CN103794254A - 用于指示阀的阀杆位置的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于指示阀的阀杆位置的装置。该装置包括能够在第一位置和第二位置之间转换的阀杆和用于检测阀杆的至少端部位置的传感器模块。该装置进一步包括至少第一光学显示元件（58）和第二光学显示元件（60），第一光学显示元件（58）用于指示第一位置，该第一光学显示元件（58）优选为第一LED，第二光学显示元件（60）用于指示第二位置，该第二光学显示元件（60）优选为第二LED。第一端部位置指示部（66）被分配给第一显示元件（58），并且第二端部位置指示部（68）被分配给第二显示元件（60）。

Description

用于指示阀的阀杆位置的装置

技术领域

本发明涉及一种用于指示阀的阀杆（valve spindle）位置的装置。

背景技术

在自动化行业中，经常在大型系统中安装阀。由于各种原因，诸如在维护的情况下例如发生处理不得不被中断的情形，在该情况中，这样的阀应该被可靠地关闭并阻挡任何介质流动。这里，允许使用者查看阀是处于打开状态还是处于关闭状态的位置指示部是有帮助的。

在现有技术中已知用于指示阀杆位置的各种装置。

简单的机械位置指示部经常仅指示阀的“打开”或“关闭”的状态。这意味着例如如果阀杆处于其上侧端部位置则阀杆的端部显现在窗口内。如果阀杆处于其下侧端部位置，则窗口保持为空。这种位置指示部在一些情况中难以识别，并且不能毫不含糊地确定阀的状态。

可靠地检测阀的状态的问题由于存在着具有不同操作原理的各种阀类型而加剧。这是上侧杆端部位置不总是等同于阀的“打开”状态以及类似地下侧杆端部位置不总是表示“关闭”状态的原因。相反也是可能的情况，致使该类型位置指示部不明确。

因此，其它位置指示部使用具有多颜色LED的光学方案。通常指示的阀状态为：如果阀关闭，则例如黄色LED亮起，并且如果阀打开，则绿色LED亮起。

如客户期望地，以各种方式实现颜色和阀状态的关联，并且归因于阀的不同操作原理而不能限定唯一的关联。这是这种位置指示部（更精确的说，阀位置指示部）可能导致误差的原因，这种误差可能在处理自动化中导致严重后果。

此外，提供用户所期望的不同设计对于制造者而言是昂贵的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种不取决于阀状态的、明确的、不容易故障的并且此外能够以低成本实现的位置指示部。

该目的利用根据方案1的装置获得。

根据发明的用于指示阀的阀杆位置的装置包括：能够在第一位置和第二位置之间转换的阀杆；用于检测所述阀杆的至少端部位置的传感器模块；以及至少第一光学显示元件和第二光学显示元件，所述第一光学显示元件用于指示所述第一位置，所述第一光学显示元件优选地为第一LED，所述第二光学显示元件用于指示所述第二位置，所述第二光学显示元件优选地为第二LED，其中第一端部位置指示部被分配给所述第一显示元件，并且第二端部位置指示部被分配给所述第二显示元件。这里，如果显示元件和端部位置指示部两者均仅仅与阀杆的位置有关而与阀状态无关则是有利的。指示部是阀杆已经到达其第一端部位置或第二端部位置（即，例如是上侧位置或下侧位置）而做出的。然而，这些杆位置未被分配给阀的“打开”或“关闭”状态。这意味着，这些装置独立于各种可能的阀类型。

该装置还与驱动单元的类型无关，并且能够使用线性驱动部和转动驱动部两者。

第一端部位置指示部和第二端部位置指示部与杆位置之间的关联可能例如借助于端部位置指示部在装置上的限定部位而实现。

归因于根据本发明的用于指示位置的装置设置有显示元件以及端部位置指示部的这个事实，在有利的实施方式中，第一显示元件和第二显示元件（特别是发射出具有相同波长的光的两个LED）可以是相同的。否则，对不同的端部位置指示部做出区分。相同的LED的使用防止了组装过程期间任何无意的混淆，并且由于购买价格通常由于较大数量而减小，所以生产成本也降低。

在一个实施方式中，第一光学显示元件和第二光学显示元件配置在阀的壳体部的外部或者配置在阀的壳体部内。能够以较少的努力实现壳体部上的外部配置。如果显示元件配置在壳体内，则它们由壳体保护不会受到由于机械引起的可能的损伤或者不会受到其它外部影响。此外，在壳体部内的配置允许更紧凑的构造。

在一个实施方式中，第一显示元件和第二显示元件配置在印刷电路板上。特别地，显示元件与传感器模块组合地安装在所述印刷电路板上。这具有如下的优点：两个显示元件以紧密接近传感器模块的方式配置，由此实现了传感器模块与显示元件之间的短且简单的信号传输。

优选的是，端部位置指示部由壳体部的透明或半透明部分形成。因而，端部位置指示部优选地不被制造为独立的部件，而是可以以简单的方式一体化到壳体部中。如果整个壳体部由透明或半透明材料构成，例如由塑料构成，则是特别有利的。

由透明或半透明材料制成的壳体部特别地形成为控制模块或反馈模块的盖。

在另一实施方式中，显示元件分别与光波导部协作，以将光引导到端部位置指示部。这具有如下的优点：显示元件和端部位置指示部能够以彼此隔开的方式配置并且端部位置指示部仍然清晰可见。显示元件与端部位置指示部之间的距离通过光波导部桥接。这意味着端部位置指示部的位置能够独立于显示元件的安装位置来选择。

端部位置指示部优选地配置于壳体部的外侧面，并且由配置在壳体部内的显示元件发射出的光照射通过端部位置指示部。这能够以如下特别简单的方式实现：如果显示元件例如配置为壳体内的LED，当到达端部位置时LED亮起并正确地照射过壳体；然后，能够在壳体的外表面上看到作为被照亮区域的端部位置指示部。

壳体的包括端部位置指示部的外侧面可以被实现为壳体部的侧表面或者端表面。

在另一实施方式中，附加的识别手段被分配给各端部位置指示部，由此端部位置指示部无需配置在壳体部的预定位置处。因此，端部位置指示部相对于杆位置的分配借助于附加的识别手段来实现。

识别手段优选地以标签的形式实现。用于合适标签（label）的可能的候选是说明杆端部位置的词或缩写词，诸如用于上侧杆端部位置的“TOP”和用于下侧杆端部位置的“BOT”（“BOTTOM”的缩写）。当然其它标签也是可以的。关键点在于识别手段以明确的方式与杆端部位置相关而不与阀状态“打开”和“关闭”相关。该措施避免了不期望的过失、读取错误和由此产生的风险。

有利地，传感器模块和显示元件配置在独立的杯状的壳体模块内，壳体模块载置在阀上且在该壳体模块中，杆被可动地引导。利用该构造，用于指示位置的装置被设计为模块，单个模块适合于例如在关彼此不同的多种不同的阀，例如这些阀在与吞吐量相关的尺寸方面彼此不同。这里，必须确保不同的阀都具有用于其连接至壳体模块的统一的接口或者应当设置的合适的适配器。

模块化构造有利于有缺陷的单元的更换和维修。

壳体部的配置有被照亮部分的外侧面由壳体模块的与阀相对的端面形成。这具有如下的优点：即使多个阀被配置为成排并排的系统也能够清晰地看到被照亮部分。可选地，还可以将被照亮部分配置在壳体模块的邻接阀的侧表面上。

壳体模块特别地由塑料制成，识别手段优选地用注射成型技术被直接用塑料成型。这允许在壳体模块的生产期间以单一操作制造识别手段。此外，确保了壳体模块在整个使用寿命期间良好的易读性。

然而，识别手段还可以被印刷在壳体模块的外侧面或内侧面上，或者借助于激光技术来施加。

壳体模块在其端面设置有至少部分透明的凸部；杆端部至少在处于端部位置时突入到所述凸部中。凸部可以直接合并到壳体模块中。如果壳体模块作整体被生产成透明组成部件，则无需用与余下壳体模块的材料不同的材料来制造端部位置指示部和凸部。

如果期望非透明的壳体模块，则可以仅形成由透明或半透明材料制成的端部位置指示部和例如作为窗口或罩的凸部。

透明凸部和杆端部构成了独立于传感器模块形成的第二位置指示部。如果杆端部进入到透明凸部的视野内，则到达端部位置。这里，杆端部可以设置有明显的、优选带颜色的标记以便使得端部位置清晰可见。

利用结合第二位置指示部，用于指示位置的装置有利地变成冗余系统：如果基于传感器模块和显示元件，端部位置指示部不期望地发生故障，例如缺少电源，则第二位置指示部（其以纯机械方式工作）仍旧能够独立于其而工作。

在优选的实施方式中，传感器模块被实现为路径长度测量系统。现有技术已知基于不同测量原理的路径长度测量系统，例如感应的、光学的或磁性的路径长度测量系统。

附图说明

下面将基于附图详细地示例性地说明本发明的进一步优点，其中：

图1示出了包括根据本发明的用于指示位置的装置的阀的截面图；

图2是根据图1的用于指示位置的装置的分解立体图；和

图3是根据图2的装置的立体图。

具体实施方式

图1示出了包括阀驱动部12和安装在阀驱动部12的端面的反馈单元14的阀10。阀驱动部12包括端壁16，反馈单元14安装在端壁16上。

反馈单元14可以设计成纯粹反馈模块或者设计成控制模块。

活塞18被连接至使阀元件22移动的阀杆20，阀元件22以可逆且线性的方式相对于阀座可动地配置，以实现阀的“打开”和“关闭”状态。

阀杆20被连接至突出通过端壁16进入到反馈单元14内的杆延伸部24。也可以在阀杆20与杆延伸部24之间设置联接元件，或者省略杆延伸部24且阀杆20突入到反馈单元14中。

反馈单元14包括用于检测阀杆20的位置的传感器模块26，该传感器模块优选地被设计成路径长度测量系统。

在杆延伸部24上设置第一标记28和第二标记30。这里，它们被实现成固定至杆延伸部的套。作为可选方案，也可以使用横截面变化的杆延伸部24、施加具有不同特性（例如磁性层）的材料或者其它构造。

为了检测阀杆20的位置的目的，传感器模块26包括第一检测器32和第二检测器34以及承载检测器32和34的印刷电路板36。检测器32、34被分配给杆延伸部24的标记并且能够检测是否存在与各个检测器相对的标记28、30。

在该配置中，标记28和30以在阀杆20的运动方向上彼此隔开的方式配置在杆延伸部24上。标记28和30例如借助于固定螺钉或粘着剂被紧固至杆延伸部24，并且当阀杆20轴向移动以及因此杆延伸部24轴向移动时与杆延伸部24一起移动。

优选地，印刷电路板36具有与杆轴线平行配置的平面，并且与杆延伸部24相邻地以适当的取向被支撑在反馈单元14中。

检测器32和34被分配给标记28和30，并且以如下方式被定位在印刷电路板36上：使得如果第一标记28与第一检测器32相对，则第一检测器32检测第一杆端部位置，并且如果第二标记30与第二检测器34相对，则第二检测器34检测第二杆端部位置。

反馈单元14进一步包括壳体，壳体包括基部38和形成为杯状壳体模块的盖部40。基部38和盖部40可拆装地彼此连接，特别是彼此螺纹连接，并且形成了用于杆延伸部24和传感器模块26的接收空间。

基部38与阀驱动部12的端壁16相对，并且具有供杆延伸部24突出通过的开口42。

盖部40在与阀驱动部12的端壁16相对的端面44处具有凸部46，所述凸部优选地由透明或半透明材料制成。

凸部46可以形成为单独的部件，例如形成为被插入到盖部40的端壁44中的凹部内的罩。

然而，也可以将盖部40设置成与作为组成部件的凸部46结合，并且也可以整体由透明或半透明材料制造盖部40。

特别地，塑料材料可以被选择用于透明或半透明材料。

图1示出了处于两个可能的端部位置中的一个端部位置的阀杆，即，处于上侧端部位置：标记30与检测器34相对并且杆延伸部24的杆端部48突入到盖部40的凸部46中。由于凸部46被设计成透明部，所以杆端部48从外侧可见并且用作端部位置检测部件。

下面将基于根据图2的分解立体图详细地说明根据本发明的用于指示位置的装置。

反馈单元14大致包括包含凸部46的盖部40、支撑元件50、包含检测器32和34的印刷电路板36以及基部38（图2中未示出）。

利用安装部件52将支撑元件50紧固至基部38。

另外的安装部件54将印刷电路板36保持在支撑元件50上。安装部件54可以包括例如导轨，并且作为印刷电路板36边界的边缘56被推入到所述导轨内并且被保持在限定的位置处。

在印刷电路板36上配置有第一光学显示元件58和第二光学显示元件60，两个显示元件优选地以两个LED的形式实现。第一显示元件58与第一检测器32协作，并且第二显示元件60与第二检测器34协作。

两个显示元件58、60也可以被配置在壳体的外侧，既可以配置在盖部40上也可以配置在基部38上。唯一重点在于它们与分配给它们的检测器32、34协作。

各显示元件58、60具有分配的光波导部62、64，光波导部62、64将来自显示元件的光引导到端部位置指示部66、68（同样参见图3）。这具有如下优点：显示元件58、60无需彼此相邻而是它们可以彼此隔开的。

光波导部62、64被插入通过支撑元件50中的开口70、72。在该配置中，光波导部62、64的两个相对的侧表面和显示元件58、60的两个相对的侧表面彼此邻接以使得发射自显示元件58、60的光被耦合到光波导部62、64中。

光波导部62、64均具有配置在盖部40的外侧面的正下方的侧表面并且使光通过该侧表面发送，使得端部位置指示部66、68作为被照明区域出现在盖部40的外侧面。

被照亮区域由盖部40中的透明或半透明的部分实现。作为可选方案，整个盖部40可以以透明或不透明的方式构造。

附加的识别手段74、76、特别是采用标签形式的识别手段被分配给各端部位置指示部66、68。

识别手段74、76优选地例如借助于注射成型技术被成型到盖部40中。然而不用说，诸如印刷或激光技术等的其它任何方法也可以被用于将识别手段74、76施加到盖部40的内部或外部。

合适的标签是说明杆20的端部位置指示部的词或缩写词。例如，诸如“TOP”和“BOT”、“上侧”和“下侧”（端部）或“上”和“下”等的任何词都是合适的。作为可选方案，也可以使用符号，例如可以使用指向下的箭头和指向上的另一箭头。

识别手段74、76为端部位置指示部66、68与杆20的对应的端部位置之间设置了明确的分配。这具有如下优点：端部位置指示部66、68的错误读取是几乎不可能的，并且能够以相同的设计实现显示元件58、60，例如实现为发射具有相同波长的光的两个LED。

在空间方面，识别手段74、76能够紧邻端部位置指示部66、68配置，或者甚至可以与这些端部位置指示部在同一位置。在这种情况中，识别手段74、76可以说是当到达杆端部位置时的背光。

不用说，可以在盖部上配置另外的标签。

在下文中，将说明用于指示阀杆20的位置的装置的功能性原理。

处于第一杆端部位置时，第一标记28与第一检测器32相邻。被分配有第一光学显示元件58的检测器32启动第一光学显示元件58，即，第一LED亮起。所以由第一显示元件58发射出的光经由光波导部62被引导到盖部40的外侧面，以使得光穿过盖部。这是第一端部位置指示部74形成于盖部40的外侧面并且作为被照亮部分出现在盖部40的外侧面的原因。该被照亮部分、即第一端部位置指示部74被附加地贴有识别手段“BOT”的标签。因此，第一端部位置指示部74与第一（下侧）杆端部位置对应。

在阀10的一个实施方式中，阀座在处于第一杆端部位置时被关闭。然而在其它实施方式中，阀座在处于第一杆端部位置时还可以被打开。端部位置指示部74仅与杆20的位置有关而与阀座的状态是“打开”还是“关闭”无关。

处于通过启动阀驱动部12来获得的与根据图2的实施方式对应的第二杆端部位置时，第二标记30与第二检测器34相邻。分配给第二光学显示元件60的检测器34启动第二光学显示元件60，即，第二LED亮起。由第二显示元件60发射出的光经由光波导部64引导到盖部40的外侧面，以使得光穿过盖部。这是第二端部位置指示部76形成在盖部40的外侧面并且作为被照亮部分出现在盖部40的外侧面的原因。该被照亮部分、即第二端部位置指示部76被附加地贴有识别手段“TOP”的标签。因此，第二端部位置指示部76与第二（上侧）杆端部位置对应。

因此，可以以具有两个独立的位置指示部的冗余方式来实现用于指示阀杆的位置的装置。可以包括借助于传感器模块26的工作和经由光学显示元件58、60传送端部位置指示部66、68的根据发明的位置指示部以及机械位置指示部两者。如上所述通过显现在盖部40中的透明凸部46中的杆端部来实现机械位置指示部。

所述第二位置指示部是可选的。在更简明的实施方式中，盖部40不设置任何凸部46。

Claims (15)

1.一种用于指示阀（10）的阀杆（20）位置的装置，该装置包括：能够在第一位置和第二位置之间转换的阀杆（20）；用于检测所述阀杆（20）的至少端部位置的传感器模块（26）；以及至少第一光学显示元件（58）和第二光学显示元件（60），所述第一光学显示元件（58）用于指示所述第一位置，所述第一光学显示元件（58）优选地为第一LED，所述第二光学显示元件（60）用于指示所述第二位置，所述第二光学显示元件（60）优选地为第二LED，其特征在于，第一端部位置指示部（66）被分配给所述第一显示元件（58），并且第二端部位置指示部（68）被分配给所述第二显示元件（60）。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一显示元件（58）和所述第二显示元件（60）是相同的，特别地是发射出具有相同波长的光的两个LED。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一显示元件（58）和所述第二显示元件（60）配置在所述阀（10）的壳体部的外侧或者配置在所述阀（10）的壳体部内。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一显示元件（58）和所述第二显示元件（60）配置在印刷电路板（36）上。

5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述端部位置指示部（66、68）实施为所述壳体部的透明或半透明部分。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，所述显示元件（58，60）分别与光波导部（62，64）协作，以便将光引导到所述端部位置指示部（66，68）。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述端部位置指示部（66，68）配置于所述壳体部的外侧面并且使从配置在所述壳体部内的所述显示元件（58，60）发射出的光穿过所述端部位置指示部（66，68）。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，附加的识别手段（74，76）被分配给各所述端部位置指示部（66，68）。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，以标签的形式实施所述识别手段（74，76）。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，所述传感器模块（26）和所述显示元件（58，60）配置在独立的杯状的壳体模块（40）内，所述壳体模块（40）载置在所述阀（10）上且在所述壳体模块（40）中所述杆（20）被可动地引导。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述壳体部的外侧面由所述壳体模块（40）的与所述阀（10）相对的端面（44）形成，所述壳体部的外侧面上配置有被照亮部分。

12.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所述壳体模块（40）由塑料制成，所述识别手段（74，76）被直接地用塑料成型，优选地通过注射成型技术来成型。

13.根据权利要求10至12中的任一项所述的装置，其特征在于，所述壳体模块（40）的端面（44）包括至少部分透明的凸部（46），至少处于端部位置时杆端部突入到所述凸部内。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述透明凸部（46）和所述杆端部构成独立于所述传感器模块（26）形成的第二位置指示部。

15.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，所述传感器模块（26）被实施为路径长度测量系统。

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