DE112006003797T5

DE112006003797T5 - Energieerzeugung für Ventilbetätiger

Info

Publication number: DE112006003797T5
Application number: DE200611003797
Authority: DE
Inventors: William T. Dolenti; Daniel J. Morris; Daniel Carlson; Byron A. Fleury; David M. Simmons
Original assignee: Flowserve Management Co
Current assignee: Flowserve Management Co
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2006-03-07
Publication date: 2009-01-08
Anticipated expiration: 2026-03-08
Also published as: GB0817980D0; US8424838B2; WO2007102811A1; US20130199322A1; US20090090880A1; CA2644180C; BRPI0621387A2; GB2449827A; US9906100B2; BRPI0621387B1; US20180191227A1; CN101438056A; DE112006003797B4; CN101438056B; GB2449827B; US10989175B2; CA2644180A1

Abstract

Verfahren zur Versorgung eines Teils eines Ventilbetätigers mit Energie, wobei das Verfahren umfasst:
ein Betreiben des Ventilbetätigers, um mechanische Energie zu erzeugen;
ein Umwandeln eines Teils der mechanischen Energie in elektrische Energie; und
ein elektrisches Versorgen des Teils des Ventilbetätigers mit elektrischer Energie.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Ventilbetätiger und genauer auf die Energieerzeugung für die Elektronik von Ventilbetätigern.
Hintergrund
Ventilbetätiger werden verwendet, um Ventile zu bedienen und werden in vielfachen Formen, Größen, Gestalten hergestellt und sind vielfach einsetzbar. Es ist normal für den Bediener eines Ventilbetätigers, die genaue Stellung des Ventils kennen zu wollen. Absolute Codierer und inkrementale Codierer wurden mit Ventilbetätigern verwendet, um die Stellung eines Ventils zu bestimmen. Die Codierer verfolgen die Stellung des Ventilbetätigers, um die entsprechende Stellung des Ventils zu bestimmen.
Absolute Codierer verwenden eine einzigartige Signatur für jede Stellung eines Ventilbetätigers. Absolute Codierer umfassen oft entweder eine einzige Scheibe oder mehrere Scheiben, welche gedreht werden, wenn der Ventilbetätiger sich in verschiedene Stellungen bewegt. Die einzige oder viele Scheiben eines absoluten Codierers haben Markierungen, von welchen verschiedene Kombinationen eine einzigartige Signatur für jede Stellung eines Ventilbetätigers bereitstellen. Diese einzigartige Signatur kann zu jeder Zeit analysiert werden, um die Stellung des Ventilbetätigers zu bestimmen.
Inkrementale Codierer auf der anderen Seite haben keine einzigartige Signatur für jede Stellung des Ventilbetätigers. Stattdessen verfolgen inkrementale Codierer Veränderungen in dem Ventilbetätiger in Bezug auf einen zufälligen Startpunkt, wie z. B. die voll geschlossene Stellung eines Ventils. Ein inkrementaler Codierer, welcher auch als relativer Codierer bezeichnet wird, kann eine einzige Scheibe mit einer Folge von doppelten Markierungen um die Kante der Scheibe sein. Wenn sich die Scheibe dreht wird jedes Mal ein Stellungswechsel aufgezeichnet, wenn die Markierung an einem Punkt vorbeikommt. Zum Beispiel, wenn eine Scheibe einhundert Markierungen um die Kante der Scheibe hätte, könnte die Scheibe viele Male gedreht werden, so dass mehrere hundert Markierungen gezählt werden könnten, um Positionsveränderungen anzuzeigen. Solange wie die Markierungen im Speicher eines Computers aufgezeichnet werden, ist die Ventilbetätigerstellung bekannt und kann durch fahrzeugeigene Elektronik angezeigt werden, indem Statuskontakte, Datenbits in benutzerlesbaren Datenregistern oder alphanumerische Anzeigen verwendet werden.
Ventilbetätiger werden oft auch ein Handrad haben für den Fall, dass der elektrische Motor entweder ausfallen sollte oder ein Stromausfall vorhanden sein sollte, so dass eine manuelle Betätigung des Ventils zur Verfügung steht. Jedoch könnte ein Stromausfall in einer falschen Stellungsanzeige resultieren, wenn das Handrad bewegt wird während der Strom aus ist und es keine Datensicherung oder redundante Stromversorgung gibt. Nachdem das Handrad bewegt wird, kann das Fehlen des Updatens darin resultieren, dass der Ventilbetätiger eine Stellung angibt, das Ventil aber tatsächlich in einer anderen Stellung ist. Betätiger, welche absolute Codierer verwenden, korrigieren automatisch die Stellungsangabe sobald die Stromversorgung wieder hergestellt ist. Betätiger, welche inkrementale Codierer verwenden, müssen eine Datensicherung oder redundante Stromversorgung aufweisen, um ihnen zu ermöglichen, einen totalen Verlust der Stellungsinformation während eines Stromausfalls zu vermeiden. Für diesen Fall, wenn der Strom ausgefallen ist, kehrt der inkrementale Codierer zu seiner Startstellung zurück oder sein Durchlaufzähler wird in einem nicht volatilen Speicherort in der fahrzeugeigenen Elektronik gespeichert. Wenn das Handrad an einem inkrementalen Codierersystem bewegt wird, wird die Elektronik weiterhin die Stellung verfolgen, so lange wie die Datensicherung oder die redundante Versorgung am Leben bleibt. Wenn jedoch die Datensicherung oder die redundante Stromversorgung ausfällt (z. B. tote Batterie), wird der inkrementale Codierer, welcher auf dem Betätigungssystem beruht, seine eigenen Stellungswahrnehmung verlieren, wenn der Nutzer das Handrad bewegt nachdem die Datensicherung oder redundante Stromversorgung ausfällt. Inkorrekte Stellungsinformation könnte wiederum zu Ventilschaden und inkorrekter Betätigung eines Prozesses führen, welcher durch das Ventil gesteuert wird. Entweder absolute oder inkrementale Codierer basierte Systeme können eigene Stellungsinformation bei Verlust der normalen Energie erhalten, solange eine Datensicherung oder eine redundante Energieversorgung existiert. Ein absolutes Codierersystem kann seine Fähigkeit verlieren, die eigene Stellung während eines totalen Energieverlustes anzugeben, aber es wird sich sofort wieder herstellen bei Instandsetzung der Energie. Auf der anderen Seite wird das inkrementale System nach einem totalen Energieausfall zu rekalibrieren sein, wenn der Nutzer auch das Handrad während des Energieausfalls bewegt hat. Benutzer sind typischerweise zurückhaltend ein Ventil zu bewegen, welches in einem aktiven Prozess wirkt, nur um den Stellungssensor zu rekalibrieren. Um dies zu tun, sogar an einem einzigen Ventil, verlangt es oft eine vollständige Betriebsstilllegung.
Die Wahrnehmung der Stellungsinformation von entweder einem absoluten oder inkrementalen Codierer verlangt elektrische Energie. Zusätzlich, wenn ein inkrementaler Codierer verwendet wird, gibt es eine zusätzliche Energieanforderung, um die Stellungsinformation in einem Speicher zu speichern. Absolute Codierer verlangen keine Speicherung der Stellungsinformation, da die Information schon vom absoluten Codierer bestimmt werden kann. Ventilbetätiger, welche inkrementale Codierer verwenden, verlangen Batteriedatensicherung, um die Stellungsinformation beim Eintritt eines Energieverlusts zu erhalten. Für beide, absolute und inkrementale Codierer, ist eine Datensicherungsenergiequelle nötig, um die Stellungsinformation während eines Hauptenergieabfalls anzuzeigen.
Es gibt eine Notwendigkeit im Stand der Technik, aufgefrischte Stellungsinformation elektronisch während manueller Betätigung eines Ventilbetätigers anzuzeigen, ohne die Notwendigkeit für eine Datensicherungsbatterie. Eine Notwendigkeit existiert im Stand der Technik, die anderen elektronischen Komponenten eines Ventilbetätigers mit Energie zu versorgen. Zusätzlich gibt es eine Notwendigkeit im Stand der Technik, elektrische Energie zu hydraulischen und pneumatischen Ventilbetätigern bereitzustellen, ohne die Notwendigkeit, Elektrizität von einer externen Quelle bereitzustellen.
Offenbarung der Erfindung
Eine Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren, einen Abschnitt eines Ventilbetätigers elektrisch mit Energie zu versorgen, welcher das Betreiben des Ventilbetätigers umfasst, um mechanische Energie zu erzeugen, wobei ein Teil der mechanischen Energie in elektrische Energie umgewandelt wird, und wobei der Teil des Ventilbetätigers mit elektrischer Energie versorgt wird.
Eine Ausführungsform der Erfindung schließt ein System ein, um Zubehörelektronik eines Ventilbetätigers elektrisch zu versorgen, wobei das System einen Ventilbetätiger und einen elektrischen Generator umfasst, welcher angepasst ist, die Zubehörelektronik des Ventilbetätigers elektrisch mit Energie zu versorgen.
Eine Ausführungsform der Erfindung schließt eine Energiequelle für einen Ventilbetätiger ein, welche ein Energieerzeugungsmittel, ein Eingabemittel, angepasst, um mechanische Energie von einer Antriebseinheit des Ventilbetätigers zu dem Energieerzeugungsmittel zu transferieren, ein Verbindungsmittel, dazu angepasst, um das Eingabemittel an das Energieerzeugungsmittel wirksam zu koppeln, und ein Steuermittel, angepasst zum Steuern, wenn die Kopplungsmittel wirksam die Eingabemittel mit den Energieversorgungsmitteln koppeln, umfasst.
Die Merkmale, Vorteile und alternativen Aspekte der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann ersichtlich sein von der Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung in Kombination mit den begleitenden Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Während die Spezifikation mit Ansprüchen abschließt, welche insbesondere herausstellen und genau beanspruchen, was als die vorliegende Erfindung betrachtet wird, können die Vorteile dieser Erfindung genauer von der folgenden Beschreibung der Erfindung bestimmt werden, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gelesen werden, in welchen:
1 einen elektrisch betriebenen Ventilbetätiger illustriert;
2 einen pneumatisch betriebenen Ventilbetätiger illustriert;
3 eine Ausführungsform einer Energiequelle gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert;
4 eine Schnittansicht der Ausführungsform ist, welche in 3 gezeigt ist und einen mit Energie versorgten Elektromagnet und eine ausgekuppelte Kupplung zeigt; und
5 eine Schnittansicht der Ausführungsform ist, welche in 3 aufgezeigt wird und einen nicht mit Energie versorgten Elektromagnet und eine eingekuppelte Kupplung zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Das Verfahren, die Geräte und Systeme der vorliegenden Erfindung können verwendet werden, um einen Ventilbetätiger mit elektrischer Energie zu versorgen. In einer Ausführungsform kann die vorliegende Erfindung verwendet werden, einen elektrisch betriebenen Ventilbetätiger bei einem Energieausfall mit Energie zu versorgen. In anderen Ausführungsformen kann die vorliegende Erfindung verwendet werden, um elektronische Ausrüstung auf einem nicht elektrisch be triebenen Ventilbetätiger mit Energie zu versorgen. Beispiele von nicht elektrisch betriebenen Ventilbetätigern schließen manuell betätigte Ventilbetätiger (z. B. jene, die von Handrädern oder Hebeln betrieben werden), pneumatische Ventilbetätiger und hydraulische Ventilbetätiger ein. Die vorliegende Erfindung kann mit irgendeinem Typ von Bezugsquellen für Ventilbetätiger, welche bekannt sind, verwendet werden. Die vorliegende Erfindung kann auch für elektrisch betriebene Ventilbetätiger verwendet werden, wo Elektrizität zum Betrieb des Motors vorhanden ist, aber es wünschenswert ist, eine andere elektrische Energiequelle für die anderen elektronischen Komponenten des Betätigers bereitzustellen. Die vorliegende Erfindung kann verwendet werden, um Energie für irgendeine elektrische Komponente eines Ventilbetätigers bereitzustellen, ausgeschlossen eines elektrischen primären Motors eines elektrisch betriebenen Ventilbetätigers.
1 illustriert einen elektrisch betriebenen Ventilbetätiger ohne die vorliegende Erfindung. 1 illustriert nur eine Version eines elektrisch betriebenen Ventilbetätigers und beabsichtigt nicht, die Anwendung der Erfindung auf irgendeinen elektrisch betriebenen oder anderen Ventilbetätiger zu begrenzen. Der Ventilbetätiger 20 schließt einen elektrischen Motor 4 ein, welcher an eine Schneckenwelle 3 gekoppelt ist. Das Handrad 1 ist mit einem Handradadapter 11 verbunden. Der Handradadapter 11 ist mit einer Betätigungsbuchse 2 verbunden. Die Betätigungsbuchse 2 ist mit einem Ventilschaftmotor (nicht gezeigt) verbunden. Die Schneckenwelle 10 passt an den Schneckenschaft 3. Die Schneckenwelle 10 ist auch an eine Ventilschaftmutter gekoppelt, welche fähig ist, den Ventilschaft eines Ventils zu betätigen. In 1 wird ein Ventilbetätiger 20 nicht mit einem Ventil verbunden gezeigt. Die Betätigung entweder des elektrischen Motors 4 oder des Handrads 1 hebt oder senkt einen Ventilschaft. Der Ventilschaft ist geeignet, um sich durch das Zentrum des Handrades 1 auf und ab zu bewegen. Der Ventilschaft kann auch rotieren und entweder eine Mutter in dem Ventil betätigen, welche das Ventil entweder öffnen oder schließen oder direkt ein Ventil zu einer offenen oder geschlossenen Stellung rotieren kann (z. B. wie in einem Drossel-, Flügel- oder Kugelventil).
Der Ventilbetätiger 20 kann irgendeinen Betätigungszug, Anlagen, Vorrichtungen, Elektronik und/oder Software einschließen, welche beim Betätigen eines Ventils verwendet werden. Der Ventilbetätiger 20 kann für irgendeinen Ventiltyp entworfen sein, einschließlich beispielsweise Linear-, Vierteldrehungs-, Kugel-, Steck-, Tor-, Drossel- und Membranventile. Die Komponenten des Ventilbetätigers 20 können in irgendeiner Weise angeordnet sein. Das Handrad 1 kann zu der Seite des Ventilbetätigers 20 orientiert sein, so wie im Stand der Technik.
Die Antriebseinheit umfasst jeden Primärmotor, jeden manuellen Betätigungsmechanismus, jeden Entkopplungs- oder Isolationsmechanismus, Bremsmechanismus, jeden Geschwindigkeitsmodulationsmechanismus und den Mechanismus zum Befestigen an einem Ventil. Eine Antriebseinheit kann auch irgendeines der obigen Elemente ausschließen oder auch zusätzliche Elemente einschließen. Nur zur Darstellung zeigt 1 einen elektrischen Motor 4 als Primärmotor und das Handrad 1 als manuellen Betätigungsmechanismus. Oft wird ein Kopplungsmechanismus eingeschlossen sein, so dass die Betätigung von beiden, dem elektrischen Motor 4 oder dem Handrad 1, nicht in Betätigung des anderen resultiert. Beispielhaft können ein Hebel 5 und ein Entkopplungsmechanismus 13 als Entkopplungs- oder Isolationsmechanismen bereitgestellt werden. Vielzählige Kopplungs- und Verbindungsmechanismen sind bekannt. Der Entkopplungsmechanismus 13 kann entworfen sein, um irgendein Teil der Antriebseinheit desd Ventilbetätigers 20 zu koppeln oder zu entkoppeln.
In 1 sind der Bremsmechanismus und der Geschwindigkeitsmodulationsmechanismus beide in der Schneckenwelle 3 und dem Schneckengetriebe 10 integriert. Anstatt oder zusätzlich zum Schneckengetriebe 10 und zur Schneckenwelle 3 können andere Getriebetypen oder keine Getriebe im Ventilbetätiger 20 verwendet werden. Getriebetypen für Ventilbetätiger werden oft basierend auf der Menge der Geschwindigkeitsreduzierung gewählt, wenn es irgendeine Geschwindigkeitsreduzierung zwischen dem elektrischen Motor 4 und der Ventilmutter gibt. Hiernach wird vor allem das Beispiel eines Schneckengetriebes und einer Schneckenwelle verwendett, wenn auf das Getriebe der Antriebseinheit eines Ventilbetätigers Bezug genommen wird. Jedoch sollte verstanden werden, dass die Diskussion auf irgendein Getriebe angewandt werden kann. Wenn kein Getriebe im Ventilbetätiger vorhanden ist, dann kann auch ein Ausgabemechanismus von irgendeinem anwendbaren Primärmotor ausreichen.
In dem Beispiel von 1 können die Mechanismen für die Befestigung an einem Ventil eine Ventilschaftmutter und verbundene Unterstützungsstrukturen, wie im Stand der Technik bekannt, sein. Jedoch kann irgendein Mechanismus zur Befestigung, welcher im Stand der Technik bekannt ist, verwendet werden. Der Ausdruck "Ventil", wie hier verwendet, umfasst die meisten generischen Nutzungen des Ausdrucks wie im Stand der Technik verwendet, einschließlich der Definition einer Vorrichtung, welche zumindest teilweise den Fluss einer Flüssigkeit eines Gases und/oder eines Festkörpers steuert. Der elektrische Motor 4 kann irgendein elektrisch betriebener Primärmotor sein, welcher fähig ist, einen Ventilbetätiger zu betreiben.
1 illustriert auch einige der Zubehör- oder hilfselektrischen Komponenten eines Ventilbetätigers. Die Ausdrücke "Zubehör-" und "Hilfs-", wie hierin verwendet, beziehen sich auf irgendeinen Abschnitt der Komponenten eines Ventilbetätigers, welche andere Elektrizität verwenden als der elektrische Motor selbst. Eine besondere Ausführungsform eines Codierers 6 ist als Vielrad-Absolutcodierer illustriert. Codierer 6 kann auch ein Einzigrad-Absolutcodierer oder ein inkrementaler Codierer sein. Viele Codierer sind im Stand der Technik bekannt. 1 illustriert auch ein Steuermodul 8 zum Steuern des elektrischen Motors 4 und stellt eine Platine 15 zum Empfangen von Eingaben von dem Steuerpult 7 und zum Senden von Ausgaben zur Anzeige 12 dar.
In diesem besonderen Beispiel wird die Anzeige 12 als eine Flüssigkristallanzeige (LCD) illustriert. Eine oder mehrere Anzeige(n) 12 können vorhanden sein. Ei nige nicht beschränkende Beispiele von Anzeigen schließen Licht emittierende Dioden (LED) und Anzeigen, Glühdrahtlichter und Wählscheiben ein. Viele Anzeigen für Ventilbetätiger, wie im Stand der Technik bekannt, können verwendet werden, wie z. B. elektrisch betriebene Anzeigen.
Jede Anzahl elektrischer Zubehörkomponenten (nicht gezeigt) kann in einem Ventilbetätiger vorhanden sein und durch die vorliegende Erfindung mit Energie versorgt werden. Beispielsweise können auch mehrere Arten von Sensoren für den Anzeigecodierer 6 vorhanden sein und eine elektrischen Eingabe benötigen. Einige nicht beschränkende Beispiele von Sensoren sind optische Sensoren, magnetische Sensoren und Hall-Effekt-Sensoren. Der Ventilbetätiger 20 kann auch jede Anzahl von Sensoren für andere Zwecke einschließen. Prozessoren und verbundene Elemente (z. B. Dioden, Steuerelemente, Widerstände, etc.) zum Umwandeln von Signalen von den Sensoren in Ventilstellungsdaten können auch vorhanden sein. Speicher zum Aufbewahren von Stellungsdaten können auch vorhanden sein. Natürlich können auch Prozessoren, Speicher und verschiedene andere Platinenelementen, welche nicht mit dem Codierer 6 und irgendeinem Sensor verbunden sind, vorhanden sein und durch die vorliegende Erfindung mit Energie versorgt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf irgendeinen bestimmten Ventilbetätiger beschränkt und kann auf jeden Ventilbetätiger angewandt werden. 2 illustriert einen pneumatisch betätigten Ventilbetätiger 40, wie im Stand der Technik bekannt. Der Ventilbetätiger 40 ist zusammen mit einem Ventil 36 gezeigt und Betätigerschaft 22 ist an einen Stecker 30 gekoppelt. Die Bewegung des Betätigerschafts 22 resultiert in entsprechender Bewegung des Steckers 30, welcher die Betätigung des Ventils 36 steuert. Das Ventil 36 kann ein Kugel-, Tor-, Ball-, Drossel-, Steck- oder Membran- oder jeder andere Typ von Ventil sein, welches von einem Betätiger betrieben werden kann. Der Betätigerschaft 22 und der Stecker 30 sind für ein Kugelventil beispielhaft. Jedoch sollte verstanden werden, dass jede Komponente abhängig von dem vorhandenen Ventiltyp verändert wer den kann. Zusätzlich umfasst der Ausdruck "Antriebseinheit", welcher im Weiteren verwendet wird, die Antriebskomponenten des Ventilbetätigers 40 sowie den Betätigerschaft 22.
Der Ventilbetätiger 40 kann auch irgendeine Anzahl von elektronischen Komponenten einschließen, wie z. B. Stellungssensoren, Platinen und Anzeigen. Jede elektronische Vorrichtung, Einrichtungen und/oder Software, welche im Stand der Technik für Ventilbetätiger bekannt sind, können eingeschlossen sein. Alle elektronischen Komponenten des Ventilbetätigers 40 können durch die vorliegende Erfindung mit Energie versorgt werden.
Die vorliegende Erfindung verwendet den Betrieb eines Ventilbetätigers, um elektrische Energie zu erzeugen. In einer speziellen Ausführungsform wird ein Teil der mechanischen Energie, welche durch den Betrieb eines Ventilbetätigers erzeugt wird, in elektrische Energie umgewandelt. Die mechanische Energie kann in elektrische Energie umgewandelt werden während der Ventilbetätiger in Betrieb ist oder die mechanische Energie kann für spätere Umwandlung gespeichert werden. In einer alternativen Ausführungsform triggert der Betrieb des Ventilbetätigers die Erzeugung von elektrischer Energie über den Generator. Der Ventilbetätiger kann manuell, elektrisch, pneumatisch, hydraulisch oder anders betrieben werden. Vorzugsweise wird die Umwandlung durch einen Generator ausgeführt; jedoch kann jede andere Quelle, welche zur Erzeugung von elektrischer Energie verwendet werden kann, mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, einschließlich andere Antriebe als direkt von der Antriebseinheit des Betätigers.
"Generator" oder "Energieerzeugungsmittel", wie die Ausdrücke hierin verwendet werden, umfassen Dreh-, Wechsel, lineare und piezoelektrische Generatoren, genauso wie jedes andere Mittel zum Erzeugen von Energie, welches im Stand der Technik bekannt ist. Die Generatoren können auf elektromagnetischen Induktionsprinzipien, piezoelektrischen Prinzipien oder jedem anderen, im Stand der Technik bekannten Prinzip basierend betrieben werden. Der Ausdruck "Generator" umfasst sowohl Wechselstromerzeugung, z. B. von einem Drehstromgenerator, und Gleichstromerzeugung. Für Drehgeneratoren sind die Hauptkomponenten ein Rotor und ein Stator. Oft ist der Rotor ein Magnet, wie z. B. ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet. Auf einen Rotor mit einem einzigen Magnet wird so Bezug genommen als ob er zwei Pole (Nord- und Südpole) aufweist. Auf einen Rotor mit zwei Magneten wird so Bezug genommen als ob er vier Pole aufweist. Ein Drehgenerator der vorliegenden Erfindung kann irgendeine Anzahl von Polen haben. Der Stator besteht oft aus einer Spule von Kupferdrähten. Irgendwelche Drähte oder Material, welches fähig ist, darin induzierten Strom aufzuweisen, kann mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Die Drehung des Magneten induziert Strom in den Drähten des Stators. Alternativ können Drähte um einen Magnet gedreht werden, um Strom in den Drähten zu induzieren. Der Ausdruck "Magnet", wie hierin verwendet, bezieht sich auf irgendwelche Mittel zum Erzeugen eines magnetischen Feldes, welches im Stand der Technik bekannt ist.
In einer besonderen Ausführungsform schließt der Generator eine Komponente des Ventilbetätigers ein, welche durch die Antriebseinheit betätigt wird. In einer anderen Ausführungsform kann der Generator von außen an einem Ventilbetätiger befestigt sein, so wie nahe einem Handrad, nahe eines Ventilbetätigerausgangs oder nahe eines Ventilschafts. In anderen Ausführungsform ist der Generator nicht an dem Ventilbetätiger befestigt. Zum Beispiel kann der Generator an dem Ventil befestigt sein. Alternativ dazu kann der Generator getrennt von dem Ventilbetätiger und dem ganzen Ventil sein.
Der Generator kann geeignet sein, um direkt mechanische Energie von einer Antriebseinheit eines Ventilbetätigers zu empfangen. Die Dreh-, Wechsel- oder lineare Bewegung jeder Komponente der Antriebseinheit kann verwendet werden, um den Generator zu betätigen. In einer anderen Ausführungsform ist der Generator dazu geeignet, um mechanische Energie von Objekten aufzunehmen, welche von dem Ventilbetätiger betrieben werden. Zum Beispiel könnte ein Teil der mechanischen Energie, welche zu einem Ventilschaft übermittelt wird, von dem Ventilschaft zu dem Generator übertragen werden. Die Bewegung des Ventilschafts kann verwendet werden, um den Generator zu betätigen. In einer anderen Ausführungsform wird keine mechanische Energie des Ventilbetätigers verwendet, um den Generator zu betätigen. Stattdessen kann eine separate mechanische Energiequelle verwendet werden, wie z. B. eine Maschine. In einer solchen Ausführungsform triggert die Betätigung des Ventilbetätigers die Betätigung des Generators.
Der Generator kann angepasst sein, um mechanische Energie von irgendeiner Komponente eines Ventilbetätigers aufzunehmen. Der Generator kann entworfen sein, um mechanische Energie von Eingabemitteln, wie z. B. einer Rotierwelle, eines Antriebs oder einer sich linear bewegenden Stange, welche durch irgendeine Ventilbetätigerkomponente betätigt wird, aufzunehmen. Alternativ kann eine Antriebseinheitskomponente angepasst sein, um als Eingabemittel für den Generator zu dienen. In einer Ausführungsform kann das Eingabemittel ein Schaft sein, welcher von einem Antrieb betrieben wird, welcher in die Antriebsbuchse integriert ist, wie z. B. die Antriebsbuchse 2 (1) einer Antriebseinheit. In einer anderen Ausführungsform kann das Eingabemittel ein Schaft sein, wo ein Zahnrad auf einem Ende des Schafts mit einem Schneckengetriebe zusammenpasst, wie z. B. einem Schneckengetriebe 10 (1). Das andere Ende des Schafts betreibt den Generator. In einer anderen Ausführungsform wird der Generator von einer Schneckenwelle, wie z. B. einer Schneckenwelle 3 (1) betrieben. In einer alternativen Ausführungsform könnte ein Antriebsgestell in einen Betätigerschaft integriert sein, wie z. B. Betätigerschaft 22 (2). Das Gestell könnte wiederum ein Zahnrad treiben, wenn sich das Gestell während der Betätigung des Ventils auf und ab bewegt. Die Drehung des Zahnrads könnte wiederum einen elektrischen Drehgenerator treiben. Das Eingabemittel kann ein oder mehrere Elemente aufweisen, wie z. B. eine Vielzahl von Wellen, Getrieben, Ketten, Riemen, Zügen, Rädern, Kupplungen, hydraulischen Pumpen und Antrie ben. Es wird in Erwägung gezogen, dass die Eingabemittel von irgendeiner Komponente des Antriebsbetätigers betrieben werden können, was in einer Bewegung der Röhre, der Ausgabewelle oder der Antriebsbuchse resultiert. Jedes Mittel zum Liefern von mechanischer Energie kann verwendet werden.
In einer besonderen Ausführungsform wird der Generator so gestaltet, um die mechanische Energie aufzunehmen während der Ventilbetätiger betrieben wird. In einer Ausführungsform liefert das Eingabemittel die mechanische Energie nur, wenn ein Ventil manuell betrieben wird, wie durch ein Handrad oder einen Hebel. Dies kann auf verschiedene Arten ausführt werden. Zum Beispiel können die Eingabemittel zu Bewegung angepasst sein (wie z. B. linear oder in Drehung), wenn das Ventil manuell betätigt wird. Ein nicht beschränkendes Beispiel solcher Mittel schließt das Einschließen eines Antriebs in eine Antriebsbuchse ein, wie z. B. eines Kegelrades. Ein Eingabemittel, wie z. B. eine Welle mit einem passenden Zahnrad, kann mit dem Antrieb und mit dem Generator zusammengebracht werden. Die Drehung eines Handrades, welches mit der Antriebsbuchse verbunden ist, betreibt den Generator.
In einer anderen Ausführungsform, bei der ein Ventilbetätiger eine Kupplung einschließt, resultiert das Entkoppeln des Betätigers im Entkoppeln des Motorantriebs von der Antriebsbuchse und im Koppeln des Handrades in die Antriebseinheit. Dies entkoppelt manchmal die Schneckenwelle, kann aber auch den Motor entkoppeln. Daher könnte das Eingabemittel für den Generator für Übergangs- oder kontinuierlichen Betrieb entworfen sein.
Alternativ kann sich das Eingabemittel dann bewegen, wenn der Ventilbetätiger betätigt wird, aber das Eingabemittel ist nicht geeignet, um mechanische Energie zu dem Generator zu liefern bis eine manuelle Betätigung als Betätigungsquelle verwendet wird. Wenn ein Ventilbetätiger betätigt wird, kann das Eingabemittel bewegt werden, aber mechanische Energie würde nicht zu dem Generator geliefert. In diesem Beispiel, wenn das Eingabemittel von einer Komponente betrie ben wird, welche immer im Betrieb ist, dann würde das Eingabemittel dann rotieren, wenn der elektrische Motor oder das Handrad im Betrieb ist. Wenn jedoch ein Verbindungsmittel, wie z. B. eine Kupplung, das Eingabemittel von dem Generator trennt, resultiert die Drehung des Eingabemittels nicht in einer Übertragung von mechanischer Energie zu dem Generator. Die Kupplung kann von Steuerungsmitteln gesteuert werden, wie z. B. einem Magnet, welcher nur eine Verbindung erlaubt, wenn das Handrad die Betätigungsquelle ist. Der Magnet könnte von einem Energieverlust oder jedem anderen bekannten Mittel getriggert werden. Daher würde nur manueller Betrieb in einer Übertragung von mechanischer Energie resultieren, aber elektrischer Betrieb könnte automatisch den Generator entkoppeln.
In einer anderen Ausführungsform kann ein Teil der mechanischen Energie in elektrische Energie immer dann umgewandelt werden, wenn ein Ventilbetätiger betätigt wird. Das vorhergehende Beispiel nutzend, wenn die Kupplung immer eingekuppelt wäre, würde der Generator immer aktiviert, wenn der Ventilbetätiger betätigt wird. Alternativ, wo die Eingabemittel von Komponenten betrieben werden, welche sich während des Betriebs des Ventilbetätigers bewegen (wie z. B. mit Bewegung eines Betätigerschafts), kann dort die Kupplung dann nicht nötig sein. In diesem Szenario würde Elektrizität immer dann erzeugt, wenn der Ventilbetätiger betätigt wird. In einer anderen Ausführungsform würde mechanische Energie umgewandelt werden, wenn ein elektrischer Motor in Betrieb ist, aber nicht, wenn ein Handrad in Betrieb ist. Dies kann durch Betreiben der Eingabemittel von Komponenten erreicht werden, welche sich nur bewegen, wenn der Primärmotor in Betrieb ist.
Zusätzlich kann mechanische Energie des Ventils für eine spätere Benutzung durch den Generator gespeichert werden. Verschiedene Arten des Speicherns von mechanischer Energie sind im Stand der Technik bekannt, wie z. B. mit einer Feder. Der Ausdruck "Feder", wie hierin verwendet, umfasst einzelne oder viele Federn. Beispielsweise könnten mehrere Federn in Serie angeordnet oder parallel angeordnet sein. Mit einer solchen Ausführungsform könnte, wenn die Antriebseinheit des Ventilbetätigers sich dreht (wie z. B. eine Schneckenwelle oder ein Schneckengetriebe), ein Eingabemittel (wie z. B. eine Welle), welches betriebsbereit mit der Schneckenwelle oder dem Schneckengetriebe verbunden ist, wiederum betrieben sein und eine Feder spannen. Die Feder kann wiederum verwendet werden, um einen Generator zu betreiben. Wenn das Handrad des Ventilbetätigers gedreht wird, wird die gespeicherte mechanische Energie in der Feder freigesetzt, um den Generator zu betreiben. In dieser Ausführungsform könnte eine einmalige Bewegung des Handrades darin resultieren, dass Energie erzeugt wird, Energie, welche verwendet werden könnte, um Statusanzeigen bei einem Ventilbetätiger mit Energie zu versorgen. Wenn Energie gespeichert ist und der Elektromotor einsatzbereit ist, könnte der elektrische Motor die Federn, oder eine Serie von Federn, über die verschiedenen Komponenten der Antriebseinheit wieder aufziehen. Der Ventilbetätiger wird dann vorbereitet sein für den nächsten Energieausfall.
Es kann auch vorteilhaft sein, einen Satz von elektrischen Kontakten einzuschließen, welcher in den Ventilbetätiger oder alternativ in die Nähe des Ventilbetätigers eingebaut sind, wo die elektrischen Kontakte verwendet werden können, um einen Energieausfall aufzuspüren. In dieser Weise würde, wenn die Energie nicht ausgefallen ist, aber ein Bediener es wünscht, den Ventilbetätiger manuell zu bedienen, der Generator nicht ausgelöst.
Eine Feder stellt nur eine Art einer mechanischen Energiespeichervorrichtung dar, welche geeignet für die Verwendung mit der vorliegenden Erfindung ist. Andere mechanische Energiespeichervorrichtungen, welche verwendet werden können, schließen z. B. einen Schwungradmechanismus, komprimiertes Gas oder hydraulische Akkumulatoren ein. Wo die mechanische Energiespeichervorrichtung durch die Antriebseinheit des Ventilbetätigers bedient wird, kann eine Feder verwendet werden.
Obwohl der Generator als mechanische Energie von dem Ventilbetätiger aufnehmend beschrieben wurde, ist es für den Generator auch möglich, mechanische Energie von anderen Quellen aufzunehmen. Zum Beispiel kann der Generator bestimmt sein, um Energie von einem Gasmotor aufzunehmen. In dieser Ausführungsform kann der Generator als externer maschinengetriebener Generatorsatz dienen, welcher verwendet wird, um einige oder alle Teile des Ventilbetätigers mit Energie zu versorgen, außer für einen elektrischen Motor. In dieser Ausführungsform könnte der externe Generator immer noch durch Bedienung des Handrades getriggert werden. Zum Bespiel könnte die Bedienung des Handrades elektrische Kontakte triggern, welche dem Generator ein Anfahren signalisieren. Zusätzlich kann auch ein Satz von elektrischen Kontakten, welche aufspüren, ob normale Energie vorhanden ist, eingeschlossen sein. In dieser Ausführungsform würde das Handrad zu bedienen sein und normale Energie würde abzuschalten sein, um den Generator zu starten. Wenn der Generator nicht von dem Ventilbetätiger abhängt, um mechanische Energie zu liefern, kann der Generator trotzdem ein Teil des Ventilbetätigers sein, entweder integriert in den Ventilbetätiger oder extern auf den Ventilbetätiger aufgebracht. Außerdem können andere mechanische Energiequellen als eine Maschine verwendet werden, um den Generator mit Energie zu versorgen.
Jeder geeignete Generator kann auch in die Komponenten des Ventilbetätigers 20 integriert sein, wie z. B. Dreh-, Wechsel-, lineare und piezoelektrische Generatoren. Die Hauptkomponenten dieser Generatoren können in den Ventilbetätiger 20 integriert werden. In einer Ausführungsform, bei der es nur wünschenswert ist, Elektrizität zu erzeugen, wenn das Handrad bedient wird, kann der Generator zumindest teilweise in die Komponenten integriert werden, welche durch das Handrad betätigt werden. Zum Beispiel können die Antriebsbuchse 2 oder der Handradadapter 11 als ein Rotor dienen. Magnete (permanente oder elektromagnetische) können in jede Komponente eingebaut oder an ihnen in einer solchen Weise befestigt werden, um ein elektromagnetisches Feld mit der angemessenen Ausrichtung zu erzeugen. Drahtspulen können in das Gehäuse des Ventilbetätigers 20 integriert sein, welcher die Antriebsbuchse 2 oder den Handradadapter 11 umgeben. Alternativ können leitende Drähte in eine Drehkomponente integriert sein, so wie den Handradadapter 11 oder die Antriebsbuchse 2 und Magnete können in eine stationäre Komponente des Ventilbetätigers 20 integriert sein. Es ist selbstverständlich, dass jede passende Möglichkeit des Integrierens eines Generators in die Komponenten, welche vom Handrad 1 betrieben werden, eingesetzt werden können.
In einer anderen Ausführungsform kann ein Generator in Komponenten integriert werden, welche durch einen Primärmotor, wie den elektrischen Motor 4, betätigt werden. Zum Beispiel kann ein Drehgenerator in der Schneckenwelle 3, ähnlich wie oben mit Bezug auf den Handradadapter 11 diskutiert, integriert werden. Ein Generator kann auch in einem Schneckengetriebe 10 integriert werden. In einer alternativen Ausführungsform kann ein Generator in betätigte Komponenten integriert werden, ungeachtet ob der elektrische Motor 4 oder das Handrad 11 die Energiequelle ist. Zum Beispiel kann ein Generator in eine Ventilschaftmutter integriert sein.
Ähnlich kann der Generator auch zumindest teilweise in die Komponenten eines Ventilbetätigers 40 integriert sein. Magnete können in oder befestigt an dem Betätigerschaft 22 sein.
Ein Stator könnte dann den Betätigerschaft 22 begrenzen. Alternativ kann der Stator in eine Betätigerschaftsbeabstandung 24, ein Betätigergehäuse 26 oder ein Nebengehäuse 28 eingebaut sein.
Der Generator kann auch teilweise oder komplett in Komponenten eines Ventils integriert sein. In der Ausführungsform eines Kugelventils, welches in 2 illustriert ist, können Magnete in einem Stecker 30 integriert sein oder an diesem befestigt sein. Ein Stator kann in eine Haube 32 integriert werden. Ähnlich kann der Generator teilweise oder komplett in ein Ventil integriert werden, welches durch einen Ventilbetätiger 20 betätigt wird.
In allen Ausführungsformen, welche hier diskutiert wurden, kann der Generator für normalen oder periodischen Betrieb verwendet werden. "Normal", wie der Ausdruck hier verwendet wird, bezieht sich auf den gewöhnlichen Betrieb eines Ventilbetätigers. Für einen elektrisch betriebenen Ventilbetätiger verwendet der normale Betrieb einen elektrischen Motor, wie den elektrischen Motor 4 (1), um einen Ventilbetätiger zu betreiben. Periodischer Betrieb bezieht sich auf einen Betrieb über ein Handrad, einen Hebel oder andere manuellen Betriebsvorrichtungen, wie das Handrad 1.
Periodischer oder normaler Betrieb können durch eine Komponente eines Ventilbetätigers gesteuert werden, welche den Generator betreibt. Wenn die Komponente, welche den Generator betreibt, in normalem Betrieb ist, wird der Generator normal betrieben werden. Alternativ kann der Generator durch eine Komponente betrieben werden, welche in normalem Betrieb ist (z. B. Schneckenwelle 3 des Ventilbetätigers 20), aber der Generator kann periodisch betrieben werden. In dieser Ausführungsform ist das Eingabemittel für den Generator, welcher die Antriebseinheitskomponenten oder eine Welle, eine Stange oder einen Antrieb, welcher durch die Antriebseinheitskomponente betrieben wird, sein kann, getrennt von dem Generator durch Entkopplungsmittel. Die Entkopplungsmittel können eine Kupplung oder jede andere Vorrichtung zum mechanischen Trennen von zwei Komponenten sein. Daher können die Eingabemittel normal betrieben werden, aber der Generator wird nur periodisch betrieben. Die Kopplungsmittel können vom Steuermittel gesteuert werden.
Zum Beispiel kann es wünschenswert sein, ein Steuermittel zu haben, welches den Betrieb des Generators nur erlaubt, wenn die Energieversorgung für einen elektrischen Motor, wie z. B. den elektrischen Motor 4 (1), unterbrochen ist. Die Steuermittel können ein Magnet, ein piezoelektrisches Material, ein Piezo kristallmaterial, ein magnetostriktives Material oder jede Vorrichtung oder Kombination von Vorrichtungen sein, welche verschiedene physikalische Zustände abhängig von dem Vorhandensein von Elektrizität haben. Zum Beispiel kann die Stellung eines Magneten davon abhängen, ob der Strom vorhanden ist. Piezokristall und magnetostriktive Materialien erfahren elastische Spannungen, wenn sie einem elektrischen oder magnetischen Feld ausgesetzt werden.
Periodische Energieerzeugung kann in Situationen nützlich sein, bei denen der Ventilbetätiger auf elektrische Energie für Statusanzeigen und andere Elektroniken angewiesen ist, da der Hauptmodus der Energie für den Ventilbetätiger von komprimierter Luft kommt. Ähnlich zu dem pneumatischen Ventilbetätiger kann die vorliegende Erfindung auch mit hydraulisch betätigten Ventilbetätigern betätigt werden oder sie kann mit Hybridbetätigern, wie z. B. Gas über Ölbetätiger, elektrohydraulischen ausfallsicheren Betätigern, Hochdruckgas betriebenen Betätigern und verschiedene Kombinationen von elektrischen, hydraulischen und/oder pneumatischen Betätigern verwendet werden. Die vorliegende Erfindung kann auch mit Vierteldrehungs- oder Vieldrehungsventilbetätigern verwendet werden.
Zusätzlich kann es wünschenswert sein, einen Generator in derselben Geschwindigkeit zu betreiben wie den Ventilbetätiger, auf einer proportionalen Geschwindigkeit in Bezug auf den Ventilbetätiger oder auf einer konstanten Geschwindigkeit, ungeachtet der Geschwindigkeit des Ventilbetätigers. Ein Geschwindigkeitsmodulationsmittel kann dafür hinzugefügt werden. Das Geschwindigkeitsmodulationsmittel kann mechanische Energie von den Eingabemitteln aufnehmen und die mechanische Energie zu den Kopplungsmitteln liefern.
Alternativ kann das Geschwindigkeitsmodulationsmittel zwischen dem Kopplungsmittel und einem Generator angeordnet sein. Das Geschwindigkeitsmodulationsmittel kann jede nützliche mechanische Vorrichtung, wie z. B. Antriebe, Wellen, Gurte, Reibungsvorrichtungen, Viskosescherkopplungen oder Räder ein schließen zum Vergrößern, Verkleinern oder Stabilisieren der Geschwindigkeit, bei welcher der Generator betrieben wird.
Die Geschwindigkeitsmodulationsmittel können auch eine Übertragung zum Betreiben eines Generators in einem Geschwindigkeitsbereich einschließen. Das Geschwindigkeitsmodulationsmittel kann variieren, abhängend von den Bedürfnissen des Ventilbetätigers. Zum Beispiel kann ein großer Ventilbetätiger, welcher schwierig manuell zu betätigen ist, bei einer kleineren Geschwindigkeit als ein kleiner Betätiger drehen, welcher einfach mit der Hand zu bedienen ist. In Bezug auf den großen Ventilbetätiger kann es notwendig sein, mehr Antriebe, welche fähig sind, die Eingangsgeschwindigkeit zu dem Drehgenerator zu erhöhen, einzuschließen. Ein kleiner Ventilbetätiger kann fähig sein zu schnellerer Drehung und daher weniger Geschwindigkeitserhöhung benötigen.
Zusätzlich zu den Geschwindigkeitsmodulationsmitteln können Energiemodulationsmittel bereitgestellt werden, welche die notwendige Elektronik zum Kompensieren für Veränderungen der Geschwindigkeiten aufweisen. Verschiedene Dioden, Regelmodule, Transformatoren und andere elektrische Komponenten, welche im Stand der Technik bekannt sind, können verwendet werden, um eine konstante Spannung zu erhalten.
In einer besonderen Ausführungsform kann die vorliegende Erfindung mit einem elektrisch betriebenen Ventilbetätiger verwendet werden. In anderer Ausführungsform, wenn keine normale Energie für den elektrisch betriebenen Ventilbetätiger bereitgestellt und das Handrad betätigt wird, wird genug elektrische Energie erzeugt, um zumindest die lokalen Statusanzeigen mit Energie zu versorgen, wie z. B. die Stellungsindikatoren. Vorzugsweise wird genügend Energie erzeugt, um alle der entfernten und lokalen Anzeigen mit Energie zu versorgen. Besonders bevorzugt wird genügend Energie erzeugt, um die gesamte Zubehörelektronik des Ventilbetätigers mit Energie zu versorgen (d. h. alles außer dem elektrischen Mo tor). Die Zubehörelektronik kann einen absoluten Stellungscodierer oder einen inkrementalen Stellungscodierer einschließen.
Die vorliegende Erfindung kann ohne eine Batterie verwendet werden, zur Unterstützung einer Batterie, oder beide können als Tandem verwendet werden. Alternativ kann die Batterie verwendet werden, um die vorliegende Erfindung zu unterstützen. Eine wieder aufladbare Batterie kann auch als eine Unterstützungsbatterie verwendet werden. Die wieder aufladbare Batterie kann durch den Generator der vorliegenden Erfindung aufgeladen werden. In einer anderen Ausführungsform kann ein Superkondensator geladen werden, während des Betriebs unter normaler Energie, welcher wiederum die Elektronik für Wochen oder Monate bei Verlust der normalen Energie versorgen könnte. Der Supercap könnte sanft dazu übergehen, als Energiequelle während jedes Verlusts normaler Energie zu handeln.
Die vorliegende Erfindung schließt auch ein elektrisches Energiespeichermittel ein, welches nicht mit der zuvor diskutierten mechanischen Energiespeichervorrichtung verwechselt werden soll. Zusätzlich zu den Batterien und wieder aufladbaren Batterien kann das elektrische Energiespeichermittel auch z. B. Kondensatoren, Induktivitäten und/oder Membranen einschließen. Das elektrische Energiespeichermittel kann für verschiedene Funktionen dienen, einschließlich um die Energie zu reinigen, welche von dem Generator produziert wird. Die elektrische Energie, welche durch den manuellen Betrieb des Handrades generiert wird, durch den Betrieb von Federn oder durch irgendeine andere Quelle, kann von verschiedener Konsistenz sein. Veränderungen in der Geschwindigkeit, bei welcher ein Generator gedreht wird, können mehrere Probleme verursachen. Zum Beispiel bestimmt die Geschwindigkeit des Generators die Spannung und die Frequenz des Energieausgangs für einen Wechselstromgenerator. Komponenten des Ventilbetätigers, welche unter Wechselstrom laufen, können nur entworfen werden, um 50 oder 60 Hz elektrischen Eingang zu verarbeiten. Zusätzlich können Spannungsveränderungen inakzeptabel für verschiedene elektronische Vorrichtungen sein.
Für Gleichstromgeneratoren können Geschwindigkeitsvariationen in Energieausgangsvariationen resultieren. Viele elektrische Energiespeichermittel sind für Gleichstromausgang entworfen. In der Ausführungsform, wo die Mittel eine Batterie sind, kann die Batterie elektrischen Eingang von variierender Qualität aufnehmen, kann aber wiederum eine konsistentere Elektrizitätsqualität ausgeben. Zusätzlich können Energiemodulationsmittel (wie z. B. Transformatoren, Gleichrichter, Konverter oder Inverter) verwendet werden, um den Typ und die Qualität der Elektrizität zu kontrollieren, welche zu der Ventilbetätigerelektronik übertragen wird.
Die vorliegende Erfindung umfasst das Betreiben des Generators zu jeder Zeit wenn der elektrische Motor den Ventilbetätiger betreibt. Wenn z. B. der Ventilbetätiger so gestaltet ist, dass die Statusanzeigen und andere Zubehörelektroniken auf einem separaten Schaltkreis in Bezug auf den elektrischen Motor angeordnet sind, müssen beide Schaltkreise im Falle eines Energieausfalls mit Energie versorgt werden. Alternativ kann die vorliegende Erfindung verwendet werden, um Elektrizität zu erzeugen, wenn der elektrische Motor betrieben wird, wobei so die Notwendigkeit, beide Schaltkreise mit Energie zu versorgen, beseitigt wird.
Eine andere Ausführungsform, bei die vorliegende Erfindung verwendet werden kann, schließt einen Ventilbetätiger ein, welcher ein Handrad hat und keinen anderen Typ von Primärmotor hat. Dieser kann Energie für elektrische oder digitales Stellungsauslesen oder andere Statusinformation für Systeme, welche sich in entfernten Orten befinden, bereitstellen. Die Energie, welche von dem Generator erzeugt wird, kann verwendet werden, um eine Vielzahl an Elektroniken und Vorrichtungen mit Energie zu versorgen. In einem Ventilbetätiger, welcher nur ein Handrad hat, kann der Ventilbetätiger auch an den Transmitter gekoppelt sein, welcher entweder über Festnetz, drahtlose Kommunikation oder Satellitenkommunikation die aufgefrischte Stellung des Ventils, wenn es betätigt wird, übertragen kann. Die vorliegende Erfindung stellt einen Weg bereit, um Energie zu vorher isolierten Ventilbetätigern bereitzustellen.
Ähnlich zu dem Ventilbetätiger mit nur einem Handrad schließt eine andere Ausführungsform Abtrieb- oder PTO-betriebene Ventilbetätiger ein. Der Generator der vorliegenden Erfindung kann an einen PTO-betriebenen Ventilbetätiger gekoppelt sein, um Elektrizität zur Verwendung mit Anzeigen oder irgendeiner elektrischen Komponente zu erzeugen. Die vorliegende Erfindung kann als eine Vorrichtung entworfen sein, welche mit neuen Ventilbetätigern verkauft wird, oder sie kann entworfen sein, um alte Ventilbetätiger nachzurüsten.
Die Energiequelle der vorliegenden Erfindung kann entworfen sein, um elektrische Energie während der Betätigung des Ventilbetätigers sowohl sofort nach Betätigung oder beides bereitzustellen. Zusätzlich können der Generator und verschiedene Eingabemittel entworfen sein, um genug Energie bereitzustellen, um irgendeine Zusatzelektronik für eine ausgedehnte Zeitperiode mit Energie zu versorgen. Die ausgedehnte Zeitperiode ist nur durch den Generatortyp und die Energiespeichervorrichtung beschränkt, welche verwendet werden.
3 bis 5 illustrieren eine Ausführungsform einer Energiequelle 50 der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist das Energieerzeugungsmittel ein Drehgenerator. Der Generator 1000 wird über Antriebe 500 durch eine Eingangswelle 400 gedreht. Die Eingangswelle 400 kann für normalen Betrieb entworfen sein, z. B. wenn die Eingangswelle 400 zu der Antriebseinheit eines Ventilbetätigers verbunden ist. In einer besonderen Ausführungsform ist die Eingangswelle 400 mit dem Handrad verbunden, wie z. B. mit dem Handrad 1 (1) eines Ventilbetätigers. Die Räder 510, 530, 550 und 570 werden verwendet, um die Geschwindigkeit der Eingangswelle 400 so zu erhöhen, dass die Eingangswelle 1100 des Generators 1000 mit viel größerer Geschwindigkeit rotiert. Das Rad 510 wird mit Zähnen auf dem Rad gezeigt. Obwohl nicht gezeigt, können auf den Rädern 530 und 550 und den Zahnrädern 540, 560 und 570 auch Zähne vorhanden sein. Die Räder 530 und 550 und die Zahnräder 540, 560 und 570 werden als Stirnräder illustriert. Jedoch kann jede Art von Rad, wie z. B. ein Schnecken-, Kegel-, spiralförmiges oder jeder andere Typ von Rad verwendet werden. Auf der Unterseite der Räder 530 und 550 sind jeweils Zahnräder befestigt. Das Rad 510 passt zu dem Zahnrad 540, welches das Rad 530 antreibt. Das Rad 530 passt zu dem Zahnrad 560, welches das Rad 550 antreibt. Das Rad 550 wiederum passt zu dem Zahnrad 570. In dieser Weise nimmt die Eingangswelle 1110 einen erhöhten Geschwindigkeitseingang auf. Die Räder 510, 530 und 550 und die Zahnräder 540, 560 und 570 (gemeinsam "Räder und Zahnräder") stellen eine Ausführungsform eines Geschwindigkeitsmodulationsmittels dar. Das Verhältnis von Zähnen zwischen den Rädern und den Zahnrädern kann angepasst werden, wie es notwendig ist, um die richtigen Eingangsgeschwindigkeit für Eingangswelle 1100 bereitzustellen. Zusätzlich können weniger oder mehr Räder und Zahnräder verwendet werden. Die Räder und Zahnräder können zwischen Kupplung 600 und Generator 1000 wie dargestellt angeordnet sein. Alternativ können die Räder und Zahnräder zwischen der Antriebseinheit und dem Eingangsmittel angeordnet sein. Es versteht sich, dass eine erhöhte Generatorgeschwindigkeit nicht immer notwendig ist, und in der Tat die Situationen existieren können, bei denen ein reduzierter Geschwindigkeitseingang gewünscht werden kann.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Generator 1000 auf einer Befestigungsplatte 100 befestigt. Der Generator 1000 ist mit einem Gehäuse 1200 gezeigt. Jedoch versteht sich, dass das Gehäuse 1200 vorhanden oder nicht vorhanden sein kann. Der Magnet 200 ist auch auf der Befestigungsplatte 100 befestigt. Die Magnete sind im Stand der Technik wohlbekannt. In einer besonderen Ausführungsform ist der Magnet 200 ein elektrischer Magnet. Jedoch kann der Magnet 200 jeden passenden Magnet einschließen, wie z. B. einen pneumatischen oder hydraulischen Magneten. Der Magnet 200 schließt auch einen Tauchkern 220 und eine Magnetfeder (nicht gezeigt) ein. Der Magnetbetrieb ist im Stand der Technik wohlbekannt. Ein Tauchkern 220 hat einen Eisenkern, welcher zu einer elektrischen Spule innerhalb des Magnets angezogen wird (nicht gezeigt). Wenn Strom durch die Spule fließt, wird der eiserne Kern des Tauchkerns 220 angezogen und bewegt sich zu dem Zentrum der Spule. Die Magnetfeder ist an dem Tauchkern 220 gegenüber der Spule befestigt und die Feder ist ausgedehnt, warm immer ein Strom durch die Spule fließt. Wenn kein Strom durch die Spule fließt, zieht die Magnetfeder den Tauchkern weg vom Zentrum der Spule. Alternativ kann die Magnetfeder zusammengedrückt werden, wann immer die Spule mit Energie versorgt wird. Natürlich sind verschiedene Variationen des Magneten 200 möglich. Der Magnet 200 ist nur eine Ausführungsform eines Steuermittels für die Koppelmittel. Jedes passende Steuermittel, welches bekannt ist zum Koppeln der Kupplung 600, kann verwendet werden. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen angestrebt werden, welche keine Magneten einschließen.
Ein Hebel 300 ist an der Befestigungsplatte 100 befestigt. Der Hebel 300 schließt einen Griff 340 und Hebelarme 360 ein. Der Tauchkern 220 des Magneten 200 nimmt den Griff 350 des Hebels 300 auf. Wenn die Spule des Magneten 200 mit Energie versorgt wird, wird der Tauchkern 220 zurückgezogen, wobei er den Hebel 300 dazu bringt, zu schwenken, so dass die Hebelarme 360 in einer unteren Stellung sind. Wenn die Spule ohne Energie ist, dehnt sich der Tauchkern 220 aus, wobei er gegen den Griff 340 drückt und den Hebel 300 schwenkt, so dass die Hebelarme 360 sich in eine obere Position bewegen. Die Hebelarme 360 koppeln die Kupplung 600. Wenn der Tauchkern 220 ausgedehnt wird, wird die Kupplung 600 angehoben und endet in der Eingangswelle 400, welche an dem Rad 510 koppelt. Der Hebel 300 ist Teil von einer Ausführungsform eines Kopplungsmittels.
4 illustriert die Bedienung der Kupplung 600, wenn die Spule des Magneten 200 mit Energie versorgt wird. 5 stellt den Betrieb der Kupplung 600 dar, wenn die Spule ohne Energie ist. Mit Bezug auf 4 schließt die Kupplung 600 eine Kupplungsfeder 620 ein. Die Kupplungsfeder 620 ist der Bewegung der Hebelarme 360 des Hebels 300 entgegen gerichtet. Die Kupplungsfeder 620 ist gezeigt, wenn sie in der Kupplung 600 ist. Jedoch kann die Kupplungsfeder 620 auch um, über oder neben der Kupplung 600 angeordnet sein. Die Kupplungsfeder 620 ist im komprimierten Zustand gezeigt, wann immer die Hebelarme 360 in die obere Position angehoben sind. Alternativ kann die Kupplungsfeder 620 verlängert werden, warm immer die Hebelarme 360 in die obere Position angehoben werden.
In einer anderen Ausführungsform kann die Kupplungsfeder 620 nicht vorhanden sein. Die Kupplungsfeder 620 dient dazu, um die Kupplung 600 in eine untere Position zu ziehen, wann immer die Hebelarme 360 in die untere Position bewegt werden. In den 3 bis 5 drücken die Hebelarme 360 gegen einen Flansch der Kupplung 600. Wenn jedoch, dann wenn der Tauchkern 220 durch Energieversorgung der Spule zurückgezogen ist, die Hebelarme 360 permanent an der Kupplung 600 gesichert werden und der Hebelgriff 350 an dem Tauchkern 220 gesichert oder befestigt ist, wird die Kupplung 600 wiederum in die untere Stellung gezogen. Daher gibt es keine Notwendigkeit für die Kupplungsfeder 620. Die Hebelarme 360 können zeitweise oder andauernd an der Kupplung 600 in irgendeiner Weise gesichert werden.
Die Kupplung 600 und, optional, eine flache Oberfläche 700, umfassen eine besondere Ausführungsform eines Kopplungsmittels. Alternativ kann die Kupplung 600 eine Übertragung sein, wie ein Infinita-Geschwindigkeitsantrieb, bei welchem, ungeachtet der Geschwindigkeit der Eingangswelle 400, der Generator 1000 mit derselben Geschwindigkeit gedreht wird.
Die Funktionen des Magneten 200, des Hebels 300 und der Kupplung 600 können von einer einzigen Vorrichtung ausgeführt werden. Zum Beispiel kann die Kupplungsfeder 620 auch in der Funktion einer Magnetfeder dienen (Satz??). Die Kupplung 600 kann angepasst sein, so dass die Spule, wenn mit Energie versorgt, die Kupplung 600 zum Zentrum der Spule anzieht. Wenn die Spule ohne Energie ist, kann die Kupplungsfeder die 620 Kupplung 600 in Kopplung mit dem Rad 510 ziehen. In dieser Ausführungsform gibt es keine Notwendigkeit für den Hebel 300. Die Ausführungsform der Energiequelle 50, welche in den 3 bis 5 gezeigt wird, hat ein flacheres Profil. In einer Ausführungsform, in der der Mag net 200 und die Kupplung 600 in einer einzigen Vorrichtung integriert sind, ist es wahrscheinlich, dass das Profil mehr gehoben würde. Jedoch kann die Gesamtaufstandsfläche dieser Ausführungsform kleiner sein. Daher kann es nützlich sein, dass die Ausführungsform, bei der der Magnet 200 und der Kupplung 600 eine einzige Vorrichtung sind, wo es notwendig ist, eine engere Energiequelle zu haben.
Die Eingangswelle 400 ist nur eine Ausführungsform eines Eingabemittels. Die Eingangswelle 400 kann zu einem Ventilbetätiger in irgendeiner Weise, welche oben oder weiter unten diskutiert wird, gekoppelt sein oder in einer Vielzahl anderer Weisen, welche für einen Fachmann offensichtlich sind.
Die Energiequelle 50 kann irgendeine Anzahl von Layouts haben. Die Energiequelle 50 kann so gestaltet sein, um einer Vielzahl von Platzeinschränkungen für eine Vielzahl von Ventilbetätigern angepasst zu werden. Im Zusammenspiel mit oder als Alternative zu Platzeinschränkungen des Ventilbetätigers kann die Energiequelle 50 auch um die physikalischen Einschränkungen des ausgewählten Generators 1000 gestaltet sein. Der Generator 1000 kann ausgewählt sein, um verschiedenste Kriterien zu erfüllen, wie z. B. die Energieversorgungsbedürfnisse der Hilfselektronik des Ventilbetätigers, wie Spannung oder Energieart, wie Wechsel- oder Gleichstrom. Der Strom und die Frequenzerfordernisse können auch durch das Wählen eines geeigneten Generators 1000 analysiert werden. Zusätzlich kann der Generator 1000 einfach gewählt werden, weil es ein regelmäßiger Generator ist. In jedem Szenario kann die Energiequelle 50 um die physikalische Größe und die mechanischen Eingangsbedürfnisse des Generators gestaltet sein.
In einer besonderen Ausführungsform ist der Generator 1000 ein Drehgenerator. Der Generator 1000 kann ein Gleich- oder Wechselstromgenerator sein. Die Energie kann auch vom Generator 1000 erzeugt werden, wenn das Rad 510 gedreht wird. In einer anderen Ausführungsform kann jedoch der mechanische Energietransfer von der Eingangswelle 400 zum Rad 520 und eventuell zur Eingangswel le 1100 gespeichert werden. Zum Beispiel kann das Gehäuse 1200 eine Feder einschließen, welche durch die Eingangswelle 1100 aufziehbar ist. Wenn die Feder voll aufgezogen ist, könnte die Feder abgleiten oder sperren, so dass eine Überdrehung der Feder verhindert wird. Alternativ könnte ein Schaltkreis, welcher zu der Spule des Magneten 200 verbunden ist, verwendet werden, um zu steuern, wann die Feder aufgezogen ist und die Kupplung 600 auskuppeln, um eine Überdrehung zu verhindern. Elektrische Kontakte können auch in dem Generatorgehäuse 1200 vorgesehen sein, um entweder einer Steuerung oder einem Magneten 200 zu signalisieren, die Kupplung 600 auszukoppeln, wenn die Federn vollständig aufgezogen sind. Die Federn können dann durch Betätigung des Handrades gelöst werden. Verschiedene Mechanismen zum Lösen der Federn können verwendet werden. Eine Drehung der Eingangswelle 1100 in einer entgegengesetzten Richtung kann das Lösen der Federn triggern. Jedoch ist es generell wünschenswert, dass die Eingangswelle 1100 in jede Richtung drehbar ist. Alternativ können magnetische Schalter, welche die Feder in Stellung halten, durch Signale, welche durch die Bewegung des Handrades gesteuert werden, gelöst werden.
In den bisher diskutierten Ausführungsformen kann die Kupplung 600 entkoppelt werden, wann immer die Spule des Magneten 200 mit Energie versorgt ist. Jedoch können der Magnet 200 und irgendwelche anderen Komponenten von Energiequelle 50 so gestaltet sein, dass, wenn die Spule nicht mit Energie versorgt ist, die Kupplung 600 eingekuppelt ist.
4 illustriert, dass die Kupplung 600 das Rad 510 über eine flache Oberfläche 700 kuppelt. Die flache Oberfläche 700 kann Teil einer Ausführungsform eines Kopplungsmittels sein. Jedoch kann die Kupplung 600 so gestaltet sein, um das Rad 510 auf verschiedene Weisen zu koppeln. 4 und 5 illustrieren eine Ausführungsform, bei der die Kupplung 600 mechanisch mit dem Rad 510 verbunden ist. Andere mechanische Mittel, wie z. B. das Pressteil aus einem Elastomerblock zwischen der Kupplung 600 und dem Rad 510 kann verwendet werden. Alternativ können die Kupplung 600 und die flache Oberfläche 700 gestaltet sein, so dass sie einander nicht kontaktieren. Zum Beispiel kann die Kupplung 600 so gestaltet sein, dass die flache Oberfläche 700 oder das Rad 510 hydraulisch oder magnetisch gekoppelt werden. Die Kupplung 600 kann so gestaltet sein, dass sie dreht, wann immer die Eingangswelle 400 dreht.
In einer Ausführungsform sind die Eingangswelle 1100 und die Eingangswelle 400 beide so gestaltet, dass sie in zwei Richtungen drehen. Alternativ kann die Eingangswelle 400 so gestaltet sein, dass sie in zwei Richtungen dreht, aber ein Getriebe kann vorhanden sein, so dass die Eingangswelle 1100 nur in eine Richtung dreht. Dies kann so ausgeführt sein, dass eine Bewegung der Eingangswelle 400 in jede Richtung zu der Eingangswelle 1100 transferiert werden kann oder alternativ, so dass nur die Bewegung der Eingangswelle 400 in eine Richtung in einer Bewegung der Eingangswelle 1100 resultiert. In einer anderen Ausführungsform ist die Eingangswelle 400 mit einem Handrad eines Ventilbetätigers, wie einem Handrad 1 oder mti Komponenten, welche durch das Handrad betätigt werden, verbunden. In dieser Ausführungsform würde die Eingangswelle 400 nur drehen, wann immer das Handrad betätigt wird. In manchen Situationen kann ein Handrad immer noch manuell gedreht werden, obwohl Energie noch vorhanden ist, um einen elektrischen Motor zu drehen. In diesen Situationen kann es nicht wünschenswert sein, den Generator 100 der Energiequelle 50 zu aktivieren. Daher kann die Spule von der Energieversorgung getrennt werden, um beim Drehen der Eingangswelle 400 auch das Rad 510 zu drehen. Die Spule kann auf verschiedenste Arten mit Energie versorgt werden, so wie im Stand der Technik bekannt. In einer Ausführungsform empfängt die Spule Energie von demselben Schaltkreis, welcher einen elektrischen Motor eines Ventilbetätigers, wie z. B. den elektrischen Motor 4, versorgt. Daher wird der Magnet 200 dann entmagnetisiert, wenn die Energie aufhört, die Steuerung des elektrischen Motors zu versorgen. Die Kupplung 600 koppelt dann das Rad 510 und, sollte das Handrad gedreht werden, wird dann der Generator 1000 aktiviert.
Zusätzlich kann ein Schalter eingeschlossen werden, wobei ein Bediener den Betrieb des Generators 1000 erlauben kann, obwohl Energie noch für einen elektrischen Motor verfügbar ist. Zum Beispiel kann ein Schalter eingeschlossen werden, welcher den Schaltkreis öffnet, welcher die Spule aktiviert. Die Kupplung 600 koppelt das Rad 510 und jede Drehung der Eingangswelle 400 resultiert in einer Drehung des Generators 1000.
In einer anderen Ausführungsform wird die Eingangswelle 400 gedreht, wann immer der Ventilbetätiger betrieben wird. Jedoch kann der Betrieb des Generators 1000 immer noch dadurch gesteuert werden, ob die Spule aktiviert war oder nicht. Daher wird der Generator 1000 nur gedreht werden, wenn immer der Ventilbetätiger ohne elektrischen Eingang in Betrieb ist, wie z. B. 11, hydraulisch oder pneumatisch.
Eine Energiespeicherungsvorrichtung (nicht gezeigt) kann auch auf der stigungsplatte 100 befestigt sein und mit dem Generator 1000 verbunden sein. Die Energiespeicherungsvorrichtung kann jedes elektrische Energiespeicherungsmittel sein, welches vorher diskutiert wurde oder im Stand der Technik bekannt ist. Die Elektronik 900 kann auch auf der Befestigungsplatte 100 befestigt sein. Die Elektronik 900 kann verwendet werden, um elektrische Energie, welche von dem Generator 1000 geliefert wird, umzuwandeln, zu invertieren, gleichzurichten, zu transformieren, zu reinigen und/oder zu steuern. Die Elektronik 900 kann elektrisch zwischen dem Generator 1000 und der Energiespeicherungsvorrichtung verbunden sein. Alternativ kann die Elektronik 900 Energie von der Energiespeichervorrichtung empfangen. Zum Beispiel kann ein Wandler verwendet werden, um die Wechselstromenergie zu Gleichstromenergie zur Speicherung zu wandeln, wenn der Generator 1000 ein Wechselstromgenerator ist. Die Elektronik 900 ist eine Ausführungsform eines elektrischen Energiemodulationsmittel. Das elektrische Energiemodulationsmittel und das elektrische Energiespeicherungsmittel können durch dieselbe Vorrichtung verwirklicht werden.
Verschiedenste Formen von jeder und allen der Komponenten der Energiequelle 50 liegen im Schutzbereich der Erfindung. Die Energiequelle 50 ist auf der Befestigungsplatte 100 befestigt gezeigt. Der Generator 1000, der Magnet 200 und andere Komponenten der Energiequelle 50 können auf der Befestigungsplatte 100 in jeder im Stand der Technik bekannten Weise befestigt sein. Die Befestigungsplatte 100 kann aus einer Vielzahl von Materialien bestehen, wie z. B. einem Metall oder einem Halbleiterwafer. Die Befestigungsplatte 100 ist eine flache Oberfläche aufweisend gezeigt. Jedoch kann die Befestigungsplatte 100 jede Struktur sein, welche die verschiedenen Komponenten der Energiequelle 50 verbindet. Der Ausdruck "Komponenten", wie in Bezug auf die Energiequelle 50 verwendet, bezieht sich auf den Magneten 200, den Hebel 300, die Kupplung 600, die Räder und Zahnräder und den Generator 1000. Der Ausdruck "Komponenten" bezieht sich auch auf jede Vorrichtung, welche die Funktion dieser einzelnen Teile ausführt.
Außerdem kann die Befestigungsplatte 100 in besonderen Ausführungsform fehlen. Zum Beispiel kann der Generator 1000 in einem Abschnitt eines Ventilbetätigers befestigt sein, und der Magnet 200 und die Kupplung 600 könnten auf anderen Teile des Ventilbetätigers befestigt sein. Alternativ könnten der Generator 1000, die Kupplung 600 und die Funktionen, welche durch den Magneten 200 ausgeführt werden, in einer einzigen Vorrichtung integriert sein.
Die Komponenten der Energiequelle 50 können aus einer Vielzahl von Materialien bestehen. Der Hebel 300 und die Kupplung 600 z. B. können aus Materialien wie Metall, Kunststoff oder Harzen sein. Die Befestigungsplatte 100 kann auch aus Platinenmaterial oder jedem Material, welches mit solchen Funktionen kompatibel ist, sein.
Die Eingangswelle 400 ist in den 3 bis 5 als mit der Eingangswelle 1100 über mechanische Mittel verbunden dargestellt. In der Ausführungsform, welche in 3 bis 5 gezeigt wird, umfasst das Geschwindigkeitsmodulationsmittel mecha nische Mittel, welche aus Rädern bestehen. Jedoch können andere Mechanismen, wie Scheiben oder Ritzel, auch verwendet werden, um die zwei Wellen zu verbinden. Alternativ kann die Eingangswelle 400 mit der Eingangswelle 1100 hydraulisch verbunden sein, wie z. B. über hydraulische Pumpen und Leitungen. Zusätzlich kann die Eingangswelle 400 über eine Flüssigkeit mit der Eingangswelle 1100 gekoppelt sein. Zusätzlich, wenn es notwendig ist, die Geschwindigkeit der Eingangswelle 400 zu erhöhen, können die Eingangswelle 400 und die Eingangswelle 1100 direkt aneinander gekoppelt sein, wie in einer Ausführungsform, bei welcher die Funktion, welche vom Magnet 200 und der Kupplung 600 ausgeführt werden, alle mit dem Generator 1000 in einer einzigen Vorrichtung integriert sind.
Obwohl die vorhergehende Beschreibung viele Einzelheiten umfasst, dürfen diese nicht als den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung beschränkend gedeutet werden, sondern nur bestimmte beispielhafte Ausführungen bereitstellend. Ähnlich können andere Ausführungsformen der Erfindung erdacht werden, welche nicht von dem Geist oder dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ausgehen. Der Schutzbereich der Erfindung ist daher nur durch die angefügten Ansprüche und ihre rechtlichen Äquivalente eingeschränkt und nicht durch die vorhergehende Beschreibung. Alle Hinzufügungen, Streichungen und Modifikationen an der Erfindung, wie hierin offenbart, welche unter die Bedeutung und den Schutzbereich der Ansprüche fallen, sind durch die vorliegende Erfindung eingeschlossen.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung verwendet den Betrieb von Ventilbetätigern, um elektrische Energie zu erzeugen. Ein Teil der mechanischen Energie, welche durch den Betrieb eines Ventilbetätigers erzeugt wird, wird zu elektrischer Energie umgewandelt. Die mechanische Energie kann zu elektrischer Energie gleichzeitig zum Betrieb des Ventilbetätigers umgewandelt werden oder die mechanische Energie kann für spätere Umwandlung gespeichert werden. Ein Ventilbetätiger kann manuell, elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigt werden. Erzeugte elektrische Energie kann auch gespeichert werden.

Claims

Verfahren zur Versorgung eines Teils eines Ventilbetätigers mit Energie, wobei das Verfahren umfasst: ein Betreiben des Ventilbetätigers, um mechanische Energie zu erzeugen; ein Umwandeln eines Teils der mechanischen Energie in elektrische Energie; und ein elektrisches Versorgen des Teils des Ventilbetätigers mit elektrischer Energie.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Betreiben des Ventilbetätigers manuelles Betreiben des Ventilbetätigers umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren das Unterbrechen des normalen Betriebs des Ventilbetätigers umfassend und bei dem der Betrieb des Ventilbetätigers manuellen Betrieb des Ventilbetätigers umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren das Speichern vor dem Umwandeln eines Teils der mechanischen Energie, welche erzeugt wird, umfassend.
Verfahren nach Anspruch 4, des Weiteren das Triggern des Lösens der gespeicherten mechanischen Energie durch manuellen Betrieb des Ventilbetätigers umfassend.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren das Speichern der elektrischen Energie in einer Energiespeichervorrichtung umfassend.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem Versorgen mit Energie des Teils des Ventilbetätigers das Versorgen eines Stellungscodierers mit Energie umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das elektrische Versorgen des Teils des Ventilbetätigers mit Energie das Bereitstellen von Energie während des Betriebs des Ventilbetätigers umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Betrieb des Ventilbetätigers um mechanische Energie zu erzeugen, das Triggern der Erzeugung von mechanischer Energie von einer externen Quelle zu dem Ventilbetätiger umfasst und worin die elektrische Versorgung mit Energie seines Teils des Ventilbetätigers aus der Energieversorgung von Hilfselektroniken des Ventilbetätigers besteht.
Ventilbetätiger umfassend: eine Antriebseinheit; und einen elektrischen Generator, welcher mechanisch mit der Antriebseinheit verbunden ist.
Ventilbetätiger nach Anspruch 10, bei dem die Antriebseinheit ein Handrad umfasst.
Ventilbetätiger nach Anspruch 11, bei dem die Antriebseinheit des Weiteren eine Kupplung umfasst, welche betriebsbereit ist, um das Handrad von dem Rest der Antriebseinheit zu isolieren.
Ventilbetätiger nach Anspruch 10, bei dem die Antriebseinheit eine Schneckenwelle und ein Schneckengetriebe umfasst.
Ventilbetätiger nach Anspruch 10, bei dem die Antriebseinheit einen Betätigerschaft umfasst.
Ventilbetätiger nach Anspruch 10, bei dem der elektrische Generator zumindest teilweise in Komponenten der Antriebseinheit integriert ist.
Ventilbetätiger nach Anspruch 10, bei dem der elektrische Generator zumindest teilweise in Komponenten eines Ventil, welches durch den Ventilbetätiger betätigt wird, integriert ist.
Ventilbetätiger nach Anspruch 10, des Weiteren eine aufziehbare Feder, welche mechanisch mit der Antriebseinheit und dem elektrischen Generator verbunden ist, umfassend.
Ventilbetätiger nach Anspruch 10, des Weiteren einen Kupplungsmechanismus umfassend, welcher mechanisch zwischen der Antriebseinheit und dem elektrischen Generator verbunden ist.
Ventilbetätiger nach Anspruch 10, des Weiteren einen geschwindigkeitserhöhenden Mechanismus umfassend, welcher mechanisch zwischen der Antriebseinheit und dem elektrischen Generator verbunden ist.
Ventilbetätiger nach Anspruch 10, des Weiteren einen geschwindigkeitsverringernden Mechanismus umfassend, welcher mechanisch zwischen der Antriebseinheit und dem elektrischen Generator verbunden ist.
Ventilbetätiger nach Anspruch 10, des Weiteren eine elektrische Energiespeicherungsvorrichtung umfassend, welche elektrisch mit dem elektrischen Generator verbunden ist.
Ventilbetätiger nach Anspruch 10, des Weiteren Stellungscodierer und Stellungsanzeiger umfassend, welche elektrisch mit dem elektrischen Generator verbunden sind.
Ventilbetätiger nach Anspruch 10, bei dem die Antriebseinheit ein Handrad und einen elektrischen Motor umfasst, bei dem der elektrische Generator ein Drehgenerator ist und des Weiteren ein Stellungscodierer und Stellungsanzeigen umfassend, elektrisch verbunden mit dem elektrischen Generator.
System zur elektrischen Versorgung von Zubehörelektronik eines Ventilbetätigers, bei dem das System umfasst: einen Ventilbetätiger; und einen elektrischen Generator, welcher so gestaltet ist, um die Zubehörelektronik des Ventilbetätigers mit elektrischer Energie zu versorgen.
System nach Anspruch 24, bei dem der Generator für Wechselstrom und Gleichstromausgabe angepasst ist.
System nach Anspruch 24, bei dem der Generator sich außerhalb des Ventilbetätigers befindet.
System nach Anspruch 24, bei dem die Zusatzelektronik unabhängig von einer Gruppe gewählt werden, welcher aus zumindest einer Anzeige, zumindest einer Platine, zumindest einem Steuerungsmodul, zumindest einem Codierer, zumindest einer Kommunikationsverbindung, zumindest einem Transmitter und zumindest einem Empfänger besteht.
System nach Anspruch 24, bei dem die Zubehörelektronik externe Elektroniken umfassen, welche mit dem Ventilbetätiger verbunden ist.
Energiequelle für einen Ventilbetätiger, bei der die Energiequelle umfasst: ein Energieerzeugungsmittel; und ein Eingangsmittel, welches angepasst ist, um mechanische Energie von einer Antriebseinheit des Ventilbetätigers zu dem Energieerzeugungsmittel zu übertragen.
Energiequelle nach Anspruch 29, des Weiteren umfassend: ein Kopplungsmittel, welches angepasst ist, um das Eingangsmittel zu dem Energieerzeugungsmittel betriebsbereit zu koppeln; und ein Steuerungsmittel, welches angepasst ist, um zu steuern, wann das Kopplungsmittel das Eingangsmittel zu dem Energieerzeugungsmittel betriebsbereit koppelt.
Energiequelle nach Anspruch 30, bei der das Steuerungsmittel und das Kopplungsmittel durch dieselbe Vorrichtung verwirklicht werden.
Energiequelle nach Anspruch 30, bei der das Steuerungsmittel, das Kopplungsmittel und das Energieerzeugungsmittel durch dieselbe Vorrichtung verwirklicht werden.
Energiequelle nach Anspruch 29, des Weiteren ein Geschwindigkeitsmodulationsmittel umfassend, welches angepasst ist, um eine Geschwindigkeit des Energieerzeugungsmittels in Bezug auf eine Geschwindigkeit des Eingangsmittels zu erhöhen.
Energiequelle nach Anspruch 29, des Weiteren ein elektrisches Energiespeicherungsmittel umfassend, welches angepasst ist, um Energie von dem Energieerzeugungsmittel aufzunehmen.
Energiequelle nach Anspruch 29, des Weiteren ein Energiemodulationsmittel umfassend, welches angepasst ist, um elektrisch einen Ausgang des Energieerzeugungsmittels zu verändern.