用於閥組件的控制系統的製作方法

2023-10-27 05:47:37 2

專利名稱：用於閥組件的控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及控制系統，更具體地，涉及用於閥組件的控制系統。
背景技術：
控制系統可以被用來控制閥塞相對於閥座的位置。如果閥塞未充分地與閥座接合，則流體可能在閥塞和/或閥座之間流動並且可能導致腐蝕。

實用新型內容根據本實用新型的一個方面，提供了一種用於閥組件的控制系統，該閥組件包括閥塞、閥座以及可操作地接合所述閥塞的驅動軸，所述控制系統包括傳動箱，包括第一傳動裝置，第二傳動裝置，以及用於驅動所述第一與第二傳動裝置的軸，其中所述第二傳動裝置與所述驅動軸的齒接合；電動機，用於通過轉動所述軸來驅動所述第一及第二傳動裝置以驅動所述閥塞；彈簧，其在所述閥塞接合所述閥座之後可壓縮；控制組件，用於確定所述閥塞相對於所述閥座的位置，並用於在所述閥塞與所述閥座接合之後使得所述電動機驅動所述閥塞進入所述閥座以壓縮所述彈簧，以使得被壓縮的所述彈簧可操作地作用在所述閥塞上，並促使所述閥塞與所述閥座保持接觸；其中，所述第一及第二傳動裝置與所述驅動軸的齒之間的相互作用使得所述第二傳動裝置在所述閥塞接合所述閥座時以壓縮所述彈簧的方向移動。

圖1示出了示例性控制閥組件的示意圖；圖2示出了可以被用於實現圖1的控制閥組件的示例性控制閥組件；圖3示出了表示根據所接收的位置命令，閥位置隨時間變化的示例性圖表；圖4是可以被用於實現在此描述的例子的示例性方法的流程圖；圖5是可以被用於和/或編程以實現在此描述的任意或所有示例性方法及系統的示例性處理器平臺的示意圖。
具體實施方式
某些例子在上述的附圖中示出，並且在下文中詳細描述。在描述這些例子時，相同或相似的附圖標記用於標識相同或相似的元件。這些附圖並不一定按尺寸繪製，並且，為了清晰和/或簡明，這些附圖的某些特徵和某些視圖可能在尺寸或者示意上被誇大。附加地， 在整個說明書中描述了幾個例子。任何例子中的任何特徵可以被包括在其他例子中的其他特徵、替換其他例子中的其他特徵，或與其他例子的其他特徵組合在一起。在此描述的例子涉及控制系統，該控制系統可以被用於確保，當對應的閥組件處於閉合位置時，在移動閥塞的電動機被切斷電源的情況下，閥塞與對應的閥座之間保持有足夠的接觸力。當控制閥處於閉合位置時，如果閥塞與閥座之間沒有保持足夠的接觸力，則
3閥塞與閥座之間可能發生流體洩露，這可導致閥塞和/或閥座腐蝕。在一些例子中，控制系統可以連同致動器以及閥組件一起使用，該閥組件包括在閥塞與閥座接合之後可壓縮的內部彈簧。在識別閥塞與閥座的接合(即，閥塞處於零位置) 之後，控制系統可以通過移動致動器內的部件(例如傳動裝置)並壓縮彈簧，來繼續使得電動機向閥座驅動閥塞。控制系統可以使得電動機向閥座驅動閥塞預定數量的電動機旋轉、 預定數量的電動機脈衝，直至電動機停轉，或直至彈簧被壓縮特定量或者被充分壓縮，或直至經過特定的時間量，等。在控制系統識別彈簧被充分壓縮、或電動機停轉等之後，控制系統可以確定從閥塞最初接合閥座(例如，零位置)的點直到控制系統停止使得電動機向閥座驅動閥塞的點之間電動機脈衝的數量。所確定的電動機脈衝的數量可以被控制系統使用，以確定使得閥塞返回零位置(即，閥塞最初接合閥座的點)閥塞所需要被移動的量。例如，為了將閥塞從彈簧被充分壓縮的點移動到閥塞最初接觸閥座的點，電動機可需要移動閥塞，以使得20個電動機脈衝被確定。附加地或可替換地，控制系統可以將第一次閥塞接合閥座直至彈簧被充分壓縮的點之間的電動機脈衝數量與第二次閥塞接合閥座直至彈簧被充分壓縮的點之間的電動機脈衝數量進行比較。控制系統可以使用從該比較所得到的信息來將閥塞移動至與閥座更緊密和/或較松的接合，從而識別閥塞和/或閥座的磨損，或識別彈簧的磨損，等。一旦控制系統確定彈簧被充分壓縮，電動機的電源即被切斷，這進而使得促使閥塞接合閥座的傳動裝置鬆弛或去載。然而，當電動機的電源被切斷時即使傳動裝置可鬆弛或去載至少一定程度，之前被壓縮的彈簧仍可操作地作用在閥塞上，並促使閥塞保持與閥座的接觸。因此，當電動機的電源被切斷後，作用在閥塞上的彈簧確保閥塞與閥座之間實質上不發生洩露。切斷電動機電源並保持閥塞與閥座之間充分的接觸確保在此描述的例子可以在電源消耗需要細察的環境，例如至少部分地使用太陽能操作的控制閥，或者其他低功耗環境中實施。圖1示出了示例性控制閥組件100，其包括致動器102以及閥組件104。致動器 102可以包括控制組件106、108，電動機110以及傳動箱112。控制組件106和/或108可以接收來自外部源114的能量和/或控制信號。控制組件106和/或108可以識別閥塞 202 (圖2~)相對於閥座204 (圖2~)的位置和/或使得閥塞202保持和/或移動至特定位置。 控制組件106和/或108可以使用從電動機110和/或與其相關的編碼器和/或控制器所接收的數據來確定閥塞202相對於閥座204的位置。控制組件106和/或108可以使得電動機110通過傳動箱112驅動閥塞202與閥座204接合。在閥塞202與閥座204接合之後，控制組件106和/或108可以使得電動機110繼續驅動閥塞202進入閥座204，以移動傳動箱112中的傳動裝置和/或致動器 102中的其他部件來壓縮彈簧206(圖2、。彈簧206可以是任意適合的彈簧，例如貝爾維爾 (Bellville)彈簧，螺旋彈簧，等。控制組件106和/或108可以識別在閥塞202接合閥座204的點與控制組件106 和/或108識別彈簧206被充分壓縮的點之間電動機110的旋轉的數量。控制組件106和 /或108可以根據例如電動機110流出的電流的增加來識別閥塞202接合閥座204。當電動機110停轉時，在閥塞202接合閥座204之後特定數量的電動機脈衝被確定、計數和/或識別時，在閥塞202接合閥座204之後特定數量的電動機旋轉被確定、計數和/或識別時等，控制組件106和/或108可以識別彈簧被充分壓縮。使用在壓縮彈簧206時所得到的數據(例如，所確定或計數的電動機脈衝數量)， 控制組件106和/或108可以精確地控制閥塞202從例如彈簧206被壓縮的點到閥被50% 打開的點的移動。更具體地，控制組件106和/或108可以使得電動機110驅動閥塞202 從彈簧206被壓縮的點移動到零位置，以及從該零位置，控制組件106和/或108可以進一步使得電動機110驅動閥塞202至50%打開的位置。圖2是可以被用於實現圖1的控制閥組件100的示例性控制閥組件200的示意圖。 對應於相同或類似元件的附圖標記被使用。在運行中，控制組件106和/或108可以使得電動機110旋轉驅動傳動裝置210 和212的軸208。傳動裝置212與可操作地接合閥塞202的驅動軸215的齒214接合。當閥塞202遠離閥座204和/或當閥塞202未被驅動到與閥座204更多的接合時，傳動裝置 212與齒214之間的相互作用將閥塞202相對於閥座204移動。然而，當閥塞202與閥座 204接合(例如，閥塞202處於其行程長度末端)並且控制組件106和/或108繼續使得電動機110驅動傳動裝置210和212時，傳動裝置210和212以及齒214之間的相互作用使得傳動裝置212以大體上如箭頭216所示的方向移動。當傳動裝置212以大體上如箭頭 216所示的方向移動時，彈簧206被壓縮，其在閥塞202上加載負載並增加閥塞202與閥座 204接合的力。當電動機110停轉時，電動機110流出特定值的電流時等，控制組件106和/或108 可以識別彈簧206被充分壓縮。當彈簧206被識別被充分壓縮時，控制組件106和/或108 可以使得電動機110的電源被切斷，這使得軸208，傳動裝置210和212以及齒214之間的接合輕微鬆弛或去載。在一些控制閥組件中，驅動傳動裝置的這種鬆弛或去載可以使得閥塞202遠離閥座204移動和/或使得閥塞202與閥座204之間的接合力減小。然而，使用在此描述的例子，即使電動機110的電源被切斷，由彈簧206所施加的力仍保持閥塞202與閥座204之間充分接合(即，足夠的接合力)。控制閥組件200可以包括壓強傳感器218，其可以測量閥組件102的上遊壓強。雖然壓強傳感器218被描繪在閥組件102的上遊側，壓強傳感器218也可以被設置在不同的位置，例如被設置在閥組件102的下遊側。壓強傳感器218可以通信地耦接到控制器106 和/或108(例如，本地耦接)和/或遠離控制閥組件200的過程控制器(例如，遠程地耦接)。在一些例子中，上遊和/或下遊壓強可能變化(例如，增加和/或降低)，其可改變施加在閥塞202上的力和/或使得彈簧206偏離。為了補償這些壓強變化，當壓強傳感器218 感應特定壓強和/或壓強變化時，控制器106和/或108可以使得電動機210驅動閥塞202 更緊密地和/或較松地與閥座204接合。因此，可以保持與閥座204的充分接觸，以實質上避免洩露和/或腐蝕。圖3示出了根據所接收的位置命令比較閥塞位置的示例性圖表300。y軸302表示閥的位置，而X軸304表示時間。第一組線306表示控制組件106和/或108所接收的位置命令，第二組線308表示控制組件106和/或108根據所接收的位置命令使得閥塞202 移動到的位置。如圖所示，如果控制組件106和/或108接收到使得閥塞202移動到關斷 310閾值以下的位置命令，控制組件106和/或108使得閥塞202進一步移過零位置以壓縮彈簧206。然而，如果控制組件106和/或108接收到使得閥塞202移動到關斷310閾值以上的位置命令，控制組件106和/或108使得閥塞202移動到實質上類似於所接收到的位置命令的位置。如果控制組件106和/或108接收到將閥塞202移動到關斷310閾值範圍內(例如，0%至5%打開)的位置的位置命令，由於如果閥組件104在該閾值區域內運行， 閥塞202和/或閥座204可能會發生腐蝕，控制組件106和/或108可以使得閥塞202移至與閥座204接合。圖4示出了表示可以採用例如計算機可讀指令實現的過程的示例性流程圖，該計算機可讀指令可以被用於控制控制閥組件。圖4的示例性過程可以採用處理器、控制器和 /或任意其他適合的處理裝置執行。例如，圖4的示例性過程可採用存儲在例如快閃記憶體、只讀存儲器(ROM)、和/或隨機存取存儲器(RAM)的有形計算機可讀介質中的編碼指令 (例如，計算機可讀指令)執行。正如在此所使用的，術語「有形計算機可讀介質」明確被定義為包括任意類型的計算機可讀存儲器，並且不包括傳導的信號。附加地或可替換地，圖 4的示例性過程可以採用存儲在非暫時性計算機可讀介質中的編碼指令(例如，計算機可讀指令)執行，該非暫時性計算機可讀介質可以是例如快閃記憶體、只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、緩存、或任意其他的信息以任意持續時間存儲在其中的存儲媒介(例如，延長的時間段、永久地，短暫地，暫時地緩衝，和/或信息的緩存)。正如在此所使用的， 術語「非暫時性計算機可讀介質」被明確定義為包括任意類型的計算機可讀介質並且不包括傳導的信號。可替換地，圖4的一些或全部的示例性過程可以採用專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯器件(PLD)、現場可編程邏輯器件(FPLD)，分離邏輯、硬體、固件等的任意組合實現。 並且，圖4的一些或全部的示例性過程可以被手動地實現或以前述技術的任意組合實現， 例如，固件、軟體、分離邏輯和/或硬體的任意組合。另外，儘管圖4的示例性過程被參考圖4的流程圖進行描述，其他實現圖4過程的方法也可以被使用。例如，塊的執行順序可以被改變，和/或一些所描述的塊可以被改變、刪除、進一步劃分、或合併。額外地，圖4的任意或所有的示例性過程可以由例如分離處理線程、處理器、裝置、分離邏輯、電路等順序和/ 或並行地執行。圖4涉及用於根據所接收的控制信號來控制閥塞202位置的示例性方法400。如果方法400接收將閥塞202的位置移至關斷閾值以上的控制信號，方法400可以使得閥塞 202移動到所要求的位置。如果方法400接收將閥塞202的位置移至關斷閾值以下的控制信號，方法400可以使得閥塞202進一步移過所要求的位置以接合閥座204、壓縮致動器102 的彈簧206，並確保如果電動機110的電源被切斷時閥塞202與閥座204之間保持足夠有力的接合。方法400可以起始於接收將閥塞202移至關斷閾值內的位置命令(塊402)。正如上述討論的，如果接收到將閥塞202移至關斷閾值內的位置命令，方法400可以將閥塞202 移至與閥座204接合併壓縮彈簧206。一旦接收到將閥塞202移至關斷閾值內的位置命令， 方法400可以使得閥塞202向閥座204移動(塊404)。在塊406，方法400可以確定閥塞 202是否與閥座204接合(塊406)。方法400可以根據電動機110流出的電流，閥塞202之前已知的位置、電動機脈衝的數量、電動機旋轉的數量等，來確定閥塞202是否與閥座204 接合。如果方法400識別閥塞202與閥座204接合，控制進展到塊408。在塊408，方法400可以繼續使得電動機110驅動閥塞202與閥座204接合，以壓縮彈簧206(塊408)。在塊410，方法400可以確定彈簧206是否被充分壓縮(塊410)。在閥塞202初次接觸閥座204、電動機110停轉、或者在電動機110流出特定量的電流等之後， 彈簧206可以根據所計數的電動機脈衝數量被充分壓縮。如果方法400確定彈簧206被充分壓縮，控制進展到塊412。在塊412，方法400確定使得彈簧206被充分壓縮(塊41 的電動機脈衝的數量。 在一些例子中，方法400可以使用電動機脈衝的數量來精確定位閥組件104中的閥塞202。 例如，如果接收到移動閥塞202至100%打開位置的位置命令，方法400可以將電動機110 反轉用於將閥塞202定位在零位置的電動機脈衝的數量，並且之後，移動閥塞202關聯於將閥組件104100%打開的特定數量的附加電動機脈衝。在塊414，方法400確定是否返回塊 402或結束。圖5是可以用於實現在此描述的系統及方法的示例性處理器系統500的模塊示意圖。如圖5所示，處理器系統500包括耦接於互連總線504的處理器502。處理器502可以是任意適合的處理器，處理單元或微處理器。儘管未表示在圖5中，處理器系統500可以是多處理器系統，並且因此，可以包括一個或多個附加的處理器，這些附加的處理器與處理器 502相同或相似，並且通信地耦接到互連總線504。圖5的處理器502耦接到晶片組506，其包括存儲器控制器508以及輸入/輸出控制器510。正如所熟知的，晶片組通常提供I/O及存儲器管理功能，以及多個通用和/或專用寄存器、定時器等，其可被耦接到晶片組506的一個或多個處理器所訪問或使用。存儲器控制器508執行使得處理器502 (如果有多個處理器，則是多個處理器)能夠訪問系統存儲器512以及大容量存儲器514的功能。系統存儲器512可以包括任意期望類型的易失和/或非易失存儲器，例如靜態隨機存儲器(SRAM)、動態隨機存儲器(DRAM)、快閃記憶體、只讀存儲器(ROM)，等。大容量存儲器514可以包括任意期望類型的大容量存儲裝置，包括硬碟驅動器、光碟驅動器、磁帶存儲
器，等等。[0032]I/O控制器510執行使得處理器502能夠通過I/O總線522與外圍輸入/輸出(I/ 0)設備516與518以及網絡接口 520通信的功能。I/O設備516與518可以是任意期望類型的I/O設備，例如，鍵盤、視頻顯示器或監控器、滑鼠，等。網絡接口 520可以是，例如，乙太網設備、異步傳輸模式(ATM)設備、802. 11設備、DSL數據機、電纜數據機、蜂窩數據機，等，其使得處理器系統500能夠與另一處理器系統通信。雖然存儲器控制器508與I/O控制器510被作為晶片組506中分離的模塊表示在圖5中，由這些模塊所執行的功能可以被集成在單獨的半導體電路中，或者採用兩個或多個分離集成電路實現。
權利要求1.一種用於閥組件的控制系統，該閥組件包括閥塞002)、閥座(204)以及可操作地接合所述閥塞的驅動軸015)，其特徵在於，所述控制系統包括傳動箱(112)，包括第一傳動裝置010)，第二傳動裝置012)，以及用於驅動所述第一與第二傳動裝置的軸008)，其中所述第二傳動裝置與所述驅動軸的齒(214)接合；電動機(110)，用於通過轉動所述軸來驅動所述第一及第二傳動裝置以驅動所述閥塞；彈簧006)，其在所述閥塞接合所述閥座之後可壓縮；控制組件(106，108)，用於確定所述閥塞相對於所述閥座的位置，並用於在所述閥塞與所述閥座接合之後使得所述電動機驅動所述閥塞進入所述閥座以壓縮所述彈簧，以使得被壓縮的所述彈簧可操作地作用在所述閥塞上，並促使所述閥塞與所述閥座保持接觸；其中，所述第一及第二傳動裝置與所述驅動軸的齒之間的相互作用使得所述第二傳動裝置在所述閥塞接合所述閥座時以壓縮所述彈簧的方向移動。
2.根據權利要求1所述的控制系統，其特徵在於，所述控制組件基於所述電動機流出的電流識別所述閥塞與所述閥座之間的接合。
3.根據權利要求1所述的控制系統，其特徵在於，所述控制組件還用於使得所述電動機驅動所述閥塞以壓縮所述彈簧直至所述彈簧被充分壓縮。
4.根據權利要求3所述的控制系統，其特徵在於，所述控制組件還用於在所述彈簧被充分壓縮時切斷所述電動機的電源。
5.根據權利要求3所述的控制系統，其特徵在於，所述控制組件還用於識別在所述閥塞接合所述閥座的點與所述控制組件識別所述彈簧被充分壓縮的點之間的電動機旋轉或電動機脈衝的數量。
6.根據權利要求5所述的控制系統，其特徵在於，所述控制組件還用於通過使用所識別的電動機旋轉或電動機脈衝的數量來控制所述閥塞的移動。
7.根據權利要求1所述的控制系統，其特徵在於，還包括通信地耦接到所述控制組件的壓強傳感器，其用於檢測所述閥組件的上遊或下遊壓強，其中所述控制組件還用於使得所述電動機驅動所述閥塞移動至與所述閥座更緊密和/或較松的接合，從而基於由所述壓強傳感器所檢測的壓強來補償所述上遊或下遊壓強的變化。
8.根據權利要求1所述的控制系統，其特徵在於，所述彈簧包括貝爾維爾彈簧或螺旋彈簧。
9.根據權利要求1所述的控制系統，其特徵在於，所述控制組件還用於接收位置命令， 並基於所接收的位置命令使得所述閥塞移動。
10.根據權利要求9所述的控制系統，其特徵在於，所述控制組件還用於基於將所述閥塞移動到關斷閾值以下的位置命令使得所述閥塞移動過所述閥塞最初接合所述閥座的位置。
11.根據權利要求9所述的控制系統，其特徵在於，所述控制組件還用於基於將所述閥塞移動到關斷閾值範圍內的位置的位置命令使得所述閥塞移動至與所述閥座接合。
12.根據權利要求9所述的控制系統，其特徵在於，所述控制組件還用於基於將所述閥塞移動到關斷閾值以上的位置命令使得所述閥塞移動到實質上與所述位置命令相同的位置。
專利摘要本實用新型涉及用於閥組件的控制系統，該閥組件包括閥塞、閥座以及可操作地接合閥塞的驅動軸。該控制系統包括傳動箱，該傳動箱包括第一傳動裝置，第二傳動裝置以及用於驅動第一與第二傳動裝置的軸，其中第二傳動裝置與驅動軸的齒接合；電動機，用於通過轉動軸來驅動第一及第二傳動裝置以驅動閥塞；彈簧，其在閥塞接合閥座之後可壓縮；控制組件，用於確定閥塞相對於閥座的位置，並用於在閥塞與閥座接合之後使得電動機驅動閥塞進入閥座以壓縮彈簧，以使得被壓縮的彈簧可操作地作用在閥塞上，並促使閥塞與閥座保持接觸；其中，第一及第二傳動裝置與驅動軸的齒之間的相互作用使得第二傳動裝置在閥塞接合閥座時以壓縮彈簧的方向移動。
文檔編號F16K31/04GK202182233SQ201120239338
公開日2012年4月4日 申請日期2011年7月1日 優先權日2011年6月13日
發明者T·佩塞克 申請人:費希爾控制國際公司