具有集成式传感器的阀的制作方法

具有集成式传感器的阀
1.本发明涉及一种用于适于容纳其压力大于大气压的压缩气体或液化气体的容器的阀，这种类型的阀包括：阀本体，该阀本体设置有用于紧固至容器的螺纹；以及用于对与容纳在容器中的气体相关联的至少一个物理量进行检测的装置。
2.通常被称为“瓶”的这种容器被广泛地用作用于高压下的专用气体或医疗气体的容器，该专用气体或医疗气体例如为氧气、空气、工业气体、以及家用气体。
3.有一些阀通常与这种容器相关联，所述阀设置有各种功能，例如，对气体进行分配和对气体压力进行控制。
4.一些用于气体瓶的阀设置有压力指示器，该压力指示器用于允许显示瓶中所容纳的气体的压力值。
5.还存在设置有电子装置的阀，该电子装置除了显示瓶中所容纳的气体的压力值之外，还允许增加其他功能，特别地，这些电子装置可以包含：能够对瓶中的压力进行连续读取的压力传感器；用于对系统温度进行检测的热传感器；和能够处理这些数据的逻辑单元，从而根据当前消耗量提供预测使用结束的可能性；与被认为有风险的数据组合相关的一些警报器等。
6.为了监测与瓶中所容纳的气体相关的物理量，有必要使用包括传感器/换能器的检测装置。术语“传感器/换能器”意在被理解为将物理量转换成与采集系统和/或自动化系统相适应的电气量(电流或电压)的装置。
7.目前存在位于阀外部的检测装置，所述装置包括不同类型的传感器，并且这些不同类型的传感器对与例如压力、温度和加速度相关的一系列数据进行检测。
8.已知压力传感器例如被布置在压力计内，该压力计由箱形的本体构成，该本体相对于瓶的阀被安装在外部。
9.相对于阀位于外部的这种现有装置对整个产品的成本及其尺寸具有显著影响。
10.作为代替，期望能够生产出下述阀：在该阀中，附加装置的存在不会对尺寸和成本产生如此负面的影响。
11.此外，显然需要拥有一种可以容易地与不同类型的传感器相结合而无需根据应用类型对阀的结构进行复杂修改的阀。
12.因此，通过本发明所要解决的问题是提供一种用于适于容纳压缩气体或液化气体的容器的阀，该阀包括适于对与容器中所容纳的气体相关的物理量进行检测的检测装置，该检测装置在结构上和功能上被配置成至少部分地克服参照所引用的现有技术而提出的一个或更多个缺点。
13.本发明的另一目的是为了提供一种设置有检测装置而不会影响阀本身的特性、性能水平、功能性和当前接口的阀。
14.本发明的另一目的是为了提供一种可以很容易地设置有不同类型的传感器的阀，使用同一阀本体用于多种应用。
15.该目的和其他目的将通过本发明借助于根据所附权利要求来构造的具有检测装置的阀来实现。
16.特别地，本发明涉及的阀是一种用于适于容纳压缩气体或液化气体的容器的阀，该阀包括设置有适于紧固至容器的螺纹的阀本体以及适于对与容器中所容纳的气体相关的物理量进行检测的检测装置，其中，检测装置包括传感器部分，该传感器部分具有用于检测物理量的至少一个传感器，并且其中，阀本体包括通道，传感器部分被完全布置在该通道中。
17.相对于现有解决方案，提供合适的通道以及提供检测装置的传感器部分在阀本体内的相关定位允许减少尺寸且大幅降低成本，因为阀本体自身充当了传感器部分的容纳箱。
18.在优选的实施方式中，阀本体包括：具有主通道的主本体，优选地该主本体是管状的形式；以及具有第二级通道的第二级本体，优选地该第二级本体也是管状的形式。优选地，传感器部分被布置在第二级通道中。甚至更优选地，传感器部分被布置在第二级本体的第二级通道的内部端部的附近。
19.在一些实施方式中，阀本体的接纳有传感器部分的通道包括突出部，该突出部在通道内延伸，并且该突出部与传感器部分相互作用。
20.换句话说，阀本体成为测量链的一部分，该测量链包含传感器部分、该传感器部分的显著部分的容纳壳体或可变形元件。因此，该突出部与传感器部分的至少一个传感器在功能上相联接，以形成测量链的一部分。
21.在一些实施方式中，该突出部可以形成传感器部分的可变形元件。在这种情况下，瓶中所容纳的压缩气体将作用在阀本体的通道的突出部上。检测装置的传感器部分可以被联接至该突出部，所述传感器部分将对作用在该突出部上的物理量的强度进行检测。
22.应该注意的是，在任何情况下，该突出部均允许将传感器一体化在阀本体中，因此没有必要设置外部传感器连接和固定系统。
23.在其他实施方式中，该突出部可以形成传感器部分的容纳壳体。在这种情况下，瓶中所容纳的压缩气体将直接作用在检测装置的传感器部分上。传感器部分将对作用在该传感器部分上的物理量的强度进行检测。突出部充作抵接件，传感器部分被压缩气体迫使抵靠到该抵接件上。
24.在其他实施方式中，检测装置可以被直接安装在阀本体中，而不需要对阀本体的结构进行修改。优选地，该装置可以是标准类型，只要该装置具有适于安装在阀本体中的形式和尺寸。
25.根据本发明的另一方面，检测装置适于使所测量的数据在本地显示器上和/或直接在网络上可用(available，可获得)。检测装置可以被连接至用于传输和显示数据的其他装置，包括在投入市场之后(物联网插件装置)。
26.在一些实施方式中，被接纳在阀本体中的检测装置可以具有运行该检测装置所需的集成式能源。在其他实施方式中，检测装置可以被连接至相对于阀的外部供应系统。
27.参照附图，本发明的特征和优点将在本发明的若干实施方式的详细描述中进一步阐述，这些实施方式通过非限制性示例的方式示出，其中：
28.图1是具有检测装置的阀的立体图；
29.图2是根据第一实施方式的具有检测装置的阀的截面图；
30.图3是根据第二实施方式的具有检测装置的阀的截面图；
31.图4是示出了相对于阀本体的主内部通道的截面。
32.参照这些图，根据本发明，用于容器的阀被指定为1，该容器适于容纳压缩气体或液化气体并且联接至检测装置10。本发明的阀可以在任何技术领域中使用，诸如例如，本发明的阀可以在工业、医疗或集成式解决方案中使用。然而，所列举的内容仅仅是示例性且非限制性的。
33.所述类型的阀包括阀本体2，并且这是作为非限制性示例来例示的优选实施方式。
34.在优选的实施方式中，阀本体2包括彼此交错的至少两个本体，主本体3和第二级本体4。优选地，主本体和/或第二级本体具有管状的形式。如将理解的，图中所示的解决方案是优选的实施方式，并且阀及其部件的形状可能与所示出的形状不同。
35.在图中所示的情况下，本体3和4是基本垂直的，并且第二级本体4相对于主本体3具有较小的尺寸。
36.优选地，阀本体2还包括箱形本体13，例如，方形的箱形本体。
37.主本体3包括两个端部：上端部3a和下端部3b。下端部3b设置有螺纹3f，并且该下端部适于被连接至适于容纳压缩气体或液化气体的容器(未示出)。上端部3a适于被连接至流选择手柄(未示出)或者被连接至允许使用者施加期望的气体排出流速的其他选择装置。
38.如在所示的实施方式中可以看到，主本体3的两个端部3a、3b可以是基本竖向的且略微偏移，如在图4中可以较好地看到的。
39.第二级本体4包括两个端部：第一端部4a和第二端部4b。优选地，第一端部4a适于被连接至管道(未示出)，该管道被配置成将气体运送给使用者和/或用于将气体填充在容器内。优选地，第二端部4b适于被连接至显示装置(未示出，例如模拟压力计)，该显示装置允许使用者对所测量的物理量的强度进行显示。在一些实施方式中，端部4a、4b设置有螺纹，该螺纹为内部螺纹或外部螺纹。
40.优选地，主本体3和第二级本体4是中空的，并且该主本体和第二级本体4中的每一者均包括内部通道，分别是内部主通道5和内部第二级通道6。甚至更优选地，内部通道具有圆形的截面。
41.根据阀的类型，这种通道可以具有恒定的截面或可变的截面。在图中所示的情况下，主阀5在端部处设置有较宽的截面并且在中心部分中较为缩进，而第二级通道6具有基本恒定的截面。
42.根据本发明的另外方面，每个通道均设置有两个端部：主通道包括内部上端部5a和内部下端部5b(在图4中更明显可见)；第二级通道包括第一内部端部6a和第二内部端部6b。
43.主通道5和第二级通道6被放置成通过连通管道7进行连通。当阀1被打开时，瓶中所容纳的气体被引入到主通道5中，然后该气体穿过连通管道7行进到第二级通道6中。
44.优选地，主通道5遵循主本体3的线型，并且该主通道的特征在于端部5a、5b具有基本竖向的伸展部，并且这些端部通过倾斜的通道部分5c连接，如在图4中可以较好地看到的。
45.在未示出的另一实施方式中，阀本体2可以包括附加元件，可选地该附加元件也具有管状形状，能够使余留的装置被布置在该附加元件内。
46.该装置防止瓶被使用者完全清空，并且该装置有助于在瓶自身内维持轻微的超
压，从而防止引入外部污染物。
47.检测装置10包括传感器部分11，该传感器部分包括用于对与容器中所容纳的气体相关的物理量进行检测的至少一个传感器11a。
48.优选地，至少一个传感器11a被固定在传感器部分11的板状元件11b上。
49.在图中所示的实施方式中，传感器部分11被布置在第二级通道6内。优选地，传感器部分11被布置在第二通道6内位于第二内部端部6b附近。
50.在本发明的优选实施方式中，第二级通道6包括突出部8，该突出部在通道6内延伸并且该突出部与传感器部分11相互作用。将理解的是，在本发明的上下文中，术语“突出部”意在指代从第二级通道6的内部壁突出的任何元件。因此，除非另外说明，突出部8可以是任何形状的。
51.优选地，在第二级通道6内，突出部8被构造成相对于通道的内部位于第二级通道6的第二内部端部6b附近。
52.在图2中示出的实施方式中，突出部8构成了传感器部分11的可变形元件。优选地，在这种情况下，突出部8是将第二级通道6完全封闭的壁的形式，优选地是将整个第二级通道完全封闭的壁的形式。优选地，该壁沿与第二级通道6的轴线垂直的平面延伸。
53.瓶中所容纳的压缩气体将作用在第二级通道6的突出部8上。检测装置10的传感器部分11被联接至该突出部8，并且该传感器部分将对作用在该突出部上的物理量的强度进行检测。
54.例如，传感器部分11可以是被接合至突出部8的检测板。以此方式，传感器部分11能够对突出部8的变形进行检测。这种变形与作用在突出部8上的气体压力成比例。因此，形成突出部的壁的尺寸能够根据阀内的压力而变形。
55.在图3的实施方式中，此时被指定为80的突出部构成了传感器部分110的接触元件，该接触元件适于防止传感器部分110至少在第二级通道6内的平移方向上的平移移动。换句话说，该突出部构成了在此被指定为110的传感器部分的容纳壳体。将理解的是，在这些实施方式中，传感器部分110包括至少一个传感器11a，该至少一个传感器优选地固定至板状元件11b。
56.在一些实施方式中，该突出部形成从第二级通道6的内部壁朝向该第二级通道的中心延伸的环状件。
57.在这种情况下，瓶中所容纳的压缩气体将直接作用在检测装置10的传感器部分110上。传感器部分110将对直接作用在该传感器部分上的物理量的强度进行检测。突出部80充作抵接件，传感器部分110被压缩气体迫使抵靠到该抵接件上。传感器部分110可以包括承受变形的可变形本体，这种变形在气体压力增加时会变大。
58.还将注意到的是，在一些实施方式中，突出部8；80与第二级通道6被制成为单一件(single body：单一式本体、单体件)。
59.有利地，突出部8；80可以与传感器部分的至少一个传感器11a在功能上联接。这允许使第二级通道6成为传感器部分11；110的一部分，以及特别地允许使突出部成为传感器部分的一部分，从而形成测量链的一部分。
60.有利地，板状元件11b以支撑突出部8；80的方式被连接，使得板状元件与突出部之间的相互作用决定了板状元件11b的变形。
61.检测装置10可以包括连接器12、120，该连接器适于连接至用于对所测量的数据进行处理和传输的装置。
62.根据本发明的另一方面，检测装置10适于在本地显示器诸如lcd面板或屏幕上和/或在网站上提供数据。检测装置10可以连接至用于传输和显示数据的其他装置，包括在投入市场之后(物联网插件装置)。
63.在一些实施方式中，检测装置10可以具有运行该检测装置所需的集成式能源。在其他实施方式中，检测装置10可以被连接至相对于阀的外部供应系统。
64.因此，本发明通过实现若干优点解决了提出的问题，包括将传感器和检测装置整体地简单成一体在阀内的可能性。