具有电子健康监测的气体阀的制作方法_2

文档序号:9664048阅读:来源:国知局
如图8中所示)、一个或多个位置传感器48、和/或相对于阀体12被固定或者联接到阀体12并且/或者与压力传感器组件24和(一个或多个)位置传感器48电性连接(例如,经由有线或无线连接)的一个或多个阀控制器26 (例如,如图8中所示)。
[0020]阀组件10还可包括用于操作其中的移动部件的一个或多个致动器。例如,阀组件10可具有致动器,包括但不限于一个或多个步进电机94 (在图1中图示为从阀体12的底部12d向下延伸)、一个或多个电磁线圈96 (在图1中图示为从阀体12的顶部12c向上延伸)、和一个或多个伺服阀98 (在图1-图3中图示为伺服阀98从阀体12的顶部12c向上延伸,其中第二伺服阀已被省略),其中伺服阀98可以是三通自动伺服阀或者可以是任何其它类型的伺服阀。根据需要,也可使用其它致动器。
[0021]在一个示例性的实施例,一个或多个电磁线圈96可控制一个或多个气体阀口 20是否打开或闭合。当利用相应的电磁线圈96打开相应的气体阀密封构件22时,一个或多个步进电机94可确定气体阀口 20的开度大小。当然,当例如阀组件10不是在阀打开时允许多于一个可选择流率流经该阀的“调整”阀时,可以不提供一个或多个步进电机94。
[0022]如图所示,阀体12可包括一个或多个传感器和电子器件室56,该电子器件室在示例性实施例中从背侧12e中延伸出,如图1、图2和图4-图6中所示。传感器和电子器件室56可联接到阀体12或者可以是与阀体12形成整体,并且可密封和/或容纳阀控制器26、压力传感器组件24、和/或阀组件10的操作所需的电子器件的至少一部分,如本文中所描述。尽管可将室56示例性地图示为单独结构,但室56可以是从阀体12中延伸出和/或联接到阀体12的单个结构部分。
[0023]一个或多个流体阀口 20可包括:沿流体通道18定位并且/或者与流体通道18连通的第一气体阀口 20a和第二气体阀口 20b。这是双隔断阀的设计。在各气体阀口 20的内部,气体阀密封构件22可位于流体通道18中并且可位于(例如,同轴地或者)轴线的周围、可围绕轴线旋转、可纵向地和轴向地平移、可旋转地平移、并且/或者择性地在相应的阀口20内部在第一位置(例如,打开或闭合位置)与第二位置(例如,闭合位置或打开位置)之间运动。阀密封构件22的运动可打开并关闭阀口 20。
[0024]可以想到,阀密封构件22可包括以下的一个或多个:阀盘91、阀杆92、和/或用于抵靠并密封位于流体通道18中的阀座32的阀密封件93 (如图14-图17中最佳地示出)、和/或促进密封的其它相似或不相似的部件。可替代地或另外,阀密封构件22可包括闸阀、阀盘在阀座上的阀、球阀、碟阀和/或构造成从闭合位置操作到打开位置并返回到闭合位置的任何其它类型的阀的结构特征和/或部件。阀密封构件22的打开位置可以是允许流体流经各自的气体阀口 20 (阀密封构件22位于其中)的任意位置,并且闭合位置可以是当阀密封构件22在各自的阀口 20处至少形成部分密封,如图7中所示。可通过任何技术来操作阀密封构件22。例如,可通过使用弹簧31来操作阀密封构件22,致动器30实现对抗弹簧31的运动,在一些情况下位置传感器48感测阀密封构件22的位置。
[0025](一个或多个)阀致动器30可以是任何类型的致动器;该致动器构造成在气体阀组件10和/或致动器30的使用寿命期间的多次操作循环的每次循环中,通过启动阀密封构件22来操纵阀密封构件22从闭合位置到打开位置然后返回到闭合位置。在一些情况下,根据需要,阀致动器30可以是电磁线圈致动器(例如,第一阀致动器30a和第二阀致动器30b,如图7中所见)、液压致动器、磁致动器、电动机、气动致动器、和/或其它相似的或不同类型的致动器。在图示的实例中,阀致动器30a、30b可构造成选择性地使阀或阀口 20a、20b的阀密封构件22a、22b在闭合位置与打开位置之间运动,闭合位置关闭阀体12的进口 14和出口 16之间的流体通道18。如上所述,图1-图8的气体阀组件10是气体安全截止阀或双隔断阀的例子。然而,在一些情况下,可以想到,根据需要气体阀组件10可具有单个阀密封构件22a、或者串联或并联的三个或更多的阀密封构件22。
[0026]在一些情况下,阀组件10可包括被限定在进口 14与出口 16之间的特征化端口。该特征化端口可以是任何端口(例如,流体阀口 20或者流体通道18可经过其中而行进的其它端口或限制,或者穿过其中可对所流经的流体进行分析)。例如,如果在阀密封构件22的一系列行程中阀口 20的流动阻力是已知的,那么一个或多个气体阀口 20中的一个可被认为是特征化端口。因此并且在一些情况下,特征化端口可以是具有阀密封构件22的端口20,该端口 20构造成处在打开位置和闭合位置。可替代地或另外,特征化端口可以不对应于具有阀密封构件22的气体阀口 20。相反,特征化端口可以是穿过其可测量压力降和/或可测定流率的任何结构或特征。
[0027]特征化端口可在各种流率下特征化,以识别穿越特征化端口的压力降与经过流体通道18的流率之间的关系。在一些情况下,可用一个或多个压力传感器42、43、44和/或38直接地测量压力降。在其它情况下,可从例如(一个或多个)阀构件的当前位置中推测出压力降。这些只是一些例子。在一些情况下,可将该关系存储于存储器37中,诸如RAM、R0M、EEPR0M、其它易失性或非易失性存储器、或者气体阀组件10的任何其它合适的存储器,但这不是所要求的。
[0028]在一些情况下,气体阀组件10可包括流动模块28,该模块是用于感测流经流体通道18的流体的一个或多个参数,并且在一些情况下确定与流经流体通道18的流体的气体流率相关的测量值。流动模块28可包括:压力块或压力传感器组件24、温度传感器34、阀构件位置传感器48和/或阀控制器26等其它组件、用于感测、监测和/或分析流经流体通道18的流体的参数的传感器和/或系统,例如可在图9和图10中所见。
[0029]可以想到,根据需要,流动模块28可利用任何类型的传感器(诸如压力传感器、流量传感器、阀位置传感器、温度传感器、电流传感器、气体传感器、氧传感器、C0传感器、C02传感器、和/或任何其它类型的传感器)来促进对与经过流体通道18的流体的流率相关的测量值的确定。在一个实例中,流动模块28 (其在一些情况下可以是阀控制器26的一部分)可构造成监测穿越特征化端口的压差,并且在一些情况下,监测气体阀组件10的一个或多个阀密封构件22的位置。流动模块28可利用从监测中所获得的信息来确定和/或监测通过流体通道18的流体的流率。例如,流动模块28可至少部分地基于与穿越特征化端口的压力降相关的测量值连同在存储器37中的预存储关系来确定与经过流体通道18的气体流率相关的测量值。在一些情况下,可考虑气体阀组件10的一个或多个阀密封构件22的当前位置(例如,阀30%打开、50%打开或75%打开)。
[0030]在一些情况下,流动模块28可构造成将通过流体通道18的流体的流率输出至显示器或远程装置。在一些情况下,必要时,流动模块28可维持流经流体通道18的累积气体流量(例如在一个时间段内)。与气体流动相关的测量值可包括但不限于:连接到气体阀组件10的出口 16的装置或器具的燃料消耗的测量值。
[0031]可以想到,阀控制器或阀控制块26 (参见图8-图10)可物理地被固定或联接到阀体12,或者相对于阀体12被固定或联接。阀控制器26可构造成控制和/或监测阀口 20的阀密封构件22的位置或状态(例如,打开位置和闭合位置)并且/或者根据需要执行其它功能和分析。在一些情况下,阀控制块26可构造成根据需要基于其自己的意志,响应于来自其它系统(例如,系统水平或者中央建筑物控制)的控制信号、并且/或者响应于与(一个或多个)特征化阀口的上游、中间和/或下游的感测压力相关的所接收测量值、与穿越(一个或多个)特征化阀口的感测压差相关的测量值、与在(一个或多个)特征化阀口的上游、中间和/或下游位置的感测温度相关的测量值、并且/或者响应于其它测量值,而关闭或打开(一个或多个)气体阀构件或(一个或多个)阀密封构件22。
[0032]存储器37 (其在一些情况下可以是阀控制器26的部分或者与阀控制器26连通)可构造成包含系统设置和与感测压力、感测压差、感测温度和/或其它测量值相关的记录数据。阀控制器26可访问这些设置和该数据,并且在一些情况下将(例如,经过有线或无线通信链路100)数据和/或数据的分析传送至其它系统(例如,系统水平或者中央建筑物控制),如图9和图10中所见。存储器37和/或其它存储器可被编程和/或开发成含有用于影响本文中所描述的构造中的一种或多种的软件。
[0033]在一些情况下,阀控制器26可被认为是流动模块28的一部分,流动模块28可被认为是阀控制器26或流动模块28的一部分,并且阀控制器26可被认为是单独的系统或装置。示例性地,阀控制器26可相对于阀体12和一个或多个气体阀口 20而联接,其中阀控制器26可构造成控制阀密封构件22在阀口 20内部的位置(例如,打开或闭合位置,包括各种打开位置)。在一些情况下,根据需要,阀控制器26可联接到并且/或者与局部传感器连通,所述局部传感器包括但不限于:压力传感器组件24 (例如,用于低气体/高气体压力限制功能、阀证明系统测试等)、流量传感器(例如,用于测量气体消耗等)、温度传感器34 (例如,监测关键部件(如致动器)或其它部件等的温度)、位置传感器48、耗电量传感器(例如,用于感测致动器或整个系统等的耗电量)、气体传感器、氧传感器、一氧化碳(C0)传感器、二氧化碳(C02)传感器、循环传感器和/或循环计数器、计时器(例如,测量打开阀和/或关闭阀的时间量的值)、和/或其它传感器和组件。
[0034]阀控制器26可包括一个或多个远程传感器输入或者可与一个或多个远程传感器输入连接,以便接收来自位于阀体12外部的一个或多个远程定位传感器、阀口 20和/或阀致动器30的一个或多个感测参数。示例性地,一个或多个远程传感器可包括但不限于以下的一个或多个:压力传感器、流量传感器、温度传感器、位置传感器、耗电量传感器、气体传感器、氧传感器、一氧化碳(C0)传感器、二氧化碳(C02)传感器、循环传感器和/或循环计数器,和/或一个或多个的其它远程传感器。
[0035]在图8的示例性实施例中,阀控制器26可构造成监测穿越特征化端口的压差。在一些情况下,阀控制器26可监测穿越流体阀口 20的压差并且/或者监测与流体阀口 20(例如,第一阀口 20a)上游位置压力相关的测量值和/或与流体阀口 20 (例如,第二阀口 20b)下游位置压力相关的测量值。阀控制器26还可构造成监测阀密封构件22在阀口 20中的轴向位置(例如,参见图14-图17)。结果,阀控制器26可确定通过特征化端口的流体的流率,其中阀控制器26可至少部分地基于监测的压差和/或监测的上游和下游压力并结合穿越特征化端口的压力降与流率之间的预特征化的关系来确定流率(有时称为流体消耗)。在一些情况下,也可考虑所监测的阀密封构件22的轴向定位,尤其是当阀密封构件22可假设处于在完全闭合位置与完全打开位置之间的一个或多个中间打开位置。当如此提供时,穿越特征化端口的压力降与流率之间的预特征化关系可取决于阀密封构件22的当前轴向定位。
[0036]在一些情况下,阀控制器26可包括确定块,该确定块可包括微控制器36等,微控制器36可包括存储器37 (诸如非易失性存储器)或者与存储器37连通。可替代地或另外,确定块(例如,微控制器36)可联接到或者可构造在阀控制块或阀控制器26的内部。确定块可构造成存储和/或监测当确定与经过流体通道18的流体流率相关的测量值时可使用的一个或多个参数。确定块(例如,微控制器36)可构造成利用存储于存储器37中的存储和/或监测的参数(例如,穿越特征化端口的压力降与经过流体通道18的流率之间的关系)来帮助确定与经过流体通路或流体通道18的流体流率相关的测量值。
[0037]示例性地,确定块(例如,微控制器36)可构造成至少部分地基于存储的和/或监测的测量值来确定和/或监测测量值(例如,根据需要,通过特征化端口的流体的流率或者其它相似或不同的测量值);所述测量值包括但不限于:与穿越特征化阀口压力降相关的测量值或者(一个或多个)特征化阀口上游和下游位置的与压力相关的其它测量值、流经流体通道18的流体的温度、和/或与阀密封构件22在气体阀口 20处的当前位置相关的测量值或者在特征化端口处的开度大小。在一个实例中,确定块
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