具有操作反馈系统的紧急切断安全设备的制作方法

概括地，本公开内容涉及紧急切断安全设备，更具体而言，涉及具有反馈系统的紧急切断安全设备，该反馈系统允许紧急切断安全设备的操作者容易地但安全地监控紧急切断安全设备的操作状态。

背景技术：

气体分配系统，诸如用于分配天然气的系统，通常沿着一系列管道并通过一系列阀将气体从生产者输送到消费者。每个气体分配系统可以包括控制分配系统内气体压力的一个或多个调节阀。通常，气体通过该系统以高压进行传输。然而，气体压力在最终分配给消费者之前必须降低。这种降压通常在本地网络内的减压站完成。

典型地，这些减压站包括一个或多个压力调节阀，以及在压力调节阀失效时用于切断气体流动的一些安全设备。最普通地，紧急切断安全阀用于此目的。例如，美国专利no.4,134,421公开了一种在管道中提供过压保护的紧急切断安全阀。美国专利no.8,225,812中公开了紧急切断安全阀的另一个示例。紧急切断阀通常设置在压力调节阀的上游，以使得紧急切断阀可以在压力调节阀已经失效的情况下防止气体到达压力调节阀。紧急切断安全阀针对最大和最小压力容限监控压力调节阀下游的气体压力。如果下游压力超过最大或最小压力容限，则紧急切断安全阀关闭，切断气体到压力调节阀的流动并防止由于压力调节阀失效导致的不可控的气体泄漏。

技术实现要素：

本公开内容的一个方面包括一种用于紧急切断安全设备的组件。所述组件包括：重置销和可操作地连接到所述重置销的阀盘，所述重置销和所述阀盘可在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置中，所述阀盘适于与所述紧急切断安全设备的紧急切断阀座间隔开，在所述第二位置中，所述阀盘适于接合所述紧急切断安全设备的紧急切断阀座。所述组件还包括重置销组件和重置套筒，所述重置销组件包括可操作地连接到所述重置销的重置杆，并且所述重置套筒被布置成支撑所述重置杆的端部。所述组件还包括反馈系统，所述反馈系统被布置成靠近所述重置销组件并且被配置为提供指示所述重置销和所述阀盘是处于所述第一位置还是处于所述第二位置的数据。所述反馈系统包括由所述重置杆承载的磁体以及磁性响应开关，所述磁性响应开关被布置成靠近所述重置套筒，以使得所述磁性响应开关在所述重置销和所述阀盘处于所述第一位置时检测到所述磁体，而在所述重置销和所述阀盘处于所述第二位置时检测不到所述磁体。

本公开内容的另一个方面包括一种用于紧急切断安全设备的组件。所述组件包括重置销和可操作地连接到所述重置销的阀盘，所述重置销和所述阀盘可在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置中，所述阀盘适于与所述紧急切断安全设备的紧急切断阀座间隔开，在所述第二位置中，所述阀盘适于接合所述紧急切断安全设备的所述紧急切断阀座。所述组件还包括重置销组件，其包括重置杆和重置套筒，所述重置杆可操作地连接到所述重置销，并且所述重置套筒被布置成支撑所述重置杆的端部。所述组件还包括反馈系统，所述反馈系统被布置成靠近所述重置销组件并且被配置为提供指示所述重置销和所述阀盘是处于所述第一位置还是处于所述第二位置的数据。所述反馈系统包括磁体和磁性响应开关。所述磁体耦合到所述重置销并靠近所述重置销的所述端部，所述磁体可移动地设置在所述重置套筒中并在当所述重置销和所述阀盘处于所述第一位置时的第三位置与当所述重置销和所述阀盘处于所述第二位置时的第四位置之间。所述磁性响应开关被布置成靠近所述重置套筒。所述磁体从所述第三位置到所述第四位置的移动致动所述磁性响应开关。

本公开内容的另一个方面包括一种紧急切断安全设备。所述紧急切断安全设备包括阀体、重置销和阀盘。所述阀体具有入口、出口，并限定在所述入口与所述出口之间延伸的流动路径。所述阀体包括围绕被设置在所述入口与所述出口之间的孔口的紧急切断阀座。所述阀盘被设置在所述阀体内，并且沿着紧急切断轴线在打开的第一位置与关闭的第二位置之间可移动，在所述打开的第一位置中，所述阀盘与所述紧急切断阀座间隔开，在所述关闭的第二位置中，所述阀盘座靠于所述紧急切断阀座。所述重置销可操作地耦合到所述阀盘并且在将所述阀盘置于所述打开的第一位置的锁住位置(untrippedposition)与将所述阀盘置于所述关闭的第二位置的松开位置(trippedposition)之间沿着所述紧急切断轴线相对于所述阀体可移动，所述重置销被布置成响应于所述紧急切断安全设备的致动器以将所述重置销从所述锁住位置移向所述松开位置。所述紧急切断安全设备还包括重置销组件，所述重置销组件包括重置杆和重置套筒，所述重置杆可操作地连接到所述重置销，并且所述重置套筒被布置成支撑所述重置杆的端部。所述紧急切断安全设备还包括反馈系统，所述反馈系统被布置成靠近所述重置销组件并且被配置为提供指示所述重置销和所述阀盘是处于所述第一位置还是处于所述第二位置的数据。所述反馈系统包括由所述重置杆承载的磁体以及磁性响应开关，所述磁性响应开关被布置成靠近所述重置套筒，以使得所述磁性响应开关在所述重置销和所述阀盘处于所述第一位置时检测到所述磁体，而在所述重置销和所述阀盘处于所述第二位置时检测不到所述磁体。

本公开内容的上述方面中的任何方面可以包括以下优选形式中的任何一个或多个。

在一个优选形式中，所述反馈系统还包括显示设备，其通信地耦合到所述磁性响应开关，所述显示设备被配置为提供指示所述重置销和所述阀盘是处于所述第一位置还是处于所述第二位置的数据。

在另一个优选形式中，所述反馈系统还包括本质安全栅(intrinsicallysafebarrier)，其通信地耦合到所述磁性响应开关，所述本质安全栅被配置为提供指示所述重置销和所述阀盘是处于所述第一位置还是处于所述第二位置的数据。所述本质安全栅可以被配置为：当所述重置销和所述阀盘处于所述第一位置时发光，而当所述重置销和所述阀盘处于所述第二位置时不发光。

在另一个优选形式中，紧固件将所述磁体固定到所述重置杆并靠近所述重置杆的所述端部。

在另一个优选形式中，当所述重置销和所述阀盘处于所述第一位置时，所述磁体和所述磁性响应开关被分离开第一距离，并且其中，当所述重置销和所述阀盘处于所述第二位置时，所述磁体和所述磁性响应开关被分离开第二距离，所述第二距离小于所述第一距离。

在另一个优选形式中，所述磁性响应开关包括簧片开关。所述簧片开关包括第一簧片、响应于所述磁体的移动而相对于所述第一簧片可移动的第二簧片、以及基于所述第二簧片的位置而接通(complete)或中断的电路。当所述重置销和所述阀盘处于所述第一位置时，所述第二簧片可以与所述第一簧片间隔开，从而中断所述电路。当所述重置销和所述阀盘从所述第一位置移动到所述第二位置时，所述磁体的磁场使得所述柔性簧片朝向所述第二簧片移动并与所述第二簧片接触，从而接通所述电路。

在另一个优选形式中，所述重置销和所述重置杆分别可移动地设置在所述紧急切断本体的第一孔和第二孔中，其中，所述磁性响应开关包括壳体，所述壳体耦合到所述紧急切断本体并靠近所述重置杆的所述端部。

公开了可以以与本公开内容的教导相一致的任何功能上适当的方式(单独地或以任何功能上可行的组合)来布置的另外可选方面、布置、示例和特征。在考虑了下面的详细描述后，其它的方面和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是根据本公开内容的教导来构造的紧急切断安全设备的第一透视图，该紧急安全设备包括反馈系统，该反馈系统允许紧急安全设备的操作者容易地但安全地监控该紧急安全设备的操作状态；

图2是图1的紧急切断安全设备的第二透视图；

图3是图1的紧急切断安全设备的截面视图，其示出了处于打开位置的紧急切断安全设备的阀盘和重置销；

图4类似于图3，但示出了处于关闭位置的阀盘和重置销；

图5是可以用于反馈系统中的磁性响应开关的一个示例的透视图；

图6是隔离安全栅的一个示例的俯视图，该隔离安全栅可以用于反馈系统中以限制供应到磁性响应开关的电流并提供指示紧急切断安全设备的操作状态的数据。

具体实施方式

本公开内容涉及紧急切断安全设备，其被配置为提供安全切断能力并且同时配备有反馈系统，该反馈系统被配置为向安全设备的操作者提供指示紧急切断安全设备的操作状态的数据。反馈系统可以例如向操作者提供关于紧急安全设备是开启(即，提供安全切断)或者关闭(即，不提供安全切断)的视觉和/或触觉指示(例如，光或其它电信号)。这样，紧急安全设备的操作者可以容易地但安全地确定紧急切断安全设备的操作状态。

图1-图6示出了根据本公开内容的教导来构造的紧急切断安全设备100的一个示例。如上所述，紧急切断安全设备100被配置用于附接到气体分配系统中的主调节器(未示出)，以在主调节器失效的情况下提供安全切断能力。该示例中的紧急切断安全设备100通常包括阀部分104(参见图3和图4)，耦合到阀部分104的紧急切断部分108和耦合到紧急切断部分108的致动器112。然而，在其它示例中，紧急切断安全设备100可以包括更多、更少或不同的部件。举例而言，紧急切断安全设备100可以不包括阀部分104或者可以包括不同的阀部分104。

参照图3和图4，阀部分104包括阀体120和紧急切断阀座124。阀体120具有通过形成流动路径136的流体通道连接的流体入口128和流体出口132。紧急切断阀座124被设置在阀体120内并且限定形成流动路径136的一部分的流动孔口140。紧急切断阀座124可以可移除地或固定地被设置在阀体120内的适当位置。应当理解的是，流过阀部分104的流体经由或通过流动路径136(包括流动孔口140)从流体入口128流动到流体出口132。

仍然参考图3和图4，紧急切断部分108包括紧急切断本体144、阀盘组件150、以及耦合到阀盘组件150并且可滑动地设置在紧急切断本体144的第一孔156中的重置销154。阀盘组件150通常包括阀盘158和耦合(例如，附接)到阀盘158的阀盘支撑件162，以使得阀盘支撑件162与阀盘158一致地移动(反之亦然)。当紧急切断安全设备100在操作中时，阀盘158和阀盘支撑件162可相对于紧急切断阀座124和紧急切断本体144移动，以控制通过阀体120的流体流动。更具体地，阀盘158和阀盘支撑件162可在阀体120内在图3中所示的第一位置与图4中所示的第二位置之间移动。在第一位置中，阀盘158与紧急切断阀座124间隔开，从而打开流体孔口140并允许流体入口128与流体出口132之间的流体流动。在第二位置中，阀盘158被定位成与紧急切断阀座124密封接合，从而关闭流体孔口140并防止流体入口128与流体出口132之间的流体流动。

重置销154经由阀盘支撑件162可操作地连接到阀盘158。更具体地，重置销154具有第一端部166，第一端部166耦合到阀盘支撑件162。在一个示例中，如图3和图4所示，重置销154的第一端部166被牢固地设置在形成于阀盘支撑件162中的孔169内。然而，在其它示例中，第一端部166可以以另一方式被耦合到阀盘支撑件162。在任何情况下，重置销154与阀盘组件150一起沿着紧急切断轴线a相对于阀体120在收回或锁住位置(还如图3所示)与延伸或松开位置(还如图4所示)之间移动，其中，在收回或锁住位置中，阀盘组件150处于其第一位置(并且阀盘158与紧急切断阀座124间隔开)，在延伸或松开位置中，阀盘组件150处于其第二位置(并且阀盘158座靠于紧急切断阀座124)。

紧急切断部分108还包括偏置元件170。偏置元件170(在该示例中采用弹簧的形式)被定位为向阀盘158施加偏置力，以便朝向第二位置推动阀盘158和阀盘支撑件162。在该示例中，偏置元件170具有承靠阀盘支撑件162的一部分的一个端部和承靠弹簧座178的另一端部，弹簧座178被固定在紧急切断本体144内并围绕重置销154。

继续参考图3和图4，致动器112包括壳体200，壳体200包围连接到隔膜208的一个或多个弹簧204。隔膜208对压力变化敏感并且通常响应于这些压力变化而在致动器壳体200内(在图3和图4中向右或向左)移动。致动器112还包括连接到隔膜208的柱塞212，并且与隔膜208一起在壳体200内移动。柱塞212可操作地连接到凸轮216，凸轮216可释放地接合由重置销154承载的连接环220，从而可释放地将重置销154保持在锁住位置，如图3所示。

例如，当隔膜208感测到主调节器下游的过压状况或欠压状况(其可以指示主调节器已经失效)时，紧急切断安全设备100将关闭，从而提供切断。更具体地，当隔膜208感测到过压状况或欠压状况时，隔膜208移动(在图3中向右)，这因此使得柱塞212移动(也向右)。柱塞212接合凸轮216，以使得凸轮216旋转(在图3中以逆时针方向)并释放由重置销154承载的连接环220，从而允许重置销154从其如图3所示的锁住位置移动到如图4所示的松开位置。应当理解的是，偏置元件170有助于将重置销154从其锁住位置移动到其松开位置。随着重置销154从锁住位置移动到松开位置，阀盘158沿着紧急切断轴线a朝向紧急切断阀座124移动并与其接触，从而关闭流动孔口140并切断通过阀体120中的流动路径136的流体流动。

紧急切断安全设备100还可以包括重置销组件230，该重置销组件230用于一旦过压或欠压状况已经被校正就重新上闩(relatch)凸轮216(并且期望使重置销154返回到其锁住位置和阀盘组件150返回到其第一位置)。如图3和图4最佳地所示，该示例中的重置销组件230包括塞234、套筒238、重置杆242和端盖246。

塞234在大致与偏置元件170的位置相对的位置处耦合到紧急切断本体144。套筒238被耦合到塞234，以使得套筒238被定位为接收和支撑重置杆242的端部248。如所示出的，在该示例中套筒238具有设置在塞234(和紧急切断本体144)内的第一部分250和部分地设置在塞234内并且部分地设置在塞234和紧急切断本体144外部的第二部分254。重置杆242被设置在紧急切断本体144的第二孔256中并且经由连接环220可操作地连接到重置销154。更具体地，重置杆242具有与端部248相对的端部258，端部258位于邻近或抵靠在连接环220内重置销154的第二端部262。然而，在其它示例中，重置杆242可以与重置销154一体地形成或以不同的方式连接到重置销154。另外，重置杆242可滑动地设置在塞234和套筒238中，其中重置杆242延伸穿过套筒238的第一部分250，以使得重置杆242的端部248可移动地设置在套筒238的第二部分254的腔266内。端盖246被耦合到套筒238，以使得当重置销154处于锁住位置时，端盖246通过接合重置杆242的端部248来控制重置杆242的移动。如此布置，端盖246还通过在套筒238内部与外部环境之间形成密封来提供免受水或其它环境因素影响的保护，从而保护重置杆242。

当已经校正了过压状况或欠压状况，并且不再需要切断时，可以打开紧急切断安全设备100。当隔膜208感测到已经解决了过压或欠压状况时，隔膜208(在图4中向左)移动，这因此使得柱塞212也(同样向左)移动。这使柱塞212远离凸轮216移动，以便使得凸轮216(在图4中以顺时针方向)旋转。因此，当重置销154和/或重置杆242被操纵(例如，由操作者)远离阀体120并朝图3所示的锁住位置方向返回时，凸轮216被定位为再次可释放地接合由重置销154承载的连接环220。对重置销154和/或重置杆242的操纵还将使阀盘158沿着紧急切断轴线a远离紧急切断阀座124移动，使阀盘组件150从其第二位置(图4)移动返回到其第一位置(图3)。

在整个紧急切断安全设备100操作中，设备100的操作者可能希望监控或观察设备100的操作状态。换句话说，设备100的操作者可能希望监控设备100在一个时间点或不同的时间点是否提供安全切断(即，相应地开启或关闭)。为此，紧急切断安全设备100包括反馈系统300，该反馈系统300被配置为向操作者提供指示设备100的操作状态的数据。例如，反馈系统300可以向操作者提供设备的操作状态的视觉指示(例如，通过当设备100开启时发射光、通过当设备100开启时发射一种类型的光以及当设备100关闭时发射另一种类型的光)和/或设备100的操作状态的触觉指示。反馈系统300通常被配置为将该指示提供给靠近设备100的操作者，尽管反馈系统300可以替代地或另外地被配置为(例如，经由远程定位的显示设备)向位于远离设备100的操作者提供该指示。

反馈系统300通常包括磁体、磁性响应开关和一个或多个显示设备，磁性响应开关被布置为选择性地响应于由磁体产生的磁场以便有助于确定设备100的操作状态，该一个或多个显示设备在本地和/或远程提供(例如，输出)指示设备100的操作状态的数据。在某些情况下，开关仅在磁体被检测到时提供信号(并且开关在磁体位于范围之外并且未被检测到时不提供信号)。在其它情况下，当磁体被检测到时开关提供第一信号，当磁体在范围之外并且未被检测到时开关提供第二信号。反馈系统300还可以但不一定需要包括用于验证磁性响应开关正在按预期操作的便携式工具(例如，隔离安全栅、万用表)或其它工具。

在所示的示例中，反馈系统300包括磁体304、具有簧片开关308形式的磁性响应开关、以及具有隔离安全栅312形式的便携式工具，该隔离安全栅312通信地连接到簧片开关308并且既用作本质安全部件(限制供应给可能在危险区域中的簧片开关308的电压和电流)又用作用于本地提供指示设备100的操作状态的数据的本地化显示设备。尽管未示出，但是反馈系统300还可以包括一个或多个远程定位的显示设备，用于将指示设备的操作状态的数据提供给远离设备100的操作者。

如图3和图4最佳地所示，在该示例中磁体304是由重置杆242在靠近重置杆242的端部248的位置处承载的永磁体，使得磁体304可移动地设置在套筒238内。磁体304可以经由紧固件314固定在重置杆242上(如图3和图4所示)，或者可以以不同的方式耦合到重置杆242。在任何情况下，应当理解的是，在(重置杆242可操作地连接到的)重置销154在图3所示的锁住位置与图4所示的松开位置之间移动时，磁体304可移动地设置在套筒238内。当重置销154处于如图3所示的锁住位置时，磁体304部分地设置在套筒238的第一部分250中并且部分地设置在套筒238的第二部分254中。当重置销154处于如图4所示的松开位置时，磁体304被完全设置在套筒238的第一部分250中，以使得磁体304被定位为较靠近阀体120。在两个位置中，端盖246被定位为防止磁体304暴露于外部环境(其可能损坏磁体304)并防止磁体304从重置杆242移出(dislodge)。

在该示例中，簧片开关308是由例如secatecgmbh制造的。簧片开关308包括壳体316、设置在壳体316中的第一簧片(未示出)、设置在壳体316中并响应于磁场而相对于第一簧片可移动的第二簧片(未示出)、以及也设置在壳体316中并且取决于第二簧片的位置而接通或中断的电路(也未示出)。

如图1-图4所示，簧片开关的壳体316经由多个紧固件318耦合到紧急切断本体144的外表面。因此，壳体316被设置在紧急切断本体144的外部，但设置在接近塞234、套筒238和重置杆242，以及更具体地，由重置杆242承载的磁体304的位置处。因此，当重置销154处于松开位置并且磁体304被定位为如图4所示时，簧片开关308被布置为检测并响应由磁体304产生的磁场，但是当重置销154处于锁住位置并且磁体304被定位为如图3所示时，簧片开关308检测不到并且不响应由磁体304产生的磁场。换句话说，当重置销154处于松开位置(图4)时，簧片开关和磁体304被分离开第一距离，该第一距离允许簧片开关检测到磁体104的磁场，但当重置销154处于锁住位置(图3)时，簧片开关和磁体304被分离开第二距离，该第二距离大于第一距离并且足以使簧片开关308与磁体304的磁场磁性地隔离。

如图5最佳地所示，在该示例中本质安全栅312是由例如turck制造的隔离开关放大器，并且具有壳体320，壳体320包括多个输入端324、多个输出端328、第一发光二极管(led)指示器332和第二发光二极管(led)指示器336。本质安全栅312经由输入端324和输出端328以已知的方式通信地连接到簧片开关308。第一led指示器332被配置为当本质安全栅312被供应功率时发光。第二led指示器336被配置为当电流经由输入端324和输出端328从簧片开关308流动到安全栅312/从安全栅312流动到簧片开关308时发光，其指示簧片开关308的电路被接通。相反，当电流没有从簧片开关308流动到安全栅312/从安全栅312流动到簧片开关308时第二led指示器336不发光，其指示簧片开关308的电路被中断。

在操作中，在该示例中，安全栅312输出指示电流是否流经簧片开关308的数据(在该情况下，光或无光)，其自身指示簧片开关308是否已经检测到或尚未检测到由磁体304产生的磁场的存在，以及其自身指示重置销154处于锁住位置(图3)还是处于松开位置(图4)，所有这些一般性地指示设备100是打开(即，不提供切断能力)还是关闭(即，提供切断)。设备100的操作者可以转而基于安全栅312所输出的数据来快速地且安全地确定设备100的操作状态。

例如，当重置销154处于如图3所示的锁住位置(其对应于阀盘组件150处于打开位置)时，磁体304与簧片开关308被分离开第一距离。如此定位，簧片开关308不能检测到由磁体304产生的磁场的存在(即，磁场在簧片开关308的检测范围之外)。这样，簧片开关308的第二簧片与簧片开关308的第一簧片间隔开定位，使得簧片开关308的电路被中断(即，未接通)。转而，在簧片开关308与安全栅312之间没有电流流动，使得第二led指示器336不发射任何光。这向设备100的操作者提供了关于设备100是打开的并且没有向系统的其余部分提供任何切断的视觉指示。

另一方面，当重置销154处于图4所示的松开位置(其对应于阀盘组件150处于关闭位置)时，磁体304与簧片开关308被分离开第二距离(小于前述段中论述的第一距离)。如此定位，簧片开关308检测到由磁铁304产生的磁场的存在(即，磁场在簧片开关308的检测范围中)。这样，簧片开关308的第二簧片朝向簧片开关308的第一簧片移动并接触簧片开关308的第一簧片，从而接通簧片开关308的电路。转而，电流在簧片开关308与安全栅312之间流动，使得第二led指示器336发光。这向设备100的操作者提供关于设备100在提供切断(即，关闭)的视觉指示。

因此，应当理解的是，当重置销154从锁住位置(图3)移动到松开位置(图4)时，簧片开关308被触发或致动，这对应于阀盘组件150从其打开位置到其关闭位置的移动。这是因为以这种方式的移动使磁体304移动较靠近簧片开关308，以使得簧片开关308的第二簧片检测到由磁体304产生的磁场的存在，这使簧片开关308的第二簧片朝向簧片开关308的第一簧片移动并接触簧片开关308的第一簧片，接通簧片开关308中的电路。

在其它示例中，反馈系统300可以改变并仍然执行预期的功能。在某些示例中，反馈系统300可以包括一个以上磁体。在某些示例中，开关308可以替代地采取霍尔效应传感器(其提供响应于磁场的存在或缺失而改变的电压)或其它磁性响应开关的形式。在某些示例中，开关308可以自身提供指示设备100的操作状态的数据。在一个此类示例中，开关308可以包括led指示器，该led指示器基于设备100的操作状态而发射(或不发射)光。其它变型也是可能的并且也是可预见的。

本文所描述的可选布置中的每个布置可以以足以提供由本文提供的描述所建议的一个或多个功能的任何集合的组合或置换来布置。此外，应当理解的是，关于每个示例性布置所公开的特征中的每个特征可以按任何功能性组合而进行组合，诸如以提供本领域普通技术人员将理解的任何有用的功能性组合。

尽管出于说明本发明的目的本文已经描述了紧急切断设备的某些代表性布置和细节，但是对于本领域技术人员来说将显而易见的是，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对所公开的设备进行各种改变，本发明的精神和范围由所附的权利要求来限定而并非通过前述描述以任何方式进行限制。