用于检验燃气用具中的燃气阀操作件的完善性的方法和装置制造方法
【专利摘要】一种用于检验燃气阀（1)的每个操作件（6、7)的完善性的方法和装置，该燃气阀（1)包括两个操作件（6、7)，该两个操作件（6、7)连续地设置在用于通往燃烧器的燃气的通道路径（3)上；该操作件（6、7)接收来自对应的致动器（20、21)的命令作用，该对应的致动器（20、21)由命令和控制单元（24)来控制，该命令和控制单元（24)适于感测燃烧器中存在的与到达该燃烧器的燃气流量相关的火焰（5)。使每个操作件（6、7)交替地关闭，使得在预定的时间段内对应地中止通向燃烧器的燃气给送并且持续感测燃烧器处的火焰（5)的熄灭，如果在所述时间段之后感测到火焰（5)熄灭，则完全中断供给这些操作件的动力。
【专利说明】用于检验燃气用具中的燃气阀操作件的完善性的方法和装
[0001]本发明涉及一种用于检验燃气用具中的燃气阀操作件的完善性的方法和装置。
[0002]本发明特别地涉及燃气用具包括用于一个或更多个燃气阀的两个或更多个安全操作件的情况；本发明还明显地基本适用于存在用于对应的阀的单个操作件或用于每个燃气阀的若干操作件的情况。
[0003]此外，本发明的随后描述适用于如下燃气阀(并且适用于该阀的操作件)，在该燃气阀中，电动螺线管产生驱动操作件所需的力。显然，这种应用仅以非限制性示例的方式给出；本发明可以适用于任何类型(例如具有步进马达、包括螺线管马达或类似物)的燃气阀。
[0004]出于提供一种(就抵抗未燃烧的燃气泄漏的风险的安全性而言)具有更高安全水平的应用(即锅炉)的目的，本发明的方法能够识别操作的不规范或燃气阀操作件的关闭力的偏差。
[0005]在讨论优点之前，应该注意:术语“操作件打开”表示如下作用:在该作用下，燃气操作件——即，包括阀元件的阻断构件——在接收到正确的命令电流水平时通过打开连接至燃烧器的用于燃气的通道路径(在该通道路径中定位有阀)来使燃气涌出。
[0006]术语“操作件关闭”表示如下阶段:在该阶段中，燃气操作件接收较低或为零的命令电流值从而以已知的方式自动关闭前述燃气通道路径。
[0007]为了必要和足够的调节需求，用于家庭和/或工业燃气燃烧用具的燃气阀已知为由两个操作件构造，这两个操作件彼此独立并且能够关闭其中串联地定位有这两个操作件的燃气通道，然而，出于避免关于用户安全方面的风险的目的，这两个操作件构造冗余。在大多数燃气应用中，燃气阀安全操作件由单个电压命令来操控，从而根据操作需求打开或关闭燃气通道。当前，在操作件被认为在电流调节下安全时，通常不会在操作件上执行检验。然而，在不具有能够通常检测并监测这种情况的控制系统的情况下，存在可能会使一个或两个操作件的安全功能降低或失效的潜在机械故障(使得随后持续向燃烧器给送未燃烧的燃气)。
[0008]已知如下锅炉和用具:在该锅炉和用具中，操作件(仅作为ON-OFF (开关)型)被单独地操控并且进行关闭测试以检测其操作的缺失。GB2328499描述了一种以此方式操作的锅炉。然而，这些解决方案在操作件已经失去其安全功能时不能使用具置于安全状态，使得仅另一操作件仍然用作防燃气泄漏的防护件。
[0009]然而，没有适用于用于热水和家庭水生产的燃气燃烧用具领域的能够检测影响操作件关闭力的偏差或缺陷的已知操作方法、装置或技术。特别地，没有在仍确保与用具使用期间的安全性方面(即燃气通道的完全关闭)相关的完善操作(即用于可靠及完全介入的能力)的情况下也能够适当地在燃气操作件的性能特征减退时-或者在这些特征随着时间逐渐恶化时——使用具操作停止的解决方案。
[0010]在这方面，在第二操作件中的潜在故障能够完全禁止朝向燃烧器的燃气路径之前，通过使使用者能够在有故障的部件由于完善的第二操作件的存在仍然能够关闭燃气通道时允许更换该有缺陷的部件，尽管未设想有电流调节，对这两个燃气阀操作件中的一个燃气阀操作件的可能的安全功能丧失的检测和及时指示的优势就安全性的目的而言是明显且基本的(具有明显的缺点，包括该用具所处以及燃气所泄漏到的环境的爆炸的风险)。
[0011]另外明显的是，在设置用于这种关闭的机械构件尽管已经变弱但仍然具有其关闭能力(力)时能够确定这两个操作件中的一个操作件(例如由于其老化、公差、环境影响)是否劣化一即，是否丢失其完全关闭或阻断燃气通道的能力一的事实提供了一种具有比其当前所具有的安全水平明显更大的安全水平的应用(包括在关于该对象例如EN13611的新法规的精神内)。
[0012]本发明的目的在于提供如下一种改进的方法和装置:该方法和装置确保了用于家庭和/或工业用途的燃气燃烧锅炉用具的最大的安全性和功能性。
[0013]本发明的特定目的在于提供如下一种方法和装置:该方法和装置能够检测可能会随着时间的推移或者由于缺陷而导致全部阀故障的燃气阀操作件性能方面的减弱，即这种燃气阀操作件性能方面的减小，所述检测能够使这些阀在其达到故障点从而危及环境或者容纳有燃气用具的构型的安全之前被更换。
[0014]另一目的在于提供如下的一种方法和装置:该方法和装置是通用的且具有可靠的实施和用途，并因此可以通过下述的阀进行操作，该阀具有操作件，该操作件以由步进马达驱动的方式被电力地操控或者以另一已知的方法被操控。
[0015]对本领域的技术人员将显而易见的这些目的和其他目的通过根据所附权利要求的方法和装置来获得。本发明将通过以非限制性示例的方式提供的以下附图而进行更好地理解，并且在附图中:
[0016]图1示出了通过本发明的方法控制的燃气阀的细节；
[0017]图2为本发明的方法的各个阶段的曲线图；以及
[0018]图3示出了根据本发明的装置的示意图。
[0019]参照所述图，图1中部分地示出了燃气阀I，并且该燃气阀I包括本体2，在本体2中布设有燃气通道3。该阀定位在燃气管道4 (参见图3)中，并且该阀布置成使燃气流通向用于对水进行加热以及用于产生家用热水的家庭和/或工业用具的燃烧器或使该燃气流被中断(或阻塞)。图3示出了在所述燃烧器(未示出)处产生的火焰5。
[0020]已知的操作件6和操作件7沿着管道4布设以调节或者部分或完全地中断通过通道3因而也中断通过管道4的燃气流。这些操作件例如包括能够在位于所述通道3的两个连续的室13和14之间的孔口 12上移动的阀元件10以及用于移动该阀元件10的致动器
15。该致动器可以包括作用在可动器具17上的螺线管16，该可动器具17在一个端部处承载阀元件10 ;当螺线管被供以电力时，该器具17可以沿着其纵向轴线W抵抗趋于保持阀元件在孔口 12上关闭的弹簧18移动。当螺线管未被供以电力时，阀元件通过受弹簧迫压而在孔口 12上关闭。
[0021]每个操作件6和7在其操作时均由对应的致动器20、21来操控及控制，对应的致动器20、21连接至用于操控及控制用具或锅炉的正确的操作的命令和控制单元24。这也经由定位在火焰5附近的已知类型的火焰信号感测装置25来实现。
[0022]安全切换构件27 (由电源28供以电力)与单元24相关联，该安全切换构件27具有由单元24控制及操控的已知的切换元件30 (例如继电器或者用以将用于致动的电量施加至操作件的其他构件)。致动器20和21均经由构件27供以电力，因此操作件6和7 (例如操作件6和7的螺线管16)经由构件27供以电力。诊断模块33 (例如通过微控制器控制或者在该微控制器为单元24的整体部分的情况下通过该单元24的一部分来控制)控制操作件6和7的正确的操作并且连接至构件27、阀I的操作件6和7以及连接至这些操作件的致动器20和21。然而，电流调节使得用于这两个燃气操作件的第三安全控制元件并非必要，因此例如可以省去或者不具有安全构件27。
[0023]特别地，致动器20布置成操控优选地为开关(ON-OFF)类型的操作件6，而致动器21布置成操控优选地为调制ON-OFF类型的操作件7。操作件因此可以相互不同:例如，一个操作件可能由步进马达操控或者另一操作件可以替换或被增加至螺线管式操作件6和
7。在这种情况下，致动器21或者另一致动器可以由用于控制马达命令波形(频率、步数和电流)的已知构件构成。
[0024]因此，就示出的阀1(其非限制性的，仅通过示例给出)而言:
[0025]-以低电压操控操作件6和7，
[0026]-这两个串联的操作件的命令是分开的，并且
[0027]-存在两个电流调节器(与致动器20和21相关联)以实现命令顺序。
[0028]在不减少将变量(电流或电压)命令施加至操作件的可能性的情况下，显然地也可以以已知的方式构造用于以不同的电压(例如电源)和/或交流电压起作用的操作件的阀1，并且也可以将本发明的控制方法应用至该操作件。
[0029]用于控制操作件6和7的功能的方法包括为每个操作件限定关闭顺序，该关闭顺序通过利用如下方面来管理对关闭力(即，完全阻断阀10所操作的孔口 12的能力)的偏差的识别，即对关闭力的下降的识别:
[0030]-作为关闭力的间接“测量”的操作件命令电流；以及
[0031]-作为通向燃烧器的燃气流量的指示的火焰。
[0032]此关闭顺序以具有不同于零的设定值的命令电流而产生。
[0033]当命令电流已经(通过单元24交替地在每个致动器20和21上的作用)减小至该值时，如果操作件6或7是完善的并且没有可能会阻碍正确的功能的故障，则燃气通道3完全关闭，从而使由传感器25感测到的火焰信号中止。控制单元24在预定时间段(例如在O到30秒之间，优选地在O到10秒之间，并且通常小于I秒)内感测到燃烧器的熄灭，因此认为该系统是完善的并且能够实现该系统随后的常规操作。
[0034]在操作件6或7不完善或者有故障(通常体现为在阀元件10上的“减小的关闭力”)的情况下，命令电流减小至设定值的步骤不会导致燃气通道3在预定时间内关闭或者仅导致其部分关闭。控制单元24检测到燃烧器火焰的未熄灭(或者替代性地火焰仅部分减弱)，便进入安全状态(阻塞终止)，从而完全切断通向致动器20和21的命令电流以确保操作件6或7的关闭。
[0035]通过考虑下述的极限关闭值来限定电流值，在达到该极限关闭值时，燃气操作件6或7仍然能够在具有足够余量的情况下实现其安全功能。
[0036]简单而言，如果操作件6或7在接收该值而关闭时保持打开，则检测到这种情况并将操作件设定为安全状态；一旦该命令(通过移除通向致动器20和21的电力)被移除，则剩余关闭力在任何情况下均(借助于弹簧18)以有余量的方式确保关闭构件或阀元件10的完全紧密关闭。
[0037]因此，通过控制火焰，单元24确定操作件6、7是否已经通过由在对应的致动器20、21上的适当介入而产生的关闭而处于关闭相关的孔口 12的位置。如果这种情况已经发生并且在预定的有限时间内发生，则单元24确定操作件是否有效地工作。否则单元24操控执行立即安全关闭(并且优选地向用户产生警告信号)。
[0038]单元24因此能够确定每个致动器20和21为了实现其相关孔口 12的关闭需在对应的操作件6和7上执行的最小作用。这种作用在操作件为螺线管的情况下可以表现为电流值，或者在操作件由电动马达驱动的情况下可以表现为该电动马达的特定作用(例如用于操作步进马达的预定步数或者通向线圈的不同电流)。
[0039]图2示出了阀I的两个操作件6和7的关闭顺序。如可以从图2中示出的顺序中观察到的，在关闭时，在一个操作件(例如在图2中指示为EV2的操作件6)在最终的工作状态下保持打开的同时，命令电流在指示为EV1( “关闭力测试”的对象)的另一操作件7上减小至偏差测试电流。如果燃烧器在预定时间内熄灭(如通过传感器25感测到的火焰5消失)，则该操作件是完善的；在相反的情况下，在关闭力方面存在偏差并且从而实施阻塞终止，从而使系统置于安全状态。
[0040]以每个燃烧器熄灭要求为基础根据预定工作程序(例如借助于环境恒温器)和/或在预定时间间隔(例如每个预定的点火数目或者一定的操作小时数)由单元24在操作件6和7两者上交替地实施该操作，因此，确保了对操作件完善性的永久监测，或者就永久性运行的系统而言通过强制周期性熄灭来确保对操作件完善性的永久监测。
[0041]所描述的方法替代性地不仅可以通过将操作件6和7的馈送电流(由致动器20和21产生)立即减小至预定值而且通过逐渐减小该馈送电流以测量熄灭电流并估计该馈送电流的随着时间的可能减弱来交替地实施上述方法，从而随后实现了前述的必要安全作用。
[0042]已经描述了本发明的特定实施方式。根据操作件6和7的类型，例如通过借助于步进马达或螺线管马达进行作用，其他实施方式也是可能的。例如，就马达而言，对操作件的功能进行研究的值为马达的预定旋转步数或者通向线圈的阀元件能够关闭通道3的某电流值。这些解决方案也被认为落入随附权利要求的范围内。
【权利要求】
1.一种用于检验燃气阀(I)的每个操作件出、7)的完善性的方法，所述燃气阀(I)包括两个操作件出、7)，所述两个操作件(6、7)连续地设置在通道路径(3)上，所述通道路径(3)位于所述阀⑴内且用于通往燃烧器的燃气，所述操作件(6、7)适于根据要求来关闭或以可调节的方式打开所述通道(3)，所述操作件(6、7)接收来自对应的致动器(20、21)的命令作用，所述致动器又由命令和控制单元(24)控制，所述命令和控制单元(24)检查燃气用具的操作，所述单元(24)感测与所述燃烧器中存在的与到达所述燃烧器的燃气流量成比例的火焰(5)相对应的火焰信号，使每个操作件(6、7)交替地关闭，从而相应地中止通向所述燃烧器的燃气给送并且连续感测所述燃烧器处的所述火焰(5)的熄灭，只要在所述时限之后感测到所述火焰(5)熄灭，则完全中断所述燃气给送，这表示所述操作件(6、7)被关闭的功能并非完全正确，每个操作件(6、7)的所述关闭均通过作用于相应的致动器来实现，其特征在于，确定每个致动器(20、21)为了在预定时间段内实现所述阀通道(3)的关闭所必须施加至对应的致动器(6、7)的最小作用，通过控制所述火焰(5)来确定所述最小作用。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定时间段介于O秒与30秒之间，有利地介于O秒与10秒之间，并且优选地介于O秒与3秒之间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个操作件(6、7)被以电力的方式操控，所述最小关闭作用由足以通过所述操作件(6、7)的介入而使所述阀通道(3)关闭的不等于零的电流强度来限定。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，足以关闭所述阀通道(3)的所述电流强度替代性地通过将操作件给送电流瞬时减小至能够将所述操作件保持在其不阻塞所述通道(3)的位置的预定值来获得，或者通过使所述电流从所述电流的能够将所述操作件保持在其不阻塞所述通道的位置的强度开始逐渐减小来获得。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个操作件(6、7)均由电动马达操控，所述最小作用由所述马达和/或由所述马达致动的所述操作件(6、7)的能够使所述阀(I)的所述通道(3)在预定时间间隔内关闭的运动来限定。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据每个燃烧器熄灭要求进行实施。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以预定的时间间隔实施。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在预定的点火数目之后实施。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述燃烧器持续运行的情况下通过迫使所述燃烧器熄灭来实施。
10.一种用于实施根据权利要求1所述的方法的装置，所述装置检验燃气阀(I)的每个操作件(6、7)的完善性，所述燃气阀(I)包括两个操作件(6、7)，所述两个操作件(6、7)连续地设置在通道路径(3)上，通道路径(3)位于所述阀(I)内且用于通往燃烧器的燃气，所述操作件(6、7)适于根据要求来关闭或以可调节的方式打开所述通道(3)，所述操作件(6、7)接收来自对应的致动器(20、21)的命令作用，所述致动器又由命令和控制单元(24)控制，所述命令和控制单元(24)检查燃气用具的操作，所述单元(24)感测与所述燃烧器中存在的与到达所述燃烧器的燃气流量成比例的火焰(5)相对应的火焰信号，所述命令和控制单元(24)适于将每个操作件(6、7)交替地定位在所述操作件(6、7)阻断所述阀(I)内的所述燃气通道(3)的位置，并且适于检验所述燃烧器处的火焰(5)的随后熄灭，所述检验由定位在所述燃烧器处的火焰传感器(25)实施，其特征在于，所述单元(24)确定所述阀(I)中的所述燃气通道在预定时间段内的关闭，所述单元(24)在所述火焰(5)未在前述的时间段内熄灭的情况下使所述操作件(6、7)进入所述操作件(6、7)关闭所述通道(3)的位置。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述单元(24)控制每个操作件(6、7)的所述致动器(20、21)的操作，使得所述致动器(20、21)产生用以使所述操作件(6、7)进入所述操作件(6、7)关闭所述阀通道(3)的位置的最小作用，当所述通道在所述最小作用之后没有在所述预定时间间隔内被完全阻断时，实施所述关闭。
【文档编号】F23D14/72GK104220812SQ201380017090
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年3月21日 优先权日:2012年3月26日
【发明者】皮耶路易吉·贝尔泰利 申请人:贝尔泰利联合公司