CN104896105A - 阀装置、压力感应装置和系统 - Google Patents

Abstract

一种阀装置、压力感应装置和系统，阀装置包括大体对齐的第一和第二阀座以及大体对齐的第一和第二阀元件。该第一阀元件可相对于第一阀座在至少打开位置和闭合位置之间移动，在打开位置第一阀元件与第一阀座间隔开，在闭合位置第一阀元件坐靠在第一阀座上。第二阀元件可相对于第二阀座在打开位置和闭合位置之间移动，在打开位置第二阀元件与第二阀座间隔开，在闭合位置第二阀元件坐靠在第二阀座上。电枢可操作以响应于线圈产生的磁场而移动第一阀元件和第二阀元件。压力感应装置被配置成提供指示在阀装置的出口处的压力的输出电压；当输出电压指示在阀装置的出口处存在压力且阀装置应被关闭时压力感应装置的输出电压能用于泄漏检测。

Description

阀装置、压力感应装置和系统

本申请是申请人于2012年01月24日提交的名称为“用于加热设备的阀，压力感应装置和控制器”的第201280019531.4号(PCT/US2012/022400)专利申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及阀，压力感应装置，控制器，以及包括阀、压力感应装置、控制器的系统，用于对提供至加热设备的燃烧的燃料进行阀控制。

背景技术

该部分提供关于本公开的背景技术，其不必然是现有技术。

在两个或更多气体流动速度下工作的煤气燃烧暖气炉被称作可变或多级炉子。由于多级炉子提供改进的性能和舒适度，因此其常常被房主选来替换现有的炉子。但是在多级或可变加热炉子中，炉子控制仅被配置成与气体阀单向连通。这通常是提供至电压源的信号或提供至气体阀的可变电流信号的形式。然而该信号布不能提供反馈，且可能不与炉子的替换和翻新气体阀或其它构件兼容。因此，发明者意识到仍然存在对变级加热系统的改进控制的需要。

发明内容

本部分提供本公开的大致概要，且不作为其完整范围或所有特征的彻底公开。

示例性实施方式公开了阀装置，压力感应装置，控制器和包括其的系统。在阀装置的示例性实施方式中，第一阀座与第二阀座基本对齐。第一阀元件与第二阀元件基本对齐。第一阀元件可相对于所述第一阀座在至少打开位置和闭合位置之间移动，在所述打开位置所述第一阀元件与所述第一阀座间隔开，在所述闭合位置所述第一阀元件坐靠在所述第一阀座上。第二阀元件可相对于所述第二阀座在至少打开位置和闭合位置之间移动，在所述打开位置所述第二阀元件与所述第二阀座间隔开，在所述闭合位置所述第二阀元件坐靠在所述第二阀座上。电枢可操作以响应于线圈产生的磁场而相对于至少第二阀座移动所述第一阀元件和第二阀元件，来改变其间的打开区域。

根据本公开的另一方面，还提供了用于阀的压力感应装置的示例性实施方式。在一个示例性实施方式中，压力感应装置包括可响应作用在膜片上的压力的变化而移动的膜片，光发射器，和光感应装置。光衰减器连接至膜片，使得光衰减器响应于作用在膜片上的压力的改变而被膜片在光发射器和光感应装置之间移动。光衰减器被配置成在光衰减器响应于压力的变化而被膜片在光发射器和光感应装置之间移动时衰减或改变从光发射器传送至光感应装置的光量。光感应装置可操作以相应地提供与光感应装置感应的光量相当的电压输出，该电压输出指示作用在膜片上的感应压力。

在另一个示例性实施方式中，压力感应装置包括响应于作用在膜片上的压力的变化而移动的膜片，第一光发射器，第二光发射器，第一光感应装置，和第二光感应装置。光阻断器连接至所述膜片，使得当所述膜片暴露至作用在该膜片上的第一压力下时，所述光阻断器可由所述膜片在所述第一光发射器和所述第一光感应装置之间移动，且使得当所述膜片暴露至作用在该膜片上的第二压力下时，所述光阻断器可由所述膜片在所述第二光发射器和所述第二光感应装置之间移动。可通过在所述第一和第二位置之间插值而形成所述阀装置的预期压力，在所述第一和第二位置，所述光阻断器被相应于所述第一和第二压力的所述第一和第二光感应装置检测。

在另一个示例性实施方式中，压力感应装置包括响应于作用在该膜片上的压力的变化而移动的膜片，第一开关，第二开关，和触发器，触发器连接至所述膜片使得当所述膜片暴露至作用在该膜片上的第一压力时所述触发器可通过所述膜片移动以致动所述第一开关，且使得当所述膜片暴露至作用在该膜片上的第二压力时所述触发器可通过所述膜片移动以致动所述第二开关。所述第一开关和所述第二开关装置可操作以相应地分别提供指示所述第一压力和第二压力的输出。

在另一个示例性实施方式中，压力感应装置包括变压器和可响应于作用在该膜片上的压力的变化而移动的膜片。变压器包括可移动芯子。该可移动芯子连接至所述膜片，使得所述可移动芯子可随着作用在所述膜片上的压力的改变而由所述膜片移动以改变所述变压器的输出。所述变压器可操作以提供随着芯子移动而改变的输出，其与出口压力的改变相当。

根据本公开的另一方面，提供了用于控制阀的工作的控制器或控制系统的示例性实施方式。在该示例性实施方式中，系统包括与压力传感器通信的控制器，所述压力传感器被配置成提供指示所述阀中的加压容积中的压力的输出。其中所述控制器被配置成根据线圈产生的磁场控制提供至线圈的输入电压，该输入电压改变阀和阀座之间的打开区域，所述磁场的幅值取决于提供至线圈的输入电压。控制器被配置成根据电压传感器的输出确定感应压力，且根据感应压力相应地调节提供至线圈的输入电压，从而调节阀与阀座之间的打开区域来实现在阀的出口处的预期压力。

在另一个示例性实施方式中，系统包括螺线管线圈、压力传感器和控制器。螺线管线圈被配置成响应于至所述螺线管线圈的输入电压而产生磁场，且位移阀元件以改变所述阀元件和阀座之间的打开区域而根据所述磁场的幅值来调节出口处的压力，其中所述磁场的幅值取决于提供至所述螺线管线圈的输入电压。压力传感器与所述出口连通且被配置成提供指示所述出口处的压力的输出。控制器与所述压力传感器通信。所述控制器被配置成根据所述压力传感器的输出确定感应出口压力，且根据压力传感器指示在出口处的压力的输出相应地控制提供至所述螺线管线圈的输入电压，从而调节所述阀元件和所述阀座之间的打开区域以实现在所述阀的出口处的预期压力。

根据这里的说明其它的应用范围将更明显。本概要中的说明和具体示例仅作为示意的目的而不限制本公开的范围。

附图说明

这里说明的附图仅用于对选定实施方式而不是所有应用的示意的目的，而不用于限制本公开的范围。

图1是用于调节可变输出加热装置的气体流动速度的阀装置的示例性实施方式的横剖视图；

图2是根据本公开的原理的图1中所示的阀装置的透视图；

图3是图1中所示的阀的剖视图，且示出了压力感应装置的示例性实施方式；

图4是图3中所示的压力感应装置的剖视图；

图5是图3中所示的压力感应装置的另一个剖视图；

图6是结合图4和5中所示的压力感应装置的另一个示例性阀装置的透视图；

图7是根据本公开的原理的压力感应装置的第二实施方式的剖视图；

图8是根据本公开的原理的压力感应装置的第三实施方式的剖视图；

图9是根据本公开的原理的压力感应装置的第四实施方式的剖视图；

图10是根据本公开的原理的阀的控制器的示例性实施方式的示意图；

图11示出了结合不同阀装置和控制器的压力感应装置的多种示例性实施方式的图表。

在附图的多个视图中，相应的附图标记指示相应的部件。

具体实施方式

现将参考附图更加详细地说明示例实施方式。

根据本公开的一个方面，提供了压力感应装置的多种示例性实施方式，其可用于与具有阀元件的阀装置结合，该阀元件相对于阀座移动以改变其间的开口来控制出口压力。压力感应装置的示例性实施方式还可用于与控制器结合，根据压力感应装置所感应的出口压力，该控制器将至线圈的电压改变以调节阀元件和阀座之间的开口面积。

根据本公开的另一方面，还提供了阀装置的示例性实施方式，其可用于与压力传感器装置的多种实施方式结合。在示例性实施方式中，阀装置可包括第一阀座和与第一阀座基本对齐(如，大体共轴的)的第二阀座。第一阀元件与第二阀元件基本对齐(如，大体共轴)。第一阀元件可相对于第一阀座在至少打开位置和闭合位置之间移动，在该打开位置第一阀元件与第一阀座间隔开，且在闭合位置第一阀元件坐靠在第一阀座上。第二阀元件可相对于第二阀座在至少打开位置和闭合位置之间移动，在该打开位置第二阀元件与第二阀座间隔开，且在闭合位置第二阀元件坐靠在第二阀座上。电枢(armature)可操作以响应线圈产生的磁场而相对于至少第二阀座移动第一和第二阀元件，从而改变其间的打开面积。阀装置可以是调制(modulating)阀装置，其被配置成可操作以改变出口压力，从而改变可变容量加热装置的加热输出。

根据本公开的另一方面，还提供了用于阀的压力感应装置的示例性实施方式。在压力感应装置的一个示例性实施方式中，提供了指示作用在膜片上压力的输出电压。该膜片与阀流体连通。该膜片可响应于压力的改变而移动。压力感应装置还包括光发射器，光感应装置，和光衰减器。该光衰减器在光发射器和光感应装置之间移动。光衰减器可通过膜片响应作用在膜片上的压力的改变进行移动而操作。在膜片响应压力的改变而操作光衰减器时，光衰减器衰减传送至光传感装置的光的量。

根据本公开的另一方面，提供了用于控制阀的操作的控制器或控制系统的示例性实施方式。在一个示例性实施方式中，控制器或处理器与压力传感器通信，该压力传感器提供指示阀中加压容积中的压力的输出。控制施加至线圈的输入电压，以根据线圈产生的磁场改变阀和阀座之间的打开面积，磁场幅值取决于施加至线圈的输入电压。控制器或处理器被配置成从压力传感器的输出而确定感应的压力，且根据感应的压力相应地调节施加至线圈的输入压力，从而调节阀和阀座之间的打开面积以在阀的出口处实现要求的压力。

现参考图1，示出了阀装置100的第一示例性实施方式，其可操作以控制气流来控制加热装置的输出。在该示例中，阀装置100可以是提供单个输出工作容量的单级阀，提供至少两个不同工作容量的两级阀，或者提供可变的容量操作的调节阀。

阀装置100包括第一阀座102、第二阀座104和出口106。第二阀座104基本与第一阀座102对齐。

阀装置100还包括第一阀元件112，其可相对于第一阀座102移动。当第一阀元件112处于打开位置时，第一阀元件112与第一阀座102间隔开。当第一阀元件112处于闭合位置时，第一阀元件112坐靠在第一阀座102上。

阀装置100还包括与第一阀元件112基本对齐(如，共轴的)的第二阀元件114。第二阀元件114可相对于第二阀座104移动。当第二阀元件114处于打开位置时第二阀元件114与第二阀座104间隔开。当第二阀元件114处于闭合位置时，第二阀元件114坐靠的第二阀座104上。

继续参考图1，阀装置100还包括线圈120和电枢122。电枢122被配置成响应线圈120产生的磁场可操作地移动第一和第二阀元件112，114。电枢122被配置成相对于第二阀座104移动第一和第二阀元件112、114以改变其间的打开面积。电枢122被配置成移动第一距离，以将第一阀元件112从抵靠第一阀座102的闭合位置朝向打开位置移动离开。电枢122还被配置成移动超过第一距离从而还接着将第二阀元件114从抵靠第二阀座104的闭合位置朝向打开位置移动离开。

与一些常规的气体阀不同，通过阀装置100的气体流动不被转向(divert)至调节膜片来移动阀元件从而控制流动。在该示例性实施方式中，阀装置100不包括直接机械连接至阀元件(例如，第一或第二阀元件112、114)的任何调节膜片，用于机械地致动阀元件相对于阀座(例如，第一或第二阀座102、104)的移动。替代经由响应于转向(diverted)气体流动的调节膜片而控制流动，气体经由阀装置100的全部流动由第一和第二阀元件112、114以及第一和第二阀座102、104直接控制。因此，阀100的该示例性实施方式是经由第一和第二阀元件112、114直接控制流动速度的直接作用阀，与经由调节膜片来向阀芯(valve poppet)提供移动从而控制流动的间接作用阀相反。

此外，与一些具有并排阀元件的常规气体阀不同，第一阀元件112和第二阀元件114基本对齐(co-align)(如，共轴)，例如相对于具有并排阀元件的阀，经由第一和第二阀元件112、114以及第一和第二阀座102、104控制通过阀100的气体的整体流动，其线性“跨度”(如图1中所示)可减小且同时提供足以支持燃烧器工作的有效的气体流动工作容量。仅作为示例，一个具体的实施方式包括的线性“跨度”减小至不大于0.75英寸的长度，同时提供足以支持燃烧器在至少约100,000英国热量单位(British Thermal Unit)(BTUs)的水平工作的有效的气体流动容量。在该段公开的该具体尺寸(0.75英寸)和数值(100,000BTUs)仅提供用于示意的目的，其实质上是示例而不限制本公开的范围。在该应用中仅为示意的目的提供所有数字尺寸和值(如，关于燃烧器操作级(operation level))，而不旨在限制本公开的范围，其可根据具体应用和/或最终使用而改变。

阀装置100可以是提供单个出口工作容量的单级阀，提供至少两个不同工作容量的两级阀，或者提供多种工作容量的调节阀。阀装置100的线圈120和电枢122可以是螺线管、步进电机或者其它合适装置的部分，用于响应施加在至少一个线圈上的电压而使电枢位移。例如，线圈120可以是线性位移步进电机的一部分，该线性位移步进电机根据施加至步进电机的至少一个线圈的电压而位移该电枢122。线圈120可以是螺线管线圈，其被配置成使得电枢122可操作以根据所产生的磁场幅值而相对于第二阀座104移动第二阀元件114来改变其间的打开区域，该产生的磁场幅值取决于施加至线圈120的输入电压。因此，电枢122可将第一阀元件112和第二阀元件114从其相应的阀座102和104共同地移动离开(将两个元件作为单个单元移动)，且因此改变第一和第二阀元件112、114与其相应的第一个和第二阀座112、114之间的打开区域，从而控制在出口106处的压力。

可将该阀装置100作为独立装置进行操作，而不包括任何压力感应装置。或者，阀装置100可用于与如这里所公开的压力感应装置结合。

通过控制被施加以产生磁场的输入电压来移动电枢122，该阀装置100可改变第一和第二阀座102、104与第一和第二阀元件112、114之间的打开区域的程度，其改变在出口106处的压力。下文中的表1示出了至阀装置100的多种示例输入电压，以及形成的相应的压力水平，其中电枢122向上移动以将第一阀元件112和第二阀元件114从阀座102、104远离地位移。

表1-电枢向上移动

压力(英寸水柱)	输入电压(伏)-向上移动
		6.0	1.9
5.4	1.76
		4.8	1.60
4.1	1.46
		3.3	1.30
2.5	1.15
		1.9	1.01
0	0

由于与电枢122的移动相关的磁滞，被施加以向上移动电枢122的1.6伏输入电压可能不形成与被施加以向下移动电枢122的1.6伏输入电压相同的阀位置。根据电枢122向上或向下移动，1.6伏的输入电压将建立不同的输出压力。该出口压力区别如下文中表2中所示，其通过多种示例的输入电压示出了形成的压力，其中电枢122向下移动以将第一阀元件112和第二阀元件114朝向阀座102、104移动。

表2-电枢的向下移动

压力(英寸水柱)	输入电压(伏)-向下移动
		5.6	1.89

5.0	1.74
		4.4	1.60
3.7	1.44
		3.0	1.31
2.3	1.16
		1.6	1.00
0	0

因此，被施加至线圈120(如图1中所示)的给定的输入电压可能没有建立一组输出压力。由于线圈120的温度随着持续使用的时间而升高，且增大线圈120的电阻，则在不同时间施加至线圈120的设定输入电压水平不会导致通过线圈120的相同电流安培数，这是由于温度升高使得线圈电阻增大。这表示在不同的时间施加至线圈120的给定输入电压水平可能不产生相同的磁场幅值，其可导致电枢122以及第一和第二阀元件112、114的不同的位移。这可导致不一致的打开区域，其可在出口106引起不一致的压力。因此，一些示例性实施方式可包括结合有如这里所公开的压力传感装置的阀装置100。在该示例性实施方式中，压力传感装置可包括压力感应膜片，其提供控制信号用于控制线圈的操作以如下文所述调节经过阀装置100(而没有在调节膜片和任何阀元件之间的直接机械连接)的气体流动。

根据本公开的另外的方面，提供了压力感应装置的示例性实施方式，其被配置成与阀中的加压容积相通。在该示例性实施方式中，压力感应装置被配置成提供输出，其指示在阀的开口处或附近的感应压力。指示感应压力的输出可用于控制提供至线圈的压力(如，阀装置100的线圈120(图1))，例如，为了建立要求的工作容量水平。如下文中所述，可在压力感应装置的不同实施方式中提供不同的和/或不同形式的指示感应压力的输出。作为示例，压力传感器可包括具有小于约1.5英寸直径的单个膜片，其用于控制阀装置，该阀装置具有足以支持最高为至少约180,000英国热量单位的燃烧器工作的有效流动容量。

现参考图3，示出了部分剖切开的阀装置100，以露出压力感应装置150的示例性实施方式。该压力感应装置150大体被配置成响应于施加至膜片152的压力变化而改变传送至光感应装置172的光的量。该光感应装置172提供与感应的光的量相当以及指示感应的压力的电压输出。

如图4中所示，膜片152包括第一和第二侧152a、152b。第一侧152a与阀装置中的加压容量相通，使得膜片152可响应作用在第一侧152a上的压力的改变而移动。

压力感应装置150还包括由膜片152移动的光衰减器164，使得压力的改变引起膜片152升高或降低光衰减器164。该光衰减器164被配置成随着通过膜片152响应于压力的改变而移动该光衰减器16，则改变或衰减经由光衰减器164射至光感应装置172的光的量。

作为示例，光衰减器164可具有可变厚度，其被配置成作为光衰减器164厚度的函数而减少经由光衰减器164传送的入射光的量。可选地，光衰减器164可由半透明材料制成，且包括具有逐渐变细厚度的不透明线以在光衰减器164被膜片152移动时改变或衰减通过光衰减器164传送的光的量。作为另一个示例，光衰减器164可由半透明材料制成且在其上包括线性增大的不透明点或线的图案，或者在其中包括受控孔图案，随着该光衰减器164被膜片152移动而改变或衰减通过光衰减器164传送的光的量。光衰减器164还可由不透明材料制成，且包括具有逐渐变细宽度的槽用于随着光衰减器164被膜片152移动而改变或衰减通过光衰减器164传送的光量。

继续参考图4，压力感应装置150还包括光发射器170和光感应装置172。光发射器170和光感应装置172相对于光衰减器164而设置，使得光衰减器164的衰减部分响应压力的改变而在光发射器170和光感应装置172之间向上和向下移动。进而，接着光感应装置174相应地提供了电压输出，其与通过光衰减器164传送且由光感应装置172感应的光的量相当，该电压输出指示作用在膜片152上的感应压力。

关于与出口的连通，例如膜片152可被设置在感应腔室154中，其经由孔156与出口106连通，该孔156被设置在阀装置100的出口106与感应腔室154之间(参见图1)。尽管图3中所示的膜片152被设置在阀本体101的感应腔室154中，然而膜片152可以可选地被设置在与阀装置100间隔开的壳体(未示出)中，但与阀装置100的出口106连通。

关于可由膜片152移动的光衰减器164，光衰减器164可被设置在销162上(图4)，该销162被弹簧160压靠至膜片152的第二侧152b(与第一侧152a相反)。因此，与感应腔室154连通的压力的改变使得膜片152将销162升高或降低，从而升高或降低光衰减器164。

在所示的实施方式中，光衰减器164具有可变厚度，且被设置在销162的一部分上。该光发射器170和光感应装置172相对于销162和光衰减器164而设置，使得光衰减器164可响应于移动膜片152的出口压力的改变而在光发射器170和光感应装置172之间向上和向下移动。

光发射器170可包括灯泡、发光二极管(LED)或其它类似发光装置。该光感应装置172可包括光传感器，光电池，或者晶体管，其具有被配置成响应于检测到的入射光产生输出电压的集电极底座。如图5中所示，光发射器170和光感应装置172彼此对齐并间隔开，使得光发射器170可定向至光感应装置172。该光发射器170和光感应装置172的一个示例是由RohmSemiconductor制造的RPI 579光电断路器。

如上所述，光衰减器164被配置成随着光衰减器164被膜片152响应于压力的改变来移动而改变或衰减通过光衰减器164传送到光感应装置172的光的量。例如，光衰减器164可由具有充足的光透射性的半透明材料制成，以允许一部分入射光(射至表面上的光)传送通过该光衰减器164，且不透明度量足以有效地阻挡光透射，从而作为光衰减器164的厚度的函数来减少透射通过光衰减器164的光量。通过大量实验，由于过量的透明度和不足的不透明度来阻挡光并产生光的可测量的减少，发现多种材料都不可接受。大量实验还显示，由于不足的透明度和过量的不透明度有效地阻挡了通过光衰减器164的所有的光，因此大量的材料都是不可接受的。通过大量的实验和测试，发现合适的材料具有充足的光透射性以允许一些入射光经由光衰减器164被传送，且具有充足的不透明度以阻挡光传送从而作为厚度的函数而减少通过光衰减器164传送的光量。示例性的合适材料包括由Sabic InnovativePlastic制造的420聚丁烯对苯二酸酯(Valox PBT)，或者天然聚丁烯对苯二酸酯(Valox 357-BK1001)和Plexiglass 3165 Black。在一个示例性实施方式中，光衰减器164具有可变的厚度，其被配置成作为光衰减器164的厚度的函数而减少通过光衰减器164传送的入射光的量。在0.125和0.020英寸之间的厚度中，上述材料足以阻挡入射光以产生分别在0至5伏范围内的光传感器电压输出，如下文中所述。

如图3-6中所示，所示的光衰减器164具有大体楔形配置，其具有在从底部到顶部的长度上逐渐增大的宽度。作为示例，光衰减器164的宽度可沿着长度(例如，在至少约0.250英寸)上逐渐变细，从而提供充分的厚度斜率，以允许检测在长度上通过光衰减器164的光传送的量的增量改变。继续该示例，光衰减器164的最宽部分具有至少0.090英寸的厚度166，而光衰减器164的最窄或最薄部分具有不大于0.030英寸的厚度168。

光衰减器164的位于距膜片152的最远处的部分具有最大的厚度166，而光衰减器164的位于距膜片152的最近的部分具有最薄的厚度168。这样，压力增大将升高膜片152并将光衰减器164的较薄部分移至光发射器170和光感应装置172之间，该压力增大将导致传送至光感应装置172的光量的增加。类似地，压力减小将降低膜片152并将光衰减器164的较厚部分移至光发射器170和光感应装置172之间，该压力减小将导致传送至光感应装置172的光量减少。光感应装置172相应地提供电压输出，其与经由光衰减器164传送并由光感应装置172检测的光的量相当。因此，出口压力的增大或减小相应地产生指示感应压力的电压输出的增大或减小。

光发射器170和光感应装置172在长工作时段之后可经历输出的漂移或减少。例如，LED发射的光随着时间会衰减或减少，且光感应装置172检测光水平的能力随着时间降低。在该示例性实施方式中，因此压力感应装置150可被配置成通过光衰减器164的相关位置对用于光传送的检测量的输出电压执行新颖自校准。光感应装置172被配置成提供电压输出，其在检测到的光衰减器164从该光衰减器164不位于光发射器170和光感应装置172之间的位置到该光衰减器164的部分位于光发射器170和光感应装置172之间的位置时将该电压输出从基本最大电压输出改变为部分电压输出。该光感应装置172被配置成之后提供电压输出水平，其使压力感应装置150能通过实际已知的光衰减器164相对于光感应装置172的位置而校准光感应装置172的当前电压输出。因此，一旦在光衰减器164从非漫射位置移动至光发射器170和光感应装置172之间的漫射(diffusing)位置时检测到光衰减器164的已知位置，则由于光发射器170(或者光感应装置172)的衰减引起的相对于感应到的光/电压输出的现有值的任何减少被用作误差，用来补偿与要求的压力设定相关的要求的电压设定值。在该示例性实施方式中，压力感应装置150被配置成校准其本身以补偿光发射器170或光感应装置172的输出中的偏差或衰减。

如图4和5中所示，压力感应装置150还可包括第二或冗余光发射器176和第二或冗余光感应装置178。该光发射器176和光感应装置178可用于校准光发射器170和光感应装置172。

上述压力感应装置150可用于与图1中所示阀装置100结合。使用上述压力感应装置150，可通过使用螺栓或类似装置将弹簧压靠在膜片152上而调节偏置弹簧160的力来(在制造之后或在安装时)设置阀装置100的预期完全容量操作压力设置。因此，所得到的较高的弹簧偏置力需要由作用在膜片152上的较高的工作压力平衡，以维持光衰减器164在光发射器170和光感应装置172之间的位置。通过示例表示，例如，可将阀装置100的预期全容量的工作压力设定设置在3-1/2英寸水柱，在该压力下压力感应装置150可提供约3.0伏的输出电压。随后的高于3-1/2英寸完全容量工作压力的出口压力增加将增大光感应装置的输出电压水平(例如至3.5伏)，其中随后调节提供至线圈120的电压以将第二阀元件114移动至更接近第二阀座104，且降低出口处的压力以实现要求的压力设置。为了示意上文说明，下面的表提供了示例传感器输出电压和相应的感应出口压力。

表3

压力(英尺水柱)	光感应装置输出(伏)
		9.5	5.00
8.0	4.25
		6.5	3.50
5.0	2.75
		3.5	2.00
2.1	1.25

在提供多级加热操作或可变加热输出的加热装置中，可控制提供至线圈120的输入电压，用于减小阀元件112、114与阀座102、104之间的打开区域，来形成低压级加热(例如，小于完全容量工作)。例如，可控制提供至线圈120的输入电压，以减小相对于阀座102、104的打开区域，从而形成与降低的加热容量水平相应的约2.1英寸水柱的输出压力，且其后根据感应到的压力输出电压控制线圈120的输入电压以根据需要可调节地位移阀元件来保持约2.1英寸水柱的预期出口压力。该方法与移动给定步数来将阀元件移动至单个位移位置的步进电机(或将阀元件移动至设定的位移位置的常规阀)相反，其中该单个位移位置被预期提供预期出口压力。

与工作以将阀元件移动至提供预期出口压力的设定位移位置的一些常规阀不同，阀装置100感应在出口106处的压力并持续地控制用于螺线管致动的输入电压以根据需要调节至少一个阀元件(如，112、114)相对于至少一个阀座(102、104)的位移，从而实现和维持预期出口压力，其可以是3.5英寸水柱的完全工作压力，2.1英寸水柱的低压级工作压力，或者其间的任何数量的预期工作压力。通过获得指示感应到的在阀出口106压力的输出电压，可控制至线圈120的输入电压以解决线圈120的温度的升高和电阻的增大，在阀装置100的入口处的压力的增大或减小，以及在出口106的压力下游的增大或减小。因此，可根据指示感应的出口压力的输出而控制至线圈120的输入电压，以将出口106处的压力持续地维持在预期工作压力。

在示例性实施方式中，可共同或结合使用压力感应装置150(图3-5)和阀装置100(图1)，用于调节气流来改变加热装置或设备的加热输出。在另外或可选的示例性实施方式中，压力感应装置150(图3-5)和阀装置100(图1)还可与控制器或控制系统结合使用，用于根据感应到的压力控制阀装置的工作。因此，这里所公开的示例性实施方式可包括阀装置100，压力感应装置150，和控制器。现参考图10，示出了控制器，控制系统或控制装置600，其可连接至压力感应装置150和连接至阀装置100的线圈120。在该示例性实施方式中，控制器600被配置成根据压力感应装置150的输出电压确定感应压力，以及根据感应压力调节提供至线圈120的输入电压，从而调节至少第二阀元件114和第二阀座104之间的打开区域以实现预期出口压力。

除了调节阀或阀装置100，压力感应装置150可以可选地结合至或用于不同的阀。例如，图6示出了阀装置100’，其中还可使用压力感应装置150。在该示例性实施方式中，阀装置100’包括响应于提供至线圈120的输入电压相对于阀座(未示出)移动的阀元件(未示出)。阀装置的一个示例是由艾默生电气公司的White-Rodgers Division所制造的36E27调节气体阀。因此，该实施方式包括与压力感应装置150(图3-5)结合的阀装置100’(图6)，用于调节改变加热装置的加热输出的气体流。

在另外的或可选的示例性实施方式中，压力感应装置150(图3-5)和阀装置100’(图6)还可用于与控制器或控制系统结合，以根据感应到的压力控制阀装置100’的工作。因此，这里所公开的示例性实施方式可包括阀装置100’，压力感应装置150，和控制器。参考图10，示出了控制器或控制系统600，其可连接至压力感应装置150和连接至阀装置100’的线圈120。在该示例性实施方式中，控制器600被配置成根据压力感应装置150的输出电压确定感应的压力，并且根据感应的压力调节提供至线圈120的输入电压，从而调节阀元件和阀座之间的打开区域以实现预期输出压力。

图7示出了压力感应装置250的另一个示例性实施方式，其可用于这里所公开的任何一个或多个阀装置(如，100、100’等)或者其它合适的阀(如，36E27调节气体阀等)。如图7中所示，压力感应装置250包括膜片252，光阻断器264，第一和第二光发射器270、276，以及第一和第二光感应装置272、278。

膜片252包括第一和第二侧252a、252b。第一侧252a与阀装置中的加压容积连通，例如膜片252可响应于作用在膜片252的第一侧252a上的压力的改变而移动。光阻断器264被膜片252移动，因此作用在膜片252上的压力的改变使得膜片252升高或降低光阻断器264。

在该示例性实施方式中，光阻断器264由基本阻挡通过光阻断器264的光传送的材料构成。光阻断器264的该材料可具有一致或恒定的给定厚度，且因此不改变或逐渐变细。

光发射器270、276和光感应装置272、278被相对于光阻断器264而设置(在其相反侧)，从而检测其间的光阻断器264的移动。在该示例中，第一光发射器270和第一光感应装置272被设置在光阻断器264的相反侧以检测膜片252暴露于第一压力的时间，在该第一压力在膜片252将光阻断器264移动到第一光发射器270和第一光感应装置272之间。第二光发射器276和第二光感应装置278被设置在光阻断器264的相反侧，高于第一光发射器270和第一光感应装置272或在第一光发射器270和第一光感应装置272上方。在该示例性方式中，第二光发射器276和第二光感应装置278能够检测到光阻断器264在第二光发射器276和第二光感应装置278之间移动的时间，此时膜片252暴露在比第一压力更大的第二压力下。因此，具有与膜片252连通的出口的阀(例如，阀装置100或100’等)的预期压力可通过在阀的第一和第二位置之间插值(interpolating)而形成(例如，向线圈提供第一和第二电压以形成第一和第二阀元件位移)，在该第一和第二位置通过第一和第二光感应装置272、278检测光阻断器264，与第一和第二压力相应，如下文中将说明的。

在工作中(如，在制造的时候)，当检测到光阻断器264位于第一光发射器270和第一光感应装置272之间时，测量第一出口压力。当检测到光阻断器264位于第二光发射器276和第二光感应装置278之间时，测量第二出口压力。根据与第一和第二出口压力相关的第一和第二传感器272、278的已知位置，可通过与第一和第二出口压力相应的第一和第二光感应装置272、278的已知位置相关的第一和第二阀元件位置(或提供至阀的线圈的第一和第二电压)之间进行插值而形成第一出口压力和第二出口压力之间的预期出口压力。阀元件位置(或提供至线圈的电压)的控制可包括与第一和第二光传感器272、278的位置相对应的线圈输入电压之间的插值，从而确定第一出口压力和第二出口压力之间的任何数量的可调节位置。

在示例性实施方式中，压力感应装置250(图7)可与阀装置100(图1)，阀装置100’(图6)，或任何合适的用于调节气体流从而改变加热装置或设备的加热输出的阀共同或结合使用。通过进一步示例的方式，除了调节阀、阀装置100或者阀装置100’，压力感应装置250可以可选地结合至或用于不同的阀。例如，压力感应装置250可用于或结合至由艾默生电气公司(Emerson Electric Co.)的White-Rodgers Division制造的36E27调节气体阀。

在另外的或可选的示例性实施方式中，压力感应装置250(图7)和阀装置(如，阀装置100(图1)，阀装置100’(图6)等)还可用于与控制器或控制系统(如，控制器600(图10))结合，用于根据感应到的压力控制阀装置的工作。因此，这里所公开的示例性实施方式可包括阀装置100或100’，压力感应装置250，以及控制器600，其中控制器600连接至压力感应装置250和线圈120。控制器600可被配置成根据压力感应装置250的输出确定感应的压力，并且部分地根据感应的压力调节提供至线圈120的输入电压，从而调节阀元件和阀座之间的打开区域来实现预期出口压力。因此，可根据压力感应装置250的输出而形成阀装置的预期压力。

图8示出了压力感应装置350的另一个示例性实施方式，其可用于这里公开的阀装置(如，100、100’等)中的任一个或多个或其它合适的阀(如，36E27调节气体阀等)。如图8中所示，压力感应装置350包括具有第一和第二侧352a、352b的膜片352。第一侧352a与阀装置中的加压容积连通，使得膜片352响应于作用在膜片352的第一侧352a上的压力的改变而可移动。

可移动开关触发器364由膜片352移动，使得作用在膜片352上的压力改变引起膜片352升高或降低开关触发器364。压力感应装置350还包括第一和第二开关装置372、378。第一开关装置372被设置成当膜片352暴露在第一压力时检测到可移动开关触发器364。第二开关装置378被设置在第一开关装置372上方，且可操作以在膜片352暴露在比第一压力高的第二压力时检测到可移动开关触发器364。第一开关装置372和第二开关装置378相应地提供指示第一压力和第二压力的输出。

如图8所示，开关触发器364被设置在压靠膜片352的销362上，使得作用在膜片352上的压力改变引起膜片352升高或降低销362和开关触发器364。开关触发器364以与销362的方向大体垂直的方向从销362延伸并向外超过销362。第一传感器/开关装置372被设置在第二传感器/开关装置378下方，使得开关触发器364在第一和第二触发器/开关装置372、378之间向上和向下移动。

第一传感器/开关装置372相对于开关触发器364设置，使得开关触发器364接合或使得第一开关装置372开关。第一传感器/开关装置372优选地被设置在开关触发器364的标称位置下方，在该标称位置阀元件将工作以提供预期额定出口压力。第二传感器/开关装置378被设置在开关触发器364的标称位置的上方。

在工作中(如，在制造时)，当第一传感器/开关装置372检测到与开关触发器364的接触时，测量第一出口压力。当第二传感器/开关装置378检测到与开关触发器364的接触时，测量第二出口压力。根据与第一和第二出口压力相关的第一传感器/开关装置372和第二传感器/开关装置378的已知位置，可通过与第一和第二出口压力相应的第一传感器/开关装置372和第二传感器/开关装置378的已知位置相关的第一和第二阀位置(或提供至阀的线圈的第一和第二电压)之间进行插值而形成第一出口压力和第二出口压力之间的所需出口压力。阀元件位置(或提供至线圈的电压)的控制可包括向线圈提供与第一传感器/开关装置372和第二传感器/开关装置378的位置相应的输入电压之间的插值，以确定在第一出口压力和第二出口压力之间的任何数量的可调节位置。

在示例性实施方式中，压力感应装置350(图8)可与阀装置100(图1)、阀装置100’(图6)，或任何其它合适的阀共同或结合使用，来调节气体流而改变加热装置或设备的加热输出。例如，压力感应装置350可用于或结合至由艾默生电气公司的White-Rodgers Division制造的36E27调节气体阀。

在另外或可选的示例性实施方式中，压力感应装置350(图8)和阀装置(如，阀装置100(图1)，阀装置100’(图6)等)还可用于与控制器或控制系统(如，控制器600(图10)等)结合，用于根据感应压力控制阀装置的工作。因此，这里所公开的示例性实施方式可包括阀装置100或100’，压力感应装置350，以及控制器600，其中控制器600连接至压力感应装置450和线圈120。控制器600可被配置成根据压力感应装置350的输出确定感应压力，并且部分地根据感应压力调节提供至线圈120的输入电压，从而调节阀元件和阀座之间的打开区域来实现预期出口压力。因此，可根据压力感应装置350的输出而形成阀装置的预期压力。

图9示出了压力感应装置450的另一个示例性实施方式，其可用于这里公开的阀装置(如，100、100’等)中的任一个或多个或其它合适的阀(如，36E27调节气体阀等)。如图9中所示，压力感应装置450包括具有第一和第二侧452a、452b的膜片452。第一侧452a与阀装置中的加压容积连通，使得膜片452可响应于作用在膜片452的第一侧452a上的压力改变而移动。

压力感应装置450包括设置在膜片452上的芯子464，使得芯子464与膜片454一起响应于作用在膜片452上的压力改变而移动。芯子464相对于变压器(transformer)472移动。变压器472提供随着芯子464的移动而改变的电流输出。变压器472所提供的电流输出与作用在膜片452上的压力改变相当。膜片452可被设置在阀本体中。此外在该示例中，芯子464可以是变压器472的一部分。在工作中，可根据压力感应装置450的输出控制至阀的线圈(如，线圈120)的输入电压，从而调节阀元件和阀座之间的打开区域来实现预期出口压力。

在示例性实施方式中，压力感应装置450(图9)可与阀装置100(图1)、阀装置100’(图6)，或任何其它合适的阀共同或结合使用，来调节气体流而改变加热装置或设备的加热输出。例如，压力感应装置450可用于或结合至由艾默生电气公司的White-Rodgers Division制造的36E27调节气体阀。

在另外或可选的示例性实施方式中，压力感应装置450(图9)和阀装置(如，阀装置100(图1)，阀装置100’(图6)等)还可用于与控制器或控制系统(如，控制器600(图10)等)结合，用于根据感应压力控制阀装置的工作。因此，这里所公开的示例性实施方式可包括阀装置100或100’，压力感应装置450，以及控制器600，其中控制器600连接至压力感应装置450和线圈120。控制器600可被配置成根据压力感应装置450的输出确定感应压力，并且部分地根据感应压力调节提供至线圈120的输入电压，从而调节阀元件和阀座之间的打开区域来实现预期出口压力。因此，可根据压力感应装置450的输出而形成阀装置的预期压力。

根据本公开的另外的方面，提供了控制器或控制系统的示例性实施方式，用于根据压力感应装置的输出控制阀装置。例如，图10示出了控制器或控制系统600的示例性实施方式，其可用于根据压力感应装置，例如压力感应装置150(图6)，250(图7)，350(图8)，450(图9)等，的输出控制阀装置100(图1)，阀装置100’(图6)，36E27调节气体阀，或者其它合适的阀。

如图10中所示，控制器600包括与压力感应装置通信的微处理器602，该压力感应装置提供输出，其指示诸如图1中所示的阀装置100的阀装置中的加压容积中的压力。压力感应装置可以是上述压力感应装置150、250、350或450中的任一个，或者可选地可以是提供指示压力的输出的任何合适的压力感应装置，例如由Dytran制造的具有50mV/psi的输出的2006V2压力转换器/传感器。作为进一步的示例，微处理器602可以是由微芯科技公司(Microchip Technology,Inc.)制造的PIC 12F615/683微处理器。

控制器600和/或微处理器602被配置成控制提供至线圈的输入电压。该线圈可以是图1中所示的线圈120，其根据线圈120取决于提供至线圈120的输入电压产生的磁场而改变在第一和第二阀元件112、114相对于至少第二阀座104之间的打开区域。

控制器600和/或微处理器602被配置成根据压力感应装置(如，150、250、350或450)的输出而确定感应出口压力，且根据感应出口压力相应地调节提供至线圈120的输入电压，从而调节开口区域(例如，在第一和第二阀元件112、114和第二阀座104之间的区域)以实现在阀装置100的出口106处的预期压力。

控制器600可具有输入连接器604，其被配置成从炉子(furnace)控制器(未示出)接收要求在特定工作容量水平的加热操作的输入信号。控制器600和/或微处理器602被配置成检测具有特定具体工作容量水平的频率的输入信号的出现。例如，输入控制信号可以是具有百分之四和百分之九十五之间的占空比的脉宽调制(PWM)信号，其中输入信号可以是脉宽调制信号，其中在百分之四和百分之九十五之间变化的占空度分别对应在加热装置的完全工作容量水平的百分之三十五和百分之百之间变化的工作容量水平。该控制器600和/或微处理器602被配置成响应输入控制信号而产生给定的输入电压信号至线圈120，如下文中将说明的。

微处理器602具有存储器(如，可编程只读存储器)，其被编码有一个或多个指令，该指令可操作以确定待提供至线圈120(如图1中所示)的输入电压，以引起阀元件(如，图1中的第一和第二阀元件112、114)的位移，从而改变出口106处的气体压力以与炉子控制器(如，集成炉子控制器(IFC))要求的工作容量水平相应。炉子控制器可向控制器600和微处理器602提供24伏交流电。控制器600和/或微处理器602被配置成产生输入电压信号以指示或引起线圈120将阀元件(如，第一和第二阀元件112、114)移动预定量，从而形成与预期工作容量水平相应的气体压力，如下文中将说明的。

如图10中所示，光阻断器(如，光传感器172(图3)等)的输出连接至微处理器602的模拟输入/输出管脚。来自光阻断器装置的一个或多个输出的移动平均值可用于根据来自光阻断器装置的模拟至数字读数而确定在任何时间点的光阻断器输出。光阻断器优选地包括晶体管，其在激活区被操作。光阻断器的输出可根据光阻断器所检测的入射光的量而在0和5伏直流电之间变化。

微处理器602被配置成或编程为包括光阻断器输出“设定值”，其与预期感应出口压力相应，例如，且还可包括与设定值相关的容许公差或振幅(误差范围)。可在微处理器602的软件中设置该设定值和误差范围。微处理器602初始地(如，在加电时)向场效应晶体管(FET)提供具有默认占空度的脉宽调制(PWM)信号一预定时间段，该场效应晶体管控制提供至线圈120的输入电压和/或信号以改变在阀100的出口处的压力。在经过预定时间段之后，确定光阻断器装置输出相对于“设定值”的误差。根据光阻断装置的输出，使用基于分时的PID(比例积分微分)算法来确定PWM信号占空(如，信号为“高”的时间相对于信号为“低”的时间的比例)中的改变，其将改变提供至线圈120的输入电压或信号，从而改变在出口处的压力以实现预期压力和目标/设定值。当确定的误差在允许的误差范围内时(例如，如软件中所确定的)，则PWM信号的占空度不改变。

因此，控制器600和/或微处理器602被配置成产生控制信号，用于控制提供至线圈的输入电压，从而将至少一个阀元件(如，112、114)相对于至少一个阀座(如，102、104)位移，从而形成与预期工作容量水平相应的出口压力。微处理器602还被配置成将指示出口处压力的压力感应装置(如，150、250、350、450)输出与关于预期工作容量水平的预定压力相关的设定值比较，以确定与预定压力值相关的误差量，且确定与线圈的控制信号相关的校正值，用于调节阀元件(如，112、114)的位移来实现与预期工作容量水平相应的预期出口压力。微处理器602被配置成产生控制信号，用于根据确定的校正值控制提供至线圈120的输入电压的施加，从而位移阀元件以基本实现与加热设备预期工作容量水平相应的预期出口压力。

控制器600可产生除了脉宽调制信号以外的控制信号，其中该信号适用于控制提供至线圈的输入电压。图1中所示的阀装置100可用于任何上述压力感应装置150、250、350或450，或者可选地用于任何合适的提供指示压力的输出的压力感应装置，例如Dytran制造的具有50mV/psi输出的2006V2压力转换器/传感器。可将多种压力感应装置150、250、350或450用于多种阀，该阀被配置成改变打开区域以改变阀的输出。因此，提供了压力感应装置、阀装置和控制器的多种组合。参考图11，图表示出了根据本发明的压力感应装置和阀部件的多种可能组合。例如，压力感应装置150具有半透明的光衰减器164，其可用于如图6所示的阀装置100’，图1中所示的阀装置100，其它调节阀等。作为另一个示例，阀装置100可用于常规的压力感应装置700，如702所示，或者阀装置100可用于多种压力感应装置150、250、350或450。

根据本发明的方面，调节气体阀的示例性实施方式包括或结合有共轴的阀组件，作为由从板上(onboard)压力感应组件接收信息的板上微处理器所控制的断路和调节部件。压力感应组件由膜片构成，该膜片作用在变厚度的半透明材料所构成的元件上，光发射器和收集器在该元件的各侧上。发射器/收集器的变电压输出作为半透明元件的运动的函数，响应于压力的改变，用于控制共轴组件来调节阀的输出。

根据本公开的方面，公开了具有集成安全指示器的气体阀装置的电子压力传感器的示例性实施方式。在该示例性实施方式中，压力传感器在阀内部，且用于在阀应关闭时检测泄露情况。传感器包括具有输入线圈、输出线圈和可移动芯子(如，线性可变差动变压器)的变压器，该可移动芯子耦接在、设置在或连接至膜片，膜片作为气体压力的函数而移动。该输入和输出线圈以平行关系设置，使得第一或输出线圈被设置在第二或输入线圈中。该内部压力传感器可用于感应、监控和/或检测内部泄露，如在电动燃料气体阀中不需要时出现的气体(流)压力。通过使用变压器，输入和输出线圈，以及可移动芯子，可通过测量输出线圈的电压或电流而测量输入和输出线圈中的芯子的位置。增加的芯子的接合提高变压器的效率。芯子可悬挂在膜片和弹簧之间，随着压力增大，膜片移动并推动芯子继续进入线圈，提高了变压器效率并增加了输出线圈信号。可将调节芯子的“零压力”位置的装置结合至弹簧压力的调节或线圈在芯子上的可调节位置。电子器件中的逻辑可被配置成允许压力传感器听觉地或视觉地警告终端用户在不需要的时候出现压力，如在泄露控制情况中发生的。因此该组件可操作以输出对压力变化的模拟响应。

根据本发明的方面，公开了用于气体阀的附加感应模块的示例性实施方式。在该示例性实施方式中，该附加压力感应模块包括膜片开关以感应出口压力。尽管在一些实施方式中压力感应能力可位于阀本体本身中，然而该具体实施方式将压力感应模块设置在连接至或独立于气体阀本体或入口燃烧管的单独本体中。自传感器的出口可连接至气体阀上的板上控制器或者直接连接至炉子控制器(如，集成炉子控制(IFC))，使得炉子控制器可操作阀中的调节机构。在后一个示例中，由于用于控制的算法可给与炉子控制器，所以气体阀不需要具有板上控制器。

作为示例，附加的压力感应模块可被旋至气体阀的出口测压孔中。在该示例中，泄漏限制孔供给小膜片的下侧。小膜片可以是可调节弹簧加载的，作为对压力的反作用，使得膜片基于气体压力抵抗弹簧力线性移动。两个独立可调节的光传感器可被设置为由膜片的线性移动触发。该两个传感器的输出可转换为具有最多四个不同状态的数字输出，其可由炉子控制器用于形成闭环反馈。

根据本应用的方面，公开了闭环调节共轴气体阀的示例性实施方式。在该示例性实施方式中，调节气体阀使用或包括共轴的级联阀组件，其可用于调节通过阀的流动和压力。该组件可用于与固定值电-机传感器结合以设定阀级。该阀包括内部压力转换器和冗余压力传感器组件，其包括由作用在膜片上的气体压力所致动的“标记(flag)”所触动的两个开关。在该示例实施方式中，基于光学技术的可变输出传感器可用作与开关类型输入相反。作为一个示例，一个实施方式可包括低压电子压力感应，其提供更多的控制选择和热补偿。这还允许自诊断性能的其它功能。因此，该示例性实施方式可包括如上所公开的闭环调节，共轴线圈功率调节(如，电压、安培数或PWM控制)，以及美国专利6,047,718所公开的共轴功能和特征，在此结合其全部内容作为参考。共轴功能可提供阀冗余和有效的流动路径，其进而允许相对小阀中的高容量。该共轴线圈功率调节可提供精确的流动控制，并允许1、2或3阶段调节以及全调节。该闭环调节可使得阀独立于流动率、孔尺寸或下游限制。通过该示例性实施方式所实现的额外的可能优点可包括高和低出口压力设定值限制，自诊断功能，限制泄露检测，冗余压力感应，和压力感应精确度确认中的一个或多个(但不需要是任一个或全部)。

根据本申请的多个方面，公开了使用光传感器给出所需输出的系统和方法的示例性实施方式。在工作过程中，阀出口可随着温度以及随着阀在感应方法的位置的改变而改变。一种解决和补偿其的方法是与阀连通，其中已知的点是并存储在存储器(如，永久性存储器)中。在一个示例性实施方式中，根据校准的两个已知的点可用于控制单级、两级或调节阀。例如，两个光传感器被设置成使得一个光传感器位于单级(single stage)的单个设置(singlesetting)之上，且另一个光传感器位于单级的单个设置之下。对于两级应用，一个光传感器位于两级的上部设置(upper setting)之上，且另一个光传感器位于两级的下部设置之下。在测试过程中，当接着阀设置完毕时，出口压力读数可被存储在该两个光传感器的永久存储器中。接着，根据模型，控制可在该两个已知的点之间插值，以达到一个、两个或多个点。根据具体的应用，电流或电压可被测量并用于该插值。此外，示例性实施方式还可包括感应温度以将其平均效应加至出口压力或从出口压力减去。可以另外的传感器的形式将冗余(redundancy)加入。

根据本发明的多个方面，公开了系统和方法的示例性实施方式，其中光学器件用于感应两个已知点之间的位置和/或作为用于阀控制的PID(比例积分微分)控制环的输入。示例性实施方式包括传感器，其被配置成(例如，具有渐变区域的传感器，霍尔传感器)使得从发射器到接收器有变水平或量的光。作为示例，使用具有在两个端点之间可变输出的光传感器或霍尔传感器。可通过设置在发射器和收集器光二极管之间的中间物提供或产生可变性，例如通过可变厚度的材料，墨屏蔽，材料的选择，变宽度的槽，等。变化的输出指示阀的输出压力。发射器发出的光的量可改变(例如，通过脉宽调制(PWM))以控制感应的范围并将其保持在预期区域。该控制可选择低或高端并调节在发送端的光，使得当位置在该端时接收器开始完全传送或几乎完全传送，取决于哪一个更合适。例如，在发送器的光输出的调节可在时间和温度上帮助LED。霍尔方法还可用于感应接近该两个光学数字传感器中的一个的范围。在该示例中，传感器可用于在控制燃料气阀中的内反馈和/或设置两个端点并在其间插值以确定系统的工作范围。该示例性实施方式可用于提供用于PID控制的模拟信号，用于单级或两级控制以及调制控制。

因此，本领域技术人员应理解，上述实施方式及其组合可用于具有上述公开特征的任何组合的多种类型的系统，而不用应用其它的。应理解，上述气体阀和控制器可用于其它形式的加热和冷却设备，包括水加热器和锅炉设施。因此，应理解可应用所公开的实施方式及其变化而不偏离本发明的范围。

提供示例实施方式，使得本公开为彻底的且完全地向本领域技术人员传达了范围。提出了诸如具体构件、装置和方法的示例的多种具体细节，以提供对本公开的实施方式的彻底理解。本领域技术人员应理解，不需要使用具体的细节，示例性实施方式可应用于多种不同形式且不构成对本公开的范围的限制。在一些示例性实施方式中没有具体地说明已知的过程，已知的装置结构，和已知的技术。

这里所示用的术语是用于说明具体的示例性实施方式的目的，而不用做限制。如这里所使用的，单数形式和“这个”也可用于包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示。词“包括”、“包括有”、“包含”和“具有”是包括的，且因此指示所列出的特征、整数、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、构件和/或其组合的存在。这里所说明的该方法步骤、处理和操作不必需以上述或所示的具体顺序构成以实现其性能。

当涉及的元件或层为“位于”，“接合至”，“连接至”，或“结合至”另一个元件或层，其可直接位于，接合至，连接至或结合至另一个元件或层，或者中间插入可能存在的元件或层。相反地，当元件被称作“直接位于”，“直接接合至”，“直接连接至”，或者“直接结合至”另一个元件或层时，可不存在中间插入元件或层。其它的用于说明元件之间的关系的词可以相似方式解释(例如，“之间”与“直接之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。如这里所使用的，词“和/或”包括一个或多个相关列出词的任何和所有的组合。

尽管这里可使用词第一、第二、第三等来说明不同的元件、构件、区域、层和/或段，然而这些元件、构件、区域、层和/或段不限于这些词。这些词仅用作将一个元件、构件、区域、层和/或段区别于另一个区域、层或段。当这里使用诸如“第一”、“第二”和其它数值词时，除非上下文清楚地指示否则不表示序列或顺序。因此，下文中所说明的第一元件、构件、区域、层或段可被称为第二元件、构件、区域、层或段而不偏离该示例性实施方式的教导。

这里仅为示意的目的提供数字尺寸和值。所提供的具体的数字尺寸和值可根据具体应用和/或使用而改变，因此不用做对本公开的范围的限制。

空间相关的词，例如“内”、“外”、“之下”、“下方”、“较低”、“上方”、“较高”等，在这里用于方便如图中所示说明相对于另一个元件或特征的一个元件或特征。空间相关的词可用于除了图中所示的方向还包括使用或工作中的装置的不同方向。例如，如果图中的装置翻转过来，则被描述为另一个元件或特征的“下方”或“之下”的元件将定向为另一个元件或特征的“上方”。因此，示例术语“下方”可包括之上或之下的两个方向。装置可另外地定向(旋转90度或在另一个方向)，且相应地解释这里所使用的空间相关描述。

这里的对于给定参数的具体值和值的具体范围的公开不排除在这里所公开的一个或多个示例中有用的其它值或者值的范围。此外，可预见用于这里所说明的具体参数的任何两个具体值可限定适用于给定参数(即，给定参数的第一值和第二值的公开可理解为公开第一和第二值之间的任何值也可用于给定参数)的值得范围的端点。类似地，可理解参数的两个或多个值的范围(无论该范围是嵌套、重叠或不同)的公开包含使用公开的范围的端点所可能要求的所有的值的范围的组合。

为了示意和说明的目的提供实施方式的前述说明。其不旨在穷举或限制本公开。具体实施方式的各元件或特征通常不限于该具体实施方式，但是在可应用的情况下，是可互换且可用于选择的实施方式，即使没有具体地示出或说明。其还可以多种方式改变。该改变不看作从本公开偏离，且所有该改变都包括在本公开的范围内。

Claims (21)

1.一种阀装置，包括：

第一阀座；

与所述第一阀座基本对齐的第二阀座；

第一阀元件，所述第一阀元件可相对于所述第一阀座至少在打开位置和闭合位置之间移动，在所述打开位置所述第一阀元件与所述第一阀座间隔开，在所述闭合位置所述第一阀元件坐靠在所述第一阀座上；

第二阀元件，所述第二阀元件与所述第一阀元件基本对齐，所述第二阀元件可相对于所述第二阀座至少在打开位置和闭合位置之间移动，在所述打开位置所述第二阀元件与所述第二阀座间隔开，在所述闭合位置所述第二阀元件坐靠在所述第二阀座上；

线圈；

电枢，所述电枢可操作以响应于所述线圈产生的磁场而移动所述第一阀元件和第二阀元件；和

压力感应装置，其被配置成提供指示在所述阀装置的出口处的压力的输出电压；

从而当所述输出电压指示在所述阀装置的出口处存在压力且所述阀装置应被关闭时所述压力感应装置的输出电压能用于泄漏检测。

2.如权利要求1所述的阀装置，其中所述电枢配置成相对于所述第二阀座移动至少所述第二阀元件，以改变其间的打开区域的程度，以在所述打开区域至少部分打开的同时形成不同的出口压力。

3.如权利要求1所述的阀装置，其中所述压力感应装置配置成当所述输出电压指示在所述阀装置的出口处存在压力，且所述阀装置应被关闭且不需要压力时感应、监控和/或检测泄漏情况。

4.如权利要求1、2或3所述的阀装置，其中所述压力感应装置配置成当所述输出电压指示在所述阀装置的出口处存在压力，且所述阀装置应被关闭且不需要压力时向终端用户提供听觉和/或视觉警告。

5.如权利要求1、2或3所述的阀装置，其中所述压力感应装置包括：

膜片，其响应于作用在该膜片上的压力的变化而移动；

变压器，其包括可移动芯子，该可移动芯子连接至所述膜片使得所述可移动芯子可随着作用在所述膜片上的压力的改变而由所述膜片移动以改变所述变压器的输出，从而所述变压器可操作以提供随着芯子移动而改变的输出，其与出口压力的改变相当。

6.如权利要求5所述的阀装置，其中所述变压器包括输入线圈和输出线圈，所述输入线圈和输出线圈以平行关系设置，使得所述输出线圈被设置在所述输入线圈中，从而能通过测量所述输出线圈的电压或电流而测量所述输入线圈和输出线圈中的可移动芯子的位置。

7.如权利要求1、2或3所述的阀装置，其中所述压力感应装置被配置成响应于压力的变化而改变传送至光感应装置的光量，该光感应装置提供与传送至所述光感应装置的指示感应压力的光量相当的电压输出。

8.如权利要求1、2或3所述的阀装置，其中：

所述线圈包括螺线管线圈，其被配置成使得所述电枢可操作以根据取决于提供至所述螺线管线圈的输入电压而产生的磁场的幅值而相对于所述第二阀座移动至少所述第二阀元件来改变其间的打开区域；并且

提供至所述螺线管线圈的输入电压部分地基于所述电压感应装置提供的指示所述出口处压力的输出电压。

9.如权利要求1、2或3所述的阀装置，其中：

所述线圈是根据所提供的电压而位移所述电枢的步进电机的一部分；和/或

所述电枢被配置成移动第一距离以将所述第一阀元件在该第一阀元件的闭合和打开位置之间移动，且被配置成移动超过第一距离以将所述第二阀元件在该第二阀元件的闭合和打开位置之间移动；和/或

所述阀装置是调节阀，其被配置成在多于一个出口压力下提供操作。

10.如权利要求1、2或3所述的阀装置，其中所述压力感应装置包括：

膜片，其可响应于作用在该膜片上的压力的变化而移动；

光发射器；

光感应装置；和

光衰减器，其连接至所述膜片使得所述光衰减器可响应于作用在所述膜片上的压力的变化、通过所述膜片在所述光发射器和所述光感应装置之间移动，所述光衰减器被配置成在所述光衰减器响应于压力的变化通过所述膜片在所述光发射器和光感应装置之间移动，而衰减或改变从所述光发射器传送至所述光感应装置的光量；

从而所述光感应装置可操作以相应地提供与所述光感应装置感应的光量相当的电压输出，该电压输出指示作用在所述膜片上的感应压力。

11.如权利要求1、2或3所述的阀装置，其中所述压力感应装置包括：

膜片，其可响应于作用在该膜片上的压力的变化而移动；

第一光发射器；

第二光发射器；

第一光感应装置；

第二光感应装置；和

连接至所述膜片的光阻断器，使得当所述膜片暴露至作用在该膜片上的第一压力下时，所述光阻断器可通过所述膜片在所述第一光发射器和所述第一光感应装置之间移动，且使得当所述膜片暴露至作用在该膜片上的第二压力下时，所述光阻断器可通过所述膜片在所述第二光发射器和所述第二光感应装置之间移动；

从而可通过在第一和第二位置之间插值而形成阀装置的预期压力，在所述第一和第二位置所述光阻断器被相应于所述第一和第二压力的所述第一和第二光感应装置检测。

12.一种用于感应气体设备中的气体压力的压力感应装置，所述压力感应装置包括：

膜片，其可响应于作用在该膜片上的压力的变化而移动；

第一开关；

第二开关；和

触发器，其连接至所述膜片使得当所述膜片暴露至作用在该膜片上的第一压力时所述触发器可通过所述膜片而移动以致动所述第一开关，且使得当所述膜片暴露至作用在该膜片上的第二压力时所述触发器可通过所述膜片而移动以致动所述第二开关；

从而所述第一开关和所述第二开关装置可操作以相应地分别提供指示在所述第一压力和第二压力下的感应压力的输出，其当尽管不需要压力且所述气体设备的阀应被关闭，所述第一和第二开关的输出指示所感应的压力处于所述第一或第二压力时能用于泄漏检测。

13.如权利要求12所述的压力感应装置，其中所述压力感应装置配置成当尽管不需要压力且所述气体设备的阀应被关闭，所述输出指示所感应的压力处于所述第一或第二压力时，向终端用户提供听觉和/或视觉警告。

14.一种用于感应气体设备中的气体压力的压力感应装置，所述压力感应装置包括：

膜片，其可响应于作用在该膜片上的压力的变化而移动；和

变压器，其包括可移动芯子，该可移动芯子连接至所述膜片，使得所述可移动芯子可随着作用在所述膜片上的压力的改变而由所述膜片移动以改变所述变压器的输出，从而所述变压器可操作以提供随着芯子移动而改变的输出，其与出口压力的改变相当，从而所述变压器的输出当尽管不需要压力且所述气体设备的阀应被关闭，所述输出指示存在出口压力时，能用于泄漏检测。

15.如权利要求14所述的压力感应装置，其中所述压力感应装置配置成当所述输出电压指示在应被关闭且不需要压力的所述阀装置的出口处存在压力时，向终端用户提供听觉和/或视觉警告。

16.如权利要求14或15所述的压力感应装置，其中所述变压器包括输入线圈和输出线圈，所述输入线圈和输出线圈以平行关系设置，使得所述输出线圈被设置在所述输入线圈中，从而能通过测量所述输出线圈的电压或电流而测量所述输入线圈和输出线圈中的可移动芯子的位置。

17.一种阀装置，包括如权利要求14或15所述的压力感应装置，所述阀装置还包括阀座，线圈，和可响应于提供至所述线圈的输入电压而相对于所述阀座移动的阀元件，其中根据所述变压器的输出而控制提供至所述线圈的输入电压，以调节所述阀元件和所述阀座之间的开口从而实现预期压力。

18.一种用于控制阀装置中的加压容积中的压力的系统，该系统包括：

控制器，其与压力传感器通信，该压力传感器提供指示阀装置中的加压容积中的压力的输出，所述控制器被配置成控制提供至线圈的输入电压，根据所述线圈产生的磁场改变阀和阀座之间的打开区域，该磁场的幅值取决于提供至所述线圈的输入电压；

其中所述控制器被配置成根据所述压力传感器的输出确定感应压力，且根据所述感应压力相应地调节提供至所述线圈的输入电压，从而调节所述阀和所述阀座之间的打开区域以实现在所述阀的出口处的预期压力，

从而所述系统当尽管不需要出口压力且所述阀装置应被关闭，所感应的压力指示在所述阀装置的出口存在压力时，能用于泄漏检测。

19.如权利要求18所述的系统，其中所述系统配置成当尽管不需要出口压力且所述阀装置应被关闭，所感应的压力指示在所述阀装置的出口处存在压力时，向终端用户提供听觉和/或视觉警告。

20.一种用于控制可变容量加热装置的工作容量水平的系统，该系统包括：

螺线管线圈，其被配置成响应至所述螺线管线圈的输入电压而产生磁场，且根据所述磁场的幅值使阀元件位移以改变所述阀元件和阀座之间的打开区域，来调节出口处的压力，其中所述磁场的幅值取决于提供至所述螺线管线圈的输入电压；

压力传感器，其与所述出口连通且被配置成提供指示所述出口处的压力的输出；和

与所述压力传感器通信的控制器，所述控制器被配置成根据所述压力传感器的输出确定感应出口压力，且根据所述压力传感器指示所述出口处的压力的输出相应地控制提供至所述螺线管线圈的输入电压，从而调节所述阀元件和所述阀座之间的打开区域以实现在所述出口处的预期压力；

从而所述系统当尽管不需要压力且所述阀元件和所述阀座之间的打开区域应被关闭，所感应的出口压力指示在所述出口处存在压力时，能用于泄漏检测。

21.如权利要求20所述的系统，其中所述系统配置成当尽管不需要压力且所述阀元件和所述阀座之间的打开区域应被关闭，所感应的出口压力指示在所述出口处存在压力时，向终端用户提供听觉和/或视觉警告。