用于對(duì)直角回轉(zhuǎn)閥進(jìn)行無(wú)線控制和監(jiān)視的裝置和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于控制和監(jiān)視工業(yè)設(shè)施中的流體流動(dòng)的系統(tǒng)和裝置的領(lǐng)域。更特定而言，本發(fā)明涉及利用氣動(dòng)促動(dòng)閥裝置來(lái)對(duì)直角回轉(zhuǎn)閥(諸如球閥)進(jìn)行無(wú)線控制和監(jiān)視的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)今的工業(yè)環(huán)境中，系統(tǒng)和設(shè)備必須以在數(shù)十年前認(rèn)為不可能的水平運(yùn)行。全球競(jìng)爭(zhēng)推動(dòng)工業(yè)利用比之前更少的人力持續(xù)地改進(jìn)過(guò)程操作、產(chǎn)品品質(zhì)、產(chǎn)量和生產(chǎn)率。生產(chǎn)設(shè)備必須實(shí)現(xiàn)前所未有的可靠性、可用性和可維護(hù)性水平，因?yàn)楣S經(jīng)理設(shè)法降低操作和支持成本并且排除或最小化資本投資。簡(jiǎn)言之，工業(yè)必須訴諸于新的措施來(lái)改進(jìn)生產(chǎn)、性能、安全性和可靠性，而同時(shí)最小化成本并且延長(zhǎng)新的和老化設(shè)備的操作壽命。
[0003]閥和氣動(dòng)促動(dòng)器是每個(gè)過(guò)程工業(yè)中的重要元件。同一申請(qǐng)人的W02008/078323披露了一種用于對(duì)工業(yè)設(shè)施中的閥的狀態(tài)特別是角位置進(jìn)行無(wú)線監(jiān)視的裝置和系統(tǒng)。更具體而言，這個(gè)公告披露了安裝到球閥上的附加監(jiān)視裝置的網(wǎng)絡(luò)。監(jiān)視裝置在短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)諸如藍(lán)牙、Zigbee等中操作。每個(gè)監(jiān)視裝置不時(shí)地諸如在發(fā)生事件時(shí)經(jīng)由短程網(wǎng)絡(luò)向控制中心報(bào)告相應(yīng)球閥的狀態(tài)。
[0004]W02008/078323的監(jiān)視裝置可以附連到手動(dòng)操作的球閥上、或者利用促動(dòng)閥裝置加以遠(yuǎn)程促動(dòng)的球閥上。W02008/078323的監(jiān)視裝置的發(fā)射器周期性地或者當(dāng)發(fā)生事件時(shí)發(fā)射所述球閥的狀態(tài)允許該裝置的發(fā)射器大部分時(shí)間保持在“休眠狀態(tài)”，而同時(shí)僅在必需的時(shí)間“喚醒”以發(fā)射該狀態(tài)。以此操作方式，可以使用相對(duì)緊湊的電池，這種電池能持續(xù)若干年。
[0005]球閥(或直角回轉(zhuǎn))促動(dòng)裝置通常用于對(duì)球閥的狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，S卩，利用從控制中心發(fā)送的信號(hào)。通常，用來(lái)使球閥從第一狀態(tài)轉(zhuǎn)到下一狀態(tài)的能量是氣動(dòng)壓力。在某些情況下，氣動(dòng)壓力用于對(duì)促動(dòng)器進(jìn)行雙向促動(dòng)。在其它情況下，壓力用于僅一個(gè)方向，而當(dāng)壓力供應(yīng)終止時(shí)，利用彈簧使促動(dòng)器返回到其原始狀態(tài)。存在兩種典型的用于促動(dòng)球閥的方式，如下:
[0006]a.在易爆環(huán)境中(例如，當(dāng)控制流體可能爆炸時(shí))，在促動(dòng)閥裝置內(nèi)使用電力必須以很謹(jǐn)慎的方式來(lái)進(jìn)行。在這種易爆環(huán)境中，通常，使用定位成離促動(dòng)閥裝置至少若干米的接線盒(junct1n box)。多個(gè)氣動(dòng)壓力供應(yīng)線設(shè)置于接線盒與多個(gè)相應(yīng)促動(dòng)閥裝置之間。接線盒具有用于每一個(gè)供應(yīng)線的螺線管，螺線管控制相應(yīng)閥，相應(yīng)閥繼而允許或釋放在供應(yīng)線內(nèi)的壓力，由此分別造成相應(yīng)促動(dòng)器促動(dòng)或釋放。接線盒通常接收用于每個(gè)促動(dòng)閥裝置的有線控制線，從控制中心在所述有線控制線上輸送相應(yīng)控制信號(hào)。如圖所示，在這種結(jié)構(gòu)中，螺線管位于接線盒處，而不是在促動(dòng)閥裝置本身處。
[0007]b.在非易爆環(huán)境下，啟動(dòng)螺線管通常位于促動(dòng)閥裝置殼體處。更具體而言，壓力管線設(shè)置到促動(dòng)閥裝置上，并且有線控制線設(shè)置到螺線管上。當(dāng)需要啟動(dòng)時(shí)，相應(yīng)信號(hào)從控制中心輸送到螺線管，螺線管繼而造成壓力施加到促動(dòng)器上，并且由此切換相應(yīng)球閥的狀態(tài)。如圖所示，在這種布置中，螺線管被設(shè)置于促動(dòng)閥裝置本身內(nèi)。這后一種布置有時(shí)也應(yīng)用于易爆環(huán)境中，然而在這些情況下，必須格外小心以確保電力與可能爆炸流體的隔離。
[0008]總之，在上文提到的兩種所述典型情況下，來(lái)自控制中心的控制信號(hào)在相應(yīng)線上被輸送到接線盒，或者單獨(dú)地輸送到每個(gè)促動(dòng)閥裝置。這種布線結(jié)構(gòu)是很麻煩的，需要大量的安裝時(shí)間，并且如果并未適當(dāng)保護(hù)，可能甚至?xí)斐苫馂?zāi)，或者其它環(huán)境危害。
[0009]在另一方面，在典型結(jié)構(gòu)中，去往促動(dòng)器的控制信號(hào)可能需要其將閥桿轉(zhuǎn)到特定角位置，由此造成例如74%打開。盡管TO2008/078323披露了一種監(jiān)視單元，其能向控制中心無(wú)線地報(bào)告桿的角位置、或者更具體而言向控制中心提供確實(shí)已適當(dāng)?shù)貓?zhí)行了所請(qǐng)求控制的反饋，如所提到的那樣，促動(dòng)閥裝置本身仍需要線來(lái)用于啟動(dòng)。
[0010]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于球閥的無(wú)線促動(dòng)閥裝置。
[0011]本發(fā)明的另一目的在于提供一種無(wú)線促動(dòng)閥裝置，其為完全空氣壓力操作的，并且獨(dú)立于任何外部電力供應(yīng)。
[0012]本發(fā)明的再一目的在于提供一種空氣壓力操作的無(wú)線促動(dòng)閥裝置，其能易于替換任何現(xiàn)有技術(shù)促動(dòng)閥裝置，即提供附加的促動(dòng)閥裝置。
[0013]本發(fā)明的又一目的在于提供一種組合的無(wú)線促動(dòng)和監(jiān)視裝置，其被組裝于同一殼體內(nèi)。
[0014]如下文所繼續(xù)描述的，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得顯然。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明涉及一種用于直角回轉(zhuǎn)閥促動(dòng)器的無(wú)線閥促動(dòng)裝置，其包括:(a)加壓空氣輸入管線；(b)短程無(wú)線接收器，其用于從控制中心接收促動(dòng)訊息，所述訊息經(jīng)由網(wǎng)關(guān)輸送到所述裝置；(c)加壓空氣啟動(dòng)的促動(dòng)器，其連接到第一螺線管的空氣輸出和直角回轉(zhuǎn)閥的桿，所述促動(dòng)器被設(shè)計(jì)成用以基于從第一螺線管的所述輸出所接收到的空氣壓力來(lái)造成桿的角取向變化；(d)第一螺線管，其用于在接收到促動(dòng)信號(hào)時(shí)打開通往促動(dòng)器的介于所述空氣輸入管線與所述輸出管線之間的通道；以及，(e)控制器，其用于接收所述促動(dòng)訊息，并且用于通過(guò)向第一螺線管輸送所述促動(dòng)信號(hào)來(lái)啟動(dòng)所述第一螺線管。
[0016]優(yōu)選地，直角回轉(zhuǎn)閥促動(dòng)裝置還包括:(a)可再充電的電池；以及(b)氣動(dòng)發(fā)電機(jī)，其連接到所述加壓空氣輸入管線，所述發(fā)電機(jī)向所述可再充電的電池輸出充電電壓。
[0017]優(yōu)選地，直角回轉(zhuǎn)閥促動(dòng)裝置還包括:整流器，其用于校正所述發(fā)電機(jī)的輸出電壓。
[0018]優(yōu)選地，在所述氣動(dòng)發(fā)電機(jī)與所述加壓空氣輸入管線之間的連接受到第二螺線管控制，并且其中所述第二螺線管受到所述控制器控制。
[0019]優(yōu)選地，在啟動(dòng)促動(dòng)器期間、或者當(dāng)電池被完全充電時(shí)，所述控制器阻擋在所述空氣輸入管線與所述發(fā)電機(jī)之間的通路。
[0020]優(yōu)選地，所述直角回轉(zhuǎn)閥促動(dòng)裝置與無(wú)線直角回轉(zhuǎn)閥監(jiān)視裝置相組合，所述組合的裝置包括傳感器和無(wú)線發(fā)射器，傳感器用于測(cè)量桿的角取向，并且無(wú)線發(fā)射器用于經(jīng)由網(wǎng)關(guān)向控制中心發(fā)送狀態(tài)訊息。
[0021]優(yōu)選地，在組合的直角回轉(zhuǎn)閥促動(dòng)裝置中，所述傳感器向所述控制器提供與所述桿的經(jīng)測(cè)量的角取向有關(guān)的反饋。
[0022]優(yōu)選地，在組合的直角回轉(zhuǎn)閥促動(dòng)裝置中，所述反饋由控制器使用以確保桿的適當(dāng)角定位，其中所述角定位可以在打開位置與閉合位置之間的任何位置。
[0023]優(yōu)選地，所述組合的直角回轉(zhuǎn)閥促動(dòng)和監(jiān)視裝置還向所述控制中心進(jìn)一步發(fā)送與如由促動(dòng)器定位的桿的取向相關(guān)的狀態(tài)訊息。
[0024]優(yōu)選地，組合的直角回轉(zhuǎn)閥促動(dòng)和監(jiān)視裝置還包括:空氣壓力測(cè)量傳感器，其用于周期性地測(cè)量空氣輸入管線內(nèi)的空氣壓力，并且在確定壓力降低、或者在從控制中心接收到訊息時(shí)，向控制中心相應(yīng)地報(bào)告關(guān)于所述空氣輸入管線內(nèi)的空氣壓力的指示。
[0025]優(yōu)選地，本發(fā)明的直角回轉(zhuǎn)閥促動(dòng)裝置包括用于雙向促動(dòng)器的兩個(gè)空氣輸入管線。
【附圖說(shuō)明】
[0026]在附圖中:
[0027]圖1和圖2示出了諸如廣泛地用于控制流體流動(dòng)的工業(yè)中的典型直角回轉(zhuǎn)閥1的結(jié)構(gòu)；
[0028]圖3示出了附加閥監(jiān)視裝置的視圖；
[0029]圖4以框圖形式提供了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的促動(dòng)閥裝置10的示例性結(jié)構(gòu)；
[0030]圖5是提供了用于操作所述組合裝置的示例的流程圖；
[0031]圖6以框圖形式描述了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的組合裝置的結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0032]如上文所提到的那樣，本發(fā)明提供一種用于直角回轉(zhuǎn)閥(諸如球閥)的無(wú)線、電池操作的和附加的促動(dòng)閥裝置。
[0033]圖1和圖2示出了諸如在工業(yè)中廣泛地用于控制流體流動(dòng)的典型直角回轉(zhuǎn)閥1的結(jié)構(gòu)。直角回轉(zhuǎn)閥的大小通常在1/2〃至12〃之間。直角回轉(zhuǎn)閥通常安裝于流體管線的兩個(gè)部段之間，并且在大部分情況下用作打開/閉合流動(dòng)開關(guān)，然而，存在著其中直角回轉(zhuǎn)閥定位在介于所述打開與閉合狀態(tài)之間的選定角位置的情況。這種類型的閥通常被稱作“控制閥”。直角回轉(zhuǎn)型球閥101基本上包括中空部段(在圖中未見)、入口 103、出口 104和桿106，桿106將閥連接到促動(dòng)器105。遞送到空氣入口 107的空氣壓力通過(guò)移動(dòng)內(nèi)部活塞(在附圖中未見)而促動(dòng)所述閥，其中內(nèi)部活塞進(jìn)而使桿106和閥旋轉(zhuǎn)。在啟動(dòng)所述促動(dòng)器之后，能通過(guò)另一空氣壓力操作的活塞或者通過(guò)內(nèi)部彈簧來(lái)使它返回到它的初始狀態(tài)。通常，促動(dòng)器受到電信號(hào)121控制，電信號(hào)121由線提供給螺線管114，螺線管114通常位于促動(dòng)器殼體內(nèi)、或者接線盒內(nèi)。
[0034]圖2還示出了在典型促動(dòng)器105與直角回轉(zhuǎn)閥101之間的互動(dòng)。當(dāng)需要改變直角回轉(zhuǎn)閥101的狀態(tài)時(shí)，從遠(yuǎn)程控制中心向促動(dòng)器105提供控制命令121。控制命令可以呈流體壓力(液壓或氣動(dòng))的形式、或者呈電信號(hào)的形式，并且其向促動(dòng)器105提供關(guān)于所希望角度變化的方向和量值的指示。在液壓或氣動(dòng)命令的情況下，來(lái)自控制中心的信號(hào)被遞送到螺線管，螺線管允許空氣壓力進(jìn)入促動(dòng)器。例如，在直角回轉(zhuǎn)閥被設(shè)計(jì)成在兩種狀態(tài)(閉合狀態(tài)與打開狀態(tài))之間操作的