用于對直角回轉閥進行無線控制和監視的裝置和系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于控制和監視工業設施中的流體流動的系統和裝置的領域。更特定而言，本發明涉及利用氣動促動閥裝置來對直角回轉閥(諸如球閥)進行無線控制和監視的系統。
【背景技術】
[0002]在當今的工業環境中，系統和設備必須以在數十年前認為不可能的水平運行。全球競爭推動工業利用比之前更少的人力持續地改進過程操作、產品品質、產量和生產率。生產設備必須實現前所未有的可靠性、可用性和可維護性水平，因為工廠經理設法降低操作和支持成本并且排除或最小化資本投資。簡言之，工業必須訴諸于新的措施來改進生產、性能、安全性和可靠性，而同時最小化成本并且延長新的和老化設備的操作壽命。
[0003]閥和氣動促動器是每個過程工業中的重要元件。同一申請人的W02008/078323披露了一種用于對工業設施中的閥的狀態特別是角位置進行無線監視的裝置和系統。更具體而言，這個公告披露了安裝到球閥上的附加監視裝置的網絡。監視裝置在短程無線網絡諸如藍牙、Zigbee等中操作。每個監視裝置不時地諸如在發生事件時經由短程網絡向控制中心報告相應球閥的狀態。
[0004]W02008/078323的監視裝置可以附連到手動操作的球閥上、或者利用促動閥裝置加以遠程促動的球閥上。W02008/078323的監視裝置的發射器周期性地或者當發生事件時發射所述球閥的狀態允許該裝置的發射器大部分時間保持在“休眠狀態”，而同時僅在必需的時間“喚醒”以發射該狀態。以此操作方式，可以使用相對緊湊的電池，這種電池能持續若干年。
[0005]球閥(或直角回轉)促動裝置通常用于對球閥的狀態進行遠程控制，S卩，利用從控制中心發送的信號。通常，用來使球閥從第一狀態轉到下一狀態的能量是氣動壓力。在某些情況下，氣動壓力用于對促動器進行雙向促動。在其它情況下，壓力用于僅一個方向，而當壓力供應終止時，利用彈簧使促動器返回到其原始狀態。存在兩種典型的用于促動球閥的方式，如下:
[0006]a.在易爆環境中(例如，當控制流體可能爆炸時)，在促動閥裝置內使用電力必須以很謹慎的方式來進行。在這種易爆環境中，通常，使用定位成離促動閥裝置至少若干米的接線盒(junct1n box)。多個氣動壓力供應線設置于接線盒與多個相應促動閥裝置之間。接線盒具有用于每一個供應線的螺線管，螺線管控制相應閥，相應閥繼而允許或釋放在供應線內的壓力，由此分別造成相應促動器促動或釋放。接線盒通常接收用于每個促動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控制信號。如圖所示，在這種結構中，螺線管位于接線盒處，而不是在促動閥裝置本身處。
[0007]b.在非易爆環境下，啟動螺線管通常位于促動閥裝置殼體處。更具體而言，壓力管線設置到促動閥裝置上，并且有線控制線設置到螺線管上。當需要啟動時，相應信號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器上，并且由此切換相應球閥的狀態。如圖所示，在這種布置中，螺線管被設置于促動閥裝置本身內。這后一種布置有時也應用于易爆環境中，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，來自控制中心的控制信號在相應線上被輸送到接線盒，或者單獨地輸送到每個促動閥裝置。這種布線結構是很麻煩的，需要大量的安裝時間，并且如果并未適當保護，可能甚至會造成火災，或者其它環境危害。
[0009]在另一方面，在典型結構中，去往促動器的控制信號可能需要其將閥桿轉到特定角位置，由此造成例如74%打開。盡管TO2008/078323披露了一種監視單元，其能向控制中心無線地報告桿的角位置、或者更具體而言向控制中心提供確實已適當地執行了所請求控制的反饋，如所提到的那樣，促動閥裝置本身仍需要線來用于啟動。
[0010]因此，本發明的目的在于提供一種用于球閥的無線促動閥裝置。
[0011]本發明的另一目的在于提供一種無線促動閥裝置，其為完全空氣壓力操作的，并且獨立于任何外部電力供應。
[0012]本發明的再一目的在于提供一種空氣壓力操作的無線促動閥裝置，其能易于替換任何現有技術促動閥裝置，即提供附加的促動閥裝置。
[0013]本發明的又一目的在于提供一種組合的無線促動和監視裝置，其被組裝于同一殼體內。
[0014]如下文所繼續描述的，本發明的其它目的和優點將會變得顯然。
【發明內容】
[0015]本發明涉及一種用于直角回轉閥促動器的無線閥促動裝置，其包括:(a)加壓空氣輸入管線；(b)短程無線接收器，其用于從控制中心接收促動訊息，所述訊息經由網關輸送到所述裝置；(c)加壓空氣啟動的促動器，其連接到第一螺線管的空氣輸出和直角回轉閥的桿，所述促動器被設計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造成桿的角取向變化；(d)第一螺線管，其用于在接收到促動信號時打開通往促動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訊息，并且用于通過向第一螺線管輸送所述促動信號來啟動所述第一螺線管。
[0016]優選地，直角回轉閥促動裝置還包括:(a)可再充電的電池；以及(b)氣動發電機，其連接到所述加壓空氣輸入管線，所述發電機向所述可再充電的電池輸出充電電壓。
[0017]優選地，直角回轉閥促動裝置還包括:整流器，其用于校正所述發電機的輸出電壓。
[0018]優選地，在所述氣動發電機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]優選地，在啟動促動器期間、或者當電池被完全充電時，所述控制器阻擋在所述空氣輸入管線與所述發電機之間的通路。
[0020]優選地，所述直角回轉閥促動裝置與無線直角回轉閥監視裝置相組合，所述組合的裝置包括傳感器和無線發射器，傳感器用于測量桿的角取向，并且無線發射器用于經由網關向控制中心發送狀態訊息。
[0021]優選地，在組合的直角回轉閥促動裝置中，所述傳感器向所述控制器提供與所述桿的經測量的角取向有關的反饋。
[0022]優選地，在組合的直角回轉閥促動裝置中，所述反饋由控制器使用以確保桿的適當角定位，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]優選地，所述組合的直角回轉閥促動和監視裝置還向所述控制中心進一步發送與如由促動器定位的桿的取向相關的狀態訊息。
[0024]優選地，組合的直角回轉閥促動和監視裝置還包括:空氣壓力測量傳感器，其用于周期性地測量空氣輸入管線內的空氣壓力，并且在確定壓力降低、或者在從控制中心接收到訊息時，向控制中心相應地報告關于所述空氣輸入管線內的空氣壓力的指示。
[0025]優選地，本發明的直角回轉閥促動裝置包括用于雙向促動器的兩個空氣輸入管線。
【附圖說明】
[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的工業中的典型直角回轉閥1的結構；
[0028]圖3示出了附加閥監視裝置的視圖；
[0029]圖4以框圖形式提供了根據本發明的一實施例的促動閥裝置10的示例性結構；
[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本發明的一實施例的組合裝置的結構。
【具體實施方式】
[0032]如上文所提到的那樣，本發明提供一種用于直角回轉閥(諸如球閥)的無線、電池操作的和附加的促動閥裝置。
[0033]圖1和圖2示出了諸如在工業中廣泛地用于控制流體流動的典型直角回轉閥1的結構。直角回轉閥的大小通常在1/2〃至12〃之間。直角回轉閥通常安裝于流體管線的兩個部段之間，并且在大部分情況下用作打開/閉合流動開關，然而，存在著其中直角回轉閥定位在介于所述打開與閉合狀態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將閥連接到促動器105。遞送到空氣入口 107的空氣壓力通過移動內部活塞(在附圖中未見)而促動所述閥，其中內部活塞進而使桿106和閥旋轉。在啟動所述促動器之后，能通過另一空氣壓力操作的活塞或者通過內部彈簧來使它返回到它的初始狀態。通常，促動器受到電信號121控制，電信號121由線提供給螺線管114，螺線管114通常位于促動器殼體內、或者接線盒內。
[0034]圖2還示出了在典型促動器105與直角回轉閥101之間的互動。當需要改變直角回轉閥101的狀態時，從遠程控制中心向促動器105提供控制命令121。控制命令可以呈流體壓力(液壓或氣動)的形式、或者呈電信號的形式，并且其向促動器105提供關于所希望角度變化的方向和量值的指示。在液壓或氣動命令的情況下，來自控制中心的信號被遞送到螺線管，螺線管允許空氣壓力進入促動器。例如，在直角回轉閥被設計成在兩種狀態(閉合狀態與打開狀態)之間操作的