CN108468818B - 感测水控制系统的参数的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了感测水控制系统的参数的方法，所述方法包括：通过在闸门阀中的接入孔而接近所述水控制系统；至少暂时地从所述接入孔去除用于测试的水；以及感测所去除的水的参数；其中，所述接入孔限定在所述闸门阀的主体的肋板中。

Description

感测水控制系统的参数的方法

本申请是申请日为2013年1月30日、申请号为201380018687.5、发明名称为“具备传感器的闸门阀”的原案申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求在2012年1月30日递交的美国临时申请61/592,321、2012年5月7日递交的美国临时申请61/643,400、2013年1月29日递交的美国发明申请13/753,428、2013年1月29日递交的美国发明申请13/753,431的权益，所有这些申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及阀。尤其是，本公开涉及闸门阀。

背景技术

阀元件用于通过打开、关闭或部分地阻塞各种通路来调节或控制材料的流动。该阀的一种类型是闸门阀，其可以用在多种应用中。

发明内容

公开了一种闸门阀，该闸门阀具有主体、和在该闸门阀中限定的感测孔。

还公开了一种子组件，该子组件包括：主体，该主体限定感测孔；接触主体的阀盖；以及在感测孔中的管和塞子中的至少一个。

还公开了一种感测水控制系统的方面的方法，所述方法包括通过在闸门阀中的接入孔而接近水控制系统；至少暂时地从接入孔去除用于测试的水；以及感测所去除的水的方面。

还公开了一种闸门阀，该闸门阀包括主体、阀杆、以及在阀杆中限定的感测孔。

还公开了一种感测水控制系统的方面的方法，所述方法包括通过在闸门阀的阀杆中限定的接入感测孔而接近水控制系统；至少暂时地从接入感测孔去除用于测试的水；以及感测所去除的水的方面。

附图说明

说明下面的附图的特征和组件，以强调本公开的总体原理，且该附图的特征和组件不一定按比例绘制。为了一致和清楚起见，在所有附图中相应的特征和组件可以通过匹配附图标记来指定。虽然在一些附图中可以示出尺寸，但是这些尺寸仅是示例性的且不意图限制本公开。

图1是根据本公开的一个实施方式的具有主体、阀盖和管的子组件的透视图。

图2是图1的子组件的剖视图。

图3是通过图2中的细节3所表示的细节的视图。

图4是根据本公开的一个实施方式的具有图1的主体和阀盖与塞子的子组件的剖视图。

图5是通过图4的细节5所表示的细节的视图。

图6是沿着通过图2中的线6表示的平面截取的子组件的剖视图。

图7A是在闸门阀中的与图1的子组件一起使用的封装的阀盘的正视图和部分剖视图。

图7B是图7A的封装的阀盘的侧视图。

图7C是图7A的封装的阀盘的顶视图。

图8A是在闸门阀中的与图1的子组件一起使用的阀杆的侧视图。

图8B是图8A的阀杆的顶视图。

图9A是在闸门阀中的与图1的子组件一起使用的盘型螺母的顶视图。

图9B是图9A的盘型螺母的正视图。

图9C是图9A的盘型螺母的侧视图。

图10A是在闸门阀中的与图1的子组件一起使用的盘型螺母的顶视图。

图10B是图10A的盘型螺母的侧视图。

图10C是图10A的盘型螺母的底视图。

图11是在闸门阀中的与图1的子组件一起使用的上盖的顶视图。

图12是在闸门阀中的与图1的子组件一起使用的导向盖的侧视图。

图12A是在图12的线12A所指示的平面中所截取的导向盖的剖视图。

图12B是在图12的线12B所指示的平面中所截取的导向盖的剖视图。

图13A是根据本公开的一个实施方式的包括图1的子组件的闸门阀的透视图。

图13B是根据本公开的一个实施方式的包括图4的子组件的闸门阀的透视图。

图14是图13A的闸门阀的剖视图。

图15是在图14的线15所指示的平面中所截取的闸门阀的剖视图。

图16是图13B的闸门阀的剖视图。

图17是在图16的线17所指示的平面中所截取的闸门阀的剖视图。

图18是根据本公开的一个实施方式的闸门阀的剖视图。

图19是图18的闸门阀的详细视图。

具体实施方式

所公开的是与闸门阀中的流体流动的感测特征相关联的方法、系统和设备。在图1中示出具有主体110、阀盖120、和管130的子组件100。如图13A所示，子组件100并入闸门阀1000中。阀盖120包括凹口140，管130配合至该凹口140。主体110限定流体孔145，该流体孔从主体110的入口端112到出口端114基本上是连续的，以允许流体在其中流动。

如图2的剖视图所示，主体110的内部210是基本上连续的且包括流体孔145和在主体110内限定的阀腔214。该阀腔214包括阀座215。在阀盖120的腔体225中限定阀盖120的内部220。阀盖120的腔体225与阀座215流体连通，该阀座215又与流体孔145流体连通。在使用中，流体从入口112流到出口114。并入该子组件100的闸门阀1000包括封装的阀盘710(参见图7A至图7C)，作为选择性闸门，以防止流体流动。垫圈座222提供用于包含垫圈(未示出)的空间，以密封阀盖120和主体110之间的连接。阀盖120包括凸缘255，该凸缘255通过垫圈座222与主体110匹配，其中凸缘655(参见图6)与凸缘255匹配。凸缘255允许螺栓将阀盖120固定至主体110。凸缘255在最外面的程度257处结束。凸缘655在图2中容易地识别，这是因为剖视图通过肋板235截取。肋板236在主体110上的阀腔214的与肋板235相反的一侧可见。

还如图2中所示，阀盖120的凹口140与主体110的肋板235中的感测孔230对齐。感测孔230从主体110的凸缘端部240向下延伸至流体孔145。还可以看见从主体的入口端112到出口端114测量的布置长度250。

如图3所示，感测孔230包括插入部分310和螺纹部分320。同样地，管130包括柄部分330和螺纹部分340。如可见的，管130限定孔350，该孔350从管130的柄端360延伸到管130的螺纹端370，使得孔350沿着管130的整个长度是连续的。管130示出为其螺纹部分340接合感测孔230的螺纹部分320。该相互作用将管130固定在适当的位置且将管130的内表面380与外表面390密封。虽然在本实施方式中管130和感测孔230为圆柱形，但是这些形状不应该视为对本公开的范围的限制。

如图所示，管130几乎延伸感测孔230的整个长度。虽然示出沿着螺纹部分320的一些未接合的螺纹，但管130设计成尽可能远地延伸至感测孔230。管130由黄铜、不锈钢、铜、塑料、或在含水环境中低腐蚀的任何其它类型的材料制成。通常，主体110和阀盖120由铸铁制成，然而，在各种实施方式中可以使用其它类似的材料。由于铸铁在暴露于水时可以是高腐蚀性的，因此管130延伸至感测孔230中防止腐蚀、点蚀、结垢降低流体流过感测孔230的能力。通常，主体110将具有保护涂层，然而，在一些情况下，这样的保护涂层可以不容易施加到感测孔230的内部。然而，在一些情况下，将不需要管130以防止腐蚀，因为保护涂层可以施加在感测孔230的内部。在一些实施方式中，可以使用管130或另一管，但是可以不需要沿着感测孔230的整个长度延伸。

如图1至图3所示，感测孔230通常为圆柱形，然而，凹口140不是圆柱形。凹口140包括半圆柱形的部分，但是凹口140的剩余部分延伸至最外面的程度257。如果管130已经在适当的位置，则凹口140的该配置允许更容易地将阀盖120组装到主体110上。例如，在一些实施方式中，管130可以与主体110一起预制造或者可以与主体110预组装，如所提供的。对于另一示例，在一些实施方式中，子组件100可能需要维修或阀盖120可能由于破裂或其它故障而需要更换。闸门阀的尺寸设计成直径从数英寸至数英尺。尤其是在具有较大的直径的实施方式中，阀盖120可以极其重。一些闸门阀的直径大到48英寸，且直径为24英寸的闸门阀均包括重量接近5000磅的阀盖。因此，尝试将管130与阀盖120中的孔对齐可以是非常困难的。凹口140允许用户组装子组件100，以将阀盖120放置在主体110上，然后使阀盖120滑入到适当的位置，其中，凹口140与管130和感测孔230对齐。然而，在一些实施方式中，尤其是在阀盖120相对轻的实施方式中，代替凹口140，阀盖120可以包括具有开口侧的孔，如在本实施方式中。

设置感测孔230和管130的一个优点是该设置不需要增大主体110的布置长度250。因此，主体110可以用于管道系统，该管道系统已经设计用于标准的布置长度，诸如，布置长度250。有时，这样的闸门阀将需要维修，或者用以去除管道中的堵塞物、修复破裂的管道、修复无功能的闸门阀，或者用于其他目的。因此，损坏管130导致显著的风险。设置管130的另一优点是其靠近子组件100的其它部件。因此，该管130可以不易受到地上的运动的影响，无论该运动是地震引起的还是由于组装、拆卸、和子组件100埋在地下。

将管130放置在子组件100上有利的另一原因是子组件100是闸门阀1000的一部分。通常尽可能快地安装管道系统中的管道。另一方面，闸门阀(诸如闸门阀1000)通常小心处理，因为闸门阀的不适当的安装可能导致管道系统泄漏和闸门阀无功能。因此，很可能的是，如果管130和压力传感器附接到闸门阀1000的管道系统的另一部件的相反侧，可能相对易损坏且相对昂贵的传感器(诸如压力传感器)也小心处理。

如图4和图5的实施方式中所示，子组件100'可以与子组件100基本相同。然而，在一些实施方式中，代替子组件100中的管130，子组件100'可以设置有塞子510。这样的子组件100'的实施方式可以可选地使用管130。在这种实施方式中，代替塞子510，组装管道系统的用户可以可选地将管130或另一装置放置在感测孔230中。塞子510具有螺纹，以接合感测孔230的螺纹部分320。如图所示，在本实施方式中，塞子510包括六角头部520且与固定螺钉类似地操作。然而，在其它实施方式中，可以使用塞子的其它配置。在一些实施方式中，快速连接适配器可以连接至感测孔230，以允许快速组装感测设备。在一些实施方式中，管130或类似的探针可以在主体110内就地铸型。在这种实施方式中，可以不需要螺纹部分320、螺纹部分340，因为来自铸铁的冷却的压缩最可能将管130保持在适当的位置。

图6以穿过管130的轴线剖切的、且垂直于图2的视图中的剖切面的平面示出子组件100。可以看出，主体110的凸缘655与阀盖120的凸缘255一致。从该视图中，可以看出肋板235的厚度。在不同的实施方式中，肋板235具有不同的厚度。如图所示，子组件100包括6英寸的流体孔145。管130的外径约1.5英寸。肋板235(以及肋板236)的厚度大约1英寸。就这一点而论，感测孔230位于中心，从而保持肋板235的结构完整性。在较大尺寸的实施方式中，即使感测孔230和管130没有更厚，肋板235也可以更厚。因此，在较大尺寸的实施方式中，感测孔230的布置较不重要。在较小尺寸的实施方式中，较小的管130和较小的感测孔230可以用来容纳较薄的肋板235。

根据本公开的一个实施方式，如图7A到图7C所示，封装的阀盘710可以添加到子组件100中，作为闸门阀1000的一部分。如图所示，封装的阀盘710包括接触面715，该接触面715与阀座215(图2中所示)接触且利用阀座215密封。该封装的阀盘710包覆有防水材料，该防水材料有助于在闸门阀1000处于闭合位置中时密封闸门阀1000。该封装的阀盘710包括致动孔725。该封装的阀盘710通过在图8A和图8B中所示的阀杆810致动。阀杆810包括与致动孔725相互作用的螺纹部分815。阀杆810还包括螺母部分820，用户可以使该螺母部分820旋转从而致动封装的阀盘710并选择性地打开或闭合闸门阀1000。图9A到图9C示出联接阀杆810和封装的阀盘710的盘型螺母910的各种视图。图10A到图10C示出扳手式螺母1010的各种视图，该扳手式螺母1010包括指示物1020，该指示物1020示出用以将闸门阀1000置于打开位置的旋向。图11示出了上盖1110。上盖1110包括致动孔1120和两个连接孔1130a、1130b。图12示出了导向盖1210。导向盖1210附接至封装的阀盘710的侧面，从而有助于防止封装的阀盘710相对于主体110的摩擦连接。在当前实施方式中，导向盖1210由塑料制成，但在不同的实施方式中，可以使用其它类似的非粘结材料。图12A示出了导向盖的以图12中的线12A指示的面所做的剖面图，图12B示出了导向盖的以图12中的线12B指示的面所做的剖面图。

如图13A所示，闸门阀1000可以包括子组件100以及封装的阀盘710(图未示)、阀杆810(图未示)、盘式螺母910(图未示)、扳手式螺母1010、上盖1110、以及导向盖1210a、1210b(图未示)。如图13B所示，闸门阀1000'也可以包括子组件100'。图14和图15示出了闸门阀1000的剖视图。图16和图17示出了闸门阀1000'的剖视图。

当使用时，各闸门阀1000、1000'的主要操作功能是使用户选择性地防止或允许水流过流体孔145。移动封装的阀盘710，当接触面715顶住阀座215时，闸门阀1000、1000'能够被密封。致动阀杆810，使封装的阀盘710移动出流体的流动路径之外，从而打开流。

当包括管130时，如同在闸门阀1000中，感测孔230和管130的孔350提供了与主体110的内部210流体连通的流体路径。由于管道系统中的流体处于压力之下，流体被迫使通过流体路径，且压力与闸门阀1000内部的压力相等。就这一点而言，压力传感器可以置于管130的柄端360上来感测管道系统内的压力。

在其它实施方式中，其他类型的传感器可以连接至管130，来感测系统中的流体的其它方面，包括(尤其是流体是水时)浊度、氯化、和酸度(pH)等。在当前实施方式中，管130允许传感器置于闸门阀1000的外部，由此提供测量管道系统中的流体的多个方面的非侵入式装置。然而，一些传感器可以邻接管130的螺纹端部370放置，或者在一些实施方式中，一些传感器可以在流体孔145内部伸出。尤其，微电子机械系统MEMS(microelectromechanical systems)传感器可以尤其适于孔350的小空间。

将闸门阀(诸如闸门阀1000)埋于地表下6尺或更深，是常见的。在一些实施方式中，传感器(诸如压力传感器)可以以电子方式被读取，且可以包括通往表面的线路。在一些实施方式中，该线路可以连接至远程通讯器，诸如RF设备。在一些实施方式中，该RF设备将与网状网络通信。在那些实施方式中，网状网络可以沿着管道系统中的不同点测量压力，从而更容易地确定管道系统中可发生泄漏、堵塞或其它故障的位置。闸门阀1000'可以设置为具备传感器能力的闸门阀，使得管130不被包括在组件内，但可以通过用户添加。

参照图18示出和描述闸门阀2000的另一实施方式。闸门阀2000包括阀盖120、主体110、阀杆2810、上盖2110、以及其它部件和特征。可以看出，致动孔725整个延伸穿过封装的阀盘710。当闸门阀2000处于打开位置时，致动孔725与主体110的内部流体连通且流体穿过该致动孔725。就这一点而言，致动孔725可以用作测试端口。

对于之前描述的实施方式的闸门阀1000、1000'，感测孔230位于肋板235中。虽然有可能，但这样的构型将机械操作引入到阀盖120的铸造工艺中。虽然也可以铸造感测孔230，但这样的铸造会难以实现。而且，在一些应用中，感测孔230可以使阀盖120的肋板薄弱，这会是不希望的。而且，由于阀盖120由铸铁制成，则通常采取一些步骤来确保感测孔230不受腐蚀(如之前所描述的)。

为了解决这些问题，当前实施方式的闸门阀2000包括加工到阀杆2810中的感测孔2230。感测孔2230与致动孔725流体连通，使得在主体110中的流体可以通过系统中的流体压力而向上传送到阀杆2810，从而进行测试。

现在参照图19，可以看到阀杆2810与上盖2110的相互作用的细节。可以看出，感测孔2230包括轴向部分2231和径向部分2232。径向部分2232提供了测试端口的从阀杆2810的内部到外部的部分。套管1910相邻于上盖2110和阀盖120之间的阀杆2810。套管1910可以由各种材料制成，所述各种材料包括塑料、金属、复合材料等。在当前实施方式中，套管1910是环形的，如图所示的很多特征也是环形的。

当前实施方式的套管1910包括三个环形的垫圈容纳槽1912、1914、1916，垫圈1932、1934、1936容纳在该垫圈容纳槽中从而密封测试端口，防止泄露。阀杆2810包括提供与垫圈1933、1935、1937的密封界面的三个环形垫圈容纳槽1913、1915、1917。在其他实施方式中，取决于密封需求，可以包括更少或更多的垫圈容纳槽。垫圈和垫圈容纳槽的数量和构型可以随着实施方式而改变，这是本领域的技术人员会理解的。

径向部分2232与外轴环1920连通，外轴环1920是限定在套管1910中的环形槽。外轴环1920确保，无论阀杆2810相对于套管1910的取向如何，都可以布置流体连通的线路。套管1910包括两个以流体连通方式连接至外轴环1920的径向孔1925、1927。径向孔1925、1927与外套管环1930流体连通，该外套管环1930类似于外轴环1920且基本上沿着套管1910的外部连接两个径向孔1925、1927。

如图所示，外套管环1930与上盖2110中的转接器孔1940连通。在当前实施方式中，转接器孔1940包括颈部分1942和螺纹部分1944，但转接器孔1940并不需要在所有实施方式中包括任何特定的连接构型。

在当前实施方式中，感测机构(未示出)可以连接至转接器孔1940，且与闸门阀2000的内部流体连通。如关于现有技术的实施方式所公开的，如果测试端口不被使用，则闸门阀2000可以包括连接在转接器孔1940中的塞子(未示出)。为了便于参考，当前实施方式的测试端口的使用包括致动孔725、感测孔2230、外轴环1920、两个径向孔1925、1927、外套管环1930、转接器孔1940。闸门阀2000可以包括连接在转接器孔1940中的感测机构。闸门阀2000可以包括现有技术的实施方式的管(诸如管130)来连接至该感测机构。

将感测孔2230位于阀杆2810中解决了关于现有技术的实施方式提到的很多问题。由于感测孔2230没有被限定在阀盖120中，其不需要除了铸造之外的加工操作。而且，阀盖120没有因包括感测孔230而薄弱，这可以是一些实施方式中关注的问题。而且，由于阀杆2810在其整个寿命过程中接触水，其通常由基本上耐腐蚀的材料制成，或经受抑制腐蚀的过程。就这一点而言，为了保护感测孔2230不受腐蚀，不需要现有技术的实施方式中会需要的其它步骤。而且，在一些实施方式中，阀杆2810可以被加工，添加一加工步骤从而包括感测孔2230不会将另外的机构所用的额外成本或资金引入到制造阀杆2810的过程中。

在操作中，当闸门710提高时(图18和图19中没有示出)，闸门阀2000通常处于打开位置。当闸门710提升时，致动孔725与闸门阀2000的内部流体连通，且因此，暴露于管道系统中的流体压力下。管道系统中的流体压力可以使流体流入感测孔2230的轴向部分2231中，接着流入径向部分2232中。流体离开径向部分2232，进入外轴环1920中，进入两个径向孔1925、1927中，进入外套管环1930中，进入转接器孔1940的颈部1942中，接着进入转接器孔1940的螺纹部分1944中。螺纹部分1944中的流体接着被传送入感测机构中，该感测机构能够感测流体系统的各个方面，包括压力、浊度、氯化、酸度(pH)等。

在一些条件下，闸门阀2000可以改变成关闭位置。当闸门阀2000处于闭合位置时，致动孔725不与闸门阀2000的内部流体连通。然而，闸门阀2000应该在当管道系统中进行维修或确定故障时，才处于关闭位置，因此，当闸门阀2000处于关闭位置时，可不需要使用感测机构。在其它实施方式中，闸门710可以包括用以将流体从闸门710的一侧传送到致动孔725的感测孔(图未示)，且当闸门阀2000处于关闭位置时保持测试管道系统的至少一个部分的能力。

应当强调，本文描述的实施方式仅仅是可能的实现示例，仅出于对本公开的原理有清楚的理解而提出。在基本上不脱离本公开的精神和原理的情况下，可以对所描述的实施方式进行很多变形和改动。而且，本公开的范围意在涵盖以上讨论的所有元件、特征、方面的任何以及所有的组合和子组合。所有这样的改动和变型意在包括在本公开的范围中，且针对于元件或步骤的单独的方面或组合的所有可能的权利要求意在得到本公开的支持。

本领域的人员应当注意到，条件性语言，诸如“能够”、“可能”或“可以”等通常用来表示，某些实施方式包括某些特征、元件和/或步骤，但替选的实施方式不包括某些特征、元件和/或步骤，另有规定除外或在本上下文有有另外理解除外。因此，这样的条件性语言通常不意在暗示，特征、元件和/或步骤以任何方式为一个或多个特定的实施方式所需，或一个或多个特定的实施方式不一定包括用于决定(利用或不利用用户输入或提示)这些特征、元件和/或步骤是否被包括在任何特定的实施方式中或者是否要在任何特定的实施方式中执行的逻辑。

本公开中描述的各种实现可以包括另外的系统、方法、特征和优势，所述另外的系统、方法、特征和优势不一定在本文中明确公开，但对于本领域的技术人员在查看下面的详细描述和附图之后将明白。目的在于，所有这样的系统、方法、特征和优势包括在本公开内且通过所附的权利要求保护。

Claims (15)

1.一种感测水控制系统的参数的方法，所述方法包括：

通过在闸门阀中的接入孔而接近所述水控制系统；

至少暂时地从所述接入孔去除用于测试的水；以及

感测所去除的水的参数；

其中，所述接入孔限定在所述闸门阀的主体的肋板中；并且

其中，所述接入孔与由所述闸门阀的阀盖限定的凹口对齐。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述接入孔从所述主体的凸缘端部延伸至所述主体的流体孔。

3.如权利要求1所述的方法，其中，通过在所述闸门阀中的接入孔而接近所述水控制系统包括通过延伸通过所述接入孔的管而接近所述水控制系统。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述接入孔是感测孔。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述接入孔与由所述闸门阀限定的阀腔流体连通。

6.如权利要求1所述的方法，还包括密封所述接入孔。

7.如权利要求6所述的方法，其中，密封所述接入孔包括将塞子安装在所述接入孔中。

8.一种感测水控制系统的参数的方法，所述方法包括：

通过在闸门阀中的接入孔而接近所述水控制系统；

至少暂时地从所述接入孔去除用于测试的水；以及

感测所去除的水的参数；

其中，通过在所述闸门阀中的接入孔而接近所述水控制系统包括通过延伸通过所述接入孔的管而接近所述水控制系统；并且

其中，所述管至少部分地延伸通过所述闸门阀的阀盖。

9.如权利要求8所述的方法，其中，所述接入孔从所述闸门阀的主体的凸缘端部延伸至所述主体的流体孔。

10.如权利要求8所述的方法，其中，所述接入孔与由所述闸门阀限定的阀腔流体连通。

11.如权利要求8所述的方法，还包括密封所述接入孔。

12.如权利要求11所述的方法，其中，密封所述接入孔包括将塞子安装在所述接入孔中。

13.一种感测水控制系统的参数的方法，所述方法包括：

通过在闸门阀中的接入孔而接近所述水控制系统；

至少暂时地从所述接入孔去除用于测试的水；以及

感测所去除的水的参数；

其中，通过在所述闸门阀中的接入孔而接近所述水控制系统包括通过由所述闸门阀的封装阀盘限定的致动孔而接近所述水控制系统。

14.如权利要求13所述的方法，其中，所述致动孔与由所述闸门阀限定的阀腔流体连通。

15.如权利要求13所述的方法，其中，所述闸门阀的阀杆限定感测孔，并且，所述感测孔与所述接入孔流体连通。

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