用于控制往复式压缩机阀的电动机械式致动器位置的方法

专利名称：用于控制往复式压缩机阀的电动机械式致动器位置的方法技术领域：本发明涉及阀，并且具体地涉及用于往复式压缩机的阀；更具体地，本发明涉及一 种控制用于所述阀的电动机械式致动器的方法。背景技术：由同一申请人提交的专利申请No. GE 2006A000067描述了一种用于连续调节往 复式压缩机输送量的装置，其具有至少一个压缩室，可滑动地容纳可以以往复运动移动的 活塞装置，所述腔室装有用于待压缩液体的至少一个进入阀和用于被压缩液体的至少一个 排出阀，所述排出阀被连接至用于存储压缩液体的罐，且所述进入阀装有能够作用在所述 阀的密封件上的移位装置，所述移位装置可以沿垂直于所述密封件平面的方向移动并且与 致动器装置协作可以通过适当的操作装置沿所述方向以往复运动移动；所述操作装置允许 控制所述致动器装置沿其两个移动方向的移位速度；设有用于检测所述致动器装置位置的 装置，用于检测压缩室内活塞位置的装置和用于检测罐内压力的装置，所述检测装置和所 述用于操作致动器装置的装置被连接至中央处理单元。致动器被用于在最大输送量期间控制进入阀相对于闭合点的关闭。进入气缸的气 体回流到进气管线内的量与进入阀保持打开期间的压缩冲程部分成比例。在运行期间，控制单元在其输入端接收多种信号(激活、启动、定位、打开位置)， 处理这些信号以确定要采用的控制类型。为了操作所述致动器的可移动部分而提供了两块电磁体，调节它们的电压以控制 上述可移动部分的位置。在使用电动机械式致动器时，由于在接触点附近没有稳定的平衡点，因此要控制 可移动部分的移动是非常困难的。而且，还必须要确保转换时间短，并且致动器所用的功率 与压缩机储存的功率相比必须是可忽略不计的。平衡位置，也就是弹簧作用力和由于电磁体附近的磁性造成的作用力之间的 交点是不稳定的。事实上，由于磁力取决于距离的平方，因此减小距离的扰动会使电枢 (armature)加速靠近磁体，而弹簧的作用力线性地取决于位置。在此情况下，如果电流没有 快速下降，那么就会获得高的接触速度。远离磁体的移动会降低作用力，并且如果没有适当 地控制电流，那么电枢就会表现出靠近中间位置的平衡位置。而且，在电枢靠近磁体时，电气部分的时间常数与转换时间是可以相提并论的，从 而使得输入对输出的影响受到限制。本发明的目标是提供一种允许控制致动器可移动部分位置的方法，同时限制接触 速度并且相对于阀的功能性需求而优化致动器自身的移动。发明内容因此，本发明涉及一种控制用于往复式压缩机阀的电动机械式致动器位置的方 法，所述致动器包括可以沿与打开和关闭所述阀的密封件装置的方向平行的方向上、在对应于所述密封件装置关闭位置的位置和对应于所述密封件装置打开位置的位置之间移动 的元件，所述元件设有与两个螺线管协同操作的可磁化部分并且可磁化部分通过合适的方 式被设置为在两个螺线管之间保持平衡，所述方法包括以下步骤a)释放打开螺线管被赋能以允许可移动元件部分与两个螺线管当中的一个分 离并促使其朝向另一个螺线管移动；b)电流控制的打开可移动元件由于螺线管的作用而朝向用于打开阀密封件装 置的位置移动；c)位置控制的打开调节螺线管内的电流以在冲程的最后阶段期间制动可移动 元件；d)保持打开位置将可移动元件保持在用于打开阀的密封件装置的位置指定的 时间间隔；e)释放关闭螺线管被赋能以允许可移动元件部分与两个螺线管当中的一个分 离并促使其朝向另一个螺线管移动；f)电流控制的关闭可移动元件由于螺线管的作用而朝向用于关闭阀的密封件 装置的位置移动；g)位置控制的关闭调节螺线管内的电流以在冲程的最后阶段期间制动可移动 元件；h)保持关闭位置将可移动元件保持在用于关闭阀密封件装置的位置，直到生成 新的用于再次执行步骤a)的转换信号为止。本发明还涉及一种能够实施上述方法的设备，包括处理单元，被连接至用于检测 所述致动器的可移动元件位置的装置，以及用于检测两个螺线管内流动的电流强度的装 置，所述处理单元包括用于输入激活和启动信号的模块；非易失性存储器模块，存储用于 处理获取数据的程序和预定的参考值，用于生成所述可移动元件轨迹的模块，用于调节所 述可移动元件位置的模块，用于调节电流的模块，其控制连接至电源输入端并且与用于检 测所述螺线管内流动的电流强度的装置相接的电源部分。更多的特性将通过参照一系列附图对以下作为非限制性示例提供的本发明实施 例的详细说明来体现，在附图中图1是根据本发明示出了用于控制致动器的设备的示意性框图；以及图2是示出了根据本发明的方法步骤顺序的示意图。具体实施例方式在图1中，附图标记1表示根据本发明用于控制致动器的设备；所述设备是微处 理器，装有用于输入激活、启动和打开-锁定信号的模块101，其与逻辑存储模块301通信， 逻辑存储模块301也就是存储有对根据本发明的方法的执行进行管理的程序的模块。模块 301被连接至用于生成可移动元件轨迹且随后与位置调节模块501通信的模块601 ；另外， 模块401存储预定位置和电流值。由传感器901提供的实际位置数据允许通过位置调节模 块501对用于电流调节模块701的参考值进行定义。由连接至电源输入201的电源部分801提供的实际电流数据可以由电流调节模块 701使用，用于控制在两块磁体中流动的电流。模块101利用由传感器901和轨迹产生器 601提供的位置数据，通过选择模块311管理电流调节模块701的参考值。致动器2相对于阀座12被连接至压缩机的腔室10并包括在示例中示出为杆的可 移动元件302，其在一端具有能够作用在阀的密封件11上的指部322，并在相对端与连接至 微处理器1的位置传感器901协同操作。可移动元件装有布置在两个螺线管102和202之 间的可磁化径向板312，两个螺线管102和202均与微处理器1的电源部分801相接。图2根据本发明示意性地示出了方法步骤；在附图中，沿X轴的线20、21均代表时 间间隔，而曲线22是用于流过磁体202的电流的曲线，曲线23是用于磁体102内的电流的 曲线，并且曲线M是用于可移动元件302的位置的曲线。用字母a到h表示的各个步骤被 象征性地用标记为30到37的简图表示，示出了可移动元件302的可磁化板312相对于两 块磁体102、202所处的位置。以下分析根据本发明的方法的所有步骤。a)打开释放两块电磁体的供电电压控制取决于参考电流设定在顶部电磁体中 所述电流是负的，而在底部电磁体中则为正的。在可移动部分经过预定位置时发生到下一 步骤的转换。实际上，在该步骤中，磁体102、202被赋能并且位置是由简图30示出的那些 位置；在可磁化板312与磁体102分离时该步骤终止。b)电流控制的打开两块电磁体的供电电压控制取决于参考电流设定在顶部电 磁体中所述电流是零，而在底部电磁体中则为正。在可磁化板经过预定位置时，在平衡位置 的区域内发生到下一步骤的转换。c)位置控制的打开顶部电磁体的供电电压控制取决于参考电流设定。底部电磁 体的供电电压的控制取决于由位置控制器提供的参考电流；如能够看出的，底部电磁体内 的电流随着可磁化板接近同一底部磁体而下降。在可移动部分经过预定位置时发生到下一步骤的转换，正如能够从简图32中看 出的那样，预定位置是可磁化板和底部磁体彼此接触的位置。d)保持打开位置顶部电磁体的供电电压控制取决于参考电流设定。底部电磁体 的供电电压控制取决于由位置控制器提供的参考电流。在超出控制单元内设定的时间时发 生到下一步骤的转换。应该注意，按照需要，可以通过来自微处理器模块101的打开信号的 输入从而在持续时间方面延长该步骤。该过程可以在输入适当指令时恢复。e)关闭释放两块电磁体的供电电压控制取决于参考电流设定在顶部电磁体中 所述电流是正的，而在底部电磁体中则为负的。正如能够从简图34以及曲线22和23中看 到的那样，该步骤实质上与步骤a相反，其中两块磁体处的电流实质上是相反的。在可移 动部分经过预定位置时发生到下一步骤的转换，该时刻与可移动部分与底部磁体分离相吻合。f)电流控制的关闭两块电磁体的供电电压控制取决于参考电流设定在底部电 磁体中所述电流是零，而在顶部电磁体中则为正的。在可移动部分经过预定位置时发生到 下一步骤的转换。正如能够从简图35以及曲线22、23和M中看到的那样，该步骤基本上 是步骤b的镜像。g)位置控制的关闭底部电磁体的供电电压控制取决于参考电流设定。顶部电磁 体的供电电压控制取决于由位置控制器提供的参考电流。在可移动部分经过预定位置时发生到下一步骤的转换。类似于对步骤c的描述，在该步骤中可磁化板312也会朝向顶部磁体 102移动直到与其相接触为止，同时流过同一磁体的电流随着所述板的接近移动而下降。h)保持关闭位置底部电磁体202的供电电压控制取决于参考电流设定。底部电 磁体的供电电压控制取决于由位置控制器提供的参考电流。在位置定位信号改变时发生到 步骤a)的转换。为了提高系统的可重复性，消除剩余感应的影响，位置控制方法的特征还在于电 流输入不会改变系统的机械动态特性。在可移动部分被充分地从相关电磁体移除时才激活 所述电流输入；正如能够从图2的曲线图中看到的那样，分别在步骤c和d以及步骤g和 h之间的转换期间，与可磁化板312接触的磁体相对的磁体，也就是在第一种情况下的顶部 磁体102和在第二种情况下的底部磁体202要在指定的时间间隔内承受分别用两个峰值 230和220表示的大的负电流。更加一般性地，可以说在可移动元件与电磁体的距离大于给定值时，在指定的时 间间隔期间将负参考电流施加至所述电磁体。根据本发明的方法可以以在微处理器1的模块301内的适当程序的形式方便地实 现，并且该程序通过位置控制循环和电流控制循环处理数据，位置控制循环以由轨迹产生 器601生成的参考位置和由检测装置901检测到的实际位置作为输入，电流控制循环以得 自预定值401或者位置模块输出处的参考电流和由检测装置811检测到的实际电流作为输 入，从而根据给定轨迹返回能够控制由两块电磁体102，202产生的作用力的合适的输出信 号。权利要求1.一种控制用于往复式压缩机阀的电动机械式致动器的位置的方法，所述致动器包括 能够沿与打开和关闭所述阀(1 的密封件装置的方向平行的方向、在对应于所述密封件 装置(11)关闭位置的位置和对应于所述密封件装置(11)打开位置的位置之间移动的元件 (302)，所述元件(30 设有能够作用在所述密封件装置(11)上的装置(322)以及与两块 电磁体(102、20幻协同操作的可磁化部分(31 并且可磁化部分通过适当的方式被设置为 在两块电磁体之间保持平衡，所述方法包括以下步骤a)释放打开磁体(102、20幻被赋能以允许可移动元件(302)的部分(31 与指向远 离所述阀(12)的磁体(102)分离并使得其朝向另一块磁体(202)移动；b)电流控制的打开可移动元件(302)由于磁体(102、202)的作用而朝向打开阀(12) 的密封件装置(11)的位置移动；c)位置控制的打开调节磁体(102、202)内的电流以在其冲程的最后阶段期间制动可 移动元件(302)；d)保持打开位置将可移动元件(302)保持在用于打开阀密封件装置(11)的位置指 定的时间间隔；e)释放关闭磁体(102、20幻被赋能以允许可移动元件部分与指向朝向所述阀(12) 的磁体(202)分离并使得其朝向另一块磁体(102)移动；f)电流控制的关闭可移动元件(302)由于磁体(102、202)的作用而朝向关闭阀(12) 的密封件装置(11)的位置移动；g)位置控制的关闭调节磁体(102、202)内的电流以在冲程的最后阶段期间制动可移 动元件(302)；h)保持关闭位置将可移动元件(30 保持在用于关闭阀(1 的密封件装置(11)的 位置，直到生成新的用于再次执行步骤a)的转换信号。2.如权利要求1所述的方法，其中在可移动元件(302)与电磁体(102或202)的距离 大于给定值时，将负参考电流施加至所述电磁体(102或20 指定的时间间隔。3.如权利要求1或2所述的方法，其中通过向指向远离所述阀(12)的磁体(102)施加 负参考电流并向另一块磁体(202)施加正参考电流来执行步骤a)。4.如以上权利要求1至3中的任意一项所述的方法，其中通过向指向远离所述阀(12) 的磁体(10 施加零参考电流并向另一块磁体(20 施加正参考电流来执行步骤b)。5.如以上权利要求1至4中的任意一项所述的方法，其中通过向指向远离所述阀(12) 的磁体(10 施加零参考电流并向另一块磁体(20 施加随着所述可移动元件(30 的可 磁化部分(312)与所述磁体Q02)的距离而变化的参考电流来执行步骤C)。6.如以上权利要求1至5中的任意一项所述的方法，其中通过向指向朝向所述阀(12) 的磁体(20 施加负参考电流并向另一块磁体(10 施加正参考电流来执行步骤e)。7.如以上权利要求1至6中的任意一项所述的方法，其中通过向指向朝向所述阀(12) 的磁体(20 施加零参考电流并向另一块磁体(10 施加正参考电流来执行步骤f)。8.如以上权利要求1至7中的任意一项所述的方法，其中通过向指向朝向所述阀(12) 的磁体(20 施加零参考电流并向另一块磁体(10 施加随着所述可移动元件(30 的可 磁化部分(312)与所述磁体Q02)的距离而变化的参考电流来执行步骤g)。9.能够实施如以上权利要求1至8中的任意一项所述方法的设备，包括处理单元(1)，被连接至用于检测所述致动器( 的可移动元件(30 位置的装置(901)，以及用于检测在 所述两块磁体(102、202)内流动的电流强度的装置(811)，所述处理单元(1)包括用于输 入激活和启动以及打开信号的模块(101)；非易失性存储器模块(301)，存储用于处理获取 的数据的程序和预定的参考值G01)，用于生成所述可移动元件(302)轨迹的模块(601)， 用于调节所述可移动元件位置的模块(501)，用于调节电流的模块(701)，其控制连接至电 源输入(201)并且与用于检测在所述磁体(102、202)内流动的电流强度的装置(811)相接 的电源部分(801)。10.如权利要求9所述的设备，其中所述程序通过位置控制循环和电流控制循环处理 数据，位置控制循环以由轨迹产生器(601)生成的参考位置和由检测装置(901)检测到的 实际位置作为输入，电流控制循环以得自预定值G01)或者来自位置模块的输出的参考电 流和由检测装置(811)检测到的实际电流作为输入，从而根据指定轨迹返回能够控制由两 块电磁体(102、202)产生的作用力的适当的输出信号。全文摘要一种控制用于往复式压缩机阀的电动机械式致动器位置的方法，所述致动器包括可以沿与打开和关闭所述阀(12)的密封件装置的方向平行的方向、在对应于所述密封件装置(11)关闭位置的位置和对应于所述密封件装置(11)打开位置的位置之间移动的元件(302)，所述元件(302)设有能够作用在所述密封件装置(11)上的装置(322)以及与两块电磁体(102、202)协同操作的可磁化部分(312)并且可磁化部分通过合适的方式被设置为在两块电磁体之间保持平衡。文档编号F04B49/06GK102066758SQ200980115442 公开日2011年5月18日 申请日期2009年4月27日 优先权日2008年4月30日发明者A·拉吉, C·罗斯, M·斯基亚沃内 申请人:工学博士马里奥·科扎尼有限责任公司