專利名稱：用于控制往復(fù)式壓縮機(jī)閥的電動(dòng)機(jī)械式致動(dòng)器位置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及閥，并且具體地涉及用于往復(fù)式壓縮機(jī)的閥；更具體地，本發(fā)明涉及一 種控制用于所述閥的電動(dòng)機(jī)械式致動(dòng)器的方法。
背景技術(shù)：
由同一申請(qǐng)人提交的專利申請(qǐng)No. GE 2006A000067描述了一種用于連續(xù)調(diào)節(jié)往 復(fù)式壓縮機(jī)輸送量的裝置，其具有至少一個(gè)壓縮室，可滑動(dòng)地容納可以以往復(fù)運(yùn)動(dòng)移動(dòng)的 活塞裝置，所述腔室裝有用于待壓縮液體的至少一個(gè)進(jìn)入閥和用于被壓縮液體的至少一個(gè) 排出閥，所述排出閥被連接至用于存儲(chǔ)壓縮液體的罐，且所述進(jìn)入閥裝有能夠作用在所述 閥的密封件上的移位裝置，所述移位裝置可以沿垂直于所述密封件平面的方向移動(dòng)并且與 致動(dòng)器裝置協(xié)作可以通過適當(dāng)?shù)牟僮餮b置沿所述方向以往復(fù)運(yùn)動(dòng)移動(dòng)；所述操作裝置允許 控制所述致動(dòng)器裝置沿其兩個(gè)移動(dòng)方向的移位速度；設(shè)有用于檢測所述致動(dòng)器裝置位置的 裝置，用于檢測壓縮室內(nèi)活塞位置的裝置和用于檢測罐內(nèi)壓力的裝置，所述檢測裝置和所 述用于操作致動(dòng)器裝置的裝置被連接至中央處理單元。致動(dòng)器被用于在最大輸送量期間控制進(jìn)入閥相對(duì)于閉合點(diǎn)的關(guān)閉。進(jìn)入氣缸的氣 體回流到進(jìn)氣管線內(nèi)的量與進(jìn)入閥保持打開期間的壓縮沖程部分成比例。在運(yùn)行期間，控制單元在其輸入端接收多種信號(hào)(激活、啟動(dòng)、定位、打開位置)， 處理這些信號(hào)以確定要采用的控制類型。為了操作所述致動(dòng)器的可移動(dòng)部分而提供了兩塊電磁體，調(diào)節(jié)它們的電壓以控制 上述可移動(dòng)部分的位置。在使用電動(dòng)機(jī)械式致動(dòng)器時(shí)，由于在接觸點(diǎn)附近沒有穩(wěn)定的平衡點(diǎn)，因此要控制 可移動(dòng)部分的移動(dòng)是非常困難的。而且，還必須要確保轉(zhuǎn)換時(shí)間短，并且致動(dòng)器所用的功率 與壓縮機(jī)儲(chǔ)存的功率相比必須是可忽略不計(jì)的。平衡位置，也就是彈簧作用力和由于電磁體附近的磁性造成的作用力之間的 交點(diǎn)是不穩(wěn)定的。事實(shí)上，由于磁力取決于距離的平方，因此減小距離的擾動(dòng)會(huì)使電樞 (armature)加速靠近磁體，而彈簧的作用力線性地取決于位置。在此情況下，如果電流沒有 快速下降，那么就會(huì)獲得高的接觸速度。遠(yuǎn)離磁體的移動(dòng)會(huì)降低作用力，并且如果沒有適當(dāng) 地控制電流，那么電樞就會(huì)表現(xiàn)出靠近中間位置的平衡位置。而且，在電樞靠近磁體時(shí)，電氣部分的時(shí)間常數(shù)與轉(zhuǎn)換時(shí)間是可以相提并論的，從 而使得輸入對(duì)輸出的影響受到限制。本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種允許控制致動(dòng)器可移動(dòng)部分位置的方法，同時(shí)限制接觸 速度并且相對(duì)于閥的功能性需求而優(yōu)化致動(dòng)器自身的移動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明涉及一種控制用于往復(fù)式壓縮機(jī)閥的電動(dòng)機(jī)械式致動(dòng)器位置的方 法，所述致動(dòng)器包括可以沿與打開和關(guān)閉所述閥的密封件裝置的方向平行的方向上、在對(duì)應(yīng)于所述密封件裝置關(guān)閉位置的位置和對(duì)應(yīng)于所述密封件裝置打開位置的位置之間移動(dòng) 的元件，所述元件設(shè)有與兩個(gè)螺線管協(xié)同操作的可磁化部分并且可磁化部分通過合適的方 式被設(shè)置為在兩個(gè)螺線管之間保持平衡，所述方法包括以下步驟a)釋放打開螺線管被賦能以允許可移動(dòng)元件部分與兩個(gè)螺線管當(dāng)中的一個(gè)分 離并促使其朝向另一個(gè)螺線管移動(dòng)；b)電流控制的打開可移動(dòng)元件由于螺線管的作用而朝向用于打開閥密封件裝 置的位置移動(dòng)；c)位置控制的打開調(diào)節(jié)螺線管內(nèi)的電流以在沖程的最后階段期間制動(dòng)可移動(dòng) 元件；d)保持打開位置將可移動(dòng)元件保持在用于打開閥的密封件裝置的位置指定的 時(shí)間間隔；e)釋放關(guān)閉螺線管被賦能以允許可移動(dòng)元件部分與兩個(gè)螺線管當(dāng)中的一個(gè)分 離并促使其朝向另一個(gè)螺線管移動(dòng)；f)電流控制的關(guān)閉可移動(dòng)元件由于螺線管的作用而朝向用于關(guān)閉閥的密封件 裝置的位置移動(dòng)；g)位置控制的關(guān)閉調(diào)節(jié)螺線管內(nèi)的電流以在沖程的最后階段期間制動(dòng)可移動(dòng) 元件；h)保持關(guān)閉位置將可移動(dòng)元件保持在用于關(guān)閉閥密封件裝置的位置，直到生成 新的用于再次執(zhí)行步驟a)的轉(zhuǎn)換信號(hào)為止。本發(fā)明還涉及一種能夠?qū)嵤┥鲜龇椒ǖ脑O(shè)備，包括處理單元，被連接至用于檢測 所述致動(dòng)器的可移動(dòng)元件位置的裝置，以及用于檢測兩個(gè)螺線管內(nèi)流動(dòng)的電流強(qiáng)度的裝 置，所述處理單元包括用于輸入激活和啟動(dòng)信號(hào)的模塊；非易失性存儲(chǔ)器模塊，存儲(chǔ)用于 處理獲取數(shù)據(jù)的程序和預(yù)定的參考值，用于生成所述可移動(dòng)元件軌跡的模塊，用于調(diào)節(jié)所 述可移動(dòng)元件位置的模塊，用于調(diào)節(jié)電流的模塊，其控制連接至電源輸入端并且與用于檢 測所述螺線管內(nèi)流動(dòng)的電流強(qiáng)度的裝置相接的電源部分。


更多的特性將通過參照一系列附圖對(duì)以下作為非限制性示例提供的本發(fā)明實(shí)施 例的詳細(xì)說明來體現(xiàn)，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明示出了用于控制致動(dòng)器的設(shè)備的示意性框圖；以及圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的方法步驟順序的示意圖。
具體實(shí)施例方式在圖1中，附圖標(biāo)記1表示根據(jù)本發(fā)明用于控制致動(dòng)器的設(shè)備；所述設(shè)備是微處 理器，裝有用于輸入激活、啟動(dòng)和打開-鎖定信號(hào)的模塊101，其與邏輯存儲(chǔ)模塊301通信， 邏輯存儲(chǔ)模塊301也就是存儲(chǔ)有對(duì)根據(jù)本發(fā)明的方法的執(zhí)行進(jìn)行管理的程序的模塊。模塊 301被連接至用于生成可移動(dòng)元件軌跡且隨后與位置調(diào)節(jié)模塊501通信的模塊601 ；另外， 模塊401存儲(chǔ)預(yù)定位置和電流值。由傳感器901提供的實(shí)際位置數(shù)據(jù)允許通過位置調(diào)節(jié)模 塊501對(duì)用于電流調(diào)節(jié)模塊701的參考值進(jìn)行定義。
由連接至電源輸入201的電源部分801提供的實(shí)際電流數(shù)據(jù)可以由電流調(diào)節(jié)模塊 701使用，用于控制在兩塊磁體中流動(dòng)的電流。模塊101利用由傳感器901和軌跡產(chǎn)生器 601提供的位置數(shù)據(jù)，通過選擇模塊311管理電流調(diào)節(jié)模塊701的參考值。致動(dòng)器2相對(duì)于閥座12被連接至壓縮機(jī)的腔室10并包括在示例中示出為桿的可 移動(dòng)元件302，其在一端具有能夠作用在閥的密封件11上的指部322，并在相對(duì)端與連接至 微處理器1的位置傳感器901協(xié)同操作?？梢苿?dòng)元件裝有布置在兩個(gè)螺線管102和202之 間的可磁化徑向板312，兩個(gè)螺線管102和202均與微處理器1的電源部分801相接。圖2根據(jù)本發(fā)明示意性地示出了方法步驟；在附圖中，沿X軸的線20、21均代表時(shí) 間間隔，而曲線22是用于流過磁體202的電流的曲線，曲線23是用于磁體102內(nèi)的電流的 曲線，并且曲線M是用于可移動(dòng)元件302的位置的曲線。用字母a到h表示的各個(gè)步驟被 象征性地用標(biāo)記為30到37的簡圖表示，示出了可移動(dòng)元件302的可磁化板312相對(duì)于兩 塊磁體102、202所處的位置。以下分析根據(jù)本發(fā)明的方法的所有步驟。a)打開釋放兩塊電磁體的供電電壓控制取決于參考電流設(shè)定在頂部電磁體中 所述電流是負(fù)的，而在底部電磁體中則為正的。在可移動(dòng)部分經(jīng)過預(yù)定位置時(shí)發(fā)生到下一 步驟的轉(zhuǎn)換。實(shí)際上，在該步驟中，磁體102、202被賦能并且位置是由簡圖30示出的那些 位置；在可磁化板312與磁體102分離時(shí)該步驟終止。b)電流控制的打開兩塊電磁體的供電電壓控制取決于參考電流設(shè)定在頂部電 磁體中所述電流是零，而在底部電磁體中則為正。在可磁化板經(jīng)過預(yù)定位置時(shí)，在平衡位置 的區(qū)域內(nèi)發(fā)生到下一步驟的轉(zhuǎn)換。c)位置控制的打開頂部電磁體的供電電壓控制取決于參考電流設(shè)定。底部電磁 體的供電電壓的控制取決于由位置控制器提供的參考電流；如能夠看出的，底部電磁體內(nèi) 的電流隨著可磁化板接近同一底部磁體而下降。在可移動(dòng)部分經(jīng)過預(yù)定位置時(shí)發(fā)生到下一步驟的轉(zhuǎn)換，正如能夠從簡圖32中看 出的那樣，預(yù)定位置是可磁化板和底部磁體彼此接觸的位置。d)保持打開位置頂部電磁體的供電電壓控制取決于參考電流設(shè)定。底部電磁體 的供電電壓控制取決于由位置控制器提供的參考電流。在超出控制單元內(nèi)設(shè)定的時(shí)間時(shí)發(fā) 生到下一步驟的轉(zhuǎn)換。應(yīng)該注意，按照需要，可以通過來自微處理器模塊101的打開信號(hào)的 輸入從而在持續(xù)時(shí)間方面延長該步驟。該過程可以在輸入適當(dāng)指令時(shí)恢復(fù)。e)關(guān)閉釋放兩塊電磁體的供電電壓控制取決于參考電流設(shè)定在頂部電磁體中 所述電流是正的，而在底部電磁體中則為負(fù)的。正如能夠從簡圖34以及曲線22和23中看 到的那樣，該步驟實(shí)質(zhì)上與步驟a相反，其中兩塊磁體處的電流實(shí)質(zhì)上是相反的。在可移 動(dòng)部分經(jīng)過預(yù)定位置時(shí)發(fā)生到下一步驟的轉(zhuǎn)換，該時(shí)刻與可移動(dòng)部分與底部磁體分離相吻合。f)電流控制的關(guān)閉兩塊電磁體的供電電壓控制取決于參考電流設(shè)定在底部電 磁體中所述電流是零，而在頂部電磁體中則為正的。在可移動(dòng)部分經(jīng)過預(yù)定位置時(shí)發(fā)生到 下一步驟的轉(zhuǎn)換。正如能夠從簡圖35以及曲線22、23和M中看到的那樣，該步驟基本上 是步驟b的鏡像。g)位置控制的關(guān)閉底部電磁體的供電電壓控制取決于參考電流設(shè)定。頂部電磁 體的供電電壓控制取決于由位置控制器提供的參考電流。在可移動(dòng)部分經(jīng)過預(yù)定位置時(shí)發(fā)生到下一步驟的轉(zhuǎn)換。類似于對(duì)步驟c的描述，在該步驟中可磁化板312也會(huì)朝向頂部磁體 102移動(dòng)直到與其相接觸為止，同時(shí)流過同一磁體的電流隨著所述板的接近移動(dòng)而下降。h)保持關(guān)閉位置底部電磁體202的供電電壓控制取決于參考電流設(shè)定。底部電 磁體的供電電壓控制取決于由位置控制器提供的參考電流。在位置定位信號(hào)改變時(shí)發(fā)生到 步驟a)的轉(zhuǎn)換。為了提高系統(tǒng)的可重復(fù)性，消除剩余感應(yīng)的影響，位置控制方法的特征還在于電 流輸入不會(huì)改變系統(tǒng)的機(jī)械動(dòng)態(tài)特性。在可移動(dòng)部分被充分地從相關(guān)電磁體移除時(shí)才激活 所述電流輸入；正如能夠從圖2的曲線圖中看到的那樣，分別在步驟c和d以及步驟g和 h之間的轉(zhuǎn)換期間，與可磁化板312接觸的磁體相對(duì)的磁體，也就是在第一種情況下的頂部 磁體102和在第二種情況下的底部磁體202要在指定的時(shí)間間隔內(nèi)承受分別用兩個(gè)峰值 230和220表示的大的負(fù)電流。更加一般性地，可以說在可移動(dòng)元件與電磁體的距離大于給定值時(shí)，在指定的時(shí) 間間隔期間將負(fù)參考電流施加至所述電磁體。根據(jù)本發(fā)明的方法可以以在微處理器1的模塊301內(nèi)的適當(dāng)程序的形式方便地實(shí) 現(xiàn)，并且該程序通過位置控制循環(huán)和電流控制循環(huán)處理數(shù)據(jù)，位置控制循環(huán)以由軌跡產(chǎn)生 器601生成的參考位置和由檢測裝置901檢測到的實(shí)際位置作為輸入，電流控制循環(huán)以得 自預(yù)定值401或者位置模塊輸出處的參考電流和由檢測裝置811檢測到的實(shí)際電流作為輸 入，從而根據(jù)給定軌跡返回能夠控制由兩塊電磁體102，202產(chǎn)生的作用力的合適的輸出信 號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種控制用于往復(fù)式壓縮機(jī)閥的電動(dòng)機(jī)械式致動(dòng)器的位置的方法，所述致動(dòng)器包括 能夠沿與打開和關(guān)閉所述閥(1 的密封件裝置的方向平行的方向、在對(duì)應(yīng)于所述密封件 裝置(11)關(guān)閉位置的位置和對(duì)應(yīng)于所述密封件裝置(11)打開位置的位置之間移動(dòng)的元件 (302)，所述元件(30 設(shè)有能夠作用在所述密封件裝置(11)上的裝置(322)以及與兩塊 電磁體(102、20幻協(xié)同操作的可磁化部分(31 并且可磁化部分通過適當(dāng)?shù)姆绞奖辉O(shè)置為 在兩塊電磁體之間保持平衡，所述方法包括以下步驟a)釋放打開磁體(102、20幻被賦能以允許可移動(dòng)元件(302)的部分(31 與指向遠(yuǎn) 離所述閥(12)的磁體(102)分離并使得其朝向另一塊磁體(202)移動(dòng)；b)電流控制的打開可移動(dòng)元件(302)由于磁體(102、202)的作用而朝向打開閥(12) 的密封件裝置(11)的位置移動(dòng)；c)位置控制的打開調(diào)節(jié)磁體(102、202)內(nèi)的電流以在其沖程的最后階段期間制動(dòng)可 移動(dòng)元件(302)；d)保持打開位置將可移動(dòng)元件(302)保持在用于打開閥密封件裝置(11)的位置指 定的時(shí)間間隔；e)釋放關(guān)閉磁體(102、20幻被賦能以允許可移動(dòng)元件部分與指向朝向所述閥(12) 的磁體(202)分離并使得其朝向另一塊磁體(102)移動(dòng)；f)電流控制的關(guān)閉可移動(dòng)元件(302)由于磁體(102、202)的作用而朝向關(guān)閉閥(12) 的密封件裝置(11)的位置移動(dòng)；g)位置控制的關(guān)閉調(diào)節(jié)磁體(102、202)內(nèi)的電流以在沖程的最后階段期間制動(dòng)可移 動(dòng)元件(302)；h)保持關(guān)閉位置將可移動(dòng)元件(30 保持在用于關(guān)閉閥(1 的密封件裝置(11)的 位置，直到生成新的用于再次執(zhí)行步驟a)的轉(zhuǎn)換信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在可移動(dòng)元件(302)與電磁體(102或202)的距離 大于給定值時(shí)，將負(fù)參考電流施加至所述電磁體(102或20 指定的時(shí)間間隔。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中通過向指向遠(yuǎn)離所述閥(12)的磁體(102)施加 負(fù)參考電流并向另一塊磁體(202)施加正參考電流來執(zhí)行步驟a)。
4.如以上權(quán)利要求1至3中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中通過向指向遠(yuǎn)離所述閥(12) 的磁體(10 施加零參考電流并向另一塊磁體(20 施加正參考電流來執(zhí)行步驟b)。
5.如以上權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中通過向指向遠(yuǎn)離所述閥(12) 的磁體(10 施加零參考電流并向另一塊磁體(20 施加隨著所述可移動(dòng)元件(30 的可 磁化部分(312)與所述磁體Q02)的距離而變化的參考電流來執(zhí)行步驟C)。
6.如以上權(quán)利要求1至5中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中通過向指向朝向所述閥(12) 的磁體(20 施加負(fù)參考電流并向另一塊磁體(10 施加正參考電流來執(zhí)行步驟e)。
7.如以上權(quán)利要求1至6中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中通過向指向朝向所述閥(12) 的磁體(20 施加零參考電流并向另一塊磁體(10 施加正參考電流來執(zhí)行步驟f)。
8.如以上權(quán)利要求1至7中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中通過向指向朝向所述閥(12) 的磁體(20 施加零參考電流并向另一塊磁體(10 施加隨著所述可移動(dòng)元件(30 的可 磁化部分(312)與所述磁體Q02)的距離而變化的參考電流來執(zhí)行步驟g)。
9.能夠?qū)嵤┤缫陨蠙?quán)利要求1至8中的任意一項(xiàng)所述方法的設(shè)備，包括處理單元(1)，被連接至用于檢測所述致動(dòng)器( 的可移動(dòng)元件(30 位置的裝置(901)，以及用于檢測在 所述兩塊磁體(102、202)內(nèi)流動(dòng)的電流強(qiáng)度的裝置(811)，所述處理單元(1)包括用于輸 入激活和啟動(dòng)以及打開信號(hào)的模塊(101)；非易失性存儲(chǔ)器模塊(301)，存儲(chǔ)用于處理獲取 的數(shù)據(jù)的程序和預(yù)定的參考值G01)，用于生成所述可移動(dòng)元件(302)軌跡的模塊(601)， 用于調(diào)節(jié)所述可移動(dòng)元件位置的模塊(501)，用于調(diào)節(jié)電流的模塊(701)，其控制連接至電 源輸入(201)并且與用于檢測在所述磁體(102、202)內(nèi)流動(dòng)的電流強(qiáng)度的裝置(811)相接 的電源部分(801)。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述程序通過位置控制循環(huán)和電流控制循環(huán)處理 數(shù)據(jù)，位置控制循環(huán)以由軌跡產(chǎn)生器(601)生成的參考位置和由檢測裝置(901)檢測到的 實(shí)際位置作為輸入，電流控制循環(huán)以得自預(yù)定值G01)或者來自位置模塊的輸出的參考電 流和由檢測裝置(811)檢測到的實(shí)際電流作為輸入，從而根據(jù)指定軌跡返回能夠控制由兩 塊電磁體(102、202)產(chǎn)生的作用力的適當(dāng)?shù)妮敵鲂盘?hào)。
全文摘要
一種控制用于往復(fù)式壓縮機(jī)閥的電動(dòng)機(jī)械式致動(dòng)器位置的方法，所述致動(dòng)器包括可以沿與打開和關(guān)閉所述閥(12)的密封件裝置的方向平行的方向、在對(duì)應(yīng)于所述密封件裝置(11)關(guān)閉位置的位置和對(duì)應(yīng)于所述密封件裝置(11)打開位置的位置之間移動(dòng)的元件(302)，所述元件(302)設(shè)有能夠作用在所述密封件裝置(11)上的裝置(322)以及與兩塊電磁體(102、202)協(xié)同操作的可磁化部分(312)并且可磁化部分通過合適的方式被設(shè)置為在兩塊電磁體之間保持平衡。
文檔編號(hào)F04B49/06GK102066758SQ200980115442
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2009年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
發(fā)明者A·拉吉, C·羅斯, M·斯基亞沃內(nèi) 申請(qǐng)人:工學(xué)博士馬里奧·科扎尼有限責(zé)任公司