CN102177377A - 用于确定阀的位置的装置 - Google Patents

Abstract

在公开中，提供了一种阀位置指示器装置。该装置用于指示阀的位置。示例性位置指示器装置包括跟随器(302)，其被可操作地耦接到阀的流动控制元件(202)，用于感测所述流动控制元件的移位。该示例性装置还包括状态指示器(304)用于提供相应于所述流动控制元件的所述移位的指示，以确定所述阀的多个预定操作位置中的一个，以及包括视觉指示器(328)，用于与所述状态指示器协作以指示所述阀的位置，该位置相应于所述阀的所述多个预定操作位置中的所述一个。

Description

用于确定阀的位置的装置

技术领域

本公开一般涉及阀，并且更具体地涉及用于确定阀的位置的装置。

背景技术

内、自闭停止阀通常被称为内阀，当其在第一位置和第二位置之间传输危险材料时，提供对危险材料、压缩液体、和/或诸如丙烷、丁烷、NH3(无水氨气)等的气体的泄露的防护。内阀采用流动控制机构，该机构响应于由例如破碎、断裂或者以其他方式损坏的流通路径引起的突发溢流情形而关闭。这类流动控制机构通常被称为溢流阀，经常被用于需要响应于潜在危险(例如，挥发性、有毒)流体的潜在泄漏、溢出等而自动、安全切断流体流动的场合。

内阀通常包括溢流功能或者集成的溢流阀，其在通过内阀的流动超过设定流速时关闭。例如，在卸货操作中，倘若连接到内阀的泵和/或管道被折断和/或破坏，则安装在货舱上的内阀通常提供针对危险材料泄露的保护。类似地，倘若连接到内阀的泵和/或管道被折断和/或破坏，安装在贮液槽的内阀通常提供针对危险材料泄露的保护。

这类内阀可以被设计成自动运行，不受外部控制，并且完全或者主要依赖于系统环境(例如，压强值)。虽然这些内阀被保护免受一些危险(例如，来自外部碰撞的机械损伤)，但是对这些阀的受限的接近使得确定阀的位置或者操作状态(例如，打开位置、关闭位置、泄放状态位置，等)较困难或者不可能。

发明内容

在一个例子中，阀位置指示器装置包括跟随器，其被可操作地耦接到阀的流动控制元件，以感测该流动控制元件的移位。该示例性装置还包括状态指示器以提供相应于该流动控制元件的移位的指示，用来确定该阀的多个预定操作位置中的一个，以及包括视觉显示装置，用于与位置指示器协作，以指示阀的位置，该位置相应于阀的多个预定操作位置中的一个。

在另一个例子中，阀位置指示装置包括被放置在阀的阀体内的流动控制元件和阀座。该流动控制元件在第一位置和第二位置之间移动，在该第一位置，流动控制元件接合阀座以限制通过阀的流体的流动，在该第二位置，流动控制元件远离阀座以允许通过阀的流体的流动。被可操作地耦接到流动控制元件的位置指示器感测流动控制元件相对于阀座的位置，该位置指示器用于提供与所述流动控制元件相对于所述阀座的位置相关联的信号，以确定所述阀的多个预定操作状态中的一个。被可操作地耦接到位置指示器的传感器指示阀的位置，该位置相应于阀的多个预定操作状态中的一个。

在又一个例子中，阀位置指示器装置包括用于确定阀的流动控制元件相对于阀座的直线移位的装置。该示例性阀位置指示器包括用于产生相应于阀的多个预定操作位置中的一个的信号的装置，该信号与流动控制元件相对于阀座的直线移位相关联，以及包括用于处理该信号的装置。

附图说明

图1示出了此处描述的示例性阀；

图2是图1的示例性阀的截面图；

图3示出了图1和图2的示例性阀的一部分的局部剖视图；

图4示出了图1和图2的示例性阀的一部分的另一个局部剖视图。

具体实施方式

此处描述的示例性阀位置指示器装置和方法检测诸如内阀或者自闭停止阀的流动控制装置的位置或者操作状态。通常，内阀基于其被耦接或者安装到的系统的压强和/或流体流速而打开或者关闭。因此，当运行采用具有集成的溢流阀的内阀的系统时，在流体被输送通过该阀之前，通常需要均衡该阀入口和出口之间的压强。然而，在一些情形中，阀位置或者状态(例如，打开位置、关闭位置、中间位置、等)对于操作员来说并不总是明确的。

当阀的位置不可见或者不明确时，操作员可能被迫采用手动方法(例如，可能需要操作员干涉或者介入)以操作该阀被安装于其中的控制系统。如果，例如，由于操作员误差而施行了几次尝试的均衡，则这种方法可能是低效的。例如，不知道内阀的位置或者操作状态(即，压强是否均衡)，操作员可能，例如，基于对阀是否被均衡的估计过早地开始输送流体，从而使得阀关闭并且阻止流体通过阀。

相比于已知的内阀，此处描述的示例性阀位置指示器装置确定或者提供内阀的位置或者操作状态，否则该位置或者操作状态对于系统操作员和/或与该系统相关联的任何其他人或者仪器是未知的。更具体地，此处描述的示例性阀位置指示器装置提供信号，以检测内阀或者溢流限制控制阀的多个预定的或者不同的操作位置中的一个。这类信号可以包括，例如，机械信号、电信号、音频信号、视频信号、等，和/或任何其他适合的信号。附加地或者替代地，操作员可以利用位置信息来操作、消除故障、测试、和/或以其他方式操纵系统。例如，在采用若干个内阀的系统中，操作员可以快速地消除故障或者确定阀是否卡在打开位置。

在一个例子中，此处描述的示例性阀位置指示器装置包括跟随器，其被可操作地耦接到流动控制元件，以检测流动控制元件的操作位置。跟随器产生或者提供信号给被可操作地耦接到跟随器的位置指示器。位置指示器关联于流动控制元件的位置，并且相应于阀的多个预定的或者不同的操作状态中的一个，诸如，打开位置、关闭位置、中间位置、等。此处描述的示例性装置包括机械显示装置，以将阀的操作位置传达给操作员。此处描述的示例性装置可以是出厂预装的，或者对本领域现有阀的改进。

图1A示出了此处描述的示例性阀100。该示例性阀100被示出为自闭停止阀，例如内阀。阀100包括阀体102，阀体102具有凸缘部104，用于将该示例性阀100耦接或者安装至管道系统、存储槽、气槽车系统、或者任何其他适合的分配系统。在其他例子中，阀体102可以包括双凸缘部或者带螺纹的外部以将阀100耦接或者安装至系统(例如，槽)。虽然示例性阀100被示出为内阀，但是此处描述的阀位置指示器装置可以与任何其他适合的流体控制设备和/或一个或多个阀一同实施。

阀体102具有与第一或者上游压强源(例如，管道或者槽)流体连通的第一端或者入口106，在该第一或者上游压强源处提供较高压强的工艺流体，以及具有与第二或者下游压强源(例如，泵、管道、软管、等)流体连通的第二端或者出口108，示例性阀100向该第二或者下游压强源提供工艺流体。例如，第一压强源可以包括槽，该槽包含将要经由，例如，示例性阀100被运送到终点的加压的气体或者液体。也就是说，阀100的入口106可以被较高压强的流体环绕。

阀100的出口108可以被放置于第一压强源的外部以容纳软管、管道、或者任何其他适合的流体传输部件。也就是说，流体从第一压强源流动至传输部件(例如，软管)经由阀100到达终点(例如，另一个存储槽和/或附加的过程控制元件)。

示例性阀100在至少第一操作位置和第二操作位置之间操作，在这两个操作位置阀100分别被关闭和打开。在示出的例子中，示例性阀100包括第三操作位置或者泄放位置，其可以通过过下述操作杠杆110选择。杠杆110可以被手动地操作以打开和关闭示例性阀100。也就是说，杠杆110可以经由绳索控制、联动结构、或者阀动器(例如，气缸)来操作。示例性阀100也可以包括被耦接到阀体102的过滤器112，用于当流体从阀100的入口106流向阀100的出口108时，过滤来自流体的不需要的颗粒或者污染。

图2示出了与此处所述的示例性阀位置指示器装置200一起实施的图1的示例性阀100的截面图。此处描述的示例性阀位置指示器装置200确定阀100的操作位置或者状态(例如，打开位置、关闭位置)并且将阀100的位置状态传达给，例如，操作员。下文将结合图3和4更详细地描述示例性阀位置指示器装置200。示例性阀位置指示器装置200被可操作地耦接到流动控制元件或者主托架202，其打开和关闭以控制通过阀100的阀体102的流体流速。阀笼204支撑主托架202并且经由紧固件206被耦接到阀体102。阀体102是阀100的主压强边界，并且支撑底座表面或者座圈208，底座表面或者座圈208被安装在阀体102内并且限定开口210，当主托架202远离座圈208移动时开口210提供流体流动通道以建立在入口106和出口108之间的连通。保持器212经由紧固件214将过滤器112耦接到阀体102。

在示出的例子中，主托架202被示出为盘型阀组件，包括阀盘216(例如，金属盘、橡胶盘、等)，其接合座圈208以限制通过阀100的流体的流动。阀盘保持器218将阀盘216耦接至阀盘支架220(例如，通过螺丝)，其包括限定泄放流径的孔222。偏置元件224，例如弹簧，被设置在孔222内并且将主托架202朝座圈208偏置，从而当通过阀的流速超过指定或者预定流速时限制通过开口210的流体流动。

为了实现流体控制，阀100包括均衡元件226(例如，阀塞)，其被放置在阀盘支架220的孔222内，以接合被耦接到阀盘保持器218的泄放盘228，以限制通过泄放口230的流体的流动。泄放口230提供在入口106和出口108之间的流体流动通道，并且由孔222的缩小的直径部分或者渐缩部分232和阀盘保持器218的孔234形成。此外，偏置元件236(例如，弹簧)随同第一压强源的压强一起将均衡元件226朝泄放盘228(即，关闭位置)偏置，从而当杠杆110在第一位置时限制通过泄放口230的流体的流动。当杠杆110从第一位置旋转至第二位置时，被可操作地耦接到杠杆110的凸轮238接合被耦接到均衡元件226的阀杆240，以使得均衡元件236远离阀盘座228移动，以允许流体从入口106或者第一压强源流动至出口108。第二位置可以是在均衡元件226的关闭位置和打开位置之间的中间位置。在中间位置，阀杆240可以包括快速泄放部分(例如，缩小的直径)以允许通过泄放口230的较高的泄放流速。

参考图3和4，示例性阀位置指示器装置200包括跟随器或者线性元件302，其被可操作地耦接到状态指示器或者旋转式元件304。线性元件302在第一端306处被耦接到主托架202，并且在第二端308处被耦接到旋转式元件304。线性元件302包括细长元件或者杆，其可以与主托架202一体地形成，和/或经由螺丝、夹子、铆钉和/或任何其他适合的机械或者化学的一个或多个的紧固件被固定到主托架202。线性元件302在第一位置和第二位置之间线性移位，该两个位置关联于主托架202的第一操作位置(例如，关闭位置)和第二操作位置(例如，打开位置)。也就是说，线性元件302跟随主托架202的相对于座圈208的移动(例如，直线移位)，以感测或者指示主托架202相对于座圈208的操作位置。

旋转式元件304提供关联于主托架202的相对于座圈208的操作位置的信号或者指示。旋转式元件304在第一位置和第二位置之间旋转，该两个位置关联于线性元件302的第一和第二位置。旋转式元件304包括细长元件或者杆，其具有相对于第二端312实质上垂直的、弯曲的、成角度的、或者弧形的第一端310。

在示出的例子中，耦接元件314将线性元件302耦接至旋转式元件304。在该例子中，耦接元件314被示出为托架，但可以是任何其他适合的连接器，例如，夹式连接器、类柄连接器、轭连接器、等。耦接元件314包括相对于第二部分318实质上垂直或者弯曲的第一部分316。第一部分316包括孔320用于容纳线性元件302的第二端308，第二部分318包括槽322用于容纳旋转式元件304的第一端310。在示出的例子中，线性元件302的第二端308包括带螺纹的部分324，其经由紧固件326耦接到耦接元件314，旋转式元件304的第一端310接合槽322。然而，在其他例子中，线性元件302和/或旋转式元件304可以以任何其他适合的一个或多个方式被耦接到耦接元件314。在另一个例子中，线性元件302包括一体地形成在第二端308处的类柄连接器，以将线性元件302可操作地耦接至旋转式元件304。

传感器或者指示器，例如显示装置328，可以被放置在阀体102的外表面330上，以向操作员传递阀100的操作状态。在示出的例子中，显示装置328是可视的、机械的信号，其包括经由紧固件334被耦接到旋转式元件304的第二端312的指针332。指针332随着旋转式元件304一起旋转，相应地，指针332在第一和第二位置之间旋转，第一和第二位置经由线性元件302关联于主托架202的操作位置，并且指针332提供阀100的位置。如在图3和4中更清楚地示出的，显示装置328可以包括视觉指示器或者文字336和338以指示示例性阀100的操作位置，例如打开位置或关闭位置。在其他例子中，显示装置328可以包括数字显示装置以指示阀100的操作位置。附加地或者替代地，诸如O形圈、人字形轴封结构、和/或任何其他适合的密封元件的密封元件可以被放置在旋转式元件304和阀体102之间，以阻止沿旋转式元件304的不期望的泄漏。

在其他例子中，阀位置指示器装置200可以包括齿条和齿轮组件以确定阀100的操作位置。例如，线性元件302的部分可以包括齿条，旋转式元件304可以包括齿轮。在其他例子中，传感器328可以是气动传感器、液压传感器、电传感器、和/或任何其他适合的传感器，该些传感器提供感测阀100的操作位置的输出信号和/或提供阀100的操作位置的指示的输出信号。例如，电子位置变送器可以被耦接到阀100以确定主托架202的移位(例如，直线移位)，并传输相应于主托架202的移位的电信号输出(例如，经由有线或者无线连接)，主托架202的移位关联于阀100的多个操作位置中的一个。在又一个例子中，输出信号可以包括音频信号以指示操作员阀100位于打开和/或关闭位置。

在操作中，主托架202和均衡元件226被偏置元件236以及在阀100入口106处的第一压强流体源向关闭位置偏置。图3和4分别示出在第一操作位置(例如，关闭位置)和第二操作位置(例如，打开位置)的示例性阀100。均衡元件226和主托架202提供保持系统安全的溢流功能。更具体地，溢流功能通过在流速变得过高时自动地限制来自入口106的流体流动来保护系统(例如，流体传送系统，等)。也就是说，当通过阀的流速超过指定或者预定流速时，偏置元件224使得托架202向座圈208移动。

主托架202基于在阀100的入口压强与出口压强之间的压差操作。当入口压强实质上大于出口压强时，主托架202在关闭位置保持朝座圈208偏置(图3)。另一方面，当入口压强大约等于出口压强时，主托架202打开以允许流体以较高速度流动通过阀100(图4)。均衡元件226用于均衡或者平衡在入口106和出口108之间的压强。例如，均衡元件226可以放置阀100于泄放状态，其允许一定量的流动以均衡通过阀100的压强，相应地，打开主托架202以提供通过阀100的较高的流体流动。

参考图3，阀100如位置指示器328所指示的处于关闭位置。如上所述，在关闭位置，主托架202接合座圈208以阻止流体流过阀100。当托架202位于关闭位置时，线性元件302在朝出口108的方向上移位耦接元件314，相应地，使得旋转式元件304在朝被标示为关闭位置338的第一位置的第一方向上旋转指针332。操作员可以经由位置指示器328清楚地确定阀100位于关闭位置。

为了均衡通过阀100的压强，因此打开阀100以允许流体流动，杠杆110被移动至第二位置。杠杆110在第一位置和第二位置之间的旋转使得凸轮238旋转并且在朝保持器212的方向上移位阀杆240。阀杆240的移位使得均衡元件226远离泄放盘228，以允许通过泄放口230的流体流动。附加地，阀杆240的移位朝保持器212压缩偏置元件224和236，从而偏置元件224和236不朝座圈208偏置主托架202。

当流体通过泄放口230从入口106流动至出口108时，通过阀100(例如，主托架202)的压差实质上均衡。通过主托架202的压强均衡使得主托架202远离座圈208并且朝保持器212移动至打开位置。当主托架202移动至打开位置时，线性元件302跟随主托架202的线性移位。线性元件302的线性移位使得耦接元件314在朝保持器212的线性方向上移动，相应地，使得旋转式元件304在朝被标示为打开位置336的第二位置的第二方向上旋转指针332。如图4所示，操作员可以经由位置指示器328清楚地确定阀100处于打开位置。

尽管已经在此描述了一些示例性方法和装置，但是本专利的覆盖范围不限于此。相反，本专利涵盖了不论是从字面上或者在等同原则下落入所附权利要求的范围的所有方法，装置和制造品。

Claims (23)

1.一种阀位置指示器装置，包括：

跟随器，其被可操作地耦接到阀的流动控制元件，以感测所述流动控制元件的移位；

状态指示器，其被可操作地耦接到所述跟随器，以提供相应于所述流动控制元件的所述移位的指示，用来确定所述阀的多个预定操作位置中的一个；以及

视觉显示装置，用于与所述位置指示器协作，以指示所述阀的位置，所述位置相应于所述阀的所述多个预定操作位置中的一个。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述状态指示器包括旋转式元件，其被可操作地耦接到所述跟随器，用于将所述流动控制元件的直线移位转变为所述旋转式元件的旋转移位，所述旋转移位相应于所述阀的所述多个预定操作位置中的一个。

3.如权利要求2所述的装置，还包括耦接元件，用于可操作地耦接所述跟随器和所述旋转式元件。

4.如权利要求3所述的装置，其中，所述耦接元件包括实质上垂直于第二部分的第一部分。

5.如权利要求4所述的装置，其中，所述耦接元件的所述第一部分包括孔，用于容纳所述跟随器的一端，以及所述第二部分包括槽，用于容纳所述旋转式元件的一端。

6.如权利要求5所述的装置，其中，所述旋转式元件的所述端相对于所述旋转式元件的另一端是弯曲的。

7.如权利要求5所述的装置，其中，所述跟随器的所述端包括带螺纹的部分。

8.如权利要求1所述的装置，其中，所述跟随器与所述流动控制元件一体地形成。

9.如权利要求1所述的装置，其中，在所述视觉显示装置中包括被可操作地耦接到所述状态指示器的指针，当所述流动控制元件在打开位置和关闭位置之间移动时，所述指针在第一位置和第二位置之间移动。

10.如权利要求1所述的装置，其中，所述跟随器包括细长的杆。

11.如权利要求1所述的装置，其中，所述阀的所述多个预定操作位置中的所述一个包括打开位置、关闭位置、或者中间位置。

12.如权利要求1所述的装置，其中，所述阀包括：

阀体，其具有被放置在入口和出口之间的阀座，其中，所述流动控制元件被放置在所述阀体内，并且与所述阀座接合以限制通过所述阀的流体的流动，以及远离所述阀座移动以允许通过所述阀的流体的流动；

阀杆，其被可操作地耦接到被放置在所述流动控制元件的孔内的均衡元件；以及

凸轮，用于接合所述阀杆以在至少第一位置和第二位置之间安置所述均衡元件。

13.如权利要求12所述的装置，还包括阀笼，其被耦接到所述阀体以支撑所述流动控制元件。

14.如权利要求12所述的装置，还包括杠杆，以在至少所述第一位置和所述第二位置之间驱动所述凸轮。

15.一种阀位置指示器装置，包括：

流动控制元件以及阀座，其被放置在阀的阀体内，其中，所述流动控制元件在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置，所述流动控制元件接合所述阀座以限制通过所述阀的流体的流动，在所述第二位置，所述流动控制元件远离所述阀座以允许通过所述阀的流体的流动；

位置指示器，其被可操作地耦接到所述流动控制元件，以感测所述流动控制元件相对于所述阀座的位置，其中，所述位置指示器用于提供与所述流动控制元件相对于所述阀座的位置相关联的信号，以确定所述阀的多个预定操作状态中的一个；以及

传感器，其被可操作地耦接到所述位置指示器，以指示所述阀的位置，所述位置相应于所述阀的所述多个预定操作状态中的一个。

16.如权利要求15所述的装置，其中，所述位置指示器包括第一细长元件，其经由具有实质上垂直于第二部分的第一部分的耦接元件被可操作地耦接到第二细长元件，其中，所述第一部分包括孔，用于容纳所述第一细长元件的一端，并且所述第二部分包括槽，用于容纳所述第二细长元件的弯曲端。

17.如权利要求16所述的装置，其中，所述第一细长元件被可操作地耦接到所述流动控制元件，并且在相应于所述流动控制元件的所述第一和所述第二位置的第一位置和第二位置之间移动所述耦接元件，并且其中，所述耦接元件通过所述第一细长元件在第一方向上的移位使得所述弯曲端在第一方向上旋转所述第二细长元件，以及所述耦接元件通过所述第一细长元件在第二方向上的移位使得所述弯曲端在第二方向上旋转所述第二细长元件。

18.如权利要求15所述的装置，其中，所述传感器包括被可操作地耦接到所述位置指示器的指针，其在相应于所述流动控制元件相对于所述阀的所述阀座的所述第一位置和所述第二位置的第一位置和第二位置之间移动。

19.一种阀位置指示器装置，包括：

用于确定阀的流动控制元件相对于阀座的直线移位的装置；

用于产生相应于所述阀的多个预定操作位置中的一个的信号的装置，所述信号与所述流动控制元件相对于所述阀座的所述直线移位相关联；以及

用于处理所述信号的装置。

20.如权利要求19所述的装置，其中，所述阀的所述多个预定操作位置包括打开位置、关闭位置、或者中间位置。

21.如权利要求19所述的装置，其中，用于生成信号的所述装置包括用于将关闭元件的相对于所述阀座的所述直线移动转换成指示器的旋转移动的装置。

22.如权利要求21所述的装置，其中，所述用于将所述关闭元件的所述直线移动转换成所述指示器的旋转移动的装置包括经由耦接元件将第一细长元件耦接到第二细长元件，所述耦接元件具有孔以接合所述第一细长元件的一端，以及具有槽以接合所述第二细长元件的一端，其中，所述第二细长元件的所述端相对于所述第二细长元件的另一端实质上垂直。

23.如权利要求22所述的装置，其中，所述用于处理所述信号的装置包括被耦接到所述第二细长元件的所述另一端的指针，所述指针与所述第二细长元件一同在第一位置和第二位置之间转动，所述第一位置和所述第二位置与所述阀的所述多个预定操作状态中的一个相关联。

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