[发明专利]特别是阀门致动器的致动器和用于操作阀门致动器的方法

说明书

本发明描述了一种阀门致动器(1)，所述致动器包括作用在致动元件(9)上的驱动装置(10)、感测作用在致动元件(9)上的力(14)的力传感器以及感测致动元件(9)的位移的行程传感器(13)。

本发明涉及一种致动器，特别是一种阀门致动器，以及一种用于操作阀门致动器的方法。

阀门致动器可以与二通阀门连接使用。二通阀门可以用于控制例如加热系统中流体的流速。二通阀门包括入口和出口以及入口与出口之间的阀座。阀芯通过致动器相对于阀座移动。当阀芯接触阀座时，经过阀门的流体中断。当阀芯与阀座的距离最大时，经过阀门的流量达到最大值。

经过阀门的流量不仅取决于阀芯与阀座的距离，还取决于入口与出口之间的压差。如果该压差变化，则流量也会变化，除非调整阀芯相对于阀座的位置。

为了补偿入口与出口之间的压差变化，已知阀门具有两个部分。一部分用于保持与另一部分的压差恒定。另一部分用于流量控制。当使用这种阀门时，致动器仅调整阀芯的位置。通过将致动器的致动元件移动到与所需阀芯位置相对应的特定位置来完成该调整。

然而，具有两个部分的阀门是复杂和昂贵的。

致动器也可以用于风机盘管单元、空气处理单元或加热和冷却天花板。

本发明的目的是提供一种允许简单控制的致动器。

该目的是通过一种致动器解决的，所述致动器包括驱动装置、力传感器以及行程传感器，所述驱动装置作用在致动元件上，所述致动元件能够在第一位置与第二位置之间移动，所述力传感器感测作用在致动元件上的力，所述行程传感器感测致动元件从所述第一位置的位移。例如，第一位置和第二位置可以分别对应于阀门的完全关闭位置和完全打开位置。

当与阀门一起使用时，这种致动器允许以相当简单的方式控制经过阀门的流量，致动器连接到该阀门上。致动元件作用在阀门的阀芯上。例如，它可以将阀芯移动到关闭位置，在所述关闭位置，阀芯接触阀座并再次将其打开。致动元件的位移是指阀芯与阀座之间的距离。换句话说，致动元件的位移与阀门的“开度”相对应。此外，力传感器检测作用在阀芯上的力，并对应地检测作用在致动器的致动元件上的力。该力包含有关阀门上压差的信息，即，阀门的入口与出口之间的压差。对于致动元件的给定位移，经过阀门的流量取决于阀门上的压差，进而取决于通过阀芯作用在致动元件上的力。

在本发明的一个实施例中，驱动装置连接到控制装置，其中，控制装置根据作用在致动元件上的力来调整致动元件的位移。对于给定流量，当力增加时，控制装置可以移动致动元件以增加节流阻力。在这种情况下，致动元件沿朝向阀座的方向作用在阀芯上。另一方面，如果作用在致动元件上的力减小，这是一个明确的指示，即，阀门上的压差减小，并且致动元件被移动以增加位移，从而使得阀芯移动得离阀座更远。控制装置可以在驱动装置内部，也可以在外部。

在本发明的一个实施例中，控制装置包括查找表，其中储存了作用在致动元件上的力与致动元件的位移之间的关系。在许多情况下，作用在致动元件上的力与致动元件的位移之间的关系并不完全遵循线性函数。然而，查找表或对应的矩阵可以用来储存必要的关系。根据特定的阀门或根据特定类型的阀门，可以预先填写该查找表。该查找表可以是致动器的一部分，或可以在致动器的外部。

在本发明的一个实施例中，控制装置包括计算装置，所述计算装置根据作用在致动元件上的力来计算致动元件的位移。当力与位移之间的关系可以用一个函数或用一组函数来描述时，可以使用这种计算装置。替代地或附加地，它可以用于查找表。特别地，当可能需要在查找表中储存的值之间进行插值时，可以使用除了查找表之外的计算装置。