CN102292624A - 探测液体流动的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用来探测液体消耗装置中液体的流动的设备和方法，所述液体特别地是水，该方法包括至少一个用来供给液体的开/合装置(3)，由入口管道(2)对所述装置进行供给，该入口管道(2)设置有电磁阀(5)、位于该电磁阀上游的压力传感器(6)和位于该电磁阀下游的压力传感器(7)。管理装置(8)能引发下列运行：计算上游压力信号(Pam)的值和下游压力信号(Pav)的值之间的差值(ΔP)；将该差值(ΔP)和至少一个触发阈值进行比较(SΔPo，SΔPf)；当该压力差(ΔP)达到或超过触发阈值(SΔPo)时，产生打开电磁阀(5)的命令信号(Co)；当该压力差(ΔP)达到或降至触发阈值(SΔPf)之下时，产生闭合电磁阀(5)的命令信号(Cf)；且产生流动信号，所述流动信号为所述压力差(ΔP)的函数。

Description

探测液体流动的设备和方法
技术领域
本发明涉及液体消耗装置领域，所述装置诸如在住所中分发卫生水的装置或者在通向住所的分配网络中的装置。
背景技术
在这样的装置中，由于通常不可察觉的管道、接头或者龙头的质量恶化造成的泄漏或微泄漏导致水的消耗量显著地超过用户的需要的现象是普遍的。这样的水的损失对上游，以及下游该装置的用户都造成了经济上的损失，其中对上游造成的损失是因为考虑到对该水的损失进行的不必要的处理。
文件US4735231描述了一种使用电磁阀的流动探测装置，其中将由位于电磁阀下游的单个压力传感器产生的信号传输至包括多个计时器的电路，将所述计时器选择性地触发，以根据程序确定严重的泄漏或微泄漏。
文件US2002/014815描述了一种其中包括机械式元件的电磁阀，所述机械式元件能够作为泄漏的函数进行移动，在此之外对这样的移动进行探测，以确定这样的泄漏的存在。
发明内容
本发明旨在监测装置内的流动状况，以示例性地确定是否存在和泄漏或微泄漏对应的流动，而不因此妨碍满足用户需要的流动。
本发明涉及用来确定液体消耗装置中液体的流动的方法，所述液体特别地是水，该方法包括至少一个用来供给液体的开/合装置，由入口管道对该装置进行供给，该入口管道设置有电磁阀、位于该电磁阀上游，能够发出上游压力信号(Pam)的压力传感器和位于该电磁阀下游，能够发出下游压力信号的压力传感器。
该方法可包括计算上游压力信号(Pam)的值和下游压力信号的值之间的差值，并将该差值和至少一个触发阈值进行比较。
该方法可以使得当该压力差值达到或超过触发阈值时，产生打开电磁阀的命令信号；当压力差值达到或落至触发阈值之下时，产生闭合电磁阀的命令信号，且产生作为所述压力差值的函数的流动信号。
可产生作为打开命令信号和闭合电磁阀命令信号的函数的流动信号。
当该压力差达到或超过触发阈值时，可立刻发出所述打开电磁阀的命令信号。
当该压力差达到或降至触发阈值之下时，可产生闭合电磁阀的信号，且所述闭合电磁阀的命令信号可以相对于该闭合信号向后延迟预设的定时器延时。
产生打开信号的触发阈值的值可大于产生闭合信号的触发阈值的值。
产生的流动信号可为将闭合电磁阀的命令信号和相继的打开电磁阀的命令信号隔开的时间间隔。
本发明还涉及用来检测液体消耗装置中液体的流动的方法，所述液体特别地是水，该方法包括至少一个用来供给液体的开/合装置，由入口管道对该装置进行供给，该入口管道设置有产生压降的电磁阀、位于该电磁阀上游，能够发出上游压力信号的压力传感器和位于该电磁阀下游，能够发出下游压力信号的压力传感器。
该方法可包括计算上游压力信号的值和下游压力信号的值之间的差值，并将该差值和至少一个触发阈值进行比较。
该方法可以使得当该压力差达到或超过触发阈值时，产生打开电磁阀的信号，且立刻发出打开电磁阀的命令信号，当该压力差达到或降至触发阈值之下时，产生闭合电磁阀的信号，且在定时器延时后发出闭合电磁阀的命令信号，且当闭合信号和相连的打开信号之间的时间小于预设的时间时，产生流动信号。
产生打开信号的触发阈值的值可大于产生闭合信号的触发阈值的值。
可存储各个闭合电磁阀的命令信号和相连的打开电磁阀的命令信号之间的时间。
可比较存储的时间，且如果预设数量的相连续的时间大致相等，则发出警报信号。
当在打开命令信号之后在预设的安全时间内没有闭合命令信号时，可发出闭合电磁阀的安全指令信号。
本发明还涉及用来探测液体消耗装置中液体的流动的设备，所述液体特别地是水，且所述装置包括至少一个用来供给由输入管道提供的液体的开/合装置。
该设备可包括产生压力降的电磁阀、设置在所述电磁阀上游，能够发出上游压力信号的压力传感器、设置在所述电磁阀下游，能够发出下游压力信号的压力传感器、以及管理装置，所述管理装置能够根据上游压力信号值和下游压力信号值之间的差值控制该电磁阀在闭合状态和打开状态之间的切换，且能够发出作为所述差值的函数的流动信号。
附图说明
可通过研究通过非限制性示例的方式描述，并在图中示出的水消耗设备和其运行方法更好地理解本发明，在附图中：
-图1是安装有流动探测设备的装置的示意图；
-图2是该流动探测设备的电路图；
-图3是该流动探测设备的运行方法的示意图；和
-图4是该流动探测设备的另一种运行方法的示意图。
具体实施方式
图1示出了消耗液体的装置1，所述液体譬如是水，所述装置包括输入管道2和手动或受控开/合设备，使得从输入管道2来的水如用户所需地被取用。该开/合装置示例性地为龙头3.
该输入管道2中安装有流动探测设备4，其能够直接或间接地识别液体消耗装置2内的液体流动的不同类型，以特别地，探测液体的微泄漏，所述微泄漏示例性地由与故意需求相关的该装置的质量恶化造成。
安装在输入管道1内的流动探测设备4包括，电磁阀5、安装在该电磁阀5上游，能够产生上游压力信号Pam的压力传感器6和设置在该电磁阀5下游，能够产生下游压力信号Pav的压力传感器7。
选择电磁阀5，以产生压力降，使得当液体流动时，下游压力信号的值Pav小于上游压力信号的值Pam。
如图2所示，该流动探测设备4还包括电路8，其可处理由压力传感器6和7产生的Pam和Pav信号，并产生用于电磁阀6的命令信号以及泄漏流动探测信号，譬如用于微泄漏或严重泄漏。
该电路8包括比较器9，其产生对应着上游压力信号值Pam和下游压力信号值Pav之间的差值的信号ΔP。
该电路8包括比较器10，其接收信号ΔP，并在该信号ΔP超过预设的打开触发阈值SΔPo时发出信号So，以打开电磁阀5。该信号So构成直接发送至电磁阀5以将其切换到打开状态的命令信号Co，该命令信号Co可相对于信号Sf偏移。
该电路8包括比较器11，其也接收信号ΔP，并在该信号ΔP降至预设的闭合触发阈值SΔPf之下时发出信号Sf，以闭合电磁阀5。
预设的闭合触发阈值SΔPf优选地低于预设的打开触发阈值SΔPo。
该电路8包括定时器12，其接收信号Sf，并产生偏移了预设的定时时间周期长度Δt的命令信号Cf。该命令信号Cf被发送至电磁阀5，以将其状态切换至闭合状态，并保持该状态。
流动探测设备4可以按照下文描述的方式运行。
情形1：关上龙头3(不需要水)，且装置1没有泄漏或微泄漏。
电磁阀5处在闭合状态(OFF)。上游压力信号值Pam和下游压力信号值Pav相等或均衡，使得信号ΔP为零。不出现任何状况。
情形2：用户故意取水。
图3中示出了该情形。
电磁阀处于闭合状态(OFF)。
当用户打开任意一个龙头3时，下游压力信号值Pav相对于上游压力信号值Pam下降。如果信号ΔP的值达到或超过打开触发阈值SΔPo，则比较器10发出命令信号Co，该信号被发送至电磁阀5以立刻将其切换至打开状态(ON)，并供应水。
只要在有意取水，即只要信号ΔP的值低于闭合触发阈值SΔPf，考虑到电磁阀5本身的压力降，电磁阀5保持打开状态并且水被供应。
当用户闭合龙头3时(不再故意取水)，下游的压力值Pav相对于上游压力值Pam升高。当信号ΔP的值降至闭合触发阈值SΔPf之下时，比较器11向定时器12发出信号Sf。
如果在定时器延时Δt内不取水，定时器12在定时器延时Δt结束时向电磁阀5发出命令信号Cf，以将其切换至闭合状态(OFF)。
如果在定时器延时Δt内取水，压力差信号ΔP的值升至打开触发阈值SΔPo之上。电磁阀5保持在打开状态(ON)，以允许取水，且比较器10向定时器12发出重置信号。定时器延时Δt使得可以防止在该时段时间内为了相对接近的取水需求而连续开/合电磁阀5。
情形3：龙头3闭合(不需要水)，但装置1具有泄漏或微泄漏。
图4中示出了这种情形。
电磁阀5处在闭合状态(OFF)。
在泄漏或微泄漏的影响下，下游压力信号值Pav相对上游压力信号值Pam逐渐下降。如果压力差信号的值ΔP达到或超过打开触发阈值SΔPo，则比较器10发出命令信号Co，该信号被发送至电磁阀5以立刻将其切换至打开状态(ON)。
由于龙头3闭合，下游压力信号Pav的值相对于上游压力信号Pam的值升高。当压力差信号ΔP的值降至闭合触发阈值SΔPf之下时，比较器11向定时器12发出信号。在定时器延时Δt结束时，定时器12向电磁阀5发出命令信号Cf，以将其切换至闭合状态(OFF)。
由于微泄漏由于其本质一直存在，上述循环被重复。
如果在相连的一个或多个上述循环中的任何时刻上通过打开龙头3取水，则正在发生的循环被中止且流动探测设备4进入和以上所述的情形2相符的运行。此后用来闭合电磁阀5的命令信号启动新的循环。
由于泄漏或微泄漏的速度通常显著低于正常的供应速度，它们并不干扰在情形2中描述的运行。它们只在电磁阀5闭合后才造成下游压力Pav的下降。
电路8还包括计时器13，通过由定时器12发出的用来闭合电磁阀的命令信号Cf启动该计时器，且通过用来打开电磁阀5的命令信号Co停止该计时器。计时器13随后提供分隔电磁阀5到闭合状态的切换和相连的到打开状态(ON)的切换之间的时间间隔值D。
将该时间间隔值D发送至比较器14，和参考时间间隔值Dmax进行比较。
当时间间隔值D大于参考时间间隔值Dmax时，将重置信号发送至计时器13。这表明在时间间隔D内没有故意取水，且没有微泄漏(这是符合要求的)。
当时间间隔值D小于参考时间间隔值Dmax时，这表明存在由故意取水和/或微泄漏而造成的穿过电磁阀5的流动。将该时间间隔值D记录在比较寄存器15中，作为值Dn。
该寄存器15能够比较其存储的时间间隔值Dn。
如果时间间隔值Dn变动很大，这通常表明其和故意取水相关。
如果另一方面寄存器15探测到数量为n的相连的时间间隔值Dn，其不相等或在彼此之间存在预设的差值，所述差值更具体地是预设的小差值，则其表明连续发生了n次上述情形3的循环，且其和泄漏或微泄漏相关。寄存器15随后在信号设备16上以合适的形式发出警报信号Sa，例如在屏幕上和/或以蜂鸣的形式。举例来说，寄存器15是移位寄存器，其仅将最后n个相连的时间间隔值Dn保存在存储器中。
可预见的是不能在电磁阀根据上述的情形2打开或保持打开时探测泄漏或微泄漏。
电路8也可包括处理器17。
获知了电磁阀5的流动特征并具有n个相连的时间间隔值D之后，处理器17可以计算泄漏或微泄漏的速度，并示例性地通过信号设备16发送该值。获知了泄漏或微泄漏的速度以及设定好的水的价格后，处理器17还可计算水损失的成本，其示例性地为每天或每个月的货币价值。
电路8也包括计时器或定时器18，其由信号So(Co)启动，且由信号Sf(或信号Cf)重置。如果信号Sf(或信号Cf)没有在安全周期Dsec(安全周期Dsec大于时间间隔Dmax)结束时发送至计时器18，则计时器18向电磁阀5发送安全信号Sfsec，以触发其确定的闭合。这表明存在显著和长期的泄漏，这示例性地由用户将龙头3保持在打开的状态、或是装置1的显著质量恶化造成。随后将该闭合安全状态以合适的形式发送至信号设备16。此后需要通过介入措施来将该探测设备4恢复至正常运行。
前文明确了探测设备4的运行可能取决于压力值Pam和Pav之间的差值，但独立于其可能会随时间发生变化的实际值。尽管如此，在可替换实施例中，可固定上游压力Pam的值，以移除上游压力传感器。于是上游压力Pam的值可作为参考值提供给比较器9。
可将电磁阀5设置为常态打开，常态闭合或者为双稳态。
根据非限制性示例性实施例，可采用下列数值。
定时器的值Δt可在0.1至15分钟之间。
参考时间间隔Dmax的值可为至少10秒。
安全时间间隔Dsec的值可在15分钟至3小时之间。
触发警报信号的、相等或其间具有预设的差值的相连的时间间隔值Dn的个数n可在5和50之间。
导致警报信号的相连的时间间隔值Dn之间的差值可为至少15％。
流动探测设备4可随后能够探测每分钟若干滴的微泄漏。
可为流动探测设备4设置诸如按钮这样的装置，以暂时中止流动控制，故意将电磁阀5切换至打开状态，以例如满足长时间的取水需求。可在预设周期结束时，所述周期示例性地为长周期，重新启动(优选自动地)上述的流动控制，或在具体装置，诸如按钮的作用下重新启动上述的流动控制。
可为装置1设置能够将电磁阀5短接的旁路管道，可为该旁路设置手动阀，以在流动探测设备4被堵塞或出现故障时向龙头3供给。
在参照附图描述的运行中，作为参考压力值、且可在上游压力变动时发生变动的上游压力Pam，可被另一个参考压力值所取代并存储，所述压力值譬如为固定的压力值或由下游压力传感器7在电磁阀的每一次闭合后立刻测量到的下游压力值，而不需要修改所述的运行。此时，可将上游压力传感器6移除。

Claims (12)

1.一种用来检测液体消耗装置中液体的流动的方法，所述液体特别地是水，该方法包括至少一个用来供给液体的开/合装置(3)，由入口管道(2)对所述装置进行供给，该入口管道(2)设置有电磁阀(5)、位于所述电磁阀上游，能够发出上游压力信号(Pam)的压力传感器(6)和位于所述电磁阀下游，能够发出下游压力信号(Pav)的压力传感器(7)；
所述方法包括：
计算所述上游压力信号(Pam)的值和所述下游压力信号(Pav)的值之间的差值(ΔP)，
将所述差值(ΔP)和至少一个触发阈值进行比较(SΔPo，SΔPf)；
且在所述方法中：
当所述压力差(ΔP)达到或超过触发阈值(SΔPo)时，产生打开所述电磁阀(5)的命令信号(Co)，
当所述压力差(ΔP)达到或降至触发阈值(SΔPf)之下时，产生闭合所述电磁阀(5)的命令信号(Cf)；
且产生流动信号(D)，所述流动信号为所述压力差(ΔP)的函数。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述流动信号(D)被产生作为所述打开所述电磁阀(5)的命令信号(Co)和所述闭合所述电磁阀(5)的命令信号(Cf)的函数。
3.如权利要求1或2中任意一项所述的方法，其中当所述压力差(ΔP)达到或超过触发阈值(SΔPo)时，立刻发出所述打开所述电磁阀(5)的命令信号(Co)。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中当所述压力差(ΔP)达到或降至触发阈值(SΔPf)之下时，产生闭合电磁阀(5)的信号(Sf)，且所述闭合电磁阀(5)的命令信号(Cf)被相对于该闭合信号(Sf)向后延迟预设的定时器延时(Δt)。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的方法，其中产生所述打开信号(So)的所述触发阈值(SΔPo)的值大于产生所述闭合信号(Sf)的所述触发阈值(SΔPf)的值。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的方法，其中产生的所述流动信号(D)为将所述闭合所述电磁阀(5)的命令信号(Cf)和相继的打开所述电磁阀(5)的命令信号(Co)隔开的时间。
7.一种用来检测液体消耗装置中液体的流动的方法，所述液体特别地是水，所述方法包括至少一个用来供给液体的开/合装置(3)，由入口管道(2)对所述装置进行供给，该入口管道(2)设置有产生压降的电磁阀(5)、位于所述电磁阀上游，能够发出上游压力信号(Pam)的压力传感器(6)和位于所述电磁阀下游，能够发出下游压力信号(Pav)的压力传感器(7)；
所述方法包括：
计算所述上游压力信号(Pam)的值和所述下游压力信号(Pav)的值之间的差值(ΔP)，
将所述差值(ΔP)和至少一个触发阈值进行比较(SΔPo，SΔPf)；
且在所述方法中：
当所述压力差(ΔP)达到或超过触发阈值(SΔPo)时，产生打开所述电磁阀的信号(So)，且立刻发出打开所述电磁阀(5)的命令信号(Co)，
当所述压力差(ΔP)达到或降至触发阈值(SΔPf)之下时，产生闭合所述电磁阀(5)的信号(Sf)，且在定时器延时(Δt)后发出闭合所述电磁阀(5)的信号(Cf)；
且当闭合信号(Cf)和相继的打开信号(Co)之间的时间(D)小于预设的时间(Dmax)时产生流动信号(D)。
8.如权利要求7所述的方法，其中产生所述打开信号(So)的所述触发阈值(SΔPo)的值大于产生所述闭合信号(Sf)的所述触发阈值(SΔPf)的值。
9.如权利要求7或8中任意一项所述的方法，其中相应所述闭合所述电磁阀(5)的命令信号(Cf)和相继的打开所述电磁阀(5)的命令信号(Co)之间的时间(Dn)被存储。
10.如权利要求9所述的方法，其中比较所述存储的时间，且如果预设数量(n)的相继的时间(Dn)大致相等，则发出警报信号(Sa)。
11.如权利要求7至10中任意一项所述的方法，其中在打开命令信号(So、Co)之后在预设的安全时间内没有闭合命令信号(Sf，Cf)，则发出闭合所述电磁阀(5)的安全命令信号(Cfsec)。
12.一种用来检测液体消耗装置(1)中液体的流动的设备，所述液体特别地是水，且所述装置包括至少一个用来供给由输入管道(2)提供的液体的开/合装置(3)，所述设备包括：
产生压力降的电磁阀(5)，
设置在所述电磁阀上游，能够发出上游压力信号(Pam)的压力传感器(6)，
设置在所述电磁阀下游，能够发出下游压力信号(Pav)的压力传感器(7)，
以及管理装置(8)，所述管理装置能够根据所述上游压力信号值(Pam)和所述下游压力信号值(Pav)之间的差值控制所述电磁阀(5)在闭合状态和打开状态之间的切换，且能够发出作为所述差值的函数的流动信号。
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