帶有致動用傳感器的氣體凈化閥的制作方法
【專利摘要】在一個流體系統(tǒng)中提供一種氣體凈化閥（114A-D），這種閥門被配置成具有一個或多個傳感器（134B），該一個或多個傳感器各自用于感測并產生指示與該閥門相關聯(lián)的多個參數(shù)的一個或多個信號。該流體系統(tǒng)進一步包括一個電源以及用于將來自這些傳感器的信號發(fā)射到一個遠程控制站（130）的一個發(fā)射系統(tǒng)。
【專利說明】帶有致動用傳感器的氣體凈化閥
[0001]本披露主題的領域
[0002]本發(fā)明涉及氣體凈化閥，即裝配在流體管線上并且配置成用于對空氣(或其他氣體)的入口和出口以及離開該管線的出口進行調節(jié)的閥門。更具體地說，本披露主題關切的是關于此類閥門以及利用此類閥門的系統(tǒng)和方法的改進。
[0003]本披露主題的背景
[0004]許多液體流動系統(tǒng)(供水管線、污水管線、以及類似物)和污水管道流動系統(tǒng)是所謂的“啞”系統(tǒng)，即缺乏提供響應于相關系統(tǒng)中的流動條件的實時信息和參數(shù)的能力、沒有通信和或報告的能力。在實踐中，對這類液體供應管線的監(jiān)測主要是在泵殼以及在液體處理設備附近來進行。這樣經(jīng)常導致的是延續(xù)數(shù)百英里/公里的長管線不能通過任何系統(tǒng)化系統(tǒng)來進行監(jiān)測。
[0005]一些閥門被配置成具有感測裝置。例如，美國專利申請公布US2010269632披露了一種流體壓力控制裝置，該裝置包括一個致動器以及被配置成用于容納該致動器的一個本體。該本體具有被安排成用于接納加壓的流體的一個開口。該流體壓力控制裝置額外地包括一個壓力傳感器，該壓力傳感器相對于該開口被集成到該本體中以感測流體壓力并且用于產生指示這個感測的壓力的一個電信號。此外，該流體壓力控制裝置包括一個集成電路，該集成電路被結合在該本體中并且被可操作地連接到該壓力傳感器上。該集成電路包括一個收發(fā)器，該收發(fā)器被配置成用于通過將這個指示所感測的流體壓力的電信號發(fā)射到一個外部裝置并且接收來自該外部裝置的一個控制信號而與該外部裝置進行通信。該集成電路額外地包括被配置成響應于這個控制信號而對該致動器供以動力的一個驅動器。
[0006]美國專利序列號9，819，292披露了一種計量寄存器(meter register),該寄存器包括的一個寄存器本體具有聯(lián)接到該本體上的一個可轉動的驅動軸。一個驅動齒輪被附接到該驅動軸上，并且至少一個隨動齒輪被可轉動地附接到該寄存器本體上并與該驅動齒輪聯(lián)接。提供的一個天線包括一個第一導電片、一個第二導電片、以及電氣連接到該第一導電片和第二導電片上的一個軸向延伸的支臂。該第一導電片與該第二導電片間隔開一個軸向距離，其中該寄存器本體的至少一部分被夾在該第一導電片與該第二導電片之間。該計量器寄存器可附接到一個計量器本體上，并且此外，一個輔助天線可附接到該計量器寄存器上。還披露的是一種結合上述計量器寄存器的實用測量系統(tǒng)的運行方法。
[0007]本披露主題的概述
[0008]根據(jù)本披露主題，在此存在一個流體閥門系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個閥門單元以及一個遠程通信系統(tǒng)，該至少一個閥門單元被配置成具有一個或多個傳感器，該遠程通信系統(tǒng)用于發(fā)送由該一個或多個傳感器響應于與經(jīng)過該閥門的流體流動以及與流動條件相關聯(lián)的多個參數(shù)而產生的信號。該感測閥門因此提供了對多個流體流動參數(shù)的監(jiān)測并且起到了該至少一個閥門單元以及其中安裝了所述閥門系統(tǒng)的一個流體系統(tǒng)的作用。
[0009]本披露系統(tǒng)允許提聞流動問題檢測的速度和有效性以及提聞流體流動系統(tǒng)現(xiàn)場維修的速度和有效性。這意味著通過提高發(fā)現(xiàn)和響應系統(tǒng)故障的速度而具有更短的延遲、更多的警告和更快的遏制。泄露、故意破壞、干擾、功能故障和/或其他參數(shù)將被在線感測并且報告給中央數(shù)據(jù)系統(tǒng)。
[0010]除此之外，該系統(tǒng)有助于在一個控制中心中進行數(shù)據(jù)采集并且對該流體管線及其周圍環(huán)境和四周的相關參數(shù)進行監(jiān)測以用于更合理化的數(shù)據(jù)利用。因此可對壓力、溫度和其他流動參數(shù)進行在線監(jiān)測并報告給一個中央數(shù)據(jù)系統(tǒng)。
[0011]本披露主題關切的是一種氣體凈化閥，這種氣體凈化閥被配置成具有:各自用于感測并產生指示與該閥門相關聯(lián)的多個參數(shù)的一個或多個信號的一個或多個傳感器、一個電源以及用于將多個信號發(fā)射到一個遠程控制站的一個發(fā)射系統(tǒng)。
[0012]根據(jù)本披露的一種構形，該氣體凈化閥也被配置成具有用于感測并產生指示與一條流體管線相關聯(lián)的多個參數(shù)的一個或多個信號的一個或多個傳感器，該流體管線被聯(lián)接到所述閥門和該閥門的四周，所述多個信號被發(fā)射到該遠程控制站。
[0013]根據(jù)本披露主題的另一個方面，在此存在一種流體系統(tǒng)，該流體系統(tǒng)包括:一條流體管線，該流體管線裝配有至少一個氣體凈化閥，該至少一個氣體凈化閥被配置成具有各自用于感測并產生指示與該閥門和該流體管線以及它們的四周相關聯(lián)的多個參數(shù)的一個或多個閥門信號的一個或多個傳感器；一個電源以及用于將多個信號發(fā)射到一個遠程控制站的一個發(fā)射系統(tǒng)。
[0014]本披露主題的又一個方面在此指向一種方法，該方法用于通過一種流體系統(tǒng)對流體流動進行監(jiān)測，該流體系統(tǒng)包括:一條流體管線，該流體管線裝配有至少一個氣體凈化閥，該至少一個氣體凈化閥被配置成具有各自用于感測并產生指示與該閥門和流體管線以及它們的四周相關聯(lián)的多個參數(shù)的一個或多個信號的一個或多個傳感器；一個電源以及用于將多個信號發(fā)射到一個遠程控制站的一個發(fā)射系統(tǒng)。該方法包括通過這些傳感器產生一個或多個閥門信號并將這些閥門信號發(fā)射到該遠程控制站。
[0015]本披露方法還可適用于通過一種流體系統(tǒng)對流體流動進行監(jiān)測和控制，該流體系統(tǒng)包括:一條流體管線，該流體管線裝配有至少一個氣體凈化閥，該至少一個氣體凈化閥被配置成具有各自用于感測并產生指示與該閥門和流體管線以及它們的四周相關聯(lián)的多個參數(shù)的一個或多個信號的一個或多個傳感器；一個電源以及用于將多個信號發(fā)射到一個遠程控制站/從該遠程控制站接收多個信號的一個收發(fā)系統(tǒng)；該方法還可適用于:通過這些傳感器產生一個或多個閥門信號并將這些閥門信號發(fā)射到該遠程控制站；產生對應的、進而對該閥門的不同開關和旋塞進行操作的多個控制信號。
[0016]該氣體凈化閥(‘閥門’)被安裝到該流體管線的外部，直接或者通過一個聯(lián)通管區(qū)段而安裝到該流體管線上。
[0017]以下特征和構形中的任何一個或多個可以單獨地或組合地與本披露主題的任一方面相關聯(lián):
[0018].提供至少一個處理器單元，該至少一個處理器單元用于接收這些閥門信號并且產生對應的、進而對該閥門的不同參數(shù)進行操作的多個控制信號。該處理器是一個受控的或一個單獨的(獨立的)決策單元。
[0019].該閥門的不同參數(shù)通過用于管理經(jīng)過該閥門和/或經(jīng)過該主管線的流體流動的多個電動控制器是可控制的；
[0020].該至少一個處理器單元可配置成在該閥門處或靠近該閥門、或者在該遠程控制站處，其中多個控制信號被發(fā)射到在該閥門處的或靠近該閥門的一個接收器；[0021].閥門信號可以是任何類型的(模擬、數(shù)字、壓力等)并且被配置成用于感測該管線中的、該管線上的以及該管線外的物理參數(shù)、環(huán)境參數(shù)和電氣參數(shù)；
[0022].閥門信號可感測多個參數(shù)，例如溫度(周圍的、液體的、氣體的等)、壓力(液體的、空氣的等)、泄漏、濕度、噪聲、運動(振動、混合等)、震動、流動流體中存在的化學品或細菌等中的任何一項或者多項。
[0023].多個閥門信號和/或控制信號被儲存在該閥門處的或該控制站處的內存單元；
[0024].信號可通過任何通信協(xié)議而在該閥門與該控制站之間發(fā)射，例如有線通信或無線通信、RF等。
[0025].為此目的，該發(fā)射器/接收器(收發(fā)器)系統(tǒng)可具有一個或多個天線；
[0026].這些控制信號可以被配置成用于激活該閥門的多個流動管理機構，即管理(完全或部分打開/關閉)到該閥門的一個或多個流體端口。這些控制信號可由一個自主處理器單元(‘決策單元’)產生并且可以被配置成用于手動超控，即通過手動產生一個控制信號或者手動地從一個控制中心發(fā)射；
[0027].該電源可以是集成在該閥門中的(以一種防液體的方式；可更換的或可充電的)一種電力單體(電池)，或者是外部供電的；
[0028].該電源可以是被配置成用于將其他形式的能量轉化成電能的一種動力單元，例如一種太陽能系統(tǒng)、液體操作的發(fā)電機、導電的動力源、與該主流體管線相關聯(lián)的流體流動渦輪機、風力渦輪機等；
[0029].該系統(tǒng)的電子線路(例如多個電池、處理器、多個天線)可以放置在一個主盒中，該主盒被用線連接到這些傳感器和/或多個電動控制器上；
[0030].該主盒可以是一個整體的盒子或者被分成兩個或更多個盒子；所述一個或多個主盒可以被集成在該閥門的一個殼體中；
[0031 ].該一個或多個傳感器和該電子線路可以是模塊化的并且可以被配置成用于對現(xiàn)有的閥門進行改型。
[0032]附圖的簡要說明
[0033]為理解本披露主題并且為明白在實踐中可以如何實施該主題，現(xiàn)在將僅通過非限制性舉例的方式參照附圖對實例予以說明，在附圖中:
[0034]圖1A是根據(jù)本發(fā)明的一個方面構形的一個污水閥門的正視圖；
[0035]圖1B是圖1A的污水閥門的側截面視圖；
[0036]圖2A是根據(jù)本發(fā)明一個方面構形的一個清除閥的正視圖；
[0037]圖2B是圖2A的污水閥門的側截面視圖；
[0038]圖3A是根據(jù)本發(fā)明一個方面構形的一個不同的閥門的正視圖；
[0039]圖3B是圖3A的污水閥門的側截面視圖；
[0040]圖4A是根據(jù)本披露主題的另一個方面的一種流體控制系統(tǒng)的通信示意圖；
[0041]圖4B是根據(jù)本披露主題的一個方面的一種通信和處理器站的一個替代的通信示意圖；并且
[0042]圖5A至圖5C是根據(jù)本披露主題的閥門系統(tǒng)的示意性實例。
[0043]實施例的詳細說明
[0044]在圖1中展示的是總體上以10指代的一種液體供應系統(tǒng)，展示了裝配有多個污水氣體凈化閥14A至14E (例如是在美國專利號7，617，838中披露的類型的)的一條液體供應管線12 (在本實例中是一條污水管線)。
[0045]閥門14A至14E各自被配置成具有多個傳感器20A至20D，這些傳感器被配置成用于感測如流體流動、壓力、流體溫度、環(huán)境溫度、震動、振動、混合、嘗試等不同參數(shù)。然而，應當理解的是傳感器的數(shù)目、它們的定位以及它們的類型是不受限制的。
[0046]此外在每個閥門14中接納有一個密封型電池組形式的電源。同時在本實例中電池組被接納在該閥門中，應當理解的是同樣可以提供其他電源安排，如外部電池組、電線供電等。
[0047]這些傳感器的配置以及有待在以下討論的發(fā)射安排具有低電流消耗，并且因此容納在該閥門中的一個電池組可以持續(xù)很多年，在一些實例中可持續(xù)超過大約15年。盡管如此，該電池組可以是可更換的或者可以例如通過一個外部電力端口或通過電傳導來進行充電。
[0048]此外，這些閥門14A至14E各自配備有帶相關聯(lián)的多個天線26的一個發(fā)生器/接收器24A至24E。
[0049]在本實例中，這種安排是使得第一閥門14A將從不同傳感器20A至20D接收的多個閥門信號發(fā)射到管線中下一個閥門，即閥門14D，該閥門再將從閥門14A接收的信息與由閥門14D的對應的傳感器產生的信息一起發(fā)射到管線中下一個閥門14C，并且依此類推直到發(fā)射到管線中最后的閥門14E，其中來自對應的閥門14A至14E的信號S1至S5被發(fā)射到以30指代的一個遠程控制站，在該遠程控制站中這些接收的信號被處理，因此可以產生任一控制信號(指令信號)并且該控制信號被發(fā)射回到任一對應的閥門14A至14E以執(zhí)行一個要求的動作，如打開/關閉一個到該閥門的入口或一個離開該閥門的出口、改變經(jīng)過該閥門的流動參數(shù)。
[0050]為此目的，這些閥門14A至14E各自還被配置成用于不僅接收管線中前一個閥門的閥門信號，而且還用于接收從該控制單元30發(fā)射的多個指令(該信息可以被直接發(fā)射到相關閥門或者通過該閥門鏈在一個相反的方向發(fā)射到該相關閥門)，因此對應的指令信號被發(fā)射并且在尋址的閥門處被接收以便通過在每個閥門中配置的多個電操作螺線管、電動旋塞等而執(zhí)行一個機械動作。在本實例中，各閥門被配置成具有一個進口電動旋塞34A和一個出口電動旋塞34B,這些電動旋塞是通過遠程控制單兀30所產生的一個控制信號Cs可控制的。
[0051]現(xiàn)在轉到圖1B，展示的是總體上以110指代的一種流動控制系統(tǒng)，其中在一條污水管線112上在外部安裝了多個閥門114A至114D。這些閥門114A至114D各自被配置成具有多個傳感器120A至120D并且同樣被配置成具有一個電源以及集體以130指代的、與一個對應的天線128相關聯(lián)的一個發(fā)射器/接收器單元。此外，這些閥門114A至114D各自被配置成具有如以上結合圖1A的實例討論的一個電動旋塞134A和一個電動旋塞134B。
[0052]根據(jù)圖1B的實例，這些閥門114A至114D各自被配置成用于將一個對應的信號S1至&直接發(fā)射到被配置成具有一個處理器的遠程控制單元130，該處理器用于接收來自各個對應的閥門的每個對應的傳感器的閥門信號并且產生多個對應的控制信號Csi。
[0053]如將在以下予以討論的，應當理解的是在這些對應的傳感器與該控制單元(根據(jù)圖1A的實例的或者根據(jù)圖1B的實例的，或者根據(jù)任一另外的實施例)之間的通信可以通過不同的通信協(xié)議和安排來發(fā)生，例如RF通信、蜂窩通信、有線通信、衛(wèi)星通信等。
[0054]現(xiàn)在將進一步的注意力指向圖2至圖4的實例，這些圖分別展示了幾種類型的氣體凈化閥140、150和160。這些閥門各自被配置成用于安裝在一條液體主供應管線(未不出)上并且分別被配置成具有多個不同的傳感器，這些傳感器以170A至170H、180A至180G以及190A至190T指代。各傳感器被配置成用于感測如以上討論的一個或多個具體參數(shù)，例如流體溫度、環(huán)境溫度、流量、排量、振動、毒劑(化學品，生物污染等)等等。
[0055]此外在此提供的是一種封閉式組件形式的一個主盒200，該主盒容納了電子硬件和框架件、一個電源(例如電池組)、一個收發(fā)器和一個天線。任選地，在該主盒中包括一個微處理器，用于接收由這些不同的傳感器產生的閥門信號以及由一個遠程控制單元發(fā)射的多個控制信號，并且響應于這些控制信號而對多個電操作的旋塞和螺線管202A和202B進行操縱。然而，應當理解的是該主盒可以是一個整體的物件，或者被分成互相連接的幾個單元。此外，該一個或多個主盒被整體地定位在該閥門的殼體中。
[0056]在圖5A中舉例說明的是根據(jù)本發(fā)明的一個方面的一種閥門控制系統(tǒng)，其中集體以230指代的多個不同類型的閥門(“終端用戶”)是相同或不同類型的閥門、將這些以Si指代的對應信號發(fā)射經(jīng)過一個公共蜂窩網(wǎng)絡234，由此信息再被傳送到一個數(shù)據(jù)中心，該數(shù)據(jù)中心總體上以250指代并且包括與一個用戶界面256相關聯(lián)的一個服務器254的一個網(wǎng)關250，其中信息被傳送到一個操作該系統(tǒng)240的網(wǎng)絡并且被傳送到例如由人攜帶的以手持裝置形式的多個指定客戶端258A至258F，例如蜂窩電話或類似物。
[0057]在圖5B中展示的實例說明了根據(jù)本披露主題的一個方面的一種流體閥門控制系統(tǒng)，其中提供了多個閥門270A至270C，所述閥門被配置成如結合這些先前實例中的這些實例所披露的并且被配置成用于通過一個蜂窩網(wǎng)絡經(jīng)由一個蜂窩式開關盒274來收發(fā)信息以用于將信號Fi收發(fā)到一個公共蜂窩網(wǎng)絡276，從該公共蜂窩網(wǎng)絡該信息被傳送通過一個網(wǎng)關278到達一個中央服務器280，該中央服務器通過蜂窩鏈路或有線鏈路或者通過互聯(lián)網(wǎng)連接到一個工作站284。
[0058]還進一步指出的是圖5B的實例包括多個聯(lián)機的閥門290A、290B和290C，這些閥門還被配置成用于將多個閥門信號發(fā)射經(jīng)過一個蜂窩式開關盒294至公共蜂窩網(wǎng)絡276，這些信號Sii再被發(fā)射經(jīng)過該蜂窩網(wǎng)絡至網(wǎng)關并且通過如上述的服務器280進行處理。
[0059]在圖5C的實例中，說明的是與前一實例相對的一種控制閥系統(tǒng)，信號從不同的氣體凈化閥300A至300C并且從聯(lián)機的閥門302A至302C經(jīng)由RF傳輸進行傳送，由此一個RF操作器306再將這些接收的信號(閥門信號和控制信號)收發(fā)到網(wǎng)關310，于是在312處、在一個服務器314和一個工作站318處可獲得來自該網(wǎng)關的信息。
[0060]雖然已經(jīng)示出了本發(fā)明的幾個實例，應當理解的是在此可以做出不背離本發(fā)明的精神的、經(jīng)適當變通后的許多改變。
【權利要求】
1.一種氣體凈化閥，該氣體凈化閥被配置成具有各自用于感測并產生指示與該閥門相關聯(lián)的多個參數(shù)的一個或多個信號的一個或多個傳感器、一個電源以及用于將多個信號發(fā)射到一個遠程控制站的一個發(fā)射系統(tǒng)。
2.根據(jù)權利要求1所述的氣體凈化閥，進一步被配置成具有用于感測并產生指示與一條流體管線相關聯(lián)的多個參數(shù)的一個或多個信號的一個或多個傳感器，該流體管線被聯(lián)接到所述閥門和該閥門的四周上，所述信號被發(fā)射到該遠程控制站。
3.一種流體系統(tǒng)，包括:一條流體管線，該流體管線裝配有至少一個氣體凈化閥，該至少一個氣體凈化閥被配置成具有各自用于感測并產生指示與該閥門和該流體管線相關聯(lián)的多個參數(shù)的一個或多個閥門信號的一個或多個傳感器；以及包括一個電源和用于將多個信號發(fā)射到一個遠程控制站的一個發(fā)射系統(tǒng)的電子線路。
4.一種方法，用于通過一個流體系統(tǒng)對流體流動進行監(jiān)測，該流體系統(tǒng)包括:一條流體管線，該流體管線裝配有至少一個氣體凈化閥，該至少一個氣體凈化閥被配置成具有各自用于感測并產生指示與該閥門和一條流體管線相關聯(lián)的多個參數(shù)的一個或多個信號的一個或多個傳感器；一個電源以及用于將多個信號發(fā)射到一個遠程控制站的一個發(fā)射系統(tǒng)；并且該方法用于由這些傳感器產生一個或多個閥門信號并且用于將這些閥門信號發(fā)射到該遠程控制站。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，進一步被配置成用于:通過一個流體系統(tǒng)對流體流動進行控制并且包括用于將多個信號發(fā)射到一個遠程控制站/從該遠程控制站接收多個信號的一個收發(fā)系統(tǒng)；由這些傳感器產生一個或多個閥門信號并且將這些閥門信號發(fā)射到該遠程控制站；產生對應的、進而對該閥門的不同的開關和旋塞進行操作的多個控制信號。
6.根據(jù)權利要求3所述的流體系統(tǒng)，包括至少一個處理器單元，該處理器單元用于接收這些閥門信號并且產生對應的、進而對該閥門的不同的開關和旋塞進行操作的多個控制信號。
7.根據(jù)權利要求1所述的`氣體凈化閥，包括用于接收多個控制信號以用于對該閥門的多個開關和旋塞進行操作的一個收發(fā)器。
8.根據(jù)權利要求2所述的氣體凈化閥，其中，該閥門的不同參數(shù)通過用于對經(jīng)過該閥門和/或經(jīng)過該流體管線的流體流動進行管理的多個電動控制器是可控制的。
9.一種根據(jù)權利要求4所述的方法，其中，至少一個處理器單元被配置成在該閥門處或靠近該閥門、或者在該遠程控制站處，其中，多個控制信號被發(fā)射到在該閥門處的或靠近該閥門的一個接收器。
10.一種根據(jù)權利要求3所述的流體系統(tǒng)，其中，多個閥門信號和/或多個控制信號被儲存于在該閥門處的或在該控制站的內存單元。
11.一種根據(jù)權利要求10所述的流體系統(tǒng)，其中，多個控制信號被配置成用于激活該閥門的多個流動管理機構以便由此打開和關閉到該閥門的一個或多個流體端口。
12.一種根據(jù)權利要求10所述的流體系統(tǒng)，其中，這些控制信號由一個自主處理器單元產生。
13.一種根據(jù)權利要求3所述的流體系統(tǒng)，其中，該電源是被配置成用于將其他形式的能量轉化成電能的一種動力單元。
14.一種根據(jù)權利要求1所述的閥門，其中，該系統(tǒng)中的包括電源、處理器、多個天線以及多個收發(fā)器的電子線路被放置在一個主盒中，該主盒被用線連接到這些傳感器和電動控制器上。
15.一種根據(jù)權利要求14所述的閥門，其中，該主盒包括集成在該閥門的殼體中的一個或多個盒子。
16.一種根據(jù)權利要求3所述的流體系統(tǒng)，其中，該一個或多個傳感器以及該電子線路是被配置成用于對現(xiàn)有 的氣體凈化閥進行改型的多個模塊單元。
【文檔編號】F16K24/04GK103443366SQ201280004969
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2012年1月24日 優(yōu)先權日:2011年1月25日
【發(fā)明者】摩西·阿隆, 約爾·巴哈魯 申請人:A.R.I.流體控制附件有限公司