具有电子健康监测的气体阀的制作方法
【专利说明】具有电子健康监测的气体阀
[0001]相关申请
本申请与2011年12月15日提交的名称为“Gas Valve With Electronic Proof ofClosure System”的美国专利申请序列号13/326，366、2011年12月15日提交的名称为“GasValve With Electronic Valve Proving System” 的美国专利申请序列号 13/326，353、2011 年 12 月 15 日提交的名称为 “Gas Valve with High/Low Gas Pressure Detect1n”的美国专利申请序列号13/326，357、2011年12月15日提交的名称为“Gas Valve WithFuel Rate Monitor”的美国专利申请序列号13/326，691、2011年12月15日提交的名称为“Gas Valve With Overpressure Diagnostics” 的美国专利申请序列号 13/326，355、2011年12月15日提交的名称为“Gas Valve With Valve Leakage Test”的美国专利申请序列号 13/326，358、2011 年 12 月 15 日提交的名称为 “Gas Valve With Electronic CycleCounter”的美国专利申请序列号13/326，361、和2011年12月15日提交的名称为“GasValve With Communicat1n Link”的美国专利申请序列号13/326，523相关，这些专利申请的全部内容以参考的方式并入本文中用于所有目的。
技术领域
[0002]本公开一般地涉及阀，更具体地涉及气体阀组件。
【背景技术】
[0003]通常将阀与用于调节流体流量的许多装置共同使用。例如，经常将气体阀并入燃气装置中，用以调节流到燃烧室或燃烧器的气体的流量。这种燃气装置的例子可包括但不限于:热水器、加热炉、锅炉、嵌入式壁炉、炉具、烘箱、干燥机、栅形烤架、油炸锅、或者其中期望有气体控制的任何这种装置。在这种燃气装置中，可利用引燃火焰、电子点火源、或者其它点火源来点燃气体，从而导致气体在燃烧器元件中的燃烧，由此产生用于该装置的热。在许多情况下，响应于来自控制装置(如温控器或其它控制器)的控制信号，气体阀可在阻止气体流动的闭合位置与允许气体流动的打开位置之间运动。在一些情况下，气体阀可以是调整的气体阀，该气体阀允许气体以在完全打开位置与完全闭合位置之间的一个或多个中间流率而流动。另外或可替代地，将阀使用用于控制流量(例如，流体(如液体或气体)的流量、或者其它材料的流量)的一个或多个其它用途。
【发明内容】
[0004]本公开一般地涉及阀，更具体地涉及气体阀组件。在一个示例性的但非限制性的实例中，一种阀组件系统可包括阀组件和用户界面。阀组件可包括:具有进口和出口的阀体，流体通路在进口与出口之间延伸；位于流体通路中的阀；被固定到阀体的阀致动器；与流体通路连通的一个或多个传感器；相对于阀体被固定并且与一个或多个传感器连通的控制器；和相对于阀体被固定并且可操作地联接到控制器的存储器。一个或多个传感器可感测流体通路内部的一个或多个参数，并且控制器可基于一个或多个感测的参数并通过对和一个或多个感测参数相关的值与一个或多个阈值进行比较而确定一种或多种阀状态。存储器可存储两个或更多个可选择选项，其中各可选择选项识别用于一个或多个阈值的相应的阈值。一旦选择了可选择选项中的一个或多个，当对和一个或多个感测的参数相关的值与一个或多个阈值进行比较时，控制器可构造成使用对应于所选择的可选择选项的一个或多个阈值。
[0005]在一些示例性的情况下，一种阀组件可包括:进口和出口，流体通路在进口和出口之间延伸；位于流体通路中的阀；相对于阀体被固定的阀致动器；用于感测阀、阀致动器和/或阀体内部的一个或多个参数的一个或多个局部传感器；一个或多个远程传感器输入；和相对于阀体被固定的控制器。一个或多个远程传感器输入可接收来自位于阀体、阀和阀致动器外部的一个或多个远程定位的传感器的一个或多个感测的参数。控制器可以与多个局部传感器和一个或多个远程传感器输入连通，并且控制器可构造成通过对和多个局部传感器的感测的参数和来自一个或多个远程定位传感器的感测的参数中的一个或多个相关的值与一个或多个阈值进行比较而确定一种或多种阀状态。
[0006]在一些示例性的情况下，阀组件的存储器可存储一个或多个固定阈值及一个或多个可调节阈值，其中固定阈值可以不能够由在现场的用户进行调节。如果与感测的参数中的一个或多个相关的值超过固定阈值中的一个或多个，那么阀组件的控制器可关闭阀组件。如果与感测的参数相关的一个或多个值超过可调节阈值中的一个或多个，那么控制器可允许阀组件继续操作但可发出警报。
[0007]在一些情况下，阀组件可按照以下方法进行操作。示例性地，该操作方法可包括接收与一个或多个安全标准的选择相关的输入，其中各安全标准可指定一个或多个阈值。在该示例性的方法中，可感测阀组件的一个或多个参数，并且可将感测的参数的一个或多个值传输至阀组件的控制器。该示例性的方法可包括:利用阀组件的控制器并基于一个或多个感测的参数及由所选择的安全标准指定的一个或多个阈值来确定一种或多种阀状态。在一些情况下，可将一种或多种阀状态的指示显示于阀组件系统的用户界面上。
[0008]前面的
【发明内容】
是提供用来促进对部分的本公开特有的创新特征的理解，而并非意图是完整的描述。通过将全部的说明书、权利要求、附图、和摘要作为整体，可以获得对本公开的完整理解。
【附图说明】
[0009]通过考虑以下对各种示例性实施例的详细说明并结合附图，可以更加充分地理解本公开，在附图中:
图1是示例性的流体阀组件的示意性透视图；
图2是图1的示例性流体阀组件的示意性第一侧视图；
图3是图1的示例性流体阀组件的示意性第二侧视图，其中第二侧视图是从第一侧视图相反侧所看到的；
图4是图1的示例性流体阀组件的示意性输入侧视图；
图5是图1的示例性流体阀组件的示意性输出侧视图；
图6是图1的示例性流体阀组件的示意性俯视图；
图7是沿图4的线7-7所截取的图1的示例性流体阀组件的剖视图； 图8是沿图2的线8-8所截取的图1的示例性流体阀组件的剖视图；
图9是示出了与建筑物控制系统和装置控制系统相连接的示例性流体阀组件的示意图，其中流体阀组件包括联接到阀控制器的压差传感器；
图10是示出了与建筑物控制系统和装置控制系统相连接的示例性流体阀组件的示意图，其中流体阀组件包括连接到阀控制器的多个压力传感器；
图11是示出了示例性的低气体压力/高气体压力限制控制的示意图；
图12是示出了示例性的阀控制和燃烧装置控制的示意图，其中控制器是经由通信链路而连接；
图13是示出了示例性的阀控制和关闭系统的证明以及燃烧装置的示意图；并且图14-图17是用于感测阀在示例性阀组件内部的位置和/或状态的不同方法的各种示例性示意图。
[0010]虽然本公开适合于各种修改和替代形态，但上面已通过在附图中举例揭示了其细节，并且将在下面进行详细描述。然而，应当理解的是，本发明并不是将本公开的各方面限制于所描述的具体示例性实施例。相反，本发明涵盖落在本公开的精神和范围内所有修改、等同物和替代物。
【具体实施方式】
[0011]应当参照附图来阅读以下描述，其中在全部的若干视图中相似的附图标记表示相似的元件。详细说明和附图中揭示了若干示例性实施例，这些实施例意图是对请求保护的本公开的说明。
[0012]阀组件和/或阀组件系统可包括:在阀体内部的一个或多个阀、串联的两个或更多个阀、并联的两个或更多个阀、和/或包括至少一个阀的任何其它阀组件构造。本文中所公开的阀组件和阀组件系统可使用于任何用途，其中阀可用于帮助控制流量。示例性地，阀组件和阀组件系统可应用于燃烧装置/系统中的燃料控制、灌溉系统中的流动、商用和家用电器的流动、和/或其它用途。
[0013]在一个实例中，阀组件可适用于燃烧装置。这些燃烧装置可用于提供舒适性(例如，商业建筑物等中的室内加热)和/或处理热(例如，在工业部门和其部门)。因为燃烧装置是任何住宅或工业系统的重要部分，所以由于燃烧装置系统中的意外故障所导致的停机时间会是代价高。因此，可以基于燃烧装置系统的健康而计划并且在燃烧装置发生故障之前的预防性维修会是优选的，因为它可排除意外的故障并且/或者使燃烧装置系统的停机时间的影响最小化。如果基于实际的实时系统健康指示物来计划燃烧装置系统的维修，而不是以固定的时间间隔和/或预先设定的计划进行维修，则可优化停机时间。燃烧装置系统的部件常常不具有监测燃烧装置(或其部件)的健康的能力，因此不能提供与预防性维修计划相关的数据。
[0014]具有电子器件和一组或多组传感器的阀能够通过观察指示一种或多种阀状况和/或阀状态的各种变量或参数(例如，诊断参数)来监测其健康。这种变量和/或参数可包括但不限于:阀(例如，开关阀)的总循环次数、阀的累计重复定位(例如，调整阀)、流体压力、温度、在阀证明系统测试期间所检测的泄漏水平、在年度泄漏测试期间所检测的泄漏水平、“闭合”时的安全阀的位置、在连接的烟道或其它位置的特定气体浓度(例如，氧气(02)、二氧化碳(C02)、一氧化碳(CO)等)、阀的故障历史、距离最后一次维修的时间、其它变量和/或参数、和/或变量和/或参数的任意组合。示例性地，当一个或多个监测的变量或参数开始接近阈值时(例如，由安全标准设定的阈值、由用户设定的阈值水平等)，具有一个或多个传感器或者与一个或多个传感器连接的阀组件10可向用户发出报警，同时只要不超过处于特定水平的阈值则维持燃烧装置系统的操作。
[0015]根据本公开，可将阀装配成包括传感器、开关和/或其它机械或电子装置并且/或者与传感器、开关和/或其它机械或电子装置连通，以帮助对阀和/或连接的装置或系统的操作进行监测和/或分析。根据需要，传感器和/或开关可属于机电类型、电子类型、和/或其它类型的传感器和/或开关。会需要钥匙(例如，电子钥匙)和/或口令来访问传感器和/或开关的数据和/或设置。
[0016]在一些情况下，阀组件10可构造成监测和/或控制各种操作，包括但不限于监测流体流量和/或流体消耗、电子循环计数、超压诊断、高压和低压检测、阀证明系统测试、阀泄漏测试、阀关闭测试的证明、诊断通信、和/或根据需要的任何其它合适的操作。
[0017]如上所述，可将阀加入到将燃料和/或流体提供至装置(例如，燃烧器等)的流体通路系统中，或者可单独地使用或者在不同的系统中使用。在一些情况下，可将气体安全截止阀可用作自动冗余阀。通过放置至少两个串联的安全截止阀，而实现管理机构经常所要求的冗余。前述的冗余阀可以是在现场配合在一起的单独的阀和/或在单个阀体中在一起的阀，这些冗余阀通常被称为双隔断阀。尽管本文中详细描述了安全截止阀，但本公开的概念也可应用于其它阀组件构造，包括具有单个阀的阀组件构造。
[0018]图1是用于控制流到燃烧装置或其它类似或不同装置的流体流量的示例性流体(例如，气体、液体等)阀组件10的示意性透视图。在该示例性的实施例中，气体阀组件10可包括阀体12，该阀体12可大体上呈六边形或者根据需要可采用任何其它形状，并且可形成为单体或者可以是连接在一起的多件。如图所示，阀体12可大体呈六边形，具有第一端12a、第二端12b、顶部12c、底部12d、背部12e和前部12f，如图1-图6的各种视图中所示。术语“顶部、底部、后前、左、和右”是相对术语，仅仅是用于帮助描述附图，而并非意图是以任何方式限制本发明。
[0019]示例性的阀体12包括进口 14、出口 16以及在进口 14与出口 16之间延伸的流体通路或流体通道18。此外，阀体12可包括定位或位于流体通道18中的一个或多个气体阀口 20 (例如，图7和图8中所示的第一阀口 20a和第二阀口 20b)、一个或多个燃料或气体阀构件，有时被称为可在气体阀口 20内部运动的(一个或多个)阀密封构件22 (例如，第一阀密封构件22a在第一阀口 20a内部运动，第二阀密封构件22b在第二阀口 20b内部运动，如图7中所示)、一个或多个压力传感器组件24 (例如，