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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft einen Aktuator, insbesondere einen pneumatischen Aktuator zum intelligenten Brandschutz für ein Ventil.
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STAND DER TECHNIK
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Ein Aktuator bezieht sich auf einen Mechanismus zum Steuern des Betriebs eines Ventils. Für Aktuatoren im Stand der Technik gelten folgende Probleme:
- 1. Nach dem Ausschalten einer Stromquelle sind Ventile nicht kontrollierbar, funktionierende Geräte werden unterbrochen, was zum Verlust führt;
- 2. nach dem Stromausfall kann weder eine automatische Steuerung noch eine Überwachung von Druck, Temperatur usw. durchgeführt werden; es ist unmöglich, die Betriebssituation eines Ventils in Realzeit zu untersuchen;
- 3. es gibt keinen feuerbeständigen Wassermantel, die Temperatur einer Brandstätte oder dergleichen ist zu hoch, Leitungen werden abgebrannt und Ventile können nicht mehr betätigt werden, Mitarbeiter im Feld müssen das Risiko eingehen und in die Brandstätte kommen, um Ventile manuell zu schließen, wobei kein Schutz vor Feuer und Explosion geleistet werden kann und gewisse hochtemperatur- und explosionsgefährdete Risikos vorhanden sind.
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OFFENBARUNG DER ANMELDUNG
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Um die obigen Probleme zu lösen, wird in der vorliegenden Anmeldung ein pneumatischer Aktuator zum intelligenten Brandschutz für ein Ventil bereitgestellt. Die in der vorliegenden Anmeldung verwendete technische Lösung ist: ein pneumatischer Aktuator zum intelligenten Brandschutz für ein Ventil, umfassend einen Aktuator, auf einer dessen Seite ein Montagekasten, in dem ein Relais, eine Lithiumbatterie, ein drahtloses Ventilsteuermodul, ein drahtloser Transceiver und ein Server montiert werden, befestigt wird, wobei das Relais mit der Lithiumbatterie und der Server mit dem drahtlosen Transceiver verbunden wird, wobei das drahtlose Ventilsteuermodul ein Gasdruckmodul, ein Temperaturerfassungsmodul, ein Ladungsmessungsmodul, ein Druckerfassungsmodul und ein Ventilschaltsteuerungsmodul umfasst. Im Fehlerfall von Stromversorgungsleitungen ist eine Stromversorgung mittels der Lithiumbatterie automatisch umschaltbar und es kann sichergestellt werden, dass das Ventil nicht weniger als 50 Male drahtlos geöffnet und geschlossen werden kann. Indessen können Daten wie der Zustand vom Öffnen und Schließen des Ventils, die Temperatur des Montagekastens, der Gasrohrdruck und die elektrische Ladung der Lithiumbatterie und dergleichen erfasst werden.
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Der Aktuator und der Montagekasten werden von einem Wassermantel verhüllt.
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Weitergehend werden in dem Montagekasten ferner eine externe Stromquellenschnittstelle und eine Stromversorgungsmanagementschaltung, die durch das Relais mit der externen Stromquellenschnittstelle und der Lithiumbatterie verbunden wird, vorgesehen.
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Weitergehend wird die externe Stromquellenschnittstelle ferner durch das Relais mit der Lithiumbatterie verbunden.
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Weitergehend ist das Relais ein Dreiwegrelais.
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Weitergehend wird die Lithiumbatterie ferner mit einem Thermistor versehen, der mit dem Server verbunden wird.
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Weitergehend umfasst das Ventilschaltsteuerungsmodul eine erste Traktionskontrolleinheit, eine zweite Traktionskontrolleinheit und eine Traktionsrückkopplungseinheit.
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Die erste Traktionskontrolleinheit und die zweite Traktionskontrolleinheit werden mit einem Magnetventil verbunden, um eine Zweiweg-Steuerung des Magnetventils durchzuführen. Die Traktionsrückkopplungseinheit wird mit dem Magnetventil verbunden, um eine Kontrollrückkoppelung zu erhalten.
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Weitergehend wird der Wassermantel aus einem Metallmaterial ausgebildet.
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Weitergehend wird der Server mit einem Handy oder einem Computer verbunden.
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Weitergehend wird der Aktuator für ein Hahnventil verwendet.
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Im Vergleich zu dem Stand der Technik bestehen die vorteilhaften technischen Wirkungen der vorliegenden Anmeldung darin:
- 1. Ein erfindungsgemäßer pneumatischer Aktuator zum intelligenten Brandschutz für ein Ventil ist geeignet für Ventile wie Kugelventile, Schmetterlingsventile usw.. Durch Drehen eines Ventilschalters um 90 Grad werden das Öffnen und das Schließen ermöglicht, wobei die Maße DN20-DN500 ist, und wobei der Aktuator sich mit einer Lithiumbatterie, einem drahtlosen Ventilsteuermodul, einem drahtlosen Transceiver und einem Server ausgestattet ist. Im Fehlerfall von Stromversorgungsleitungen ist eine Stromversorgung mittels der Lithiumbatterie automatisch umgeschaltet. Ein normaler Betrieb des Aktuators kann gewährleistet werden. Es kann sichergestellt werden, dass der Aktuator mehr als 50 Male eingeschalt und ausgeschalt werden kann, indessen werden Daten wie den Arbeitszustand des Aktuators, die Temperatur und der Gasdruck innerhalb des Aktuators und dergleichen erfasst, somit können Brandschutz, Explosionsschutz und Schutz vor einem Stromausfall geleistet werden.
- 2. Ein erfindungsgemäßer pneumatischer Aktuator zum intelligenten Brandschutz für ein Ventil, wobei außerhalb dieses Mechanismus ein Zykluswassermantel verhüllt, welcher mit einem Fabrikkühlwasserkreislaufsystem verbunden ist; wenn es brennt, kann der Zykluswassermantel trotzdem der vergifteten Brandstätte in Hochtemperatur einen Bedienmechanismus vorm Abbrand schützen und gleichzeitig die innerhalb des Aktuators erzeugte Wärme wegbringen, wobei eine Funktion von Abkühlung des Aktuators ausgeübt wird und ein Brand- sowie Explosionsschutz geleistet wird, dabei gesichert wird, dass, solange das Kühlwasserkreislaufsystem richtig funktioniert, die normale Arbeit des Aktuators gewährleistet werden kann.
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Figurenliste
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Um die technischen Lösungen der vorliegenden Erfindung deutlicher zu veranschaulichen, werden die in den Ausführungsbeispielen verwendeten Figuren nachstehend kurz eingeführt. Es ist offensichtlich, dass der allgemeine Fachmann auf dem Gebiet anhand dieser Figuren andere Figuren ohne erfinderisches Verlangen erhalten kann.
- 1 zeigt eine perspektivische schematische Ansicht des Gesamtaufbaus eines in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung bereitgestellten intelligenten pneumatischen Ventils;
- 2 ist eine strukturelle Darstellung eines in 1 der vorliegenden Anmeldung bereitgestellten intelligenten pneumatischen Ventils in schematischer Querschnitt in einer ersten Richtung;
- 3 ist eine schematische Darstellung eines in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung bereitgestellten drahtlosen Ventilsteuermoduls;
- 4 ist eine schematische Darstellung eines in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung bereitgestellten Wassermantels;
- 5 ist eine schematische Darstellung eines in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung bereitgestellten Prinzips vom Stromversorgungsumschalten.
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In den Figuren:
- 1
- Aktuator,
- 2
- Montagekasten,
- 3
- Relais,
- 4
- Lithiumbatterie,
- 5
- ein drahtloses Ventilsteuermodul,
- 6
- ein drahtloser Transceiver,
- 7
- Server,
- 8
- Gasdruckmodul,
- 9
- Temperaturerfassungsmodul,
- 10
- Ladungsmessungsmodul,
- 11
- Druckerfassungsmodul,
- 12
- Ventilschaltsteuerungsmodul,
- 13
- Wassermantel,
- 21
- eine externe Stromquellenschnittstelle,
- 22
- Stromversorgungsmanagementschaltung,
- 23
- Thermistor.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ANMELDUNG
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Damit der Fachmann auf dem Gebiet die technische Lösung der vorliegenden Anmeldung besser verstehen kann, wird die technische Lösung im Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung folgendermaßen in Kombination mit den Figuren klar und vollständig beschrieben.
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Der Kernpunkt der vorliegenden Anmeldung besteht darin, einen pneumatischen Aktuator zum intelligenten Brandschutz für ein Ventil bereitzustellen, eine Lithiumbatterie 4 als Ersatzstromquelle zur Stromversorgung bereitzustellen, sodass nach dem Ausschalten einer externen Stromquelle ein Ausfall eines Magnetventils verhindert wird und somit verhindert wird, dass ein anderes Gerät (ein vom Magnetventil gesteuertes Gerät) fehlerhaft wird oder direkt mit dem Betrieb aufhört. Außerdem ist es möglich, dass das Magnetventil jederzeit die Situationen im Aktuator auswertet und ansteuert. Es wird verhindert, dass eine Hochtemperatur bzw. ein Hochdruck zu einem Unfall wie Explosion usw. führt.
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1 zeigt eine perspektivische schematische Ansicht des Gesamtaufbaus eines in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung bereitgestellten intelligenten pneumatischen Ventils. 2 ist eine schematische Darstellung eines in 1 der vorliegenden Anmeldung bereitgestellten intelligenten pneumatischen Ventils im Schnitt in einer ersten Richtung. 3 ist eine schematische Darstellung eines in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung bereitgestellten drahtlosen Ventilsteuermoduls. 4 ist eine schematische Darstellung eines in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung bereitgestellten Wassermantels. Wie in 1, 2, 3 und 4 gezeigt, betrifft die vorliegende Anmeldung einen pneumatischen Aktuator zum intelligenten Brandschutz für ein Ventil. Ein pneumatischer Aktuator zum intelligenten Brandschutz für ein Ventil umfasst einen Aktuator 1. Auf einer Seite des Aktuators 1 wird ein Montagekasten 2 montiert. In dem Montagekasten 2 werden ein Relais 3, eine Lithiumbatterie 4, ein drahtloses Ventilsteuermodul 5, ein drahtloser Transceiver 6 und ein Server 7 montiert. Das Relais 3 wird mit der Lithiumbatterie 4 verbunden. Der Server 7 wird mit dem drahtlosen Transceiver 6 verbunden. Das drahtlose Ventilsteuermodul 5 umfasst ein Gasdruckmodul 8, ein Temperaturerfassungsmodul 9, ein Ladungsmessungsmodul 10, ein Druckerfassungsmodul 11 und ein Ventilschaltsteuerungsmodul 12;
der Aktuator 1 und der Montagekasten 2 werden von einem Wassermantel 13 verhüllt.
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Spezifisch wird der Wassermantel 13 aus einem Metallmaterial ausgebildet.
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Spezifisch wird der Server 7 mit einem Handy oder einem Computer verbunden.
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Spezifisch wird der Aktuator 1 für ein Hahnventil verwendet.
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Das Arbeitsprinzip der vorliegenden Anmeldung sieht vor: Die Drehwelle des Aktuators 1 ist mit dem Ventilschieber des Ventilkörpers verbunden, um den Betrieb des Ventilkörpers zu steuern. Der Aktuator 1 umfasst einen Gaseinlass und einen Gasauslass, die mit einer Hochdruck-Gasversorgungsleitung in der Fabrik verbunden sind, die aus einem Edelstahlmaterial besteht. Der Gaseinlass ist mit einem Magnetventil verbunden, welches ein vom Aktuator 1 intrinsisch enthaltenes Element ist und welches durch eine Steuerung eines Gasdruckkreislaufs den Zustand vom Öffnen und Schließen des Aktuators 1 kontrolliert. Ein späteres drahtloses Steuermodul wird ebenfalls durch das Magnetventil gesteuert, welches bei einer normalen Arbeit durch eine normale Schaltung über das Relais 3 mit dem Strom versorgt wird.
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Das obige Arbeitsprinzip gehört allesamt zum Stand der Technik.
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Im normalen Betrieb versorgt das Relais 3 die Vorrichtung mit dem Strom und lädt zugleich auch die Lithiumbatterie 4. Wenn beim Stromausschalten eine externe Stromversorgung dem Magnetventil den Strom nicht mehr liefern kann, wird eine mittels des Relais 3 ausgeführte Stromversorgungsweise in eine mittels der Lithiumbatterie 4 ausgeführte Stromversorgungsweise umgeschaltet. Die Lithiumbatterie 4 beginnt automatisch mit der Stromversorgung für die Vorrichtung. Diese nahtlose Durchführung bewirkt, dass das Magnetventil richtig funktioniert, keine Außerbetriebnahme von anderen Geräten erfolgt sowie kein Verlust als Folge verursacht wird.
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Es ist zu deuten, dass hierbei die Stromversorgung des Magnetventils durch das Relais 3 bedeutet, dass die Stromversorgungsschaltung des Magnetventils durch das Relais 3 gesteuert wird. Spezifisch, wie in 5 gezeigt, die eine schematische Darstellung eines in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung bereitgestellten Prinzips vom Stromversorgungsumschalten ist, werden in dem Montagekasten 2 ferner eine externe Stromquellenschnittstelle 21 und eine Stromversorgungsmanagementschaltung 22 vorgesehen. Die Stromversorgungsmanagementschaltung 22 wird durch das Relais 3 mit der externen Stromquellenschnittstelle 21 und der Lithiumbatterie 4 verbunden. Die externe Stromquellenschnittstelle 21 wird ferner durch das Relais 3 mit der Lithiumbatterie 4 verbunden.
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Im normalen Arbeitszustand wird über die Stromquellenschnittstelle 21 eine Stromquelle eingeschaltet. Durch das Relais 3 und die Stromversorgungsmanagementschaltung 22 werden die Stromquelle für verschiedene Bauelemente bereitgestellt, z.B. die Stromquelle wird für das Magnetventil bereitgestellt, indessen wird die Lithiumbatterie 4 durch das Relais 3 aufgeladen. Im Falle von einem abnormalen Zustand, z.B. falls keine Stromquelle vom außen erhältlich ist, erfolgt dabei das Umschalten durch das Relais 3. Die Lithiumbatterie 4 versorgt durch das Relais 3 und die Stromversorgungsmanagementschaltung 22 verschiedene Bauelemente mit dem Strom. z.B. das Magnetventil wird mit dem Strom versorgt.
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Es ist zu deuten, dass das Relais ein Dreiwegrelais ist, zwischen dem Relais 3 und der Lithiumbatterie 4 zwei Schaltungen vorhanden sind, wobei einer der Schaltungen eine Ladeschaltung zum Aufladen der Lithiumbatterie 4 durch das Relais 3 ist und einer anderer eine Hochsetzschaltung ist. Weil normalerweise die Spannung der Lithiumbatterie 4 niedriger als eine Gebrauchsspannung eines Bauelements ist, wird durch die Hochsetzschaltung die Spannung gesteigert und auf die Stromversorgungsmanagementschaltung 22 übertragen, sodass durch die vorgesehene Lithiumbatterie 4 die jeweiligen Bauelemente mit dem Strom versorgt werden, wenn eine externe Stromquelle keinen Strom liefern kann.
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Wenn die Vorrichtung normal arbeitet, wird das Ventil während der normalen Arbeit richtig mit dem Strom versorgt. Das drahtlose Ventilsteuermodul 5 umfasst ein Gasdruckmodul 8, ein Temperaturerfassungsmodul 9, ein Ladungsmessungsmodul 10, ein Druckerfassungsmodul 11 und ein Ventilschaltsteuerungsmodul 12, um jeweils den Gasdruck bzw. die Temperatur, der und die vom Wasserstrom in dem Aktuator 1 generiert werden, die elektrische Ladung der Lithiumbatterie 4 und den im Aktuator 1 herrschenden Druck zu überwachen und auszuwerten und Daten auf den drahtlosen Transceiver 6 zu übermitteln. Der drahtlose Transceiver 6 übermittelt die Daten auf den Server 7, der mit einem Handy oder einem Computer verbunden wird und jederzeit die Situation innerhalb des Aktuators 1 nachsehen kann.
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Spezifisch umfasst das Ventilschaltsteuerungsmodul 12 eine erste Traktionskontrolleinheit, eine zweite Traktionskontrolleinheit und eine Traktionsrückkopplungseinheit. Die erste Traktionskontrolleinheit und die zweite Traktionskontrolleinheit werden mit einem Magnetventil verbunden, um eine Zweiweg-Steuerung des Magnetventils durchzuführen. Die Traktionsrückkopplungseinheit wird mit dem Magnetventil verbunden, um eine Kontrollrückkoppelung zu erhalten. Durch zweierlei Magnetventilsteuerschnittstellen (jeweils mit der ersten Traktionskontrolleinheit und der zweiten Traktionskontrolleinheit korrespondierend) kann im Fehlerfall einer der Magnetventilsteuerschnittstellen der andere Magnetventilsteuerschnittstelle initiiert werden, um das Magnetventil zu steuern.
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In der praktischen Anwendung erzeugt die Lithiumbatterie 4 im Lade- und Entladevorgang die Wärme. Um die Sicherheit der Gesamtheit des Systems zu gewährleisten, wird in einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Anmeldung die Lithiumbatterie 4 ferner mit einem Thermistor 23 versehen, der mit dem Server 7 verbunden wird. Der Server 7 erfasst in Realzeit die Temperatur der Lithiumbatterie 4 durch den Thermistor 23. Wenn die Temperatur der Lithiumbatterie 4 einen Grenzwert überschreitet, hört es auf, die Lithiumbatterie 4 mit dem Strom zu versorgen. Indessen wird nach dem Abbruch der Stromversorgung darf man das Umschalten in einer Stromversorgung der jeweiligen Bauelemente mittels der Lithiumbatterie 4 in Betracht ziehen.
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Der Wassermantel 13 wird vorgesehen, der die Funktion vom Schutz des Aktuators 1 erfüllt. Durch Zykluswasser wird die vom Aktuator aufgenommene Wärme abgeführt, so dass interne Geräte richtig funktionieren und somit der Aktuator vor Beschädigungen aus einem Unfall wie einer Explosion, die sich aus einer Kollision, einer Hochtemperatur, einem Hochdruck und dergleichen ergibt, geschützt werden kann und der Einfluss vom Brand auf die Rohrleitungen verringert wird.
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Der Wassermantel 13 besteht aus einem Metallmaterial, am besten aus dem 45-Stahl, wodurch eine Kollision, eine Hochtemperatur und ein Hochdruck sowie die Eindringung vom Wasser wirksam verhindert werden können. In dem Wassermantel 13 wird eine Sandwichschicht vorgesehen, um eine Flüssigkeit mit einer höheren spezifischen Wärmekapazität, z.B. Wasser, aufzunehmen. Durch Anordnen des Wassermantels 13 wird die Wärmeübertragung von den beiden Seiten des Wassermantels 13 wirksam reduziert, sodass eine Hochtemperaturübertragung wirksam isoliert wird und der Aktuator 1 geschützt wird.
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Der Server 7 wird mit einem Handy oder einem Computer verbunden und kann durch das Handy oder den Computer jederzeit die Situation innerhalb des Aktuators 1 nachsehen.
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Der Aktuator 1 wird für ein Hahnventil verwendet.
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Der Aktuator 1 bringt intrinsisch eine Lithiumbatterie 4, ein drahtloses Ventilsteuermodul 5, einen drahtlosen Transceiver 6 und einen Server 7 mit. Nach dem Stromausschalten des Relais 3 wird automatisch eine Stromversorgung mittels der Lithiumbatterie 4 umgeschaltet, wodurch eine Normalarbeit des Aktuators 1 gewährleistet werden kann. Es wird sichergestellt, dass keine Stromunterbrechung erfolgt, wenn der Aktuator mehr als 50 Male öffnet und geschlossen wird. Indessen werden der Arbeitszustand des Aktuators 1, Daten wie Temperatur, Gasdruck im Aktuator 1 und dergleichen erfasst.
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Wenn vorhandene pneumatische Ventile in Brand gerieten, werden Leitungen abgebrannt und Ventile nicht betätigbar. Die Brandstätte ist vergiftet in Hochtemperatur. Kein Personal kann sich annähern und manuell betätigen. Der Wassermantel 13 ist dem mit einem Kühlwasserkreislaufsystem verbunden. Der Zyklus vom Kühlwasserkreislauf bringt die im Aktuator 1 erzeugte Wärme im Wassermantel 13 weg, wobei eine Funktion von Abkühlung des Aktuators ausgeübt wird und ein Brandsowie Explosionsschutz geleistet wird. Es wird gesichert, dass, solange das Kühlwasserkreislaufsystem richtig funktioniert, die normale Arbeit des Aktuators 1 gewährleistet werden kann.
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Unter Berücksichtigung der Beschreibung und nach einer Ausführung der hierbei offenbarten Anmeldung kann der Fachmann auf dem Gebiet leicht auf andere Ausführungslösungen der vorliegenden Anmeldung kommen. Die vorliegende Anmeldung zielt darauf, jede erfindungsgemäße Variation, Verwendung bzw. adaptive Veränderung einzuschließen. Solche Variation, Verwendung bzw. adaptive Veränderung befolgen allgemeine Prinzipien gemäß der vorliegenden Anmeldung und umfassen das allgemein bekannte Fachwissen bzw. die konventionellen technischen Maßnahmen auf dem Gebiet, die in der vorliegenden Anmeldung offenbart worden sind. Die Beschreibung und die Ausführungsbeispiele werden lediglich exemplarisch angesehen und der echte Umfang der vorliegenden Anmeldung beruht auf dem Anspruchsatz.
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Es ist zu verstehen, dass die vorliegende Anmeldung nicht auf die wie oben ausgeführte und in den Figuren gezeigte exakte Aufbauweise beschränkt wird und ohne Abweichung von ihrem Umfang verschiedene Modifikationen und Veränderungen vorgenommen werden dürfen. Die vorgenannten Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung bilden keine Einschränkung für den Schutzbereich der vorliegenden Anmeldung.
