离散阀流率转换器的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年12月15日提交的题为“离散阀流率转换器”的美国临时申请号62/091,965(代理人案卷号911-019.017-1//f-b&g-x0015us)的优先权，该申请特此通过引用整个并入本文。

本申请也与由本文中的发明人中的一个或多个开发的并且公开在以下申请中的技术族相关：

[1]2010年12月30日提交的题为“使用变化的等效系统特性曲线、aka自适应控制曲线的用于控制泵的方法和设备”的美国申请序列号12/982,286(代理人案卷号911-019.001-1//f-b&g-1001)，该申请于2014年4月15日被授予美国专利号8,700,221；和

[2]2012年12月17日提交的题为“用于控制变速泵的动态线性控制方法和设备”的美国申请序列号13/717,086(代理人案卷号911-019.004-2//f-b&g-x0001)，该申请要求2011年12月16日提交的现已放弃的美国临时申请号61/576,737的优先权；

它们全部被转让给本专利申请的受让人，并且全部通过引用整个并入本文。

本发明建立在上述相关申请中所公开的技术族以及下面所标识的其他专利申请上。

1.发明领域

本发明涉及用于确定阀的流率的技术；并且更特别地，本发明涉及用于确定例如在动态液体循环泵送系统中的阀的流率的方法和设备。

背景技术：

2.相关技术的简要描述

以上[1]和[2]中所陈述的上述专利申请公开了用以节省泵操作能量的自适应压力控制技术，其中需要除系统压力以外的系统流率来获得自适应系统中的液体循环系统特性曲线。为了能够应用于没有安装流量计的液体循环控制系统，以上[3]和[4]中所陈述的上述专利申请还公开了无传感器的泵流量和压力转换器，其可以用来提供用于自适应控制的即时系统流量以及压力。由于总是有一些压力控制液体循环冷却或加热系统配备有用于压力和流量控制的控制阀以及压差传感器，所以可以直接使用它们以获得系统流率，而不需要流量计或泵无传感器流量和压力转换器。

技术实现要素：

概括地说，本发明采取离散阀流率转换器的形式，其基于阀的压差和阀的液体循环特性校准数据来提供通过处于任何打开位置的阀的系统流率。离散阀流率转换器可以应用于很多不同种类的阀。然而，优选地用于例如其中阀的打开位置可以被自动且准确地控制的控制阀应用。

作为示例，本发明提供一种用于确定阀的流率的新且独特的技术。根据一些实施例，本发明可以包括如下方法或设备或者采取方法或设备的形式来确定例如在动态液体循环泵送系统中的阀的流率，以信号处理器或信号处理模块为特征，该信号处理器或信号处理模块被配置成：

接收包含以下信息的信令，该信息关于：跨越处于打开位置的阀感测到的压差，以及绘制为离散分布函数的系统特性校准数据；以及

基于接收的信令来确定包含关于阀的离散阀流率的信息的相应信令。

根据一些实施例，本发明可以包括以下特征中的一个或多个特征：

信号处理器或处理模块可以被配置成：提供包含关于所确定的离散阀流率的信息的相应信令，包括其中相应信令被提供以控制阀，例如包括控制阀的打开和关闭。

相应信令可以被用作动态液体循环泵送系统中的泵送液体循环控制系统中的控制信令。

信号处理器或处理模块可以被配置在3维(3d)离散阀流率转换器中或形成3d离散阀流率转换器的一部分，3d离散阀流率转换器对相关联的信令做出响应，该相关联的信令包含关于跨越阀的感测到的压差dp和阀的给定阀打开位置d这两者的信息，并且3d离散阀流率转换器通过利用离散分布函数来提供离散阀流率q，以基于系统特性校准数据和使用如下等式的数值插值，按照压差dp和给定阀打开位置d，来重建离散值流率q：

g(q，dp，d)＝0，

其中g是离散阀流率q关于跨越具有给定打开位置d的阀的压差dp的离散分布函数。

设备可以包括压差传感器，该压差传感器被配置成跨越阀，其中信令包含关于从压差传感器或由压差传感器提供或生成的压差的信息。

设备可以包括阀流率测量系统，或者形成阀流率测量系统的一部分。

设备可以包括移动cpu装置，该移动cpu装置具有离散流率转换器，在其中离散流率转换器被配置成：基于跨越阀的压差传感器所测得的压差，来提供在给定打开位置处的离散值流率。

离散阀流率转换器可以被配置成：利用离散分布函数，以基于系统特性校准数据和使用上述的等式的数值插值、按照压差和给定打开位置来重建离散值流率：

g(q，dp，d)＝0，

离散阀流率转换器可以包括被配置成：存储先前获得的、用于待监测的阀的系统特性校准数据的存储器装置。

信号处理器或处理模块可以被配置成：例如通过实施3d数值重新映射算法使用数值插值来重新映射或重建离散阀流率q，3d数值重新映射算法可包括2d插值或2d样条、或采取2d插值或2d样条的形式。

设备可以包括自动控制阀，在自动控制阀中，给定阀打开位置d可被自动地控制，包括其中信号处理器或处理模块被配置成提供自动阀控制信令，以控制给定阀打开位置d。

作为示例，信号处理器或处理模块可以包括至少一个信号处理器和包含计算机程序代码的至少一个存储器或采取信号处理器和存储器的形式，并且至少一个存储器和计算机程序代码被配置成利用至少一个信号处理器引起信号处理器至少接收信令(或例如相关联的信令)和基于所接收的信令来确定相应信令。信号处理器或处理模块可以利用适当的计算机程序代码来配置以便实施与本文所陈述的一致的适当的信号处理算法和/或功能。

根据一些实施例，本发明还可以采取如下方法的形式，该方法包括如下的步骤：

在信号处理器或处理模块中接收包含以下信息的信令，该信息关于：跨越处于打开位置的阀所感测的压差，以及被绘制为离散分布函数的系统特性校准数据；以及

基于所接收的信号，在信号处理器或处理模块中确定包含关于阀的离散阀流率的信息的相应信令。

方法还可以包括本文所陈述的特征中的一个或多个特征，包括从信号处理器或处理模块提供包含关于离散阀流率的信息的相应信令，例如相应信令可以用于控制在动态液体循环泵送系统中的阀。

本发明还可以例如采取具有计算机可读介质的计算机程序产品的形式，计算机可读介质具有嵌在其中的计算机可执行代码，例如当在形成这样的泵或阀控制器的一部分的信号处理装置上运行时，该计算机可执行代码用于实施该方法。作为示例，计算机程序产品可以例如采取cd、软盘、记忆棒、存储卡以及其他类型或种类的可以在这样的计算机可读介质上存储这样的计算机可执行代码的现在已知或者以后在将来开发的存储器装置的形式。

本申请提供一种作为本文所陈述的前述技术族的进一步发展并建立在前述技术族上的新技术。

附图说明

附图包括以下不一定按比例绘制的图：

图1是根据本发明的一些实施例的具有3d阀流率转换器的阀流率测量系统的示意图。

图2是根据本发明的一些实施例的3d阀流率转换器的示意图。

图3是根据本发明的一些实施例的实施的示出了阀系统特性的分布的与阀开度(％)和压力(ft)有关的流率(gpm)的图表。

图4包括图4a至图4d，示出了在线路调节器上分别使用根据本发明的离散阀流率转换器(参见用方块符号识别的读数)和相应流量计(参见用圆圈符号识别的读数)的测试数据或结果的比较的图表，例如，其中图4a示出针对具有40％开度的阀的测试结果，图4b示出针对具有60％开度的阀的测试结果，图4c示出针对具有80％开度的阀的测试结果，并且图4d示出针对具有100％开度的阀的测试结果。

图5是根据本发明的一些实施例的例如具有配置用于实施信号处理功能的信号处理器或处理模块的设备的框图。

具体实施方式

图1至图4：

图1示出大体指示为20的液体循环阀流率测量系统，其由具有离散阀流率转换器24(图2)的移动cpu装置22和相对于阀28布置的压差传感器或仪表26组成。图2示出离散阀流率转换器24，其被配置成基于所接收的信令来提供在给定阀打开位置d处的阀系统流率q，该信令包含关于由跨越阀28配置或布置的压差传感器或仪表26测得的压差dp和给定阀打开位置d的信息。

作为示例，图3示出阀液体循环特性的分布的3d图表，例如该3d图表包括关于与阀开度(％)相关联的压差(ft/lb)的阀流率(gpm)。

离散阀流率转换器24可以被配置成例如基于系统特性校准数据和用如下等式(1)表示的数值插值，使用离散分布函数以重建阀28的关于其压差和打开位置的阀系统流率：

g(q，dp，d)=0(1)

其中g是阀流率q关于跨越具有给定开度位置d的阀28的压差dp的分布函数。在等式(1)中重建的阀流率函数可以用于获得分别在测得的和已知压差下的任何瞬时的阀系统流率和处于给定阀打开位置的任何瞬时的阀系统流率。

图4示出例如针对40％的开度(图4a)、60％的开度(图4b)、80％的开度(图4c)和100％的开度(图4d)的在线路调节器上的如24这样的阀流率转换器的一些测试数据或结果的图表。图4a至图4d各包括两个图表，一个图表示出了用一系列方块符号表示或指示的通过流量计(本文中未示出)测得的流率，并且另一图表示出了用一系列圆圈符号表示或指示的通过离散阀流率转换器确定的流率。(如示出的，在较高压差和流率下，一系列方块符号和一系列圆圈符号趋向于合并到一起或重叠，指示了通过流量计测得的流率和通过根据本发明的离散阀流率转换器确定的流率非常相似并且在很多情况中基本相同)。

作为示例，为了使用离散阀流率转换器24(图2)，典型地首先将需要获得针对要监测的阀28的校准数据或离散阀系统特性。如本领域技术人员将领会的，诸如一些控制阀和线路调节器的阀的定位准确度越高，可以获得的校准数据就越准确，并且结果可以实现的系统流率转换的准确度越高。虽然本文所陈述的离散阀流率转换器可以应用于只要可以获得阀的打开位置和跨越阀的压差的所有种类的阀，但是其可以优选地在例如其中可以自动且准确地控制阀的打开位置的控制阀应用中实施，使得可以连续且相应地监测阀系统流率。此外，通过根据本发明的转换器转换的系统流率可以用于诸如泵自适应压力控制(参见以上[1-2])的其他泵送控制。

图5：信号处理功能的实施

作为示例，图5示出例如以信号处理器或处理模块10a为特征的根据本发明的一些实施例的设备10，信号处理器或处理模块10a至少被配置成：

接收包含关于跨越处于打开位置的阀感测到的压差和绘制为离散分布函数的系统特性校准数据的信息的信令；和

基于所接收的信令来确定包含关于阀的离散阀流率的信息的相应信令。

在操作中，信号处理器或处理模块可以被配置成提供关于阀的离散阀流率的信息的相应信令。相应信令可以包含用来控制泵送液体循环系统的信息。

作为示例，信号处理功能可以在3d离散阀流率转换器24(图2)中实施，其可以形成移动cpu装置22(图1)的一部分。

信号处理器或处理模块10a可以配置在泵和/或阀控制面板中或者形成泵和/或阀控制面板的一部分，例如，泵和/阀控制面板可以包括配置在其中的阀控制部或控制器或者与配置在其中的阀控制部或控制器结合地实施。

如本领域技术人员将领会和理解的，本发明可以使用例如本文中所陈述的一致的阀系统特性和相关联的等式，以及通过使用现在已知的或者以后在将来开发的其他类型或种类的阀系统特性和相关联的等式来实施。

作为示例，设备10的功能可以使用硬件、软件、固件或其组合来实施。在典型软件实施中，设备10将包括具有例如像元件10a的至少一个信号处理器或微处理器的一个或多个基于微处理器的体系结构。本领域技术人员将能够利用适当的程序代码对这种基于微控制器或基于微处理器的实施进行编程，以在没有过度实验的情况下执行本文中所描述的功能。例如，信号处理器或处理模块10a可以例如由本领域技术人员在没有过度实验的情况下，被配置成按照与本文中所公开内容一致地方式，接收包含关于以下信息的信令，所述信息关于：跨越处于打开位置的阀所感测到的压差，以及被绘制为离散分布函数的系统特性校准数据。

此外，例如，信号处理器或处理模块10a可以例如由本领域技术人员在没有过度实验的情况下，被配置成按照与本文中所公开内容一致地方式，基于所接收的信令，来确定包含关于阀的离散阀流率的信息的相应信令。

本发明的范围旨在不限于使用现在已知的或者以后在将来开发的技术而进行的任何特定实施。本发明的范围旨在包括将处理器10a的功能实施为独立处理器、信号处理器或信号处理器模块，以及分离的处理器或处理器模块，以及其一些组合。

设备10还可以包括例如其他信号处理器电路或组成部件10b，包括例如本领域技术人员将领会的随机存取存储器或存储器模块(ram)和/或只读存储器(rom)、输入/输出设备和控制部及连接它们的数据和地址总线和/或至少一个输入处理器和至少一个输出处理器。

各种新颖性点

本发明还可以包括以下各种实施例中的一个或多个或采取以下实施例中的一个或多个的形式：

例如，根据一些实施例，本发明可以采取如下离散阀流率转换器的形式或者可以被实施为如下离散阀流率转换器：其包括数值转换器，该数值转换器基于相应的阀压差以及阀液体循环特性校准数据而产生通过处于打开位置的阀的系统流率。

根据一些实施例，本发明可以被实施为如上面所陈述的离散阀流率转换器，该离散阀流率转换器例如可包括使用关于如等式1和图3中所表示的阀打开位置和相关联的压差的系统流率的阀特性函数。

根据一些实施例，本发明可以使用例如也可包括使用上面所陈述的离散阀流率转换器的重新映射和重建来实施，重新映射和重建还可以包括使用诸如2d插值、2d样条等的所有潜在的3d离散数值重新映射方法。

根据一些实施例，本发明还可以在例如阀打开位置可以被自动和准确地控制的自动控制阀应用中使用上面所陈述的离散阀流率转换器来实施。

根据一些实施例，本发明可以使用针对上面所陈述的阀流率转换器测得的阀特性校准数据来实施，阀特性校准数据例如也可包括使用关于阀打开位置及其相关联的压差的阀系统流率。在该情况中，阀打开位置可以是其物理打开位置或者包括相应电信号或机械读数的其位置参考信号。相应地，用于离散流率转换器的输入信号将适当地适于校准参考信号。

根据一些实施例，本发明可以使用上面所陈述的离散阀流率转换器来实施，离散阀流率转换器也可以适用于诸如主泵送系统、副泵送系统、水循环系统和增压系统的任何闭环或开环液体循环泵送系统中的任何类型的阀。作为进一步的示例，这里所提到的系统也可以由具有单个区、多个区等的液体循环系统组成。

根据一些实施例，本发明可以使用用于阀流率以及输入阀打开位置和压差的信号传输与布线技术来实施，并且信号传输与布线技术也可以包括目前本领域已知和使用的所有传统的传输手段。例如，在一些情况中，无线传感器信号传输技术可以提供有利的实施。

等式和离散分布函数

用于实施本发明的上述等式和离散分布函数(g(q，dp，d)＝0)是本领域已知的，并且作为示例提供。

此外，本发明的范围旨在包括所有在本发明的精神内的使用现在已知的或者以后在将来开发的其他类型或种类的等式或分布函数、以及上述等式的变化。

压差传感器或仪表26

如元件26的压差传感器或仪表是本领域已知的，并且本发明的范围旨在不限于现在已知的或者以后在将来开发的其任何特定类型或种类。

阀28

如元件28的阀是本领域已知的，并且本发明的范围旨在不限于现在已知的或者以后在将来开发的其任何特定类型或种类。此外，用于确定对于如元件28的阀的如参数d的给定阀开度位置的技术以及用于提供包含关于给定阀开度位置d的信息的适当信号的技术也是本领域已知的；并且本发明的范围旨在不限于现在已知的或者以后在将来开发的其任何特定类型或种类。

阀液体循环特性和离散分布函数

用于确定阀的液体循环特性的技术和用于绘制例如如图3中所示的这样的阀液体循环特性的分布的技术也是本领域已知的；并且本发明的范围旨在不限于现在已知的或者以后在将来开发的其任何特定类型或种类。

此外，本领域技术人员将能够基于本文中所公开的内容而在没有过度实验的情况下实施本发明，包括确定阀的液体循环特性和绘制如图3所示的这样的阀液体循环特性的分布。

离散系统特性校准数据

如本领域技术人员将领会的，流率q的离散系统特性校准数据被理解为来自实验室或者来自阀的生产线的测得数据。离散系统特性校准数据然后可以被编码到控制程序中，以通过使用数值插值算法来重建流率q的离散分布函数。

数值插值算法

数值插值算法是本领域已知的，并且本发明的范围旨在不限于现在已知的或者以后在将来开发的其任何特定类型或种类。

其他相关申请

除了上面陈述的申请[1]和[2]之外，本申请还与形成由本文中的发明人中的一个或多个开发的并且公开在以下申请中的整个技术族的一部分的其他专利申请相关：

[3]2013年11月27日提交的题为“3d无传感器转换方法和设备”的美国申请序列号14/091,795(代理人案卷号911-019.009-2//f-b&g-x0005)，该申请要求2013年3月1日提交的现已放弃的美国临时申请号61/771,375的优先权；

[4]2014年2月24日提交的题为“用于泵压差和流量监测的混合理论和离散无传感器转换器”的美国申请序列号14/187,817(代理人案卷号911-019.010-2//f-b&g-x0008)，该申请要求2013年3月19日提交的现已放弃的美国临时申请号61/803,258的优先权；

[5]2014年7月24日提交的题为“用于液体循环泵送系统的无传感器自适应泵控制与自校准设备”的美国申请序列号14/339,594(代理人案卷号911-019.012-2//f-b&g-x0010us01)，该申请要求2014年7月24日提交的现已放弃的美国临时申请序列号14/339,594(代理人案卷号911-019.012-1//f-b&g-x0010us01)的优先权；

[6]2015年4月7日提交的题为“用于泵压差和流量监测的最佳拟合近似无传感器转换手段”的美国申请序列号14/680,667(代理人案卷号911-019.014-2//f-b&g-x0012us01)，该申请要求2014年4月8日提交的现已放弃的临时专利申请序列号61/976,749(代理人案卷号911-019.014-1//f-b&g-x0012us01)的优先权；和

[7]2015年6月4日提交的题为“系统和流量自适应无传感器泵送控制设备能量节省泵送应用”的美国申请序列号14/730,871(代理人案卷号911-019.015-2//f-b&g-x0013us01)，该申请要求2014年6月4日提交的现已放弃的临时专利申请序列号62/007,474(代理人案卷号911-019.015-1//f-b&g-x0013us01)的优先权；

它们全部被转让给本专利申请的受让人，并且全部通过引用整个并入本文。

本发明的范围

应该理解的是，除非本文另有说明，否则关于本文中的特定实施例描述的特征、特性、替代或修改中的任一个也可以与本文中描述的任何其他实施例一起应用、使用或合并。还有，本文中的附图未按比例绘制。

虽然通过关于离心泵的示例描述了本发明，但是本发明的范围旨在包括将该发明用于现在已知的或者以后在将来开发的其他类型或种类的泵。

虽然已相对于其示例性实施例描述并图示了本发明，但是可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下在其中和对其进行前述和各种其他添加和省略。