具有电子阀检漏系统的气阀的制作方法
【专利说明】具有电子阀检漏系统的气阀
[0001]相关申请
本申请相关于2011年12月15日提交的且题为Gas Valve With Electronic Proofof Closure System的美国申请N0.13/326，366、2011年12月15日提交的且题为GasValve With Electronic Valve Proving System 的美国申请 N0.13/326，353、2011 年 12月 15 日提交的且题为 Gas Valve with High/Low Gas Pressure Detect1n 的美国申请N0.13/326，357、2011 年 12 月 15 日提交的且题为 Gas Valve With Fuel Rate Monitor 的美国申请 N0.13/326，691、2011 年 12 月 15 日提交的且题为 Gas Valve With OverpressureDiagnostics 的美国申请 N0.13/326，355、2011 年 12 月 15 日提交的且题为 Gas Valve WithValve Leakage Test的美国申请N0.13/326，358、2011年12月15日提交的且题为GasValve With Electronic Cycle Counter 的美国申请 N0.13/326，361 以及 2011 年 12 月 15日提交的且题为Gas Valve With Communicat1n Link的美国申请N0.13/326，523，所有这些美国申请均通过引用以其整体并入本文并用于所有目的。
技术领域
[0002]本公开总体上涉及阀，并且更特别地涉及气阀组件。
【背景技术】
[0003]阀通常与用于调节流体流量的许多器具协同使用。例如，气阀常常被并入燃气器具中，以调节去往燃烧室或燃烧器的气体的流量。这类燃气器具的示例可以包括但不限于水加热器、炉子、锅炉、装在壁炉里的火炉、炉灶、烤箱、干燥机、烤架、深炸锅、或希望控制气体的任何其它这类装置。在这类燃气器具中，可以通过引燃火焰、电子点火源或其它点火源来点燃气体，使得气体在燃烧器元件处燃烧，从而产生用于器具的热量。在许多情况下，响应于来自控制装置比如恒温器或其它控制器的控制信号，气阀可以在阻止气体流动的关闭位置与允许气体流动的打开位置之间移动。在一些情况下，气阀可以是调节气阀，其允许气体以处于完全打开位置与完全关闭位置之间的一个或多个中间流量流动。附加地或替代地，在一个或多个其它应用中使用阀来控制流量(例如，比如液体或气体等流体的流量或其它材料的流量)。
【发明内容】
[0004]本公开总体上涉及阀，并且更特别地涉及气阀组件。在一个例示性而非限制性的示例中，阀组件可以构造成控制去往燃烧器具的燃料流，其中燃烧器具可以在操作循环序列期间循环接通和关闭。阀组件在一些情况下可以在操作循环期间和/或操作循环之间执行一个或多个阀检漏测试，来帮助确保一个或多个阀恰当地关闭。
[0005]在一个例示性实施例中，所述阀组件可以包括阀体，其具有进口和出口，以及在进口与出口之间延伸的流体路径。所述阀组件可以包括:第一阀，其位于所述进口与所述出口之间的流体路径中；和第二阀，其位于所述进口与所述出口之间的流体路径中，处于第一阀的下游，且在第一阀与第二阀之间限定出中间体积。可以在阀组件中包括第一和第二阀致动器，使得第一和第二阀致动器可以能够在关闭进口与出口之间的流体路径的关闭位置与打开位置之间分别移动第一和第二阀。
[0006]所述阀组件可以包括压力传感器，其与第一阀与第二阀之间的中间体积处于流体连通，用于感测与中间体积中的压力相关的量度。阀控制器可以操作地联接至第一阀致动器、第二阀致动器和压力传感器。在一些情况下，阀控制器可以构造成:识别第一阀和第二阀均处于关闭位置；识别与中间体积中由中间体积压力传感器感测到的压力的压力变化速率相关的量度；以及至少部分地基于与所述中间体积中的压力变化速率相关的量度以及与所述中间体积的体积相关的量度来识别与泄漏速率相关的量度。阀控制器可以进一步构造成:将与泄漏速率相关的量度与阈值进行比较；以及如果与泄漏速率相关的量度越过所述阈值，则输出警报信号。
[0007]在一些情况下，阀控制器可以构造成:识别预定持续时间；经由第一阀致动器关闭第一阀并且经由第二阀致动器关闭第二阀；以及识别与所述阀体的中间体积中的初始压力相关的量度。可以至少部分地基于与初始压力相关的量度以及所识别的预定持续时间来通过阀控制器确定用于阀检漏测试的阈值。阀控制器于是可以在预定持续时间期间识别与中间体积中的压力相关的量度，并且将与中间体积中的压力相关的所识别的量度与所确定的阈值进行比较，并且如果与中间体积中的压力相关的量度越过阈值，则输出警报信号。
[0008]在一些情况下，对气阀组件执行阀检漏测试的方法可以包括:关闭第一阀和第二阀；识别与由中间体积压力传感器感测到的压力的压力变化速率相关的量度；以及至少部分地基于与中间体积中的压力变化速率相关的量度以及与中间体积的体积相关的量度来识别与泄漏速率相关的量度。然后，所述方法可以包括:将与泄漏速率相关的量度与阈值进行比较；以及如果与泄漏速率相关的量度越过所述阈值，则输出警报信号。
[0009]前述
【发明内容】
被提供来帮助理解本公开独有的一部分创新性特征，并不旨在成为完整的说明。通过作为整体来理解整个说明书、权利要求书、附图和摘要，能获得被本公开的全面理解。
【附图说明】
[0010]结合附图考虑以下对多个例示性实施例的详细描述可以更全面地理解本公开，附图中:
图1是一例示性流体阀组件的示意性透视图；
图2是图1的例示性流体阀组件的示意性第一侧视图；
图3是图1的例示性流体阀组件的示意性第二侧视图，其中第二侧视图来自与第一侧视图相反的一侧；
图4是图1的例示性流体阀组件的示意性输入侧视图；
图5是图1的例示性流体阀组件的示意性输出侧视图；
图6是图1的例示性流体阀组件的示意性俯视图；
图7是沿图4的线7-7所取的图1的例示性流体阀组件的截面图；
图8是沿图2的线8-8所取的图1的例示性流体阀组件的截面图；
图9是示意图，示出了与建筑物控制系统和器具控制系统通信的例示性流体阀组件，其中流体阀组件包括连接至阀控制器的差动压力传感器；
图10是示意图，示出了与建筑物控制系统和器具控制系统通信的例示性流体阀组件，其中流体阀组件包括连接至阀控制器的多个压力传感器；
图11是示意图，示出了低气压/高气压限制控制装置的例示性示意图；
图12是示意图，示出了例示性的示意性阀控制装置和燃烧器具控制装置，其中控制装置经由通信链路连接；
图13是示意图，示出了与燃烧器具协同使用的例示性阀控制和关闭指示系统；
图14-17是用于感测例示性阀组件内的阀的位置和/或状态的不同方法的多个例示性示意图；
图18和19是示意性的压力对时间的坐标图，示出了压力阈值；
图20是执行阀检漏系统测试的例示性方法的示意性流程图；
图21是执行阀检漏系统测试的例示性方法的示意性流程图；并且图22A和22B是执行阀检漏系统测试的例示性方法的示意性流程图。
[0011]虽然本公开服从各种修改和替代形式，但是其特定情况已经通过示例方式在附图中示出并且将被详细描述。然而，应该理解的是，并非旨在将本公开的多个方面限制于所描述的特定例示性实施例。相反，意图是覆盖落于本公开的精神和范围内的所有变型、等同方案和替代方案。
【具体实施方式】
[0012]以下描述应该参考附图来阅读，其中相似的附图标记在各图中表示相似的元件。详细描述和附图示出了数个例示性的实施例，其旨在例示所要求的公开内容。
[0013]任何描述用语，比如第一、第二、第三、第四、第五、左、右、上、下、底、顶，都并非旨在进行限制，除非另有明确说明。相反，这些描述用语可以用于表示某一特征与另一特征的关系如何，以达到清楚的目的。
[0014]气阀可以添加至向器具(例如，燃烧器等)供给燃料和/或流体的流体路径系统，或者可以单独使用或使用在不同系统中。在一些情况下，气体安全切断阀可以被用作自动冗余阀。冗余得以实现，并且很多时候是监管部门所要求的，方法是将至少两个安全切断阀串联设置。前述冗余阀可以是在现场装配在一起的单独的阀，和/或在单个阀体中位于一起的阀，这些冗余阀通常被称为双截断阀。依据本公开，这些以及其它气阀可以被装配为包括传感器和/或开关和/或其它机械或电子装置，以协助监测和/或分析气阀和/或所连接的器具的操作。传感器和/或开关可以为机电类型或电子类型，或者为其它类型的传感器和/或开关，根据需要而定。
[0015]在一些情况下，气阀组件可以构造成监测和/或控制各种操作，包括但不限于监测流体流量和/或流体消耗、电子循环计数、过压诊断、高气压和低气压检测、阀检漏系统测试、阀泄漏测试、阀关闭指示测试、诊断通信和/或任何其它适当的操作，根据需要而定。
[0016]阀组件
图1是示意性透视图，示出了一例示性流体(例如，气体、液体等)阀组件10，其用于控制流向燃烧器具或其它相似或不同装置的流体流量。在例示性实施例中，气阀组件10可以包括阀体12，其通常可以为六面形状或可以呈任何其它形状(根据需要而定)，并且可以形成为单体或者可以为连接在一起的多个部件。如所示，阀体12通常可以为六面形状，其具有第一端部12a、第二端部12b、顶面12c、底面12d、背面12e和前面12f，如图1_6的各视图中示出的。术语顶面、底面、背面、前面、左和右是仅用于协助描述附图的相对术语，并非旨在以任何方式进行限制。
[0017]例示性阀体12包括进口 14、出口 16以及在进口 14与出口 16之间延伸的流体路径或流体通道18。此外，阀体12可以包括:一个或多个气阀口 20 (例如，第一阀口 20a和第二阀口 20b，图7和8所示)，位于或处于流体通道18中；一个或多个燃料或气体阀构件，有时被称为阀密封构件22，能在气阀口 20内移动(例如，第一阀口 20a内的第一阀密封构件22a和第二阀口 20b内的第二阀密封构件22b，如图7中所示)；一个或多个压力传感器组件24 (例如，如图8中所示);一个或多个位置传感器48 ;和/或一个或多个阀控制器26 (例如，如图8中所示)，其相对于阀体12固定或联接至阀体12，和/或与压力传感器组件24和位置传感器48电连通(例如，通过有线或无线连接)。
[0018]阀组件10可以进一步包括一个或多个致动器，用于操作其中的移动部件。例如，阀组件10可以具有致动器，包括但不限于一个或多个步进电动机94(在图1中被示为从阀体12的底面12d向下延伸)、一个或多个螺线管(或电磁阀)96(在图1中被示为从阀体12的顶面12c向上延伸)以及一个或多个伺服阀98(在图1-3中伺服阀98被示为从阀体12的顶面12c向上延伸，其中省略了第二伺服阀)，其中伺服阀98可以是3路自动伺服阀或者可以是任何其它类型的伺服阀。也可以采用其它致动器，根据需要而定。
[0019]在一个例示性实施例中，一个或多个螺线管96可以控制一个或多个气阀口 20是否打开或关闭。一个或多个步进电动机94可以在相应的气阀密封构件22被相应的螺线管96打开时，确定气阀口 20的开口尺寸。当然，也可以不设置一个或多个步进电动机94，例如，当阀组件10不是在阀打开时允许多于一种的可选流量流过阀的“调节”阀时。
[0020]如所示，阀体12可以包括一个或多个传感器和电子装置隔室56，其在例示性实施例中，从背面12e延伸，如图1、2和4-6所示。传感器和电子装置隔室56可以联接至阀体12或者可以与阀体12 —体地形成，并且可以封装和/或容纳至少一部分的阀控制器26、压力传感器组件24和/或操作阀组件10所需的电子装置，如本文所描述的。尽管隔室56可以被例示性地示为单独的结构，但是隔室56也可以是阀体12的单个结构部分、从阀体12延伸和/或联接至阀体12。
[0021 ] 一个或多个流体阀口 20可以包括第一气阀口 20a和第二气阀口 20b，其沿着流体通道18定位和/或与流体通道18连通。这是一种双截断阀设计。在每个气阀口 20内，气阀密封构件22可以位于在流体通道18中，并且可以围绕轴线定位(例如，同心地或以其它方式)，围绕所述轴线可旋转，沿纵向和沿轴向可平移，可旋转地平移，和/或在相应阀口 20内在第一位置(例如，打开或关闭位置)与第二位置(例如，关闭或打开位置)之间以其它方式可选择性地移动。阀密封构件22的运动可以打开和关闭阀口 20。
[0022]可想到的是，阀密封构件22可以包括以下中的一个或多个:阀盘91、阀杆92和/或阀密封件93，用于密封住位于流体通道18中的阀座32，如图14-17中最佳看出的；和/或有助于密封的其它相似或不同的部件。替代地，或附加地，阀密封构件22可以包括以下结构特征和/或部件:闸阀；阀盘在阀座上的阀；球阀；蝶形阀和/或任何其它类型的阀，其构造成从关闭位置操作到打开位置以及回到关闭位置。阀密封构件22的打开位置可以是任何位置，其允许流体流动穿过阀密封构件22位于其中的相应气阀口 20，而关闭位置可以是阀密封构件22在相应阀口 20处形成至少部分密封时的位置，如图7中所示。阀密封构件22可以通过任何技术得到操作。例如，阀密封构件22可以通过采用以下部件得到:弹簧31 ;致动器30，用以克服弹簧31实现运动；以及在一些情况下的位置传感器48，用以传感阀密封构件22的位置。
[0023]阀致动器30可以是任何类型的致动器，其构造成在气阀组件10和/或致动器30的寿命期间，在多个操作循环中的每个期间，通过将阀密封构件22从关闭位置致动到打开位置然后回到关闭位置，来操作阀密封构件22。在一些情况下，阀致动器30可以是螺线管致动器(例如，如在图7中看到的第一阀致动器30a和第二阀致动器30b)、液压致动器、磁性致动器、电动机、气动致动器和/或其它相似或不同类型的致动器，根据需要而定。在所示示例中，阀致动器30a、30b可以构造成在关闭位置(其关闭阀体12的进口 14与出口 16之间的流体通道18)与打开位置之间选择性地移动阀口 20a、20b的阀或阀密封构件22a、22bο如所论述的，图1-8的气阀组件10是气体安全切断阀或双截断阀的