CN101438056B - 为阀动器发电 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种利用阀动器的操作产生电能。通过阀动器的操作产生的一部分机械能被转化成电能。机械能可以在阀动器工作的同时被转化成电能，或机械能可以被储存，以便随后转化。阀动器可以通过手工、电能、气动或液压操纵。所产生的电能还可以被储存。

Description

为阀动器发电

技术领域

本发明总体上涉及阀动器(或阀致动器)，更具体地讲，涉及为所述阀动器的电子装置发电。

背景技术

阀动器被用于操纵阀，并且以多种形状，大小，形式进行生产制造，以及具有多种用途。对于阀动器的操作者来说，通常希望了解阀的具体位置。业已将绝对编码器和增量编码器应用在阀动器上，以确定阀的位置。所述编码器监测所述阀动器的位置，以便确定阀的相对应的位置。

绝对编码器将独特的识别标志用于阀动器的每一个位置。绝对编码器通常包括单个圆盘或多个圆盘，这些圆盘在阀动器移动到不同位置时进行旋转。绝对编码器的单个或多个圆盘具有多个标记，这些标记的不同的组合提供了阀动器的每一个位置的独特的识别标志。可以在任何时间分析这种独特的识别标志，以确定所述阀动器的位置。

另一方面，增量编码器不具备用于所述阀动器的每一个位置的独特的识别标志。作为替代手段，增量编码器监测所述阀动器相对任意起点的变化，如阀的完全闭合的位置。增量编码器又被称作相对编码器，它可以是在圆盘的边缘周围有一系列重复标记的单个圆盘。在所述圆盘进行旋转时，每次有其中一个标记通过一个点，记录位置的改变。例如，如果圆盘在该圆盘的边缘周围具有一百个标记，该圆盘就可以旋转多次，并因此可以统计数百个标记，以指示位置的改变。只要所述标记被记录在计算机的存储器中，然后就可以了解所述阀动器的位置，并且能够通过使用状态触头的机载电子装置显示在用户可读的数据寄存器中或阿尔法数字显示器上的数据位。

阀动器通常也具有操纵盘(或方向盘)，在电动机发生故障或出现电源故障的情况下，使得可以对所述阀进行手工操作。不过，失去动力会导致错误的位置指示，如果所述操纵盘被移动，同时断电，并且没有后备电源或冗余电源供给的话。在所述操纵盘被移动后，更新的缺乏可能导致阀动器指示一种位置，同时，实际上所述阀处在不同的位置。使用绝对编码器的致动器在功率恢复时尽快自动纠正所述位置指示。使用增量编码器的致动器必须具有后备电源或冗余电源供给，以便允许它们避免在停电期间对位置状态了解的总体丧失。对于这种情况来说，当失去电能(或动力)时，增量编码器要么恢复它的起始位置，要么将它的电流量保存在携带的电子装置的非易失性存储器位置。如果所述操纵盘在增量编码器系统上被移动，所述电子装置会继续跟踪所述位置，只要所述后备电源或冗余电源保持有效。不过，如果后备电源或冗余电源耗尽(例如，失效的电池)，那么基于增量编码器的致动器系统就会丧失对位置的正确感知，如果用户在后备电源或冗余电源耗尽之后移动操纵盘的话。反过来，不正确的位置信息又可能导致阀的损坏和由所述阀控制的不正确的操作过程。基于绝对或增量编码器型的系统可以在丧失额定功率时保持正确的位置信息，只要具备后备电源或冗余电源。绝对编码系统还可能在总的功率丧失期间丧失其指示正确位置的能力，不过，它能够在恢复动力时马上恢复。另一方面，所述增量系统需要在总的动力丧失之后重新校正，如果用户在停电期间移动了操纵盘的话。用户通常保持移动阀，该阀是在活动进程中操作的，以便重新校正所述位置传感器。为此，即使是在单一的阀上，通常需要全面的工厂停机。

绝对或增量编码器对位置信息的感测需要电能。另外，在使用增量编码器时，需要额外的电能将位置信息保存在存储器中。绝对编码器不需要保存位置信息，因为所述信息可以由绝对编码器方便地确定。利用增量编码器的阀动器在出现电源故障时需要备用电池保留位置信息。对于绝对和增量编码器来说，在主电源故障期间必需备用电源来显示位置信息。

本领域需要在阀动器的手动操作期间电子显示最新的位置信息，而又不需要备用电池。本领域需要对阀动器的其它电子部件供电。另外，本领域需要为液压和气动阀动器供电，而又不需要由外部电源供电。

发明内容

本发明的一个实施例是一种对阀动器的一部分供电的方法，它包括操纵所述阀动器，以产生机械能，将所述机械能的一部分转换成电能，并且由所述电能对所述阀动器的所述部分供电。

本发明的一个实施例包括一种为阀动器的辅助电子装置供电的系统，该系统包括阀动器，和适合于为所述阀动器的辅助电子装置供电的发电机。

本发明的一个实施例包括一种用于阀动器的电源，它包括发电装置，适合于将机械能从阀动器的传动系传输到所述发电装置的输入装置，适合于将所述输入装置与所述发电装置可操作地联接的接合装置，和适合于控制何时接合装置将所述输入装置与所述发电装置可操作地联接的控制装置。

通过结合附图阅读以下详细说明，本领域技术人员可以理解本发明的特征，优点和各个方面。

附图说明

尽管本说明书以权利要求书结束，特别指出和清楚地要求了本发明的范围，本发明的优点通过结合附图阅读本发明的说明可以更方便地确定，其中：

图1表示电驱动的阀动器；

图2表示气动驱动的阀动器；

图3表示本发明电源的一个实施例；

图4是图3所示的实施例的剖视图，示出了通电的电磁线圈(或螺线管)和脱开接合的离合器；和

图5是图3所示的实施例的剖视图，示出了断电的电磁线圈和接合的离合器。

具体实施方式

本发明的方法，设备和系统可被用来向阀动器供电。在一个实施例中，本发明可被用来在出现电源故障时向电驱动的阀动器供电。在其它实施例中，本发明可被用来为非电驱动的阀动器上的电子设备供电。非电驱动的阀动器的示例包括手动操纵的阀动器(如由操纵盘(或方向盘)或杠杆驱动的阀动器)，气动阀动器和液压阀动器。本发明可以与本领域已知的用于阀动器的任何类型的动力源一起使用。本发明还可用于电驱动的阀动器，其中，存在用于操纵马达的电能，不过，希望为所述驱动器的其它电子部件提供不同的电源。本发明可被用于向阀动器的任何电子部件供电，不包括电驱动的阀动器的电动机原动机。

图1表示没有本发明的电驱动的阀动器。图1表示电驱动的阀动器的一种形式，并且不是要将本发明的用途局限于任何电驱动的或其它形式的阀动器。阀动器20包括与蜗杆轴3联接的电动机4。操纵盘1与操纵盘适配器11连接。操纵盘适配器11与传动套2连接。传动套2与阀杆螺母(未示出)连接。蜗轮10与蜗杆轴3紧密配合。蜗轮10还与阀杆螺母连接，它能够驱动阀的阀杆。在图1中，未示出的阀动器20与阀连接。电动机4或操纵盘1的运行(或操纵)能够提升或下降阀杆。所述阀杆能够通过操纵盘1的中央向上和向下运动。所述阀杆还可以旋转并且操纵所述阀中的螺母，它能够开启或关闭所述阀或可以直接将阀旋转到开启或关闭状态(例如，蝶形阀，叶片阀或球阀的情形)。

阀动器20可以包括任何传动系，硬件，装置，电子器件(或电子装置)，和/或用于操纵阀的软件。阀动器20可以被设计成用于任何类型的阀，例如，包括线性阀，直角转弯旋转阀(quarter-turn rotary)，多圈旋转阀，球阀，旋塞阀，闸式阀，蝶形阀和隔膜阀。阀动器20的部件能够以任何形式排列。操纵盘1的方向可以朝向阀动器20的侧面取向，正如本领域公知的。

所述传动系包括任何原动机，任何人工操纵机构，任何脱开接合或隔离机构，制动机构，任何速度调节机构，以及用于与阀连接的机构。传动系还可以排除上述任何部件或还可以包括其它部件。仅仅是为了说明目的，图1示出了作为所述原动机的电动机4和作为人工操纵机构的操纵盘1。通常，会包括离合器机构，使得电动机4或操纵盘1的操作都不会导致另外一个的操作。举例来说，杠杆5和离合器分离机构13可以设置为脱开接合或隔离机构。多种离合器和接合机构是本领域公知的。离合器分离机构13可以被设计成接合或脱开接合阀动器20的传动系的任何部分。

在图1中，所述制动机构和速度调节机构都被结合在蜗杆轴3和蜗轮10上。作为蜗轮10和蜗杆轴3的替代或补充，可以将其它类型的齿轮或不将齿轮用在阀动器20上。用于阀动器的齿轮类型通常是根据速度降低的量进行选择的，如果有的话，位于电动机4和阀杆螺母之间。在下文中，当提到阀动器的传动系的齿轮时，主要使用蜗轮和蜗杆轴的示例。不过，应当理解的是，以上说明可应用于任何齿轮。如果在所述阀动器上不存在齿轮，那么任何可应用的原动机输出机构同样能满足需要。

在图1所示的示例中，用于连接阀的机构可以是阀杆螺母以及相关的支撑结构，正如本领域公知的。不过，可以使用本领域公知的用于连接的任何机构。本文所使用的术语＂阀＂包括该术语在本领域中最常见的用法，包括对至少部分控制液体，气体，和/或固体的流量的装置的定义。电动机4可以是能够操纵阀动器的任何电驱动的原动机。

图1还表示阀动器的少有的附属或辅助电子部件。在本文中，术语＂附属＂和＂辅助＂表示利用电的阀动器的部件的任何部分，而不是所述电动机本身。编码器6的一个具体示例是以多轮绝对编码器形式示出的。编码器6还可以是单轮绝对编码器或增量编码器。有多种编码器是本领域公知的。图1还示出了用于控制电动机4的控制模块8，并且示出了用于接收来自控制板7的输入(信号)，并且用于向指示器12发送输出(信号)的电路板15。

在这个具体示例中，指示器12示出为液晶显示器(LCD)。可以提供一个或多个指示器12。指示器的少数非限定性示例包括发光二极管(LED)和显示器，电丝发光和刻度盘。可以使用本领域公知的用于阀动器的多种指示器，如电指极星(或电动指针)。

在阀动器上可以使用任意数量的附属电子部件(未示出)，并且通过本发明供电。例如，还可以使用用于监测编码器6的多种类型的传感器，并且需要电子输入。传感器的若干非限定性示例是光学传感器，磁性传感器，和霍尔效应传感器。阀动器20还可以包括任何数量的用于其它目的的传感器。还可以提供处理器和相关的部件(例如，二极管，闸阀(或选通电极)，电阻器等)，用于将来自所述传感器的信号转换成阀位置数据。还可以提供存储器，用于保存位置数据。当然，还可以提供处理器，存储器，和多种与编码器6无关的电路板部件，以及任何传感器，并且通过本发明供电。

本发明并不局限于任何特定的阀动器，并且可应用于任何阀动器。图2表示本领域公知的气动驱动的阀动器，即阀动器40。所示出的阀动器40与阀36配合，并且，阀动器杆(或致动器杆)22与插塞30连接。阀动器杆22的运动导致了插塞30的相对应的运动，所述运动控制阀36的操作。阀36可以是球形阀，闸式阀，球阀，蝶形阀，塞阀，隔膜阀或可以通过阀动器操纵的任何其它类型的阀。所示出的阀动器杆22和插塞30是用于典型的球形阀的。不过，应当理解的是，可以根据所使用的阀的类型对任何部件进行改进。另外，在下文使用短语＂传动系＂时，该短语包括阀动器40的驱动部件，如阀动器杆22。

阀动器40还可以包括任意数量的电子部件，例如，位置传感器，电路板，和指示器。可以包括本领域公知的用于阀动器的任何电子装置，和/或软件。阀动器40的任何电子部件都可以通过本发明供电。

本发明利用阀动器的操作来产生电能。在一个具体实施例中，通过阀动器的操作产生的一部分机械能被转换成电能。所述机械能可以转换成电能，同时，所述阀动器在工作，或所述机械能可以储存以便随后转换。在另一个实施例中，所述阀动器的操作通过所述发电机启动电能的产生。所述阀动器可以手工，电动，气动，液压，或以其它方式进行操纵。优选的是，所述转换可以通过发电机完成；不过，可被用于产生电能的任何资源都可用于本发明，包括除了直接来自驱动器的传动系以外的驱动。

作为本文所使用的术语＂发电机＂或＂发电装置＂包括旋转，往复，线性，和压电发电机，以及本领域公知的用于产生电能的任何其它装置。所述发电机可以根据本领域公知的电磁感应原理，压电原理或任何其它原理工作。术语＂发电机＂包括AC生产，如通过交流发电机产生，和DC生产。对于旋转发电机来说，主要部件是转子和定子。通常所述转子是磁铁，如永磁铁或电磁铁。具有单个磁铁的转子被称作具有两个极(北极和南极)。具有两个磁铁的转子被称作具有四个极。本发明的旋转发电机可以具有任意数量的极。定子通常包括铜丝的线圈或由其组成。在其中具有感应电流的任何导线或材料都可用于本发明。所述磁铁的转动将电流导入所述定子的导线。另外，导线可以围绕磁铁旋转，以便将电流导入(或感应到)所述导线。本文所使用的术语＂磁铁＂表示本领域公知的用于产生磁场的任何装置。

在一个具体实施例中，所述发电机包括由所述传动系驱动的所述阀动器的部件。在另一个实施例中，所述发电机可以在外部连接阀动器，如靠近操纵盘，靠近阀动器输出，或靠近阀杆。在其它实施例中，所述发电机没有与所述阀动器连接。例如，所述发电机可以与所述阀连接。另外，所述发电机可以完全独立于所述阀动器和所述阀。

所述发电机可以直接接收来自阀动器的传动系的机械能。所述传动系的任何部件的旋转、往复或线性运动都可用于操纵所述发电机。在另一个实施例中，所述发电机能够从由所述阀动器作用的目标接收机械能。例如，提供给阀杆的所述机械能的一部分可以从所述阀杆传输到所述发电机。所述阀杆的运动可被用于操纵所述发电机。在另一个实施例中，来自所述阀动器的机械能没有被用于操纵所述发电机。相反，可以利用独立的机械能来源，如发电机。在这样的实施例中，所述阀动器的操作启动所述发电机的操作。

所述发电机可能适合于接收来自阀动器的任何部件的机械能。所述发电机可以被设计成接收来自输入装置的机械能，如由任何阀动器部件驱动的旋转轴，齿轮或线性运动杆。另外，传动系部件可能适合于用作用于所述发电机的输入装置。在一个实施例中，所述输入装置可以是由与所述传动套一体化的齿轮驱动的轴，如传动系的传动套2(图1)。在另一个实施例中，所述输入装置可以是轴，其中，位于该轴的一端的小齿轮与蜗轮，如蜗轮10配合(图1)。所述轴的另一端驱动所述发电机。在另一个实施例中，所述发电机是由蜗杆轴，如蜗杆轴3驱动的(图1)。在另一个实施例中，齿条可以与阀动器杆，如阀动器杆22一体化(图2)。所述齿条反过来又驱动小齿轮，在阀的致动期间，所述齿条上下运动。所述小齿轮的转动反过来又能驱动旋转发电机。所述输入装置可以具有一个或多个部件，例如，各种轴，齿轮，链条，传动带，滑轮，轮系，联接器，液压泵和驱动装置。预计的是，所述输入装置可以由所述驱动器的任何部件驱动，导致所述管，输出轴或传动套的运动。可以使用用于输送机械能的任何装置。

在一个具体实施例中，所述发电机被设计成能接收所述机械能，同时操纵所述阀动器。在一个实施例中，只有在所述阀被手动操纵，如通过操纵盘或杠杆操纵时，所述输入装置才输送所述机械能。这可以以多种方式来实现。例如，所述输入装置可适合于在所述阀被手动操纵时运动(如线性或旋转运动)。这样一种装置的非限定性示例包括将齿轮，如斜齿轮整合到传动套中。输入装置，如具有合适的小齿轮的轴可以与所述齿轮和发电机配合。与所述传动套连接的操纵盘的旋转能驱动所述发电机。

在另一个实施例中，阀动器包括离合器，解除所述驱动器的接合，导致脱离电动机驱动器(或马达驱动装置)与所述传动套的联接，并且使操纵盘与所述传动系连接。这有时候会使所述蜗杆轴脱离联接，不过还可以使所述电动机脱离联接。因此，所述发电机的输入装置可以被设计成间歇的或连续的工作。

另一种方案，所述输入装置可以在操作所述阀动器的任何时候进行移动，但是，所述输入装置不能够将机械能输送到所述发电机，除非将手工操作被用作所述操作的来源。在操纵阀动器时，所述输入装置可以运动，但是，机械能不能被输送到所述发电机。在该示例中，如果所述输入装置不能驱动一直工作的部件，那么所述输入装置可以在所述电动机或所述操纵盘工作的任何时候旋转。不过，如果接合装置，如离合器断开了所述输入装置与所述发电机的连接，所述输入装置的旋转就不会导致将机械能传输到所述发电机。所述离合器可以通过控制装置，如电磁线圈控制，只有当操纵盘是操作的来源时才允许接合。所述电磁线圈可以通过断电或任何其它已知的方式启动。因此，只有手工操作可以导致机械能的传输，但是电操作能自动脱离联接所述发电机。

在另一个实施例中，在阀动器操作的任何时候，所述机械能的一部分都可以转换成电能。采用前面的示例，如果所述离合器一直接合，在所述阀动器被操作的任何时候所述发电机被启动。另外，当所述输入装置由在所述阀动器的操作期间运动的部件(例如，阀动器杆的运动)驱动时，所述离合器可能不是必需的。在这种情况下，在所述阀动器工作的任何时候，都能够产生电能。

在另一个实施例中，当电动机正工作，而不是当操纵盘正工作时，机械能可以被转换。这可以通过驱动输入装置离开只有在所述原动机正工作时才运动的部件来实现。

另外，来自所述阀的机械能可以储存以便随后被所述发电机利用。有多种储存机械能的方式是本领域公知的，例如，利用弹簧。本文所使用的术语＂弹簧＂包括单个或多个弹簧。举例来说，多个弹簧可以串联、平行布置。对于这样的实施例来说，在所述阀动器的传动系旋转时(由蜗杆轴或蜗轮)，可操作地与所述蜗杆轴或蜗轮连接的输入装置(如轴)反过来可以被驱动并且卷绕弹簧。所述弹簧反过来又被用于驱动发电机。当所述阀动器的操纵盘被装有曲柄时，将在所述弹簧中储存的机械能释放，以便驱动所述发电机。在这个实施例中，所述操纵盘的一次运动可以导致电能被产生，所述电能可被用于为具有阀动器的状态指示器供电。当电能被恢复，并且所述电动机可以工作时，所述电动机可以通过所述传动系的不同部件重新卷绕所述弹簧，或一系列弹簧。所述阀动器随后可以在下一次电源故障时做准备。

同样可能有利的是，包括构建到所述阀动器中或构建在所述阀动器附近的一组电接触点，其中，所述电接触点可被用于感测电源故障。通过这种方法，在没有出现电源故障，但是操作者希望手工操纵所述阀动器时，所述发电机不会被解除。

弹簧只是表示适用于与本发明一起使用的一种类型的机械能储存装置。例如，可以使用的其它机械能储存装置包括飞轮机构，压缩气体或液压累加器。在通过所述阀动器的传动系操纵机械能储存装置的情况下，可以使用弹簧。

尽管业已披露的所述发电机用于接收来自所述阀动器的机械能，所述发电机还可以接收来自其它来源的机械能。例如，所述发电机可以被设计成接收来自燃气马达(或发动机)的能量。在这个实施例中，所述发电机可以被用作外部发动机驱动的发电机组，它被用于为所述阀动器的某些或全部供电，电动机除外。在这个实施例中，所述外部发电机仍然可以通过操纵盘的操作启动。例如，操纵盘的操作可以触发电触点，它可以对发电机发出启动的信号。另外，还可以包括检测是否存在额定功率的一组电触点。在这个实施例中，为了使所述发电机启动，必须操作所述操纵盘，并且必须关闭所述额定功率。当所述发电机不依赖于所述阀动器来供给机械能时，所述发电机仍然是所述阀动器的一部分，整合到所述阀动器中或在外部安装在所述阀动器上。另外，除了发电机之外的其它机械能来源可被用于为所述发电机供电。

任何合适的发电机都可以集成到阀动器20的部件中。例如，旋转，往复，线性和压电发电机。这些发电机的主要部件可以集成到阀动器20上。在一个实施例中，当仅需要在所述操纵盘被操纵时产生电能的情况下，所述发电机可以至少部分地集成到由所述操纵盘致动的部件上。例如，传动套2或操纵盘适配器11可以被用作转子。磁铁(永磁铁或电磁铁)可以被构建到或连接在任何部件上，方式是产生具有合适取向的电磁场。线圈可以集成到阀动器20的外壳上，它环绕传动套2或操纵盘适配器11。另外，导线可以集成到旋转部件上，如操纵盘适配器11或传动套2上，而磁铁可以集成到阀动器20的静止部件上。可以理解的是，可以采用将发电机集成到由操纵盘1操纵的部件上的任何合适的方法。

在另一个实施例中，发电机集成到由原动机操纵的部件上，例如电动机4上。例如，旋转发电机可以上文所述与操纵盘适配器11类似方式集成到蜗杆轴3上。发电机还可以集成到蜗轮10上。在另一个实施例中，发电机可集成到致动的部件上，无论电动机4或操纵盘11是否是电源。例如，将发电机集成到阀杆螺母上。

类似地，所述发电机还可以至少部分集成到阀动器40的所述部件上。磁铁可以集成到或接附在阀动器杆22上。那么定子可以环绕阀动器杆22。另外，所述定子可以构建到阀动器杆垫片24，驱动器外壳26，或集线器外壳28中。

所述发电机还可以与阀的部件部分或完全集成在一起。在图2所示出的球阀的实施例中，磁铁可以与插塞30集成在一起或接附于其上。定子可以集成到阀帽32上。类似地，所述发电机可以部分或完全与通过阀动器20操纵的阀集成在一起。例如，阀杆可能适合于用作转子。

在在此讨论的所有实施例中，所述发电机可用于正常或间歇工作(或操纵)。在本文中，术语＂正常＂表示常见的阀动器的操作。对于电驱动的阀动器来说，正常操作利用电动机，如电动机4(图1)以操作阀动器。间歇操作是指通过操纵盘，杠杆，或其它手工操纵装置，如操纵盘1进行操作。

间歇或正常操作可以通过驱动所述发电机的阀动器的部件来控制。如果驱动所述发电机的部件正常工作，那么所述发电机就能正常工作。另外，所述发电机可以通过正常工作的部件来驱动(例如，阀动器20的蜗杆轴3)，但是，所述发电机可以间歇地工作。在这个实施例中，用于所述发电机的输入装置可以是所述传动系部件或由所述传动系部件驱动的轴，杆或齿轮，所述输入装置通过脱开接合的装置与所述发电机分离。所述脱开接合的装置可以是离合器或用于机械分离成两个部件的任何其它装置。因此，所述输入装置可以正常工作，但是，所述发电机只能间歇性地工作。所述接合装置可以通过控制装置进行控制。

例如，可能希望具有一种控制装置，它只允许在提供给电动机，如电动机4(图1)的电能被中断时让所述发电机工作。所述控制装置可以是电磁线圈，压电材料，电致伸缩材料，磁致伸缩材料，或任何装置，或这些装置的组合，这些装置根据电能的存在具有不同的物理状态，例如，电磁线圈的状态可能取决于是否存在电流。在遇到电场或磁场时，电致伸缩和磁致伸缩材料会分别发生弹性应变。

间歇发电可用于以下场合，其中，所述阀动器取决于用于状态指示器和其它电子装置的电能，因为用于所述阀动器的电能的主要模式来自于压缩空气。与所述气动阀动器类似，本发明可用于液压致动的阀动器，或可以被用于混合的致动器，例如，汽油致动器，电液压安全致动器，高压气体电动致动器和电，液压和/或气动致动器的各种组合。本发明还可用于直角转弯或多次转弯阀动器。

另外，可能希望以与所述阀动器相同的速度，以相对所述阀动器的成比例的速度，或以与所述阀动器的速度无关的恒定的速度操纵发电机。因此，可以增加速度调节装置。所述速度调节装置可以接收来自所述输入装置的机械能，并且将所述机械能输送到所述接合装置。另外的方案，所述速度调节装置可以设置于所述接合装置和发电机之间。所述速度调节装置可以包括任何合适的机械装置，如齿轮，轴，传动带，摩擦装置，粘液舷弧耦合器(viscous sheer coupling)，或轮系，用于提高，降低，或稳定发电机运行的速度。

所述速度调节装置还可以包括用于使发电机在一定速度范围内运行的变速箱。所述速度调节装置可以根据所述阀动器的需要而变化。例如，难于手工操纵的大型阀动器能够以比较小的致动器更低的速度运转，而较小的致动器便于通过手工操纵。对于较大的阀动器来说，可能需要采用能够提高旋转发电机的输入速度的更多的齿轮。较小的阀动器能够更快的旋转，因此需要较少的速度增加。

除了所述速度调节装置之外，可以提供具有必要的电子装置的功率调节装置，以补偿速度方面的波动。本领域公知的各种二极管，稳压器，变压器，和其它电子部件可被用于保持稳定的电压。

在一个具体实施例中，本发明可用与电驱动的阀动器一起使用。在另一个实施例中，当没有将额定功率供给到所述电驱动的阀动器，并且所述操纵盘工作时，产生足够的电能，以便至少对局部状态指示器，如位置指示器供电。优选的是，产生足够的电能，以便为所有远方和局部指示器供电。更优选的是，产生足够的电能，以便为所述阀动器的所有辅助电子装置(即除了电动机之外的所有装置)供电。所述辅助电子装置可以包括绝对位置编码器或增量位置编码器。

本发明可以不使用电池，使用备用电池，或同时串联使用。另外的方案，所述电池可被用于本发明备用。还可以将可再充电电池用作备用电池。所述可再充电电池可以通过本发明的发电机充电。在另一个实施例中，可以对超级电容器充电，同时在额定功率下工作，反过来，所述电容器在额定功率丧失时可以为电子装置供电数周或数月时间。所述超级电容器可以平稳过渡，以便在任何额定功率损失期间被用作电源。

本发明还包括电能储存装置，不要与前面所讨论的机械能储存装置混淆。除了所述电池和可充电电池之外，所述电能储存装置还可以包括，例如，电容器，感应器和/或囊状物。所述电能储存装置可以发挥各种功能，包括净化由所述发电机产生的能量。由所述操纵盘的手工操纵，由弹簧的工作，或由其它来源产生的电能可能具有变化的一致性。发动机被旋转的速度的变化可能产生多种问题。例如，对于交流发电机来说，所述发电机的速度决定电能输出的电压和频率。以交流方式运行的所述阀动器的部件只能被设计成控制五十或六十赫兹的电能输入。另外，对于某些电子装置来说，电压的波动可能是不可接受的。对于直流发电机来说，速度的变化可能导致电能输出的波动。很多电能储存装置被设计成用于直流(DC)输出，在所述实施例中，当所述装置是电池时，所述电池可以接收不同质量的电能输入，但是，反过来可以输出更稳定质量的电能。另外，功率调节装置(例如，变压器，整流器，转换器或逆变器)可被用于控制传送给阀动器电子装置的电能的类型和质量。

本发明包括在所述电动机操纵所述阀动器的任何时候操纵所述发电机。例如，在所述阀动器被设计成使所述状态指示器和其它辅助电子装置定位在相对于所述电动机的独立电路上时，这两种电路必须在出现电源故障时供电。另外的方案，本发明可被用于在所述电动机工作时发电，因此，消除了对两种电路供电的需要。

在另一个实施例中，本发明可被用于包括阀动器，所述阀动器具有操纵盘，并且不具有任何类型的原动机。这可以供电，用于为处在远处的系统的电能或数字位置读出或其它状态信息供电。由所述发电机产生的电能可被用于为多个电子器件和装置供电。在仅具有操纵盘的阀动器上，所述阀动器可以与所述发射机联接，在它被启动时，可以通过陆线，无线通信或卫星通信传输所述阀的最新的位置信息。本发明提供了为以前的隔离的阀动器供电的方式。

与仅具有操纵盘的阀动器类似，另一个实施例包括动力输出轴或动力输出轴(POT)驱动的阀动器。本发明的发电机可以与动力输出轴(POT)驱动的阀动器联接，以便产生电能，用于指示器或任何电子部件。本发明可以被设计成为与新的阀动器一起出售的装置，或它可以被设计成翻新的旧的阀动器。

本发明的电源可以被设计用于在所述阀动器操作期间，在操作之后，或同时为这两种情况供电。另外，所述发电机和相关的输入装置可以被设计成提供足够的电能，以为任何辅助电子装置供电较长的时间。所述较长的时间只是由所采用的发电机和储能装置的类型来限定。

图3-5表示本发明的电源50的一个实施例。在这个实施例中，所述发电装置是旋转发电机。发电机1000是通过齿轮系500由输入轴400转动的。输入轴400可以被设计用于正常作业，如输入轴400与所述阀动器的传动系连接。在一个具体实施例中，输入轴400与所述操纵盘，如阀动器的操纵盘1连接(图1)。齿轮510，530，550和570被用于提高输入轴400的速度，以便发电机1000的输入轴1100以更快的速度旋转。所示出的齿轮510具有位于齿轮上的齿。尽管未示出，齿还可以出现在齿轮530和550以及小齿轮540，560和570上。所示出的齿轮530和550以及小齿轮540，560和570图示为正齿轮。不过，可以使用任何类型的齿轮，如蜗轮，斜齿轮，螺旋齿轮或任何其它类型的齿轮。连接在齿轮530和550下面的分别是小齿轮540和560。齿轮510与小齿轮540配合，它驱动齿轮530；齿轮530与小齿轮560配合，它驱动齿轮550。齿轮550依次与小齿轮570配合。这样，输入轴1100接收提高的速度输入。齿轮510，530和550以及小齿轮540，560和570(统称为＂齿轮和小齿轮＂)表示速度调节装置的一个实施例。所述齿轮和小齿轮之间的齿比可以根据需要调整，以便为输入轴1100提供合适的输入速度。另外，可以使用更少或更多的齿轮和小齿轮。如图所示，所述齿轮和小齿轮可以位于离合器600和发电机1000之间。另外的方案，所述齿轮和齿轮可以位于所述传动系和所述输入装置之间。还可以理解的是，提高发电机的速度并非总是必需的，实际上，可能存在需要降低速度输入的情况。

在本实施例中，发电机1000安装在安装板100上。所示出的发电机1000具有外壳1200。不过，可以理解的是，外壳1200可以有或没有。螺线管200也安装在安装板100上。螺线管是本领域众所周知的。在一个具体实施例中，螺线管200是电磁线圈。不过，电磁线圈200可以包括任何合适的电磁线圈，如气动或液压电磁线圈。电磁线圈200包括柱塞220和电磁线圈弹簧(未示出)。电磁线圈操作是本领域众所周知的。柱塞220具有铁芯，它与电磁线圈内部的电线圈(未示出)连接。当电流通过所述线圈运行时，柱塞220的铁芯被吸引并且朝向线圈的中央移动。所述电磁线圈弹簧与和所述线圈相对的柱塞220连接，并且在电流流过所述线圈时所述弹簧就被伸展。当电流不流过所述线圈时，所述电磁线圈弹簧使所述柱塞离开线圈的中心缩回。另外的方案，在所述线圈被通电时所述电磁线圈弹簧就可被压缩。当然，电磁线圈200的多种变化形式是可行的。电磁线圈200仅仅是用于所述接合装置的控制装置的一个实施例。可以使用用于接合离合器600的已知的任何合适的控制装置。还可以理解的是，可预见不包括电磁线圈的其它实施例。

杠杆300与安装板100连接。杠杆300包括手柄340和杠杆臂360。电磁线圈200的柱塞220接合杠杆300的手柄340。当电磁线圈200的线圈被通电时，柱塞220收缩，导致杠杆300枢转，使得杠杆臂360处在下部位置。当所述线圈被断电时，柱塞220伸展，推压手柄340，并且使杠杆300枢转，以便杠杆臂360移动到上部位置。杠杆臂360接合离合器600。当柱塞220被伸展时，离合器600被抬升并导致输入轴400接合齿轮510。杠杆300是接合装置的一个实施例的一部分。

图4表示当电磁线圈200的线圈被通电时离合器600的工作。图5表示当所述线圈被断电时离合器600的工作。参见图4，离合器600包括离合器弹簧620。离合器弹簧620克服杠杆300的臂360的运动。所示出的离合器弹簧620在离合器600内部。不过，离合器弹簧620还可以在离合器600周围，上方或下方。在杠杆臂360被抬升到上部位置时所示出的离合器弹簧620就被压缩。另外的方案，在杠杆臂360被抬升到上部位置是离合器弹簧620就可被伸长。

在另一个实施例中，离合器弹簧620可以不存在。在杠杆臂360被移动到下部位置时离合器弹簧620就用来将离合器600拉入到下部位置。在图3-5中，杠杆臂360推压离合器600的凸缘。不过，如果杠杆臂360被永久性固定在离合器600上，并且杠杆手柄340被固定或连接到柱塞220上，那么当柱塞220通过给所述线圈通电而收缩时，离合器600会被推入到下部位置。因此，不需要有离合器弹簧620。杠杆臂360可以暂时或永久性地以任何方式固定在离合器600上。

离合器600以及选择性的平面700包括接合装置的特定的实施例。另外的方案，离合器600可以是变速箱，如无极速度驱动器，其中，无论输入轴400的速度是多少，发电机1000都以相同的速度转动。

电磁线圈200，杠杆300，和离合器600的功能可以通过一单个装置来实现。例如，离合器弹簧620还可以发挥电磁线圈弹簧的作用。离合器600可能是适合的，以便当所述线圈被通电时，吸引离合器600朝向所述线圈的中心。当所述线圈被断电时，离合器弹簧620可以将离合器600拉入与齿轮510接合的状态。在该实施例中，不需要有杠杆300。在图3-5所示出的电源50的实施例具有更扁平的轮廓。在一个实施例中，所述电磁线圈200和离合器600被集成在一单个装置上，所述轮廓可能更突出一些。不过，所述实施例的总体尺寸(或足迹)可能更小一些。因此，电磁线圈200和离合器600是单一装置的实施例在必需具有更窄的电源情况下是有用的。

输入轴400仅仅是输入装置的一个实施例。输入轴400能够以上文或下面所讨论的任何方式与阀动器连接，或以本领域技术人员所了解的多种其它方式连接。

电源50可以具有多种布局。电源50可以被设计成配合用于多种阀动器的各种空间限制。与所述阀动器的空间限制串联或交替，电源50还可以被设计成环绕所述选定的发电机1000的实际限制。可以选择发电机1000，以满足多种指标，例如，所述阀动器辅助电子装置的供电要求，如电压或功率类型，如交流(AC)或直流(DC)。在选择合适的发电机1000时，还可以分析电流和频率规定。另外，可以选择发电机1000，仅仅因为它是现成的发电机。在任何情况下，电源50都可以被设计成环绕发电机1000的实际尺寸和机械输入要求。

在一个具体实施例中，发电机1000是旋转发电机。发电机1000可以是直流或交流发电机。电能还可以在齿轮510转动时由发电机1000产生。不过，在另一个实施例中，从输入轴400传输到齿轮510，并最终传输到输入轴1100的机械能可以被储存。例如，外壳1200可以包括弹簧，该弹簧能够被输入轴1100卷绕。当所述弹簧完全被卷绕时，所述弹簧可以滑动或啮合，因此阻止所述弹簧的过度卷绕。另外的方案，与电磁线圈200的线圈连接的电路可用于在弹簧被卷绕时进行控制和脱开与离合器600的接合，以便防止过卷绕。还可以在发电机外壳1200内提供电接触点，以为控制器或电磁线圈200发送信号，以便在所述弹簧业已完全被卷绕时脱开与离合器600的接合。然后在操作操纵盘时可以释放所述弹簧。可以采用用于释放所述弹簧的各种机构。输入轴1100沿相反方向的转动可能触发所述弹簧的释放。不过，一般希望输入轴1100可以沿任意方向转动。另外，通过操纵盘的运动控制的信号可以释放保持弹簧就位的磁性开关。

在迄今所讨论过的实施例中，在电磁线圈200的线圈被通电时离合器600可以脱开接合。不过，电磁线圈200以及电源50的任何其它部件可以被设计成使得在所述线圈被断电时使离合器600接合。

图4表示离合器600通过平面700接合齿轮510。平面700可以是接合装置的一个实施例的一部分。不过，离合器600可以被设计成以多种方式接合齿轮510。图4和5表示一个实施例，其中，离合器600与齿轮510机械连接。可以采用其它机械装置，如按压离合器600和齿轮510之间的弹性垫。另外的方案，离合器600和平面700可以被设计成使它们不会彼此接触。例如，离合器600可以被设计成通过液压或磁力接合平面700或齿轮510。离合器600可以被设计成在输入轴400转动时它转动。

在一个实施例中，输入轴1100和输入轴400都被设计成沿两个方向旋转。另外的方案，输入轴400可以被设计成沿两个方向旋转，不过，可以存在啮合，以便输入轴1100只能沿一个方向旋转。可以实现这一目的，以便输入轴400沿任何方向的运动都可以被传输到输入轴1100，或者另外的方案，使得只有输入轴400沿一个方向的运动会导致输入轴1100的运动。

在另一个实施例中，输入轴400与阀动器的操纵盘，如操纵盘1连接，或与由所述操纵盘操纵的部件连接。在所述实施例中，只有在所述操纵盘被操作时输入轴400才转动。在某些情况下，操纵盘仍然可以手工转动，即使电能仍然可用于转动电动机。在这种情况下，可能不希望启动电源50的发电机1000。因此，所述线圈可以被断电，以便输入轴400的旋转还可以转动齿轮510。所述线圈能够以本领域公知的多种方式通电。在一个实施例中，所述线圈接收来自为电动机，如阀动器的电动机4相同的电路的电能。因此，如果停止为所述电动机的控制装置供电的话，电磁线圈200就会断电。离合器600就会接合齿轮510，且所述操纵盘被转动，然后就会启动发电机1000。

另外，可以包括开关，以便操作者能够使得发电机1000即使在仍然可以为电动机供电的情况下工作。例如，可以包括开关，它能打开为所述线圈供电的电路，离合器600接合齿轮510，并且，输入轴400的任何转动都会导致发电机1000的旋转。

在另一个实施例中，在所述阀动器工作时输入轴400就旋转。不过，发电机1000的工作无论所述线圈通电与否仍然可以控制。因此，只有在所述阀动器在没有电输入的情况下如手工，液压或气动操作工作时发电机1000才转动。

还可以将储能装置(未示出)安装在安装板100上，并且与发电机1000连接。所述储能装置可以是前面所讨论的或本领域公知的任何电能储存装置。

电子装置900也可以安装在安装板100上。电子装置900可被用于转换，逆转，调整，变换，净化和/或控制由发电机1000输送的电能。电子装置900可以在发电机1000和储能装置之间形成电连接。另外的方案，电子装置900可以接收来自所述储能装置的电能。例如，如果发电机1000是交流发电机，那么转换器可被用于将交流电转换成直流电以便储存。电子装置900是电功率调节装置的一个实施例。所述电能调节装置和电能储存装置可以由同一个装置实现。

电源50的每一个和所有部件的各种变化形式都属于本发明的范围。所示出的电源50被安装在安装板100上。发电机1000，电磁线圈200和电源50的其它部件能够以本领域公知的任何合适的安装在安装板100上。安装板100可以用各种材料制成，例如，金属或半导体晶片。所示出的安装板100具有平面。不过，安装板10可以具有任何结构，它能连接电源50的不同的部件。术语＂部件＂在用于表示电源50时是指电磁线圈200，杠杆300，离合器600，所述齿轮和小齿轮以及发电机1000。术语＂部件＂还表示实施所述每一个部件的功能的任何装置。

另外，在具体实施例中，可以不包括安装板100。例如，发电机1000可以安装在阀动器的一部分上，而电磁线圈200和离合器600可以安装在所述阀动器的其它部分上。另外的方案，发电机1000，离合器600以及由电磁线圈200实施的功能可以全部集成在一单个装置上。

电源50的部件可以用多种材料制成。例如，杠杆300和离合器600可以用诸如金属，塑料或树脂的材料制成。安装板100还可以用电路板材料或与所述功能兼容的任何其它材料制成。

在图3-5中所示出的输入轴400通过机械装置与输入轴1100连接。在图3-5所示出的实施例中，所述速度调节装置包括包含齿轮或由其构成的机械装置。不过，其它机构，如滑轮或轮系也可用于连接所述两个轴。另外的方案，输入轴400可以通过液压方式与输入轴1100连接，如通过液压泵和管路。另外，输入轴400可以与输入轴1100流体联接。另外，如果不需要提高输入轴400的速度，那么输入轴400和输入轴1100就可以直接彼此相互联接，例如，在一个实施例中，其中由电磁线圈200和离合器600实施的功能都被集成在与发电机1000一起的一单个装置上。

尽管以上说明包含了很多具体细节，但这些细节不应当被理解成对本发明范围的限制，而仅仅认为是提供了某些典型的实施例。类似地，在不超出本发明的构思和范围的前提下，可以构思出本发明的其它实施例。因此，本发明的范围仅仅是由所附权利要求书以及它们的法律等同方案限定的，而不是由以上说明书限定的。属于本发明的含义和范围的对本文所披露的发明的增补，删除和改变都属于本发明的范围。

Claims (30)

1.一种对阀动器的一部分提供电能的方法，所述方法包括：

提供阀动器，该阀动器包括传动系以及与所述传动系机械连接的发电机；

用所述阀动器的人工操纵机构来操纵所述阀动器，以产生机械能；

将所述机械能的一部分转换成电能；和

用所述电能为所述阀动器的位置编码器供电，所述位置编码器构造成监测所述阀动器的位置。

2.如权利要求1所述的方法，其中，操纵所述阀动器包括手工操纵所述阀动器。

3.如权利要求1所述的方法，其中，其还包括中断所述阀动器的正常工作，且其中，操纵所述阀动器包括手工操纵所述阀动器。

4.如权利要求1所述的方法，其中，其还包括在转化所述机械能的一部分之前储存所产生的机械能。

5.如权利要求4所述的方法，其中，其还包括通过手工操纵所述阀动器触发所储存的机械能的释放。

6.如权利要求1所述的方法，其中，其还包括将所述电能储存在储能装置中。

7.如权利要求1所述的方法，其中，对所述阀动器的所述部分供电包括在所述阀动器工作期间供电。

8.如权利要求1所述的方法，其中，操纵所述阀动器以产生机械能包括通过发电机触发机械能的产生。

9.一种阀动器，它包括：传动系，传动系包括操纵盘、电机和离合器，所述离合器可操作的将所述操纵盘与所述传动系的其余部分隔离；

与所述传动系机械连接的发电机，所述发电机适于接收来自所述阀动器通过所述操纵盘的手工操纵产生的能量；以及

至少一个位置编码器，所述发电机适于用接收来自所述阀动器通过所述操纵盘的手工操纵产生的能量对位置编码器供电。

10.如权利要求9所述的阀动器，其中，所述传动系包括蜗杆和蜗轮。

11.如权利要求9所述的阀动器，其中，所述传动系包括阀动器杆。

12.如权利要求9所述的阀动器，其中，所述发电机被至少部分集成在所述传动系的部件上。

13.如权利要求9所述的阀动器，其中，所述发电机被至少部分集成在由所述阀动器致动的阀的部件上。

14.如权利要求9所述的阀动器，其中，其还包括机械连接在所述传动系和所述发电机之间的可卷绕的弹簧。

15.如权利要求9所述的阀动器，其中，其中所述离合器机械连接在所述传动系和所述发电机之间。

16.如权利要求9所述的阀动器，其中，其还包括机械连接在所述传动系和所述发电机之间的加速机构。

17.如权利要求9所述的阀动器，其中，其还包括机械连接在所述传动系和所述发电机之间的减速机构。

18.如权利要求9所述的阀动器，其中，其还包括与所述发电机电连接的电能储存装置。

19.如权利要求9所述的阀动器，其中，其还包括与所述发电机电连接的位置指示器。

20.如权利要求9所述的阀动器，其中，所述发电机是旋转发电机。

21.一种用于为阀动器的辅助电子装置供电的系统，所述系统包括：

阀动器，阀动器包括传动系，传动系包括电机和人工操纵机构；

适合于为所述阀动器的辅助电子装置供电的发电机，所述发电机适于接收来自所述阀动器通过所述人工操纵机构的手工操纵产生的能量；以及

离合器，所述离合器适于机械连接在所述传动系和所述发电机之间。

22.如权利要求21所述的系统，其中，所述发电机适合于交流或直流输出。

23.如权利要求21所述的系统，其中，所述发电机位于所述阀动器外部。

24.如权利要求21所述的系统，其中，所述辅助电子装置分别选自下列组，所述组包括：至少一个指示器，至少一个电路板，至少一个控制模块，至少一个编码器，至少一个通信线路，至少一个发射机和至少一个接收器。

25.如权利要求21所述的系统，其中，所述辅助电子装置包括与所述阀动器电连接的外部电子装置。

26.如权利要求21所述的系统，其中，

来自所述传动系的操纵的机械能通过输入装置传输到所述发电机。

27.如权利要求26所述的系统，其中，其还包括：

适合于将所述输入装置与所述发电机可操作地联接的接合装置；和

适合于控制所述接合装置何时将所述输入装置与所述发电机可操作地联接的控制装置。

28.如权利要求26所述的系统，其中，其还包括适合于相对所述输入装置的速度提高所述发电机的速度的速度调节装置。

29.如权利要求26所述的系统，其中，其还包括适合于从所述发电机接收电能的电能储存装置。

30.如权利要求26所述的系统，其中，其还包括适合于改变所述发电机的电输出的功率调节装置。

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