單元(2b)連接。
      14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的測量裝置,其特征在于,籠式罩殼(4)具有第一籠橫梁(4a)和與其相對(duì)置的第二籠橫梁(4b),第一測量裝置(3.1)設(shè)置在第一籠橫梁(4a)上,第一設(shè)有第二測量裝置(3.2),第二測量裝置由至少一個(gè)另外的應(yīng)變傳感器(DS)構(gòu)成,第二測量裝置設(shè)置在第二籠橫梁(4b)上并與分析評(píng)估單元(2b)連接。
      15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的測量裝置,其特征在于,驅(qū)動(dòng)裝置(2)的外殼(2.1)上或內(nèi)設(shè)置行程測量裝置(3.3),所述行程測量裝置由至少一個(gè)另外的應(yīng)變傳感器(DS)構(gòu)成并與分析評(píng)估單元(2b)連接,在外殼(2.1)中存在驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)變力(FA),所述驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)變力作為反作用力由使驅(qū)動(dòng)裝置(2)的驅(qū)動(dòng)活塞(2.4)復(fù)位的彈簧(2.5)的預(yù)緊力(FV)產(chǎn)生,行程測量裝置(3.3)設(shè)置在外殼(2.1)上并設(shè)計(jì)成用于測量驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)變力(FA)。
      16.根據(jù)權(quán)利要求13至15之一所述的測量裝置,其特征在于,在第一測量裝置(3.1)中設(shè)置第一和第二應(yīng)變傳感器(DS1、DS2),在第二測量裝置(3.2)中設(shè)置第三和第四應(yīng)變傳感器(DS3、DS4)、在行程測量裝置(3.3)中設(shè)置第五和第六應(yīng)變傳感器(DS5、DS6),每對(duì)傳感器(DS1、DS2 ;DS3、DS4 ;DS5、DS6)中一個(gè)應(yīng)變傳感器沿行程方向設(shè)置,而另一個(gè)應(yīng)變傳感器沿與行程方向垂直的方向設(shè)置。
      17.根據(jù)權(quán)利要求1至12之一所述的用于提升閥的診斷方法和根據(jù)權(quán)利要求13至16之一所述的用于執(zhí)行所述方法的測量裝置用于截止閥(110)的應(yīng)用,所述截止閥具有唯一的關(guān)閉元件(8*)。
      18.根據(jù)權(quán)利要求1至12之一所述的用于提升閥的診斷方法和根據(jù)權(quán)利要求13至16之一所述的用于執(zhí)行所述方法的測量裝置用于雙座閥(120)的應(yīng)用,所述雙座閥具有兩個(gè)通過驅(qū)動(dòng)裝置(2)的彼此獨(dú)立地操作的關(guān)閉元件(6、8),這兩個(gè)關(guān)閉元件在它們之間包圍一個(gè)泄漏空腔(7),所述泄漏空腔通過至少一個(gè)連通路徑與雙座閥(120)的周圍環(huán)境連通。
      19.根據(jù)權(quán)利要求1至12之一所述的用于提升閥的診斷方法和根據(jù)權(quán)利要求13至16之一所述的用于執(zhí)行所述方法的測量裝置用于能清潔閥座的雙座閥(130)的應(yīng)用,所述雙座閥具有兩個(gè)能通過驅(qū)動(dòng)裝置(2)的彼此獨(dú)立地操作的關(guān)閉元件(6、8),這兩個(gè)關(guān)閉元件在它們之間包圍一個(gè)泄漏空腔(7),所述泄漏空腔通過至少一個(gè)連通路徑與雙座閥(120)的周圍環(huán)境連通,各關(guān)閉元件(6、8)分別具有多個(gè)能相互分開地控制的部分打開位置。
      20.根據(jù)權(quán)利要求1至12之一所述的用于提升閥的診斷方法和根據(jù)權(quán)利要求13至16之一所述的用于執(zhí)行所述方法的測量裝置用于雙密封閥(140)的應(yīng)用,所述雙密封閥具有唯一的關(guān)閉元件(8*),所述關(guān)閉元件具有兩個(gè)沿軸線相互隔開間距的閥座密封件(16.1*、16.2*),這兩個(gè)閥座密封件在它們之間并與相配的閥座面和關(guān)閉元件(8*)相結(jié)合包圍一個(gè)泄漏空腔,所述泄 漏 空腔通過至少一個(gè)連通路徑與雙密封閥(140)的周圍環(huán)境連通。
      全文摘要
      本發(fā)明涉及一種根據(jù)并列權(quán)利要求1或2的前序部分所述的診斷方法,利用在提升閥的開關(guān)循環(huán)過程中不間斷地監(jiān)控提升閥的狀態(tài)和/或事件,如在進(jìn)行中的運(yùn)行中出現(xiàn)的壓力沖擊或撞擊,存儲(chǔ)測量信號(hào)并有助于實(shí)現(xiàn)目的地解讀測量信號(hào),以及實(shí)現(xiàn)損壞狀況的提早指示。按照所述診斷方法的一個(gè)優(yōu)選的變型方案這樣來實(shí)現(xiàn),與調(diào)節(jié)力或反作用力的力-時(shí)間曲線(F1(t);F2(t))在時(shí)間上并行地測量所述至少一個(gè)關(guān)閉元件(8*)的行程(h)的行程-時(shí)間曲線(h(t)),將調(diào)節(jié)力或反作用力的力-時(shí)間曲線(F1(t);F2(t))與行程-時(shí)間曲線(h(t))相互關(guān)聯(lián),并由此得出調(diào)節(jié)力或反作用力的力-行程曲線(F1(h);F2(h)),將分別在提升閥(100)的運(yùn)行時(shí)間或使用壽命上確定的、調(diào)節(jié)力(F1(h))或反作用力(F2(h))的一個(gè)開關(guān)循環(huán)的當(dāng)前的力-行程曲線與所存儲(chǔ)的較早的力-行程曲線進(jìn)行比較,由比較確定偏差,在所述偏差的預(yù)先規(guī)定的公差范圍之內(nèi)接受最后的力-行程曲線,并且在所述偏差超過所述預(yù)先規(guī)定的公差范圍時(shí)產(chǎn)生報(bào)告和/或控制信號(hào)。
      文檔編號(hào)F16K37/00GK103180647SQ201180050409
      公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
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