[發明專利]氣動驅動器和用于獲取氣動驅動器的功率的方法

有效

• 申請號: 201410138868.8
• 申請日: 2014-04-08
• 公開（公告）號: CN104100606B
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 克勞斯·貝克;塞巴斯蒂安·弗朗克;安德烈亞斯·昂格雷爾
• 申請（專利權）人: 比爾克特韋爾克有限公司
• 主分類號: F15B21/08
• 分類號: F15B21/08;F15B11/06;G05D16/20
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 楊生平,鐘錦舜

技術領域

本發明涉及一種具有工作室的氣動驅動器，活塞可運動地布置在該工作室中。活塞與行程吸收器耦接。此外，氣動驅動器包括用于獲取在工作室存在的內壓的壓力傳感器。此外，本發明涉及一種用于獲取這樣的氣動驅動器的功率的方法。

背景技術

由氣動部件、特別由氣動驅動器轉化的且在該意義下“消耗的”能量，通常根據其壓縮空氣消耗量而確定。對此使用空氣消耗計量器，在其幫助下確定由氣動部件轉化的物質流。然而，空氣消耗計量器是相對貴的組件，使得值得期望找到低成本的方式，從而確定由氣動部件消耗的能量。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種氣動驅動器，可低成本地確定其功率。此外本發明的目的還在于，提供一種用于確定氣動驅動器的功率的低成本的方法。

根據本發明的一方面，氣動驅動器設置有工作室，活塞可移動地布置在工作室中。氣動驅動器包括行程吸收器，用于獲取由工作室中的活塞經過的路程。此外，氣動驅動器具有壓力傳感器，其被提供用于獲取工作室中的內壓。氣動驅動器設置有處理單元，其設計用于確定氣動驅動器的功率。該處理單元設置成，使得基于針對工作室中的活塞經過的路程的至少一個值和基于工作室中的內壓伴隨該運動的變化而確定氣動驅動器的功率。

對于現代氣動驅動器，通常有行程吸收器，其用于確定或監控工作室中的活塞的位置。在驅動器中集成壓力傳感器，也可以是低成本的，只要該壓力傳感器非設置用于監控室壓。在存疑的情況下，具有僅低額外費用的兩個傳感器也可集成在氣動驅動器中。在這樣的氣動驅動器中可容易地獲取針對室內壓的測量值，以及獲取由工作室中的活塞經過的路程。所述值進入處理單元，該處理單元進一步處理該數據，且從其中計算氣動驅動器的能量消耗。

對于出于其他原因氣動驅動器已經設置有處理單元的情況，此外可低成本地針對額外提供的能量消耗測量而設置已經存在的處理單元。因此通過執行合適的新軟件，處理單元可賦予該額外的功能。其可以借助于在系統中測量技術可用的值，且其可基于此確定氣動驅動器的功率或能量消耗。有利地，可放棄使用昂貴的空氣消耗計量器或物質流計量器。對于根據本發明各方面的氣動驅動器，取而代之地僅需要集成低成本的壓力傳感器，且相應地對處理單元進行編程。這相比于傳統的系統呈現出顯著的經濟優點。可以簡單且低成本地確定氣動驅動器的瞬時功率和能量消耗。

在符合實際的設想下，實現對氣動驅動器的功率和能量消耗的確定，即設想所使用的諸如空氣的過程流體表現為理想氣體。此外，以等溫地實現狀態變化為前提。基于一般氣體方程，借助于所測量的體積變化和相應的壓力變化，根據氣動功率確定由驅動器所消耗的能量，氣動功率通過過程流體輸送至驅動器。

特別地，氣動驅動器可設計成，使得由工作室中的活塞經過的路程對應于活塞的沖程。換而言之，在活塞的相互相對的最終位置之間的所經過的路程由行程吸收器確定。

此外，氣動驅動器可設計用于，獲取路程和內壓，也選擇性地獲取兩個測量值中的一個，作為取決于時間的值。相應地，各傳感器，即，行程吸收器和壓力傳感器設計用于獲取取決于時間的值。處理單元相應地設置成，針對路程和內壓處理該取決于時間的值，從而以這種方式確定氣動驅動器的瞬時功率。根據另一實施例，以下述方式確定驅動器的能量消耗，即，處理單元對氣動驅動器的瞬時功率進行時間積分。

根據另一實施方式，處理單元設計用于，根據工作室中的主導壓力和工作體積的乘積的時間導數確定驅動器的功率。在本文中，工作體積定義為通過活塞在工作室的運動而擠壓或釋放的體積。此外，處理單元可設計用于，根據由工作室中的活塞經過的路程和活塞在內室中具有的橫截面積確定工作體積。若活塞的橫截面積是已知的，則可以間接通過活塞在工作室中的由行程吸收器獲取的路程確定工作體積。

根據另一實施方式，處理單元設計用于，為確定氣動驅動器的功率，除了工作體積外還考慮氣動驅動器的死點體積。這特別涉及對單作用的氣動驅動器的流體功率的確定。在計算流體功率的范圍內，可以將死點體積加至工作體積，之后將在該和值乘以室壓。如在上文中所述的，接著確定氣動驅動器的功率，可形成該乘積的時間導數。

對應于其他實施例，可在更長的時間段上獲取測量值，因此也可以在更長的時間段上觀察氣動驅動器的能量消耗。針對能量消耗的當前值可由于氣動驅動器的具體運行方式而在短的時間標度強烈波動。能量消耗的在時間上確定值在一些情況下可以是針對用戶的更有說服力的值。