远程可读取的阀位置指示器的制作方法

专利名称：远程可读取的阀位置指示器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及一种具有为调节流速而可动的阀杆或阀轴的阀以及，更具体来说，涉及耦接至阀杆或阀轴的远程可读取的阀位置指示器。
背景技术：
通常来说，阀包括流体入口通路，通过孔口耦接至流体出口通路的；以及流体流动控制或截流构件，可相对于孔口操作来控制流过阀的流体流量。该截流构件可包括具有表面的阀塞，其可与环绕孔口的阀座接合以防止流过阀的流体流动。过程控制工厂可包括遍及工厂的成百上千的阀，它们中的许多可能是手动操作的阀。这些手动操作的阀可用于许多不同目的，包括，例如，隔离设备、排空容器、冲洗管路、旁路设备等。在工厂运行期间，必须使这些阀处于合适的位置(例如，打开或关闭)，以使工厂有效并安全地运行。在起动工厂或一部分工厂(例如单个循环)之前，必须确认每个手动操作的阀的位置。通常来说，这需要派遣一个人进入工厂，带上需要查对的阀的清单，并目视检查阀的位置。这非常耗时，且冒着人为差错的风险，并使人暴露在潜在安全危险中。

发明内容
根据一个实施例，阀位置指示器包括无线识别器设备，其耦接至阀杆或阀轴，从而与阀杆或阀轴一起移动。该无线识别器设备用于将指示阀杆或阀轴的信息传输至远程无线电子读取器。该示例性阀定位器还包括屏蔽体，该屏蔽体当阀杆或阀轴处于第一位置时防止无线识别器设备将信息传输至远程无线电子读取器，而当阀杆或阀轴处于第二位置时允许无线识别器设备将信息传输至远程无线电子读取器。根据另一实施例，确定阀的位置的方法包括通过无线电子读取器从一个或多个耦接至阀杆或阀轴的无线识别器获取指示阀杆或阀轴的位置的信息。该示例性方法还包括处理信息，以确定阀杆或阀轴的位置。根据又一实施例，示例性阀位置指示器包括用于提供识别器码的装置。该示例性阀位置指示器还包括用于根据阀的位置来屏蔽识别器码的存在的装置；以及用于根据识别器码的存在与缺少来确定阀的位置的装置。根据再一实施例，示例性阀位置指示器系统包括耦接至阀杆或阀轴的第一无线指示器设备，其中所述第一无线指示器设备具有与之相关的第一值。该示例性阀位置指示器系统还包括远程无线电子读取器，该远程无线电子读取器激发第一无线识别器设备并读取第一值，其中第一值指示阀杆或阀轴的第一位置。


图1示出处于打开位置并包括示例性阀位置指示器的示例性阀的一部分。图2示出处于关闭位置的图1的示例性 阀。
图3是示例性阀位置指示器系统的详细框图。图4是示出可用于实施图3的示例性系统的示例性方法的流程图。图5是示出可用于实施图3的示例性系统的示例性方法的更详细表示的流程图。图6是详述图3的示例性系统和图5的示例性方法的示例性输出读数的详细表格。图7示出耦接至处于打开位置的阀的替代示例性阀位置指示器构造。图8示出处于部分打开位置的图7的示例性阀位置指示器。图9示出耦接至处于打开位置的阀的另一示例性阀位置指示器构造。图10示出处于关闭位置的图9的示例性阀位置指示器。图11是包括示例性读取器的示例性阀的局部剖视图和分解图。图12是包括示例性识别标记和示例性定位器的示例性阀的局部剖视图。
具体实施例方式利用在此描述的示例性阀位置指示器，处于过程控制工厂的人员(例如技工、操作员或其它服务人员)可远程获取来自工厂中的阀的读数，从而无需耗时地目视检查每个阀的准确物理位置就能获取有关阀位置的信息(即，阀是否处于打开位置、关闭位置或是上述两个位置之间)。利用在此描述的实施例，人员能够用手持工具(例如无线读取器设备)从多达数米的距离之外瞄准阀，并自动收集来自耦接至阀的一个或多个位置指示器的 fn息ο在此所述的一个实施例中，第一组无线识别器(ID)设备或标记被耦接(例如，粘贴、焊接或其它机械和/或化学固定)至标记载体或阀杆容纳器、和/或被直接耦接至阀杆或阀轴，并且第二组无线ID标记被耦接至供阀杆穿过的屏蔽体。在操作过程中，在阀杆移动时，一个或多个无线ID标记可能被移动至内部并且被屏蔽体遮掩或屏蔽(例如，在视觉上、或电磁地等)，由此防止这些遮掩的或是屏蔽的无线ID标记被读取或是将信息传输至远程手持式读取器设备。通过这种方式，阀杆的位置能够与从一个或多个无线ID标记被传输至读取器设备的信息的存在与缺少相关。例如，阀打开状态可与这样的阀杆位置对应，其使得所有在阀杆上的无线ID标记处于屏蔽体内部的外面，以使所有无线ID标记能够被远程操作的手持式读取器设备读取(或能够将传输信息至读取器设备)。也就是说，当手持式读取器接收到来自所有在阀杆上的无线ID标记的识别信息时，识别为阀打开状态。相反，阀关闭状态可与这样的阀杆位置对应，一些无线ID标记被屏蔽体屏蔽。处于该位置时，只有一些无线ID 标记可被手持式读取器设备读取。因而，当只有部分无线ID标记将信息传输至读取器设备时，识别为阀关闭状态。无线ID标记可被排列在阀杆上，从而能够(例如，通过手持式读取器)远程读取打开及关闭位置以及处于打开与关闭之间的节流或控制位置。例如，在此描述的一些实施例中，可沿阀杆设有多个纵向设置的无线ID标记行。由此，改变阀杆相对于屏蔽体的位置暴露不同数目的标记行。在操作中，当阀处于关闭位置时，所有在阀上的标记行均可 被嵌套于屏蔽体内或是置于屏蔽体内部，并使其不可被读取。随着阀打开，阀杆移动而使一些标记行移动到屏蔽体外部使之变得不受屏蔽。通过这种方式，不受屏蔽且因此可读取的无线ID标记行的数目指示出阀杆的位置。例如，若没有行可读取，则可认为阀处于关闭，若全部行中的一半可读取，则可认为阀处于半开，若所有行均可读取的话，可认为阀处于全开。 在此描述的其它实施例中，可去除屏蔽体，并且手持式读取器可被构造成包括聚焦天线系统或其它狭窄聚焦的读取元件，以便能够远程读取(或询问)个体无线ID标记。 例如，无线ID标记可沿阀杆的纵轴分布并且手持式读取设备可被指向或瞄准一个或多个无线ID标记，以确定阀杆的位置(例如冲程百分比)。也就是说，在这些实施例中，手持式读取器和无线ID标记被构造成能选择性或个体地读取或询问无线ID标记。在此描述的示例性阀位置指示器还可用于远程地确定旋转式阀轴的位置。例如， 在此描述的一些实施例中，第一组无线ID标记被耦接至载体和/或被直接至阀轴，而第二组无线ID标记被耦接至屏蔽体。第一组无线ID标记被置于屏蔽体之后，屏蔽体包括开口， 取决于阀轴的旋转，当第一组无线ID标记与开口相对时，通过该开口可使第一组无线ID标记暴露。由此，改变阀轴相对于屏蔽体的旋转可使第一组无线ID标记被暴露或屏蔽。在操作中，当阀处于关闭位置时，第一组无线ID标记被置于在屏蔽体之后(即不与开口相对，且因此，不可读取)。当阀轴旋转至打开阀时，第一组无线ID标记在开口处变为可视的，且因此可读取。在其它实施例中，无线ID标记的位置可翻转，以使当无线ID标记在开口中可视时，阀处于关闭，而当无线ID标记在开口中不可视时，阀是打开的或是部分打开的。无论在此描述的阀位置指示器是用于滑动式阀或是转动式阀，均可使用多个无线 ID标记来提供冗余性。使用冗余的无线ID标记确保技工、操作者或其它人员即使在阀杆或阀轴上的一个标记不工作时也能确定阀的位置。另外，一个或多个冗余的无线ID标记的故障提供在阀上的无线ID标记需要维护的通知。另外，无线ID标记可提供冗余的位置识别(比如说，例如25%、50%、75%等的冲程百分比等)，其能够与例如从反馈传感器获取的位置值进行比较，其中该反馈传感器可以是阀控制装置的一部分。通过这种方式，现场技工或其它人员可使用手持式读取器设备获取来自一特定阀的反馈传感器的位置值以及由与该特定阀相关的无线ID标记所提供的位置指示。从反馈传感器和无线ID标记获取的位置识别的比较可指示是否存在问题(例如， 位置值是否实质地不同)。通常来说，由无线ID标记所提供的位置识别的分辨率明显低于由反馈传感器所提供的。因此，可执行位置值的粗略比较来检测明显的潜在的操作问题。例如，若反馈传感器指示阀处于50%打开，而无线ID标记提供指示阀处于100%打开的信息， 则可能存在问题而应当检查。操作者所使用的手持式读取设备也可被用于读取阀上的其它标记以收集位置信息之外的额外信息。示例性额外信息包括阀维护历史、阀出厂信息、安装信息、阀制造及型号、推荐的备件、联络信息或是维护程序。这些额外信息可用于通过消除人手动地输入信息的需求而便于阀的检查和维护。现参照附图，图1示出包括示例性位置指示器112的示例性阀组件110的一部分。 示例性阀组件Iio包括耦接至阀塞(参照图12)的阀杆114。第一组标记或识别器设备116 包括第一标记或识别器设备118和第二标记或识别器设备120，它们均被耦接至阀杆114。 在此实施例中，第一组识别器设备116通过阀杆容纳器122被耦接至阀杆114，该阀杆容纳器122被示为供阀杆114穿过的环形体或圆柱体。在其它实施例中，第一组识别器设备116 还可被直接耦接至阀杆114。示例性位置指示器112还包括第二组识别器设备124，该第二组识别器设备124包括第三识别器设备126和第四识别器设备128。第二组识别器设备124 耦接至底座容纳器或屏蔽体130。在本实施例中，屏蔽体130是静止的，而阀杆容纳器122 可相对其移动。另外，屏蔽体130可以是分立部件，或者也可以与阀体(未图示)成一体。 此外，屏蔽体130可由金属制成，或者当屏蔽体130是分立部件的情况下，屏蔽体130可以由其它任何合适的材料制成。再者，屏蔽体130被示出为具有可容纳阀杆114的腔体131 的圆柱体。阀杆容纳器122也被嵌套在腔体131内，如下所述。识别器设备118、120、126和128可提供任何合适类型的可视、可感、信号发生识别设备，诸如，例如射频标识(RFID)标记、发光二极管(LED)、标签、条形码、电磁设备、应答器、近场通信设备等。另外，在所示的实施例中，识别器设备118、120、126和128通过任何合适的机械或化学的紧固件而被耦接至阀杆容纳器122和屏蔽体130的外径。在其它实施例中，识别器设备118、120、126和128可嵌入阀杆容纳器122和/或屏蔽体130内。图1示出处于打开位置的示例性阀110，在该打开位置上，耦接至阀杆114的阀塞或其它流体控制构件不与阀座(参照图21))接合，由此流体可从流体入口经由阀110流至流体出口。图2示出处于关闭位置的示例性阀110，在该关闭位置上，阀塞与阀座1216接合，由此防止流体流过其中。在处于关闭位置时，阀杆114朝下(图1和图2中的示出的方向)移动，并且阀杆容纳器122和第一组识别器116朝内部移动而被屏蔽体130环绕，由此防止信息(例如ID)经由识别器设备116传输(例如电磁地或光学地传输、读取等)至远程读取器设备。屏蔽体130的内径132形成屏蔽件，或具有耦接至内径132的至少一部分的屏蔽装置以防止从第一组识别器设备116获取信息或者与第一组识别器设备116通信。例如， 在识别器设备118、120、124和126为射频ID(RFID)标记的那些实施例中，内径123可以是金属层，该金属层实质地阻碍电磁无线电信号从那里发出并且，因此使得识别器设备118、 120不可读取或无法传输信息。然而，第二组识别器设备124被耦接至屏蔽体130的外径， 因此，不受屏蔽也不防止将信息传输至远程读取器设备。因而，(对于在此详述的不需要维护的范围内)第二组识别器设备124保持可读。为了确定阀的位置，操作者将读取设备瞄准或指向阀110的方向，以便获取对识别器设备118、120、126和128存在与缺少(例如，可读性或可感知性)的指示，该读取设备将在下文中进行更详细描述。四个识别器设备118、120、126和128中每个识别器设备的存在与缺少的各种组合提供了有关阀110位置和/或与识别器设备118、120、126和128的操作相关的维护需求的信息。若读数指示识别器设备118、120、126和128存在(并且由此能故将识别器信息传递给读取设备)，则人员可得到阀110处于全开且各个识别器设备118、 120、126和128处于良好运行状态的指示。另一方面，若只有第二组识别器设备124被检测出，则人员可得到阀110处于关闭且第二组识别器设备124处于良好运行状态的指示。 此外，若第一组识别器设备116中只有一个识别器设备存在且第二组识别器设备 124中的两个识别器设备都存在的话，则阀110被指示为打开且阀杆容纳器122需要维护 (例如，耦接至阀杆容纳器122的第一组识别器设备116中的一个识别器需要服务)。类似地，若第一组识别器设备116中的两个识别器设备都存在且第二组识别器设备124中的一个或没有识别器存在的话，则阀110处于打开且屏蔽体130需要维护(例如，耦接至屏蔽体 130的识别器设备中的一个需要服务)。还有，若第一组识别器设备116中只有一个识别器存在且第二组识别器设备124中的一个或没有识别器设备存在的话，则阀110处于打开且阀杆容纳器122和屏蔽体130均需要维护。另外，若第二组识别器设备124中只有一个识别器设备存在，则阀110处于关闭且屏蔽体130需要维护。最后，若识别器设备118、120、 126和128均没有存在的话，则位置指示器112都未被正确读取或需要维护。 需要维护的指示可建议为需要用具有正常操作的识别器设备的阀杆容纳器122 或屏蔽体130来更换阀杆容纳器122或屏蔽体130。替代地，可单独对识别器设备118、120、 126和128中的任意一个进行更换、维修、调节或服务。由于识别器设备118、120、126和128 具有有限的寿命，因此，多个识别器设备的使用显著增加了人员(例如，服务技工)能够使用远程读取器设备来远程地确定阀位置的可能性。例如，若阀杆114上的一个识别器设备无法按需求运行，阀杆114上的另一个识别器设备可被读取而继续提供阀位置的指示。另夕卜，第二阀杆识别器设备的缺少(即第二阀杆识别器设备无法将信息传输至读取器)可指示阀杆容纳器122及其识别器设备需要维护。在屏蔽体130上多种识别器设备的使用为底座130提供相同类型的冗余指示。因而，在此描述的各实施例中，识别器设备118、120、126和128的存在与缺少的不同组合提供冗余信息，其提供任何识别器设备的故障的足够通知。该冗余信息显著地减少了因识别器设备118、120、126和128中的多数或全部识别器设备同时需要维修而无法确定阀110位置产生的状况的可能性。图3是示例性位置指示系统310的示例性实施方式，该位置指示系统310可用于远程地确定阀位置并收集识别信息，并且它可与在此描述的识别器设备或读取器设备中的任意一个形成一体。示例性位置指示系统310包括一个或多个位置指示器312，其可如一个或多个上述的识别器设备一样实施。示例性指示器312包括信号发生器314和收发器或应答器316。在本实施例中，信号发生器314可提供包含唯一与指示器312对应的识别器码的信号。如上所述并在下文中更详细地描述，手持式读取器设备(例如读取器设备318)可用于接收来自耦接至阀的一个或多个无线识别器设备的一个或多个信号，并从该信号中提取一个或多个唯一的识别器码，并分析所接收到的一个或多个唯一的识别器码的组合(例如，识别器码的存在或缺少)来确定阀的位置。在本实施例中，应答器316可包括天线以传输由信号发生器314所产生的信号。在一些实施例中，指示器312可包括自身的电源(例如蓄电池)或可从耦接至阀的设备供电和/或可经由通过读取器设备(例如读取器318)所发送的信号接收电力。因此，在指示器312使用RFID技术的那些实施例中，指示器312可以是被动的、半被动的或主动的RFID标记。在指示器312实施近场通信和/或被动RFID技术的那些实施例中，如上所述，从读取器设备接收电力信号。在一些实施例中，屏蔽体(例如图1的屏蔽体130)阻碍或阻止从读取器设备接收激活、如电源、信号，以使指示器312无法被激活并且无法将信息传输至读取器设备。示例性位置指示系统310还包括读取器318，该读取器318经由通信通道或线路 320通信地耦接至指示器312。在该实施例中，通信通道320是无线通信通道。在其它实施例中，通信通道320可以是从读取器318延伸的并且插入指示器312的电线或电缆，反之亦然，并承载一个或多个模拟和/或数字信号。另外，通信通道320可以是将读取器318耦接至多个指示器312的多站式连接，或者通信通道320可以是点对点连接等。
在图3的实施例中，读取器318包括接收器322，以便收集数据诸如，例如来自指示器312的识别信息、阀位置信息和/或维护信息。接收器322可包括天线(参照例如图 12)，以便发送信号和/或电力至指示器312并收集从指示器312无线传输的信号。在本实施例中，接收器322可从多达例如约数米的距离之外的指示器312收集数据。为了控制位置指示系统310的各种操作，位置指示系统310设有处理器324。在一示例性实施方式中，处理器324能够使用微型处理器或微型控制器来实施。处理器324将指令或命令传递至位置指示系统310的其它部分，以便对那些部分的运行进行控制。为了存储数据诸如，例如识别信息、阀位置信息和/或维护信息，示例性读取器 318包括存储器326。存储器326可包括内部数据库，该内部数据库包括任意期望类型的易失性和/或非易失性存储器诸如，例如，静态随机存取存储器(“SRAM”)、动态随机存取存储器(“DRAM”)、闪存、只读存储器(“ROM”)等。存储器326可包括任何期望类型的海量存储设备，包括硬盘驱动器、光驱动器、磁带存储设备等。另外，在一些实施例中，存储器326 可以是或包括插入式外部存储设备诸如，例如，CD-R0M、USB存储棒、磁盘等。存储在存储器 326中的信息可被取出以供操作员将来使用和/或经由读取器318显示以供立即使用。另夕卜，存储器326能够存储有关一个或多个阀的位置的信息，例如包含在过程控制系统中的多个阀的位置的地图，其可用于在需要读取和/或测试时定位任意阀。为了显示来自指示器312的和/或存储在存储器326中的信息，示例性位置指示系统310包括显示器328。显示器328可提供任何类型的视觉演示包括(例如，液晶显示器 (LCD)、阴极射线管(CRT)显示器等)、听觉演示或包括振动的其它演示等。显示器328向操作者演示信息，以向操作者提供必要知识来采取适当动作(例如打开已关闭的阀、关闭已打开的阀、服务需维护的阀等)。在一些实施例中，读取器318可包括导航单元330诸如，例如，与全球定位系统 (GPS)兼容的单元。导航单元330能够向操作者提供实时位置信息和方向，以便将操作者引导至过程控制系统中的一个或多个阀以进行测试和/或读取。过程控制系统及其所包括的阀的详细情况可被存储在如上所述的存储器326中。另外，导航单元330可确定还没有被测试和/或读取的阀的邻近度。通过这种构造，如果操作者位于要被读取的阀旁边，而操作者开始远离开该阀时，导航单元330检测出该增加的距离。读取器318于是能够警告操作者旁边的阀即将被错过。这些通知能够增加调查过程控制系统中所有阀的效率。为了警告操作者还没有被测试和/或读取以及根据导航单元330可能被操作者错过的阀和/或指示器312，示例性位置指示系统310包括警告单元332。警告单元332输出任何合适的通知包括，例如，通过扬声器的声音警报、通过显示器或其它光源输出的 闪光、 振动等。虽然实施系统310的示例性方式已经在图3中加以说明，但图3所说明的一个或多个元件、过程和/或设备可被结合、分割、重组、省略、去除和/或以其它方式实施。此外， 图3中的示例性指示器312、示例性信号发生器314、示例性应答器316、示例性通信通道 320、示例性读取器318、示例性接收机322、示例性处理器324、示例性存储器326、示例性显示器328、示例性导航单元330、示例性警告单元332和/或、更普遍地来说、示例性系统310 可以硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任意结合来实施。因而，例如，示例性指示器312、示例性信号产生器314、示例性应答器316、示例性通信通道320、示例性读取器318、示例性接收器322、示例性处理器324、示例性存储器326、示例性显示器328、示例性导航单元330、示例性警告单元332和/或、更普遍地来说、示例性系统310可由一个或多个电路、可编程处理器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)和/或现场可编程逻辑器件(FPLD)等来实施。此外，除了图3中所示的那些元件、过程和/或设备之外或是作为它们的代替，图3的示例性系统310还可包括一个或多个元件、过程和/或设备，和/或可包括一个以上的任意或所有所示出的元件、过程和/或设备。 图4和图5示出的是表示可用于实施图3的系统310的示例性过程的流程图。在本实施例中，示例性过程包括由诸如图3示出的处理器324的处理器执行的程序。该程序可体现于存储于与处理器324相关联的有形介质中的软件，该有形介质诸如是CD-ROM、软盘、硬盘、数字多用碟(DVD)或存储器(例如存储器326)，但作为替代，该程序的整个和/或部分可以以众所周知的方式由不同于处理器324的设备执行和/或体现于固件或专用硬件中。例如，任何或所有的示例性指示器312、示例性信号产生器314、示例性应答器316、示例性通信通道320、示例性读取器318、示例性接收机322、示例性处理器324、示例性存储器 326、示例性显示器328、示例性导航单元330、示例性警告单元332和/或、更普遍地来说、 示例性系统310等可通过软件、硬件和/或固件来实施。此外，尽管参照图4和图5所示的流程图来描述示例性程序，许多其它的实施示例性系统310的方法可替换地使用。例如，块的执行的次序可改变，和/或所述的一些块可以被改变、移除或组合。更详细地转向图4和图5，结合图1和图2的示例性位置指示器112及识别器设备118、120、126和128、图3的指示器312、图3的示例性读取器以及图3的示例性位置指示系统310来描述图4和图5的示例性方法。然而，图4和图5的示例性方法可被更普遍地应用来实施其它阀位置指示器。图4和图5的流程图用于描述示例性位置指示系统310 如何获得有关阀位置和系统诊断的信息和过程信息。图4示出示例性远程阀位置读取过程410。在示例性过程410中，操作者或其它人员读取标记(块412)，其可能是，例如，图1和图2的识别器设备118、120、126和128和 /或图3的指示器312。标记可由诸如图3的读取器318之类的手持式读取设备来读取。 示例性过程410接着确定任何标记是否存在(块414)。例如，图3的读取器318的处理器 324可确定接收机322是否已接收到来自任何的指示器312的信号(例如包括唯一的识别器码)。若标记应当存在但却没存在的话，示例性系统310指示系统需要维护(块416)。若没有标记存在，则可能所有标记均需要服务。替代地，若没有标记存在，则操作者可能没有将读取器318朝着所要监测或检查的阀中的阀位置指示器的正确的方向上定向。若读取器 318没有正确定向，则导航单元330和警告单元332可协作以警告操作者，并且示例性过程 410可提供“未适当定向”的指示来代替块416的系统维护指示。若存在一个或多个标记，示例性过程410确定是否所有冗余标记(例如，图1及图 2的识别器设备120及128)均存在(块418)。为了确定是否所有的冗余标记均存在，读取器318的示例性处理器324确定接收机322是否已接收到来自冗余的指示器312 (例如识别器设备120和128)的信号。若所有冗余的标记均存在，则不需要维护并且示例性过程410 确定阀的位置(块420)。例如，若图1和图2的识别器设备118、126及其冗余的识别器设备120、128被确定存在的话，则示例性过程410确定阀位置处于打开。若只有第二组识别器设备124中的识别器设备126及其冗余的识别器设备128被确定存在，则示例性过程410确定阀位置处于关闭。在该位置上，第一组识别器设备116的识别器设备118及其冗余的识别器设备120在屏蔽体130后面被屏蔽，因而，不可读取且无法传输指示它们存在的信息 (例如唯一的识别器码)。若所有的 冗余的标记均不存在(块418)，则示例性过程410指示需要对未存在的冗余标记进行维护(块422)并确定阀位置(块420)。存在和/或不存在的标记和冗余的标记的各种组合将参照图5在下文中更详细地说明。转向图5，示例性阀位置和系统诊断过程510包括使用读取器(例如图3的示例性读取器318)来获取来自多个标记、指示器或识别器设备的读数(块512)，它们可以是图3 的示例性指示器312和/或、更具体来说、图1和图2的示例性识别器设备118、120、126和 128中的一个或多个。示例性过程510确定是否从第一识别器设备(例如第一识别器设备118)接收到读数(块514)。如上所述，读数可以是唯一的识别器码或任何其它类型的信号、能量或事件，其可由人和员/或机器检测得到并且可用于识别在阀的一特定位置上的一特定阀的一特定标记的存在。在本实施例中，来自第一识别器设备的读数由符号“A”表示。类似地，来自第二、第三和第四识别器设备的读数分别由“B”、“C”和“D”表示。若来自第一识别器设备的读数已被获取，则示例性过程510确定来自第二识别器设备(例如第二识别器设备120) 的读数是否已被获取(块516)。若来自第二识别器设备的读数已被获取，则示例性过程510 确定来自第三识别器设备(例如第三识别器设备126)的读数是否已被获取(块518)。若来自第三识别器设备的读数已被获取，则示例性过程510确定来自第四识别器设备(例如第四识别器设备128)的读数是否已被获取(块520)。若来自第四识别器设备的读数已被获取，则示例性过程510输出“ABCD” (块522)，以及若来自第四识别器设备的读数没有被获取，则示例性过程510输出“ABC” (块524)。返回块518，若来自第三识别器设备的读数没有被获取，则示例性过程510确定来自第四识别器设备的读数是否被获取(块526)。若来自第四识别器设备的读数已被获取， 则示例性过程510输出“ABD” (块528)，以及若来自第四识别器设备的读数没有被获取，则示例性过程510输出“AB” (块530)。返回块516，若来自第二识别器设备的读数没有被获取，则示例性过程510确定来自第三识别器设备的读数是否被获取(块532)。若来自第三识别器设备的读数被获取，则示例性过程510确定来自第四识别器设备的读数是否已被获取(块534)。若来自第四识别器设备的读数已被获取，则示例性过程510输出“ACD” (块536)，以及若来自第四识别器设备的读数没有被获取，则示例性过程510输出“AC” (块538)。返回块532，若来自第三识别器设备的读数没有被获取，则示例性过程510确定来自第四识别器设备的读数是否被获取(块540)。若来自第四识别器设备的读数已被获取， 则示例性过程510输出“AD” (块542)，以及若来自第四识别器设备的读数没有被获取，则示例性过程510输出“A” (块544)。返回块514，若来自第一识别器设备的读数没有被获取，则示例性过程510确定来自第二识别器设备的读数是否被获取(块546)。若来自第二识别器设备的读数已被获取， 则示例性过程510确定来自第三识别器设备的读数是否已被获取(块548)。若来自第三识别器设备的读数已被获取，则示例性过程510确定来自第四识别器设备的读数是否已被获取(块550)。若来自第四识别器设备的读数已被获取，则示例性过程510输出“BCD” (块 552)，以及若来自第四识别器设备的读数没有被获取，则示例性过程510输出“BC” (块 554)。 返回块548，若来自第三识别器设备的读数没有被获取，则示例性过程510确定来自第四识别器设备的读数是否被获取(块556)。若来自第四识别器设备的读数已被获取， 则示例性过程510输出“BD” (块558)，以及若来自第四识别器设备的读数没有被获取，则示例性过程510输出“B” (块560)。返回块546，若来自第二识别器设备的读数没有被获取，则示例性过程510确定来自第三识别器设备的读数是否被获取(块562)。若来自第三识别器设备的读数已被获取， 则示例性过程510确定来自第四识别器设备的读数是否已被获取(块564)。若来自第四识别器设备的读数已被获取，则示例性过程510输出“CD” (块566)，以及若来自第四识别器设备的读数没有被获取，则示例性过程510输出“C” (块568)。返回块562，若来自第三识别器设备的读数没有被获取，则示例性过程510确定来自第四识别器设备的读数是否被获取(块570)。若来自第四识别器设备的读数已被获取， 则示例性过程510输出“D” (块572)，以及若来自第四识别器设备的读数没有被获取，则示例性过程510输出错误信息诸如，例如零或空集符号“0” (块574)。示例性过程510可为相同或不同的阀而重启。如上所述，图4和/或图5中示出的一个或多个块可被结合。此外，确定是否获得来自一个或多个识别器设备的读数可同时或实质地同时进行。另外，尽管图5所描述的实施例使用了四个识别器设备，任何其它数量的识别器设备可被实施，例如包括一个、两个、 三个、五个、六个等。另夕卜，图5中所示的输出是“A”、“B”、“C”和“D”的各种组合。然而，在其它实施例中，输出可以是任何其它类型的符号、或码、值等。此外，输出可以是将阀的状态(即打开、 关闭、打开百分比和/或一个或多个识别器设备或相关的容纳器维护需要)立即传送给操作者的文字或文本。图6示出的表说明了与图5中示出的示例性输出相对应的阀位置和诊断读数。如图6所示，在输出为“ABCD” (图5的块522)时，读取器设备318可关于阀的位置和需要维护或在本例中无需维护来显示“打开”和/或“正常”。“ACD”(块536)或“BCD，，(块552) 的输出指示阀处于打开且阀杆容纳器(例如图1的阀杆容纳器122)需要维护，这是由于阀杆容纳器122和/或第一识别器设备116和第二识别器118中的一个需要进行更换、维修、 调节或其它服务。此夕卜，在输出是“ABD”(块528)、“ABC”(块524)或“AB”(块530)时，阀处于打开且底座容纳器或屏蔽体(例如图1的屏蔽体130)需要维护，这是由于屏蔽体130 和/或第三识别器设备126和第四识别器128中的一个需要进行更换、维修、调节或其它服务。在输出为“AD” (块 542)、“AC” (块 538)、“A” (块 544)、“BD，，(块 558)、“BC，，(块 554) 或“B”(块560)时，阀处于打开且阀杆容纳器122和屏蔽体130均需要维护。若输出读出为“CD”(块566)，则阀处于关闭且不需要维护。“C”(块568)或“D”(块572)的读数指示
阀处于关闭且屏蔽体130需要维护。错误信息诸如例如零或空集符号“0”(块574)的输
出，意味着需要维护或者意味着读取器设备318未适当地对准任何识别器设备。
图7示出耦接至阀110的另一示例性位置指示器705。在示例性位置指示器705 中，第一组识别器设备116包括第五至第十识别器设备710、712、714、716、718和720。第一组识别器设备116是在本实施例中沿纵向设置的成对出现的多个识别器设备。然而，在其它实施例中，任何数量或构造的识别器设备可包括一个、三个等的行。图7示出阀110处于打开位置，对此耦接至阀杆容纳器122的各个识别器设备118、120、710、712、714、716、718 和720的存在是可检测出的。图8 中，阀110处于打开位置与关闭位置中间的位置。此部分打开位置可通过读取识别器设备的存在与缺少来识别。由于第一组的多个识别器中只有一部分可读取，操作者被告知阀110没有完全关闭。在完全关闭的位置上，耦接至阀杆容纳器122的识别器设备118、120、710、712、714、716、718和720中任意一个均不可读取(与图2所示的实施例相似)。替代地，图7和图8的示例性位置指示器705可包括耦接至阀杆114的单排的无线识别器设备。然而，尽管在本实施例中描述了一排，但也可以使用任何定向或排列型式的无线识别器设备。在本实施例中，可能会有一个、两个、三个或任意数量的无线识别器设备 118、710、714和718，每个识别器设备均具有与之相关的值(例如冲程或打开百分比)。例如，识别器设备118、710、714和718可具有分别与之相关的值0、25、50和100，它们是以百分比表示的阀的位置的文字指示(即，0、25、50和100分别意味着全关、四分之一打开、半开、全开)。类似地，例如也可以使用包括33、67等其它值。此外，在其它实施例中，值可以是变量，其间接地指示阀的位置。例如，值可以是“X”来表示识别器设备的存在，一定数量的“X”关联于阀位置，而不同数量的“X”关联于不同的阀位置。附加地或替代地，阀的位置可向操作者指示阀的操作状态和/或需要或不需要服务。远程无线电子读取器(例如图3的读取器318)可使用，例如，近场通信协议和/或缩窄聚焦天线来传输缩窄激发场，以激活一个或多个识别器设备。在读取器处，从识别器设备接收到信号诸如，例如，经编码的信号。值指示阀的位置。在某些实施例中，人员可将读取器(例如缩窄激发场)瞄准阀(例如长冲程阀)上的位置(例如在无线识别设备处)，以便从该无线识别设备获取指示阀的位置的单一读数。在其它实施例中，人员可从多个识别器设备获取读数，并且操作者能够通过，例如，使用所接收到的值中的最大值来确定阀的位置。另外，读取器可包括方向定位引导件(例如光线、激光等)来帮助操作者将读取器指向于一特定的无线识别设备。图9和图10示出的是另一实施例，其中阀910是转动式阀(与例如参照图1、图2、图7及图8所描述的滑动式阀110相对)，该转动式阀通过使轴912绕阀轴912的纵向轴线沿图9和图10所示的箭头方向转动来打开和关闭。在本实施例中，阀位置指示器914包括第一组标记或识别器设备916，其包括第一标记或识别器设备918以及第二标记或识别器设备920，它们均耦接至阀轴912。在本实施例中，第一组识别器设备916 被直接耦接至阀轴912。在其它实施例中，第一组识别器设备916可通过阀轴容纳器(未图示)而被直接耦接至阀轴912，该阀轴容纳器可与上述阀杆容纳器122相似。示例性位置指示器914还包括第二组识别器设备922，该第二组识别器设备124包括第三识别器设备924 和第四识别器设备926。第二组识别器设备922被耦接至底座容纳器或屏蔽体928。在本实施例中，识别器设备918、920、924和926与上述的识别器设备118、120、126和128相似。 同样地，屏蔽体928与上述屏蔽体130相似，除了在此所指出的以外。例如屏蔽体928包括屏蔽件或具有屏蔽装置，其耦接至其内径930的至少一部分，从而防止从第一组识别器设备916读取或获取信息、或是与第一组识别器设备116通信。 在图9和图10所示的替代的位置指示器914中，屏蔽体928具有窗或开口 932。 如图9所示，第一组识别器设备916与开口 932相对(即对准)。在此位置中，识别器设备 918、920、924和926的每一个均是可读取的，且如上所述，阀910处于打开且识别器设备 918,920,924和926和/或屏蔽体928不需要维护。当阀轴912转动，第一组识别器设备916与阀轴912—起转动，且如图10所示，第一组识别器设备916移出而不与窗932对准。在本构造中，第一组识别器设备916被置于在屏蔽体928的屏蔽件930后，且，因此不可读取。只有第二组识别器设备922是可读取的， 这指示阀910处于关闭位置。在其它实施例中，可将识别器设备918和920翻转，从而第一组识别器设备916的存在指示阀910处于关闭。此外，虽然窗或开口 932被示为图9和图 10中的屏蔽体928的孔，但是在其它实施例中，开口 910可以是屏蔽体928的没有耦接至屏蔽面930的区域。图11示出楔形浇口阀1110的局部剖视图和放大图，该楔形浇口阀1110包括可操作地耦接至手轮1114的阀杆1112。阀杆1112耦接至楔形浇口 1116，其可移动1112来打开或关闭阀1110。虽未在图11中示出，上述示例性位置指示器112可通过以与图1的指示器耦接至阀杆114相同的方式将指示器耦接至阀杆1112，从而纳入本实施例。另外，若有必要，也可包括与上述实施例的屏蔽体130相类似的屏蔽体。图11也示出示例性读取器1118，它可被操作者用于从可包括在本实施例中的任意的位置指示器(例如图1的滑动式阀的第一及第二组识别器设备116和124、图9的转动阀的位置指示器914等)获取信息。在本实施例中，读取器1118包括嵌入式接收机或收发器诸如，例如，天线以从识别器设备接收信息。如上所述，来自这些识别器设备的信息能够用于确定阀1110是否处于打开或是关闭并且确定是否需要维护。读取器1118可在多协议环境下使用，且被设计成在数据收集应用中免除人工干预以及视线限制。有关读取器1118 的更详细内容已经关于图3的系统310在上文中加以描述。图12示出表示与示例性阀1210的其它结构相关的示例性阀杆1212的局部剖视图。如上所述，阀杆1212被耦接至阀塞1214，该阀塞1214接合至阀座1116以打开或关闭阀1210。虽未在图12中示出，上述示例性位置指示器112也可被纳入本实施例。此外，图 12中示出的示例性阀1210还包括额外的识别器设备1218。额外的识别器设备1218包括识别信息诸如，例如，阀维护历史、阀出厂信息、安装信息、阀制造及型号、推荐的备件、联络信息或是维护程序中的一个或多个。图12也示出了示例性定位器1220，该定位器1220可包括嵌入式或一体式读取器或其它RFID能力，操作者可用它从额外的识别器设备1218获取信息。在本实施例中，定位器1220中的读取器可包括接收器或天线1222以从额外的识别器设备1218接收信息。在其它实施例中，定位器1220可包括任何其它合适的接收设备以从额外的识别器设备1218 来接收和/或读取信息。传统地，识别信息是由操作者手动输入的。额外的识别信息的便利和自动的读取减少了阀的装配、评估、测试和维护时间。此外，在其它实施例中，定位器 1220的读取器可从例如图1的第一及第二识别器设备116及124读取信息。如上所述，来自这些识别器设备的信息能够用于确定阀1210是否处于打开或是关闭并且确定是否需要维护。在本实施例中，定位器1220的读取器可附加地或替代地通过现场总线网络通信至， 例如，耦接至网络的现场设备、控制器或其它设备。另外，在某些实施例中，编码的(例如色标的)设备可用于在此描述的任何部件 (例如阀杆容纳器122和/或屏蔽体130)，以进一步增强部件的手动和可视性检查。另外， 尽管在此描述的实施例详细描述了使用位置识别器来确定阀的位置，但是在此描述的示例性阀指示器可更通常地应用于其它具有离散位置的可动部件的设备，包括例如开关和/或制动器。此外，在此描述的实施例可整体或部分地结合到手动和/或自动控制型滑动式阀、 转动式阀和/或其它阀中。另外，在此描述的示例性阀位置指示器可作为自动控制阀中的位置反馈操作的冗余操作而用于指示阀位置。例如，包括可自动确定阀的位置的电位计或其它传感器或位置指示器的阀可将包括与阀的位置相关的信息的信号发送至读取器(例如图11的读取器 1118)。另外，读取器可根据在此描述的任何无线识别器实施例来独立地收集与阀的位置相关的信息。由读取器所收集的信息和由自动位置传感器所发送的信息可(例如同时地)显示在读取器上供操作者比较。若信息相符合或实质上相符合，则操作者能够以较高的可信度确认阀的位置和/或适当操作。若信息不相符合，则阀和/或位置指示器可能需要进行维护、更换或其它服务。
尽管在此描述了某些方法、设备和制造品，但本发明的覆盖范围不局限于此。恰恰相反，本发明覆盖字面上或是按照等同原则恰当地落入随附的权利要求书的范围中的所有方法、设备和制造品。
权利要求
1.阀位置指示器，包括无线识别器设备，所述无线识别器设备耦接至阀杆或阀轴而与所述阀杆或阀轴一起移动，其中所述无线识别器设备用于将指示所述阀杆或阀轴的位置的信息传输至远程无线电子读取器；以及屏蔽体，该屏蔽体用于当所述阀杆或阀轴处于第一位置时防止所述无线识别器设备将所述信息传输至所述远程无线电子读取器，并且当所述阀杆或阀轴处于第二位置时允许所述无线识别器设备将所述信息传输至所述远程无线电子读取器。
2.如权利要求1所述的阀位置指示器，其特征在于，无线识别器包括射频发送器设备。
3.如权利要求1所述的阀位置指示器，其特征在于，还包括多个耦接至所述阀杆或阀轴的无线识别器。
4.如权利要求3所述的阀位置指示器，其特征在于，所述多个无线识别器中的至少一个相对于所述多个无线识别器中的另一个是冗余的。
5.如权利要求3所述的阀位置指示器，其特征在于，所述多个无线识别器中的至少一个没有耦接至阀杆或阀轴，并且无论所述阀杆或阀轴的所述位置如何，均将另外的信息传输至所述无线读取器。
6.如权利要求3所述的阀位置指示器，其特征在于，所述多个无线识别器中的至少一些被排列在所述阀杆或阀轴上，以将指示所述阀杆或阀轴的在全开位置与全关位置之间的位置的信息传输至所述远程无线电子读取器。
7.如权利要求3所述的阀位置指示器，其特征在于，所述无线识别器中的每一个均将各自唯一的识别器码传输至所述远程无线读取器。
8.如权利要求1所述的阀位置指示器，其特征在于，所述屏蔽体包括实质地阻止从所述无线识别器至所述远程无线读取器的电磁信号的发送的材料。
9.如权利要求1所述的阀位置指示器，其特征在于，所述屏蔽体包括开口，当所述开口与所述无线识别器相对时，该开口使所述无线识别器能将信息穿过所述屏蔽体传输至所述远程无线读取器。
10.如权利要求1所述的阀位置指示器，其特征在于，所述屏蔽体是金属的圆柱体，其具有腔体以容纳所述阀杆或阀轴。
11.如权利要求1所述的阀位置指示器，其特征在于，所述无线指示器被耦接至附着于所述阀杆或阀轴的环状构件。
12.如权利要求1所述的阀位置指示器，其特征在于，指示所述阀杆或阀轴的所述位置的所述信息包括与所述无线识别器相关联的唯一的识别器码。
13.如权利要求1所述的阀位置指示器，其特征在于，所述屏蔽体通过阻止接收激活信号来防止所述无线识别器设备将所述信息传输至所述远程无线电子读取器。
14.确定阀的位置的方法，包括通过无线电子读取器获取来自一个或多个耦接至阀杆或阀轴的无线识别器设备的指示所述阀杆或阀轴的位置的信息；以及处理所述信息，以确定所述阀杆或阀轴的所述位置。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，获取所述信息包括获取与所述一个或多个无线识别器相对应的一个或多个唯一的识别符。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，处理所述信息包括确定来自所述一个或多个无线识别器的信息的存在或缺少；以及根据来自所述一个或多个无线识别器的所述信息的存在或缺少来确定所述阀杆或阀轴的所述位置。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括处理所述信息，以根据来自所述一个或多个无线识别器的信息的存在或缺少来确定维护状态。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，确定所述状态包括确定冗余的无线识别器或没有耦接至所述阀杆或阀轴的无线识别器是否正常运行。
19.阀位置指示器，包括无线地提供识别器码的装置；根据所述阀的位置来屏蔽所述识别器码的存在的装置；以及根据所述识别器码的所述存在或缺少来确定所述阀的所述位置的装置。
20.如权利要求19所述的阀位置指示器，还包括提供冗余的识别器码的装置；根据所述识别器码或所述冗余的识别器码中至少一个的存在或缺少来确定维护需求的装置。
21.如权利要求19所述的阀位置指示器，其特征在于，所述无线地提供识别器码的装置嵌套于所述根据所述阀的位置来屏蔽所述识别器码的存在的装置内。
22.阀位置指示器系统，包括耦接至阀杆或阀轴的第一无线识别器设备，其中所述第一无线识别器设备具有与之相关的第一值；以及激发所述第一无线识别器设备并读取所述第一值的远程无线电子读取器，其中所述第一值指示所述阀杆或阀轴的第一位置。
23.如权利要求22所述的阀位置指示器系统，还包括耦接至所述阀杆或阀轴的第二无线识别器设备，其中所述第二无线识别器设备具有与之相关的第二值，该第二值指示所述阀杆或阀轴的第二位置。
24.如权利要求23所述的阀位置指示器系统，其特征在于，所述读取器根据所述第一值或所述第二值来确定所述阀的所述位置。
25.如权利要求22所述的阀位置指示器系统，其特征在于，所述阀位置指示器在手动或自动控制型阀中对于位置反馈操作而言是冗余的。
26.如权利要求22所述的阀位置指示器系统，其特征在于，所述读取器包括方向定位引导件。
全文摘要
所述为远程可读取的阀位置指示器及相关的方法。示例性阀位置指示器包括无线识别器设备(116)，其耦接至阀杆(114)或阀轴，从而与所述阀杆或阀轴一起移动。所述无线识别器设备用于将指示所述阀杆或阀轴的位置的信息传输至远程无线电子读取器。所述示例性阀定位指示器还包括屏蔽体(130)，该屏蔽体(130)用于当所述阀杆或阀轴处于第一位置时防止所述无线识别器设备(116)将所述信息传输至所述远程无线电子读取器，而当所述阀杆或阀轴处于第二位置时允许所述无线识别器设备将所述信息传输至所述远程无线电子读取器。
文档编号F16K37/00GK102272502SQ200980154376
公开日2011年12月7日 申请日期2009年9月23日 优先权日2008年11月11日
发明者M·W·麦卡蒂 申请人:费希尔控制国际公司