专利名称：感测与控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于指示促动器杆位置的感测与控制装置以及结合这种装置的阀结 构。
背景技术：
在现有技术中，存在许多自动阀，其装备有指示与控制单元，使得该单元可通过视 觉信号(例如借助于光或声信号)指示阀的状况以及设置有用于向中央控制单元供应反馈 的装置。可以以ThinkTop的商标名称从Alfa Laval Corporation获得这种 感测与控制装置的示例。这些装置中的大多数非常可靠和准确，并且对于指示复杂的阀运动(例如指示阀 的闭合部件的精确位置)非常有用。这些阀非常复杂并且因此购买以及安装通常相对昂 贵，这是因为它们需要非常精确地校准以便提供正确的位置。此外，它们通常包含许多传感 器，其一起提供操作该装置所需的反馈。通常，只希望知道阀是打开还是关闭还是在中间的 位置。许多现有技术的结构提供这种阀指示器件，例如参见EP 0740097B1，其中公开了 一种角度精确指示器，该位置指示器包括封闭在透明壳体中的两个可互相旋转的部分。当 阀杆旋转时，活动部分中的一个具有容纳在设置于另一部件中的凹槽中的槽口，使得该旋 转将使第一部件相对于第二部件运动。在该运动期间，在一个端部位置中通过透明窗口指 示“关闭”的第一部件将使第二部件向上运动，从而由在其表面上可指示“打开”的第二部 件覆盖记号“关闭”，使得对于观察者很清楚阀是否处于其打开位置或其关闭位置。此外，也 可能推断在打开与关闭位置之间的位置，但由于在打开与关闭之间没有评定尺度，所以该 指示是不确定的。参考US 5223822示出另一示例，其中指示部件可相对于阀杆旋转，使得可旋转部 件可到达关于窗口的位置，此处阀的位置也可由“关闭”、“断开”或“打开”指示。从US 6242909已知一种可比较的结构。然而，由于该结构除用于指示的机械器件 之外还包括电子电路，由此它能够向控制系统供应反馈，所以该结构更复杂。根据US 6242909的装置具有较高的准确度，但在其结构方面也具有非常高的复 杂度。上述现有技术的装置都依赖于事实，即它们机械地连接至阀杆/促动器，使得促 动器的运动引起旋转，由此指示装置取决于其相对位置将显示“打开”或“关闭”。这反过来意味着在阀结构与阀位置指示器之间存在物理连接。这可引起两个缺 点，缺点之一在于如下事实即如果阀结构不制造有作为装置的集成部分的指示装置，则事 后非常难于将指示装置装配至阀结构。此外，机械联接倾向于可引起故障的磨损，使得由于 阀杆/促动器与指示装置之间的连接中的故障，关于阀闭合部件的实际位置的不确定性可 引起指示装置提供错误的信息。
发明目的因此，本发明的目的是提供促动器杆位置指示装置，其可靠地提供促动器的位置 以及因此阀结构中阀闭合部件的位置的指示。
发明内容
本发明因此公开促动器杆位置指示装置，其中具有分离的封闭壳体的单元在所述 壳体的一个表面上安装有磁场传感器，使得设置在促动器杆的自由端上的磁体在促动器的 操作期间将大致线性地移近和移离所述传感器，传感器检测促动器杆上的磁体与传感器之 间的磁场强度，并使用该信息作为处理器中的输入，促动器杆位置指示装置包括存储器，在 该存储器中存储预定的促动值，使得当输入对应于存储值中的一个，产生特定于该值的输 出ο通过依赖于在传感器与布置在促动器杆的自由端处的磁体之间产生的磁场的强 度，因此，在传感器以及因此指示装置与阀结构之间不存在物理连接。这提供两个优点，即 较容易将促动器杆位置指示装置改型成具有使阀闭合部件运动的促动器杆的现有阀结构 类型，使得不论阀的位置是打开、关闭还是在中间的任何位置，促动器杆的位置都是阀的位 置的指示。本发明的另一优点是仅使用一个传感器的事实。在获得打开和关闭的指示的现有 技术的装置中，这通过两个独立的传感器而变得容易。对于在“打开”或“关闭”之间的另 外的位置指示，需要附加的传感器。每个传感器必须独立地校准，使得获得可靠的反馈。通 过仅具有单个传感器，仅需要读取在打开和关闭位置或在中间的任何预期位置中的磁场强 度，这其后将提供希望的反馈。与现有技术的装置相比较，本发明不影响或接触阀结构，并因而可被认为是可构 筑在任何阀上的完全独立的装置。此外，由于磁场强度的测量是众所周知的并且明确记录 的技术，使得可利用可靠的传感器、电子电路等，以便实现本发明，所以指示装置的可靠性 非常高。此外，由于系统不是机械的，所以能够为电子电路提供检验程序，使得如果由于某 种原因，磁场的检测应弓I起错误指示，则指示装置将自动地产生这种错误指示。通过使促动器线性地移近或移离传感器，磁场的行为将或多或少地为均质的，使 得在磁场方面的变化将遵循可明确定义并且记录的曲线。以这种方式能够存储预定的促动 值，例如如果阀座处于其“关闭”位置，则促动杆将处于其最远离传感器的位置，使得磁场为 其最弱。通过引入与最弱的磁场对应的促动值，该促动值可触发指示装置指示“关闭”。在本发明的另一有利的实施例中，传感器、处理器、存储器和必需的连接封闭在所 述壳体中，其中该壳体是防潮和防气的。通常工业阀布置在相对恶劣的环境中，使得阀应构造成抵抗高或低的温度、高或 低的相对湿度、暴露于侵蚀性的洗涤剂、蒸汽或高压清洁等，为此，在该实施例中可完全封 闭指示装置，使得来自环境的影响因而不会进入指示装置。这可通过具有例如由不影响磁 场的材料制成的密封壳体实现，并且例如在该壳体内相对于环境压力存在过压，由此温度 变化、环境压力变化等等将不会影响核心和相关的电路。这是重要的，因为在阀结构通常安 置的侵蚀性环境中，该环境可能尤其对印刷电路板及其构件具有有害影响，并且因而缩短 装置的预期寿命。通过提供完全密封的壳体，延长装置的预期寿命并增强装置的可靠性。
在另一有利实施例中，至少对应于促动器杆的[磁性部件的]最靠近和最远离的 位置的值存储在存储器中并且具有与这些位置相关的两个不同输出。这是最简单的实施例，其中仅记录阀的打开和关闭位置并产生输出。对于仅对这 两个指示感兴趣的阀、即结合在具有相对简单的功能的系统中的阀，这些指示将实现。例 如，在乳制品设备中，非常重要的是知道，例如当在系统中处理乳制品时，将洗涤液与乳制 品分离的阀处于关闭位置，以及知道当管道系统待清洁时等等，该阀处于“打开”位置。在又一有利的实施例中，壳体包括光源，由此每个产生的输出促动分离的光源或 不同光源的组合。在上述简单的实施例中，指示“打开”和“关闭”位置例如可通过简单地促动两个 分离的光源而实现，一个红色的用于关闭、一个绿色的用于打开。此外，还可提供不同的光 源，例如闪光的橙色光源可指示错误，或者在与阀打开和关闭的周期数和/或操作小时数 相关的数据存储在存储器中的实施例中，特定的光可在预定的周期数或工作小时数之后出 现，以便指示是执行阀结构等等的预防性维护的时间了。在又一有利的实施例中，对于促动器杆的最靠近和最远离的位置中的每个位置促 动不同颜色的光，并且可选择地，提供器件用于同时但以不同的光强度促动两个不同的光 源，使得可通过光强度中的变化指示杆的运动。在该实施例中，除清楚指示完全打开和完全关闭的位置之外，例如可通过不同的 光强度指示在“打开”与“关闭”之间的位置，使得一旦阀打开少许，红光将为主要的，但也 可检测到略微的绿光。当阀逐渐打开时，绿光将加强并且同时红光将衰减，使得可由来自两 个光源的光强度的变化指示阀从“关闭”朝“打开”的运动。应记住的是，光指示的红色和 绿色仅用于说明性目的，并且可执行任何类型的光、颜色或另外的，以便指示阀的位置。在 这个方面，还应注意的是，例如从红光朝绿光的逐渐变化将不是阀闭合部件的当前位置的 精确指示，而将仅给予检查员或操作者阀闭合的位置的大致概念。由于适合的通信器件的设置，指示还可以有线地或无线地传输至远程位置，在此 处检查员或操作者可监测设备。在又一有利的实施例中，提供用于感测环境亮度的传感器器件，其中所述传感器 器件输入信息到处理器，由此相对于环境光的光强度大致恒定。该实施例提供特征，即如果 围绕阀的光状况改变，则指示器件的光强度将因此改变，使得例如在明亮的阳光/日光中， 指示装置上的指示器件的光强度将明亮地发光，而在夜间操作期间或者在黑暗中，将仅暗 淡发光，以便指示促动杆的位置。对于本发明还预见的是，传感器可在端部位置中自身校准。通过初始地从打开运 动至关闭并将该位置分别记录为初始的“打开”、“关闭”值/位置，对应的磁场强度将存储 为将作为装置进一步的操作的基础的预定值。本发明还涉及包括阀座和闭合部件的阀结构，其中所述闭合部件连接至促动杆， 所述杆的运动确定闭合部件相对于所述阀座在打开与关闭位置之间的位置，并且提供根据 前述权利要求中的任一项所述的促动器杆位置指示装置。
现在将参考
本发明，其中
图1示出其上安装有促动器杆位置指示装置的阀促动器壳体；图2示出其上安装有不带传感器的基盖的阀促动器壳体；图3示出通过其上安装有促动器杆位置指示装置的阀促动器壳体的示意性横截 面图；图4示出阀促动器壳体，在该阀促动器壳体的表面上设置用于指示阀的当前位置 的窗口。
具体实施例方式在图1中示出阀顶1，其适合于通过凸缘2安装到阀结构上。阀顶1包括用于如由 箭头4所指示地上下线性地促动阀杆3的促动器件(未示出)。促动器杆3联接至阀闭合 部件，使得通过使阀杆向上运动，阀闭合部件可从关闭位置运动至阀打开的位置，即能够使 液体运动横过阀结构，并且反过来，通过使阀杆3向下运动，阀闭合部件可接触阀座，从而 关闭管线中的连通。促动器杆以及用于促动杆的器件封闭在壳体5中，壳体5具有出于示意性目的由 圆圈6示出的切开分段。在壳体5的内部中，安置有用于使促动器3运动的器件以及促动 器。促动器杆3在促动器杆的自由端中设置有磁体7。壳体5设置有用于促动器杆位置指示装置的壳体10。在该实施例中，壳体10包括 基部11，其适于例如通过拧到壳体5上来安装在阀顶1的壳体5上，并且此外，在指示装置 壳体10中设置有透明的上部12。在壳体10内设置有PCB 13，必需的电子构件14安装在 PCB 13上。必需的构件中的一个是检测磁体7与设置在PCB 13上的磁性传感器之间的磁 场的传感器。PCB还可用作指示装置壳体10的底部，或者可安装在分离的底部部件上并且相靠 下部11密封，使得避免气体、湿气等等的进入。当紧固在促动器杆3的自由端中的磁体7相对于促动器杆的运动上下运动时，磁 体7与布置在PCB 13中的传感器之间的磁场强度将改变。通过在微处理器中适当编程，根 据磁体7与布置在PCB 13中的传感器之间的磁场的场强，将能够确定阀杆3的相对位置。根据处理器关于预定的促动值编程的方式，指示装置壳体10的上部12在该示例 中可根据促动器杆3的位置以两种不同的颜色照亮。例如在打开位置中，可以以绿色照亮 指示装置壳体10的上部12的中心部分15，从而指示阀是打开的和可操作的。在关闭位置 中，可以以红色照亮指示装置壳体10的上部的环形部分16，从而指示阀是关闭的。以这种方式，操作者简单地通过目测检查阀壳体的顶部，非常容易且快速地检测/ 记录该特定阀的状态。应清楚的是，通过将例如以LED的形式的发光器件定位在PCB上，构 造者或设计者完全自由地设计从指示器装置壳体10的半透明或透明部分发射的任何光图 案。为了补偿环境光状况，可在PCB上布置光强度传感器(记录Lux)，使得根据环境光 状况可调节强度，布置在PCB上的光源以该强度被促动。为了使检测环境光的光传感器不 受安置在PCB上的LED的照明的影响，可非常快地接通和断开LED，使得光传感器可能在断 开时期中测量环境光。通过使LED非常快地通-断交替，一旦该交替达到某个频率，则观察 者看来确实像存在恒定的光。
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此外，相对于环境压力或相对于可在紧邻阀壳体周围出现的压力壳体10保持在 略微提高的压力下，使得将有效地避免气体、湿气等等的进入。以这种方式，可能提供基本 不用维护的促动器杆指示装置，这是因为该促动器杆指示装置没有运动部分并且没有由于 它的功能的磨损。检测磁场强度的传感器可以是所谓的霍尔元件。在图2中示出基础模块，其中示出促动器壳体5的顶部。该顶部为根据本发明的 促动器杆指示装置的安装做准备，但在该实施例中设置有不具有本发明的任何发明特征的 基盖6 ο转向图3，相同的壳体5安装有根据本发明的发明的促动器杆指示装置10。关于 这点，应注意的是，装置10可以以任何适当的方式紧固到阀顶壳体5上，诸如例如通过如图 1所示地拧上或通过两个壳体5、10之间的粘合连接。为了清晰的理由未示出供应功率的导 线及输入/输出。壳体10设置有多个半透明/透明分段17。此外，由18指示的多个LED安装在PCB 13上，PCB 13通过密封地连接至壳体的其余部分而在壳体10中用作底部。此外，在PCB中 安装有检测磁场强度的霍尔元件20。在图4中示出不同的设计，其中壳体10的顶部具有其中设置有透明/半透明窗口 17的倾斜表面21。通过将LED布置成平行于窗口 17的纵向方向的阵列，可能能够通过照 亮安置在窗口 17后面的一个或更多个LED来指示阀的关闭/打开程序的各个阶段，即促动 杆3的不同位置。本发明不限制于以上描述的和在附图上示出的实施例，而是可在如由所附权利要 求所限定的本发明的范围内以任何方式补充和改变。
权利要求
1.一种感测与控制装置，其中具有分离的封闭壳体的单元在所述壳体的一个表面上安 装有磁场传感器，使得设置在促动器杆的自由端上的磁体在所述促动器的操作期间将大致 线性地移近和移离所述传感器，所述传感器检测所述促动器杆上的磁体与所述传感器之间 的磁场强度，并使用该信息作为处理器中的输入，所述感测与控制装置包括存储器，在所述 存储器中存储预定的促动值，使得当所述输入对应于所述存储值中的一个时，产生特定于 该值的输出。
2.根据权利要求1所述的感测与控制装置，其特征在于，所述传感器、处理器、存储器 和必需的连接封闭在所述壳体中，其中所述壳体是防潮和防气的。
3.根据权利要求1所述的感测与控制装置，其特征在于，至少对应于所述促动器杆的 [磁性部件的]最靠近和最远离的位置的值存储在所述存储器中并且具有与这些位置相关 的两个不同输出。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的感测与控制装置，其特征在于，所述壳体包括 光源，由此每个产生的输出促动分离的光源或不同光源的组合。
5.根据权利要求3和4所述的感测与控制装置，其特征在于，对于所述促动器杆的最靠 近和最远离的位置中的每个位置促动不同颜色的光，并且可选择地，提供器件用于同时但 以不同的光强度促动两个不同的光源，使得可通过光强度的变化指示所述杆的运动。
6.根据权利要求4或5所述的感测与控制装置，其特征在于，提供用于感测环境亮度的 传感器器件，其中所述传感器器件向所述处理器输入信息，由此所述光强度相对于环境光 大致恒定。
7.根据前述权利要求中任一项所述的感测与控制装置，其特征在于，当初始促动时，所 述促动器运动至对应于最强的磁场强度和最弱的磁场强度的两个极限位置，其中这些场强 用作参考预定值。
8.一种包括阀座和闭合部件的阀结构，其中所述闭合部件连接至促动杆，所述杆的运 动确定所述闭合部件相对于所述阀座在打开与关闭位置之间的位置，并且提供根据前述权 利要求中的任一项所述的促动器杆位置指示装置。
全文摘要
描述促动器杆位置指示装置，其中具有分离的封闭壳体的单元在所述壳体的一个表面上安装有磁场传感器，使得设置在促动器杆的自由端上的磁体在促动器的操作期间将大致线性地移近和移离所述传感器，传感器检测促动器杆上的磁体与传感器之间的磁场强度，并使用该信息作为处理器中的输入，促动器杆位置指示装置包括存储器，在该存储器中存储预定的促动值，使得当输入对应于存储值中的一个时，产生特定于该值的输出。
文档编号G01R33/06GK102112789SQ200980131145
公开日2011年6月29日 申请日期2009年6月4日 优先权日2008年6月5日
发明者J·C·F·安德森, K·S·马德森, K·雷霍夫 申请人:阿尔法拉瓦尔股份有限公司