情況下，直角回轉(zhuǎn)閥桿106的角度變化可以是90°。在那種情況下，兩個止擋件可以設置于閥或桿的相應兩個端部位置處以限制桿106的旋轉(zhuǎn)。響應于所述控制命令101，促動器105在某些時段期間在桿106上施加旋轉(zhuǎn)力。響應于所述角度力，桿106在某些角范圍和方向內(nèi)旋轉(zhuǎn)以改變直角回轉(zhuǎn)閥101的狀態(tài)。這種狀態(tài)變化可以例如是完全或部分打開或閉合直角回轉(zhuǎn)閥101。在某些情況下，兩線空氣壓力被遞送到促動器，一個用于順時針旋轉(zhuǎn)并且另一個用于逆時針旋轉(zhuǎn)。在其它情況下，空氣壓力使促動器在一個方向上旋轉(zhuǎn)并且彈簧使之往回回復即返回。
[0035]W0 2008/078323公開了一種短程無線球閥(實際上為直角回轉(zhuǎn)閥)監(jiān)視裝置(VMD)，其被安裝于受促動的球閥上。在W0 2008/078323的一優(yōu)選實施例中，VMD是附加裝置，其適于容易地安裝于現(xiàn)有促動器上，即使在所述促動器操作時。圖3示出了這種附加的VMD 111的視圖。最初，U形支承元件112由一個或多個螺釘113而附連到促動器105的現(xiàn)有主體上。監(jiān)視裝置111由螺釘110附連到支承元件112的頂部上。以此方式，支承元件112和監(jiān)視裝置111并不干擾促動器的正常操作。閥監(jiān)視裝置111包括傳感器(在圖3中未圖示)和通信單元(未圖示)，傳感器用于讀取促動器105的狀態(tài)(S卩，角位置)，通信單元用于周期性地、或者根據(jù)請求或者在發(fā)生事件時向位于所述VMD的發(fā)射范圍內(nèi)的另一裝置發(fā)射促動器的狀態(tài)和VMD的標識號。所述另一短程裝置可以例如是閥裝置路由器-VDR，如在W0 2008/078323中闡述。
[0036]由W02008/078323的VMD以多種方式執(zhí)行對于促動器狀態(tài)的讀取。VMD是電池供電的(電池壽命通常大約為5年)并且使用無線802.15.4/ZigBee/ISA100.11a/無線Hart
2.4GHz或者任何其它無線頻率范圍或協(xié)議來向控制中心無線發(fā)射訊息。與VMD 111相關聯(lián)的傳感器測量VMD軸115的角位置，VMD軸115的角位置對應于桿106相對于促動器5主體的角取向。W0 2008/078323的VMD在感測到桿116的角取向變化時報告閥狀態(tài)，并且可能每隔一段預定時段報告一次，例如每15分鐘。仍參考圖3，促動器桿116的角位置的感測能以各種方式來執(zhí)行，這些方式中的若干方式在W02008/078323中討論。例如，軸115可以直接地或者經(jīng)由正齒輪(gear spur)附連到電位計，并且所述電位計位置提供關于促動器桿116的角位置的指示。
[0037]如所提到的那樣，W0 2008/078323的所述VMD 111，以及其它特征，在任何給定的時間確定促動器的角狀態(tài)，并且當發(fā)生變化時，其向遠程位置報告這種變化。IL220262公開了能如何使用VMD 111來在非常早期階段檢測促動器故障的發(fā)展，更具體而言，當促動器故障剛開始形成時。這通過分析桿106的移動、并且通過與涉及預期移動方式的預先存儲數(shù)據(jù)相比較而進行。
[0038]圖4以框圖形式提供了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的促動閥裝置10的示例性結構。促動閥裝置包括短程無線接收器11，短程無線接收器11從控制中心接收控制信號。來自控制中心的控制信號優(yōu)選地經(jīng)由路由器、網(wǎng)關等而無線輸送到接收器11。類似于W0 2008/078323的監(jiān)視裝置，與促動閥裝置的通信協(xié)議可以是例如W1-F1、藍牙、ZigBee、ISA100無線HART等。控制器11將所接收的信號輸送給控制器12。控制器12檢測所述信號，并且基于信號的內(nèi)容，其利用第一螺線管14a(其依次打開或閉合相應電磁閥)來控制氣動壓力管線13a的打開或閉合。由螺線管14a打開電磁閥允許加壓流體流動并且啟動所述促動器15，促動器15依次使桿旋轉(zhuǎn)到適當角位置，例如閥的“打開狀態(tài)”。在控制器12處接收到來自控制中心的閉合所述閥的下一控制訊息時，控制器再次將命令轉(zhuǎn)發(fā)給第二螺線管14b，造成閥返回到其原始狀態(tài)。螺線管14a可能通過在相反方向(“閉合狀態(tài)”)上在桿上造成壓力而影響這種返回，適用于空氣-空氣促動器。在空氣-彈簧促動器中，僅需要第一螺線管。通過打開第一螺線管釋放在促動器中的壓力、并且釋放促動器內(nèi)部壓力并啟動內(nèi)彈簧以造成促動器返回到其“閉合狀態(tài)”，來使得促動器返回到其“閉合狀態(tài)”。
[0039]與無線監(jiān)視裝置，例如在W02008/078323中描述的無線監(jiān)視裝置相比照，無線促動閥裝置消耗更多得多的電能。因此，雖然在監(jiān)視裝置處的典型電池能保持多達數(shù)年，在促動閥裝置處的電池可能需要每幾天或每幾周替換一次。這種過大消耗的原因如下:
[0040]a.如在W0 2008/078323中所描述，在監(jiān)視裝置中，周期性地或者在發(fā)生事件時執(zhí)行發(fā)射。在周期性狀態(tài)發(fā)射的第一情況下，監(jiān)視裝置的發(fā)射器能在實際時段之間“休眠”，因此在這些相對較長休眠時間期間消耗可忽略的能量。這導致來自電池的能量消耗的顯著減少。在“發(fā)生事件時”狀態(tài)發(fā)射的第二情況下，也在直角回轉(zhuǎn)閥移動時起始了發(fā)射時間(而不是由遠程控制中心來起始)。因此，也在此情況下，并且類似于“周期性”發(fā)射情況，監(jiān)視裝置能在發(fā)射時間之間的較長持續(xù)時間“休眠”，導致能量消耗的顯著減少。
[0041]b.與監(jiān)視裝置形成對照，無線促動閥裝置必須總是保持在持續(xù)“監(jiān)聽”狀態(tài)，以便不錯過來自控制中心的任何控制命令(它們可能在任何時間到達)。這種持續(xù)“監(jiān)聽”消耗來自電池的非常顯著數(shù)量的能量，這種能量消耗高出以“周期性”或發(fā)生事件方式操作的無線監(jiān)視裝置中的能量消耗很多個數(shù)量級。
[0042]c.而且在直角回轉(zhuǎn)閥促動器的情況下、并且出于安全原因，常常需要在大部分時間向促動器螺線管供應電流，從而使得直角回轉(zhuǎn)閥定期保持處于其“不安全”狀態(tài)，同時電力的任何故障、或者空氣壓力供應的任何故障將會導致閥由彈簧返回到其“安全”狀態(tài)。以此方式進行的操作導致了來自電池的額外電力消耗。
[0043]因此，在設計本發(fā)明的無線促動閥裝置時，本發(fā)明者必須對于來自電池的所述高能量消耗提供一種解決方案。如將在下文中描述的，通過在促動閥裝置處設置可再充電的電池、以及通過提供用于給電池充電的氣動發(fā)電機，已經(jīng)克服了這個問題。
[0044]返回至圖4，提供一種氣動發(fā)電機21，氣動發(fā)電機21連接到壓力管線13a。來自管線13a的壓力造成氣動發(fā)電機21的持續(xù)旋轉(zhuǎn)。來自氣動發(fā)電機21的電流由電力管理單元21a進行管理，電力管理單元21a控制可再充電的電池30的充電并且將電力供應遞送給控制器12。以此方式，可再充電的電池總是包含向裝置的電氣部件諸如接收器11、控制器12、或者螺線管14和24中一個或多個進行饋電的足夠能量。
[0045]可選的第三螺線管24受控制器12控制，并且用于啟動或停用氣動發(fā)電機21。更具體而言，當?shù)谌菥€管24打開介于管線27a與27b之間的通道時，氣動壓力啟動所述氣動發(fā)電機21，能對電池30進行再充電。另一方面，當?shù)谌菥€管24閉合這個通道時，發(fā)電機21停止其操作。存在著其中控制器可能閉合介于管線27a與27b之間的通道的兩種典型情況，如下:
[0046]a.控制器12可能不時地檢查電池30是否被完全充電。在確定了電池是滿的時，可以啟動第三螺線管24來終止發(fā)電機21的操作。在后來，在電池30內(nèi)的電荷降低到低于預定水平時，螺線管247可能再打開通道以便重新開始對電池30充電。
[0047]b.通常，在氣動管線13a內(nèi)的壓力水平被設計成用以確保促動器15的適當可靠操作。通常，這個壓力范圍在4巴與8巴之間。到發(fā)電機21的供應略微減小這種壓力，在某些情況下這可能不利于促動器15的可靠操作。為了解決這個缺陷，第二個第三螺線管24可能由控制器12啟動以在啟動促動器15時閉合介于管線27a與27b之間的通道，由此確保了在這些時間在促動器處有完全壓力。促動器15的促動時間通常并不如此頻繁，并且此外，它們的持續(xù)時間很短，因此發(fā)電機操作的這種終止并不造成任何顯著損害，使得幾乎在必需充電的任何時間能對電池再充電。
[0048]應當指出的是，為了確保在控制中心與該裝置(無論是促動閥裝置還是組合的促動和監(jiān)視裝置)之間的適當通信，每個裝置被分配獨特的ID。當組合本發(fā)明的促動閥裝置與W0 2008/078323的監(jiān)視裝置時，本發(fā)明的促動閥裝置具有額外的優(yōu)點。如在先前所討論的那樣，W0 2008/078323的監(jiān)視裝置包括角度傳感器，角度傳感器測量桿33的角取向。此外，在任何給定時間，監(jiān)視裝置能使用其短程發(fā)射器向控制中心報告這個取向。使用這些特征，能由促動閥裝置來執(zhí)行將桿33以受控方式定位到任何所希望的角取向。更具體而言，在促動器15啟動期間，傳感器20可以測量桿33的暫時取向，并且可能向控制器12提供反饋39。在桿33到達所希望的角位置時，通過控制第一螺線管14a以閉合介于管線13a與13b之間的通道，控制器12可能終止促動器15的操作。以此方式，可以使桿到達任何所希望的角位置，例如，到達閥41的44%打開。通常，傳感器20是監(jiān)視裝置(未圖示)的傳感器，并且也經(jīng)由監(jiān)視裝置的發(fā)射器進行向控制中心的報告。然而，在某些情況下，傳感器20和所述發(fā)射器二者都被包括于促動器裝置10的同一殼體內(nèi)。如所指出的那樣，在最優(yōu)選的情