專利名稱：閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于監(jiān)測(cè)流體控制閥的狀態(tài)，且特別地用于當(dāng)密封件就位時(shí)監(jiān)測(cè)通過閥的密封件的不希望的流或用于當(dāng)密封件離位時(shí)確認(rèn)通過密封件的希望的流的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
在生產(chǎn)和加工許多產(chǎn)品和材料時(shí)閥常規(guī)地用于控制流體的流。閥密封件的失效可能導(dǎo)致由閥控制的產(chǎn)品流的損失或污染。因此希望在密封件泄漏可達(dá)到棘手的水平或污染產(chǎn)品前識(shí)別密封件的早期失效。在制備例如人或動(dòng)物所耗用的食品、飲料和藥品的產(chǎn)品中，避免污染是特別地必要的。
此外，許多產(chǎn)品使用批量生產(chǎn)方法來制造或加工，且即使不是必要的也至少希望在批次之間對(duì)例如容器和管路的裝備進(jìn)行清潔，以避免不同產(chǎn)品間的交叉污染或避免形成霉、真菌、細(xì)菌和其他病原體。在這樣的情況中，希望能確認(rèn)存在通過加工裝備的正確的清潔流或沖洗流。
美國(guó)專利No.4,655,253披露了截止閥，截止閥包括具有兩個(gè)由以閥座為邊界的軸向通道結(jié)合的室的閥殼體。閥主體具有兩個(gè)可獨(dú)立地在殼體內(nèi)軸向移動(dòng)的部分。每個(gè)部分承載了分別與閥座的一個(gè)協(xié)作以在室和相關(guān)的通道之間關(guān)閉的密封件。在一個(gè)實(shí)施例中，在兩個(gè)閥座之間提供了泄漏檢測(cè)空間。通過閥座泄漏到此空間內(nèi)的流體通過通道排出，以提供指示出泄漏的可見的信號(hào)且防止各流體在兩個(gè)室內(nèi)相互混合。
美國(guó)專利No.5,361,802描述了具有金屬電極的閥塊。如果閥塊的閥不密封，則流體泄漏閉合了兩個(gè)電極之間的電路以產(chǎn)生信號(hào)，信號(hào)被分析器處理以觸發(fā)確定了有缺陷的閥的警報(bào)。
美國(guó)專利No.5,594,162描述了氣體泄漏檢測(cè)器，它適合于繞閥控制桿裝配以監(jiān)測(cè)烴氣體從閥的泄漏。
美國(guó)專利No.5,616,829描述了帶有泄漏檢測(cè)器的閥，泄漏檢測(cè)器監(jiān)測(cè)由通過閥的閥座或壓蓋/填充組件的泄漏導(dǎo)致的振動(dòng)。如果當(dāng)閥關(guān)閉時(shí)檢測(cè)到泄漏則將閥進(jìn)一步向關(guān)閉方向驅(qū)動(dòng)，例如直至泄漏且因此振動(dòng)消失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供帶有改進(jìn)的閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的雙密封件閥。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供改進(jìn)的監(jiān)測(cè)雙密封件閥的運(yùn)行狀態(tài)的方法。
在第一方面中，本發(fā)明可以廣泛地陳述為一種閥設(shè)備，其包括(a)具有帶有連接到各閥口且通過中間通道結(jié)合的第一閥室和第二閥室的閥主體的閥，閥選擇地可構(gòu)造為i.第一“打開”構(gòu)造，其中中間通道打開且第一閥室和第二閥室通過中間通道相互連接，ii.第二“關(guān)閉”構(gòu)造，其中中間通道由在通道內(nèi)的各自的位置上就位的第一密封件和第二密封件關(guān)閉，以分別在第一閥室和第二閥室和在兩個(gè)密封件之間的中間通道的部分處的第一泄漏室之間密封，或iii.第三“清潔”構(gòu)造，其中兩個(gè)密封件的一個(gè)離位以將第一閥室和第二閥室的各自的一個(gè)連接到第一泄漏室，而兩個(gè)密封件的另一個(gè)保持就位，(b)適合于響應(yīng)于各控制信號(hào)選擇地將閥設(shè)定到三個(gè)構(gòu)造的任一個(gè)的閥促動(dòng)器；和(c)連接到第一泄漏室且適合于提供指示了來自第一泄漏室的泄漏流的流傳感器輸出信號(hào)的流傳感器。
優(yōu)選地，閥設(shè)備進(jìn)一步包括具有至少一個(gè)信號(hào)輸入口的閥控制器，流傳感器輸出信號(hào)連接到閥控制器，且閥控制器適合于提供至少一個(gè)控制信號(hào)到閥促動(dòng)器以將閥設(shè)定到三個(gè)構(gòu)造的各自的一個(gè)；響應(yīng)于流傳感器輸出信號(hào)且在如由流傳感器輸出信號(hào)所指示的泄漏流和與所選擇的閥構(gòu)造相關(guān)的來自第一泄漏室的預(yù)先確定的流之間進(jìn)行比較，和提供響應(yīng)于比較的且指示了希望的閥功能或不希望的閥功能障礙的存在或不存在的控制器輸出信號(hào)。
當(dāng)閥處于第二“關(guān)閉”構(gòu)造時(shí)，控制器輸出信號(hào)可以指示不希望的閥功能障礙，功能障礙是來自第一閥室或第二閥室的任一個(gè)、通過各自的第一密封件或第二密封件且流入第一泄漏室的泄漏。替代地或附加地，當(dāng)閥處于第三“清潔”構(gòu)造時(shí)控制器輸出信號(hào)可以指示希望的閥功能，希望的閥功能是通過離位的密封件從各閥室到第一泄漏室的流。
閥可以具有位于第一密封件和第二密封件之間的第三密封件，當(dāng)閥處于第一“打開”構(gòu)造時(shí)第三密封件用于將第一泄漏室與相互連接的閥室和相互連接通道密封。優(yōu)選地，當(dāng)閥處于第一“打開”構(gòu)造時(shí)控制器輸出信號(hào)指示了不希望的閥功能障礙，且功能障礙是從相互連接的第一閥室和第二閥室和相互連接通道通過第三密封件且流到第一泄漏室內(nèi)的泄漏。
優(yōu)選地，第一和第二密封件可以安裝在各第一閥構(gòu)件和第二閥構(gòu)件上；第一閥構(gòu)件和第二閥構(gòu)件可獨(dú)立地相對(duì)于閥主體移動(dòng)以執(zhí)行選擇的閥構(gòu)造；閥設(shè)備進(jìn)一步包括在第一閥構(gòu)件和閥主體之間的第二泄漏室；用于在第一閥構(gòu)件和閥主體之間密封的第四密封件，第四密封件位于第一閥室和第二泄漏室之間；在第二閥構(gòu)件和閥主體之間的第三泄漏室；和用于在第二閥構(gòu)件和閥主體之間密封的第五密封件，第五密封件在第二閥室和第三泄漏室之間；和第二泄漏室和第三泄漏室連接到流傳感器，使得流過第四密封件且到第二泄漏室內(nèi)的泄漏，或流過第五密封件且到第三泄漏室內(nèi)的泄漏被引導(dǎo)向流傳感器，使得流傳感器輸出信號(hào)也能指示流過第四密封件或第五密封件的任一個(gè)的泄漏。
優(yōu)選地，當(dāng)閥處于第一“打開”構(gòu)造或第二“關(guān)閉”構(gòu)造時(shí)控制器輸出信號(hào)指示了不希望的閥功能障礙，且功能障礙是從第一閥室且通過第四密封件流到第二泄漏室內(nèi)的泄漏，或從第二閥室且通過第五密封件流到第三泄漏室內(nèi)的泄漏。
流傳感器可以具有管狀通道和與管狀通道的電絕緣壁共軸安裝的且沿電絕緣壁間隔開的環(huán)形電極對(duì)，流傳感器連接到第一泄漏室，使得泄漏流從第一泄漏室流過管狀通道且跨過電極以在電極之間提供導(dǎo)電通路。
在第二方面中，本發(fā)明可以廣泛地陳述為監(jiān)測(cè)受控閥的狀態(tài)的方法，閥具有閥主體和連接到各閥口的且通過中間通道結(jié)合的第一閥室和第二閥室，閥可選擇地構(gòu)造為i.第一“打開”構(gòu)造，其中中間通道打開且第一閥室和第二閥室通過中間通道相互連接，ii.第二“關(guān)閉”構(gòu)造，其中中間通道由在通道內(nèi)的各自的位置上就位的第一密封件和第二密封件關(guān)閉，以分別在第一閥室和第二閥室和在兩個(gè)密封件之間的中間通道的部分處的第一泄漏室之間密封，或iii.第三“清潔”構(gòu)造，其中兩個(gè)密封件的一個(gè)離位以將第一閥室和第二閥室的各自的一個(gè)連接到第一泄漏室，而兩個(gè)密封件的另一個(gè)保持就位，方法包括如下步驟(a)將流傳感器連接到第一泄漏室，流傳感器因此提供了指示來自第一泄漏室的泄漏流的流傳感器輸出信號(hào)；(b)接收閥控制信號(hào)且響應(yīng)于接收到的控制信號(hào)選擇地將閥設(shè)定為三個(gè)構(gòu)造中的一個(gè)構(gòu)造或其他構(gòu)造；(c)比較如由流傳感器輸出信號(hào)所指示的泄漏流和與選擇的閥構(gòu)造相關(guān)的來自第一泄漏室的預(yù)先確定的流；和(d)提供響應(yīng)于比較的且指示了希望的閥功能或不希望的閥功能障礙的存在或不存在的比較輸出信號(hào)。
當(dāng)閥處于第二“關(guān)閉”構(gòu)造時(shí)在步驟(d)中提供的比較輸出信號(hào)可以指示不希望的閥功能障礙，功能障礙是來自第一閥室或第二閥室的任一個(gè)、通過各第一密封件或第二密封件且流到第一泄漏室內(nèi)的泄漏。替代地或附加地，當(dāng)閥處于第三“清潔”構(gòu)造時(shí)由步驟(d)中提供的比較輸出信號(hào)可以指示希望的閥功能，希望的閥功能是通過離位的密封件從各閥室到第一泄漏室的流。
優(yōu)選地，閥具有位于第一密封件和第二密封件之間的第三密封件，當(dāng)閥處于第一“打開”構(gòu)造時(shí)第三密封件用于將第一泄漏室與相互連接的閥室和相互連接通道密封。當(dāng)閥處于第一“打開”構(gòu)造時(shí)，由閥控制器提供的比較輸出信號(hào)可以指示不希望的閥功能障礙，且功能障礙是從相互連接的第一閥室和第二閥室和相互連接通道通過第三密封件流到第一泄漏室內(nèi)的泄漏。
優(yōu)選地，第一密封件和第二密封件安裝在各第一閥構(gòu)件和第二閥構(gòu)件上；第一閥構(gòu)件和第二閥構(gòu)件可獨(dú)立地相對(duì)于閥主體移動(dòng)以執(zhí)行選擇的閥構(gòu)造；閥進(jìn)一步包括在第一閥構(gòu)件和閥主體之間的第二泄漏室；用于在第一閥構(gòu)件和閥主體之間密封的第四密封件，第四密封件位于第一閥室和第二泄漏室之間；在第二閥構(gòu)件和閥主體之間的第三泄漏室；和用于在第二閥構(gòu)件和閥主體之間密封的第五密封件，第五密封件位于第二閥室和第三泄漏室之間；且第二泄漏室和第三泄漏室連接到流傳感器，使得流過第四密封件且到第二泄漏室內(nèi)的泄漏，或流過第五密封件且到第三泄漏室內(nèi)的泄漏被引導(dǎo)向流傳感器，使得流傳感器輸出信號(hào)也能指示流過第四密封件或第五密封件的任一個(gè)的泄漏。當(dāng)閥處于第一“打開”構(gòu)造或第二“關(guān)閉”構(gòu)造時(shí)比較輸出信號(hào)可以指示不希望的閥功能障礙，其中功能障礙是從第一閥室且通過第四密封件流到第二泄漏室內(nèi)的泄漏，或從第二閥室且通過第五密封件流到第三泄漏室內(nèi)的泄漏。
流傳感器可以具有管狀通道和與管狀通道的電絕緣壁共軸安裝的且沿電絕緣壁間隔開的環(huán)形電極對(duì)，且流傳感器連接到第一泄漏室，使得泄漏流從第一泄漏室流過管狀通道且跨過電極以在電極之間提供導(dǎo)電通路。


現(xiàn)在將參考優(yōu)選實(shí)施例且參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的以上的和其他的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，各圖為圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的閥系統(tǒng)的部分截面視圖，和圖2示出了用作圖1的閥系統(tǒng)的部分的流傳感器的截面視圖。
具體實(shí)施例方式
在所有附圖和描述中，相同的或相應(yīng)的元件以相同的參考數(shù)字示出或指出。
雖然以閥和促動(dòng)器處于優(yōu)選的垂直方向示出和描述了閥系統(tǒng)，要理解的是此特定的方向一般地用于描述的方便和清晰的目的示出和描述，且本發(fā)明不限制于這樣的方向。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的閥系統(tǒng)的部分截面視圖。閥系統(tǒng)包括閥1和整體閥促動(dòng)器2，它們以四分之一截面視圖示出；示出了閥和促動(dòng)器外部的左側(cè)和示出了截面視圖的右側(cè)是在通過閥和促動(dòng)器的縱向軸線(即垂直軸線)的平面內(nèi)觀察的。圖1也示意性地示出了閥和促動(dòng)器外的系統(tǒng)的部分。
除不適合的地方(如下文將注意)外，閥和促動(dòng)器一般地繞縱向軸線對(duì)稱。傳感器3裝配到閥的下端。
閥和促動(dòng)器具有共同的主體4，主體4的下部分容納了兩個(gè)閥室第一上閥室6和第二下閥室8。在圖1中示出的實(shí)施例中，上閥室在左側(cè)口10和右側(cè)口12處開口，下閥室在左側(cè)口14和右側(cè)口16處開口。在其他實(shí)施例中，閥可以具有其他個(gè)數(shù)的口，例如上下閥室的任何一個(gè)或兩個(gè)僅一個(gè)口，或上下閥室的任何一個(gè)或兩個(gè)多于兩個(gè)口。
兩個(gè)閥室6、8通過中間通道18相互連接，中間通道是圓柱形的且與閥主體共軸。
閥具有第一閥構(gòu)件或柱塞20和第二閥構(gòu)件或柱塞22。柱塞軸向地在閥主體4內(nèi)滑動(dòng)，使得第二柱塞22一般地沿主體的軸線滑動(dòng)和第一柱塞20共軸圍繞第一柱塞的上部的但非最上部的部分。
上主密封件或第一主密封件24繞第一柱塞20的外周在該柱塞的下端附近被承載。下主密封件或第二主密封件26繞第二柱塞22的外周在該柱塞的中間部分處被承載。柱塞可以獨(dú)立地在軸向方向相對(duì)于閥主體4移動(dòng)，以使兩個(gè)主密封件靠中間通道18的圓柱形壁就位。第一泄漏室28位于第一主密封件24和第二主密封件26之間，如進(jìn)一步將在下文中描述。
第一柱塞20在裝配到閥主體4的上部分的內(nèi)壁的分開的圓形主體密封件30、32的上對(duì)內(nèi)滑動(dòng)。上主體密封件30、32提供了第一滑動(dòng)柱塞20和閥主體4之間的密封。第二泄漏室34形成在第一柱塞和閥主體4之間且在這兩個(gè)上主體密封件30、32之間。
第二柱塞22在裝配到閥主體4的下部分的內(nèi)壁的分開的圓形主體密封件36、38的下對(duì)內(nèi)滑動(dòng)。下主體密封件36、38提供了第二滑動(dòng)柱塞22和閥主體4之間的密封。第三泄漏室40形成在第二柱塞和閥主體4之間且在這兩個(gè)下主體密封件36、38之間。
第三主閥密封件42裝配到第一柱塞20的下端面44內(nèi)。此第三主閥密封件可以靠第二柱塞22的面向上的臺(tái)肩46就位以在端面44和臺(tái)肩46之間關(guān)閉第一泄漏室28的部分的外周。
閥在圖1中示出為“關(guān)閉”構(gòu)造，其中第一主閥密封件24和第二主閥密封件26在中間通道18內(nèi)就位以相互隔離第一閥室6和第二閥室8且將它們與第一泄漏室28隔離，通過第一主閥密封件24將第一泄漏室28從第一閥室6密封，且通過第二主閥密封件26將第一泄漏室28從第二閥室8密封。因第一泄漏室28介入在兩個(gè)閥室之間，任何通過主密封件24、26的任何一個(gè)的泄漏流入泄漏室28內(nèi)，泄漏被通向到大氣中，如將進(jìn)一步在下文中解釋，因此當(dāng)閥處于圖1中示出的“關(guān)閉”構(gòu)造時(shí)防止了閥室之間的交叉污染。此“關(guān)閉”構(gòu)造是靜止的閥構(gòu)造。
閥主體4的上端容納了閥促動(dòng)器2。在圖1中示出的實(shí)施例中，閥通過向控制口50、52和54施加氣壓或液壓被促動(dòng)，以控制兩個(gè)柱塞20、22的軸向滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)，如現(xiàn)在將討論。然而，閥可以由其他運(yùn)動(dòng)裝置來促動(dòng)，例如通過電驅(qū)動(dòng)的馬達(dá)。兩個(gè)閥柱塞由未示出的螺旋彈簧偏置，當(dāng)施加到控制口的流體壓力釋放時(shí)，螺旋彈簧將柱塞復(fù)位到靜止的“關(guān)閉”構(gòu)造。
當(dāng)向第一控制口50施加壓力時(shí)，第一柱塞20被向下推導(dǎo)致在第一柱塞下端面44內(nèi)的第三密封件42靠第二柱塞22的面向上的臺(tái)肩46就位且因此繞第一泄漏室28的外周密封。第一柱塞的進(jìn)一步的向下運(yùn)動(dòng)增加了在第二柱塞上的第三密封件的就位壓力且因此驅(qū)動(dòng)第二柱塞向下以從中間通道18的下端離位第二主密封件26。第一柱塞的進(jìn)一步的向下運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)第一主密封件24向下通過中間通道，最終從中間通道下端離位第一主密封件24且因此將閥置于“打開”構(gòu)造，其中第一閥室6和第二閥室8通過中間通道18自由地相互連接。在此“打開”構(gòu)造中，在第一柱塞20的下端附近的窄腰55跨過中間通道18以提供第一閥室6和第二閥室8之間的打開的相互連接。
如上所注意，當(dāng)施加到第一控制口50的壓力釋放時(shí)閥返回到靜止的“關(guān)閉”構(gòu)造。
當(dāng)壓力施加到第二控制口52時(shí)，第一柱塞20被向上升起而導(dǎo)致第一主密封件24從中間通道18的上端離位，且因此將第一閥室6與第一泄漏室28連接。此動(dòng)作不使第二柱塞22從其靜止位置移動(dòng)，所以第二主密封件26保持就位在中間通道18內(nèi)。在此第一“清潔”構(gòu)造中，流經(jīng)第一閥室的清潔流體流過第一主密封件24和第三密封件42以流入到第一泄漏室28內(nèi)。以此方式，可以以清潔流體清洗第一閥室6和這兩個(gè)密封件24、42而第二閥室8保持由第二主密封件26與清潔流體密封。
類似地，當(dāng)壓力施加到第三控制口54時(shí)，第二柱塞22被向下推而導(dǎo)致第二主密封件26從中間通道18的下端離位，且因此將第二閥室8與第一泄漏室28連接。此動(dòng)作不使第一柱塞20從其靜止位置移動(dòng)，所以第一主密封件24保持就位在中間通道18內(nèi)。在此第二“清潔”構(gòu)造中，流經(jīng)第二閥室的清潔流體流過第二主密封件26和第三密封件42以流入到第一泄漏室28內(nèi)。以此方式，可以以清潔流體清洗第二閥室8和這兩個(gè)密封件26、42而第一閥室6保持由第一主密封件24與清潔流體密封。
第一泄漏室28通過在第二閥柱塞22的下部分中的軸向排泄孔56通向大氣。排泄孔的此下端終止于第一泄漏口58處。流入第一泄漏室28的泄漏(當(dāng)閥處于“關(guān)閉”構(gòu)造時(shí)例如通過第一主閥密封件24或第二主閥密封件26的泄漏，或當(dāng)閥處于“打開”構(gòu)造時(shí)通過第三密封件42的泄漏，或在第一“清潔”構(gòu)造中或第二“清潔”構(gòu)造中沖洗過各主密封件24、26和第三密封件42的清潔流體)沿排泄孔56向下流以從在第一泄漏口58處的孔瀉出。
閥柱塞和其中閥柱塞滑動(dòng)的閥主體的腔優(yōu)選地在橫截面上是圓形的。類似地，密封件也是圓形的。一般地如以上所注意，閥和促動(dòng)器一般地繞縱向軸線是圓形地對(duì)稱的。例外之處包括閥口10、12、14和16，和控制口50、52和54，它們一般地在各自的徑向方向上對(duì)齊，且它們可以方便地提供為沿到縱向閥軸線的半徑對(duì)齊的螺紋孔。
在圖1中所示的優(yōu)選實(shí)施例中，空心漏斗60在其上邊緣處具有向外延伸的凸緣，通過凸緣漏斗以夾64接附到圍繞閥主體4的下端的圓周脊62。漏斗充分地延長(zhǎng)以當(dāng)?shù)诙?2處于其最下方位置時(shí)，例如當(dāng)閥處于“打開”構(gòu)造時(shí)容納第一泄漏口58。
圖1示出了裝配到漏斗60下端的流傳感器3的外部視圖。如最好地從示出了流傳感器的截面視圖的圖2中認(rèn)識(shí)到，流傳感器一般地是圓柱形的且具有軸向地對(duì)齊的和圓柱形的貫通通道66。
傳感器3具有上基部圈68，上基部圈68帶有上圓柱形凹陷70，通過上基部圈68將傳感器裝配到漏斗60的下端處的圓柱形管口。埋頭螺釘72將圈繞管口固定。上電絕緣環(huán)形圈74裝配到基部圈68內(nèi)的下圓柱形凹陷內(nèi)。環(huán)形導(dǎo)電電極76在第一絕緣圈74的下端處裝配到凹陷內(nèi)。下電絕緣環(huán)形圈78裝配到環(huán)形電極的下端。環(huán)形電路板80圍繞下絕緣圈且由下絕緣圈承載。電路板組裝有電子部件，電子部件的一個(gè)是發(fā)光二極管(LED)82，用于提供局部指示以便于問題定位和故障發(fā)現(xiàn)目的。未示出的優(yōu)選裝置包括三個(gè)等距分開的LED以在傳感器位置處給出360度視覺指示。
管狀不銹鋼殼體84裝配到基部圈的下端以圍繞且因此容納絕緣圈、電極、電路板和發(fā)光二極管。絕緣電極和殼體之間的空處填充以電絕緣封裝材料86。安裝在管狀殼體84內(nèi)的連接器88提供到傳感器電路的外部連接，用于向傳感器供電且用于將傳感器輸出信號(hào)連接到遠(yuǎn)程系統(tǒng)?；咳?8、上下絕緣圈和電極的最內(nèi)壁每個(gè)是圓柱形的且大體上具有相同的直徑。這些壁一起限定了圓柱形貫通通道66。
基部圈、埋頭螺釘、電極和殼體優(yōu)選地由不銹鋼制成且在優(yōu)選實(shí)施例中基部圈、埋頭螺釘和電極是SS304而殼體是SS316。替代地，它們也可以由任何其他的適合于用于通過閥處理的加工流體和清潔流體的材料制成。
上下絕緣圈優(yōu)選地由對(duì)通過閥處理的加工流體和清潔流體耐濕的材料制成。在優(yōu)選實(shí)施例中，絕緣圈由化學(xué)惰性的和疏水性的材料制成，且優(yōu)選地由聚四氟乙烯(PTFE)制成。將PTFE用于絕緣圈降低了傳感器對(duì)其中存在濕氣，但無流通過傳感器的條件的敏感性。
當(dāng)足夠的液體流流下貫通通道66的壁且提供了由基部圈作為的一個(gè)傳感器電極和環(huán)形電極之間的導(dǎo)電橋時(shí)，電路在連接器88處提供了指示此流的輸出信號(hào)。也由發(fā)光二極管82提供了局部指示。
因此，傳感器提供了響應(yīng)從第一泄漏室經(jīng)由排泄孔56、第一泄漏口58和漏斗60、通過流傳感器內(nèi)的貫通通道66的流的信號(hào)。
漏斗60提供有排泄孔口89用于釋放不能容易地通過傳感器流通道66的過量的流。應(yīng)理解的是雖然通過閥的流體可以是氣體或氣體/液體混合物，它們可能導(dǎo)致通過傳感器的液體的流。例如，當(dāng)使用蒸汽清潔閥時(shí)，在傳感器處的流可以是液體形式的冷凝物。
傳感器輸出從連接器88通過信號(hào)線90連接到閥控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)91的輸入口?？刂坪捅O(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供了在用于閥促動(dòng)器2的各控制口50、52和54的各控制線92、94和96上的控制信號(hào)，用于將閥1設(shè)定為一個(gè)閥構(gòu)造或其他的閥構(gòu)造。在典型應(yīng)用中，控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)優(yōu)選地包括可編程邏輯控制器(PLC)、監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)或任何基于計(jì)算機(jī)或微處理器的控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)91將傳感器的輸出信號(hào)與代表發(fā)送以命令閥促動(dòng)器2將閥1置于所選擇的閥構(gòu)造的控制信號(hào)的信號(hào)進(jìn)行比較?？刂坪捅O(jiān)測(cè)系統(tǒng)在如由傳感器輸出信號(hào)所指示的通過傳感器3的流體流和與所選擇的閥構(gòu)造相關(guān)的從第一泄漏室28通過口58的預(yù)先確定的希望的流之間進(jìn)行比較?？刂坪捅O(jiān)測(cè)系統(tǒng)然后提供響應(yīng)于比較的且指示了希望的閥功能或不希望的閥功能障礙的存在或不存在的輸出信號(hào)。輸出信號(hào)可以發(fā)送到遠(yuǎn)程位置，用于向操作者提供希望的閥功能或不希望的閥功能障礙的存在或不存在的指示。替代地，在閥是加工裝備的部分的情況，可以使裝備加工控制系統(tǒng)響應(yīng)于指示了希望的閥功能或不希望的閥功能障礙的存在或不存在的輸出信號(hào)。
在第一例子中，當(dāng)閥處于“打開”構(gòu)造時(shí)，與此構(gòu)造相關(guān)的從第一泄漏室28到傳感器3的預(yù)先確定的希望的流是零流，如無泄漏通過第三閥密封件42時(shí)所期望的。如果當(dāng)閥處于此構(gòu)造時(shí)傳感器信號(hào)指示了流，則控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供指示了這作為閥功能障礙的輸出信號(hào)。相反地，如果傳感器信號(hào)指示當(dāng)閥在此構(gòu)造時(shí)無流，則控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供確認(rèn)了希望的閥功能的輸出信號(hào)。
在第二例子中，當(dāng)閥處于靜止的“關(guān)閉”構(gòu)造時(shí)，與此構(gòu)造相關(guān)的從第一泄漏室28到傳感器3的預(yù)先確定的希望的流是零流，如無泄漏通過主閥密封件24、26時(shí)所期望的。如果當(dāng)閥處于此構(gòu)造時(shí)傳感器信號(hào)指示了流，即存在從第一閥室6或第二閥室8的任一個(gè)通過各第一主密封件24或第二主密封件26且流到第一泄漏室28內(nèi)的泄漏，則控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)91提供指示了這作為閥功能障礙的輸出信號(hào)。相反地，如果傳感器信號(hào)指示當(dāng)閥處于此構(gòu)造時(shí)無流，則控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供確認(rèn)了希望的閥功能的輸出信號(hào)。
在第三個(gè)例子中，當(dāng)閥處于“清潔”構(gòu)造的一個(gè)時(shí)，與此構(gòu)造相關(guān)的從第一泄漏室28到傳感器3的預(yù)先確定的希望的流是顯著的流體流，如流過閥室的一個(gè)的清潔流體流過離位的主閥密封件時(shí)所期望的。如果當(dāng)閥處于此構(gòu)造時(shí)傳感器信號(hào)指示了流，則控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供確認(rèn)了希望的閥功能的輸出信號(hào)。相反地，如果傳感器信號(hào)指示當(dāng)閥處于此構(gòu)造時(shí)無流，則控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供指示了缺乏期望的清潔流體流的作為閥功能障礙的輸出信號(hào)。
由所描述的系統(tǒng)提供的泄漏和流監(jiān)測(cè)的范圍可以容易地延伸，如現(xiàn)在將描述。將被連接到從第二泄漏室34通過出的泄漏口102的流體流導(dǎo)管100連接到通向漏斗60內(nèi)部的口104。以此方式，通過上主體密封件30到第二泄漏室34的泄漏流入漏斗60內(nèi)且因此向下通過流傳感器3。類似地，將被連接到從第二泄漏室40通出的泄漏口108的流體流導(dǎo)管106連接到通向漏斗60內(nèi)部的口104。以此方式，通過下主體密封件36到第二泄漏室40的泄漏流入漏斗60內(nèi)且因此向下通過流傳感器3。導(dǎo)管100、106可以連接到一起且因此連接到共同的通向漏斗60內(nèi)部的口104，如以上所述且在圖1中所示，或可以獨(dú)立地聯(lián)接到各自的口。通過這些附加的導(dǎo)管，從第一閥室6或第二閥室8的任何一個(gè)通過各主體密封件30、36到各第二和第三泄漏室34、40的泄漏被傳感器3檢測(cè)到。
應(yīng)承認(rèn)的是以上所描述的閥監(jiān)測(cè)可以通過使用單個(gè)的流傳感器提供多個(gè)閥情況的指示。也要注意的是為圖示的方便，圖1示出了口104直接地在排泄孔口89的一個(gè)的上方。然而，在實(shí)踐中排泄孔口將不直接地位于口104下方使得在口104處引入到漏斗內(nèi)的液體流將流下內(nèi)漏斗壁且通過傳感器3的通道66。
雖然可能引起一些關(guān)于在任一個(gè)閥構(gòu)造中在傳感器處的流的原因的含糊性，至少在一些情況中這可以通過等待直至閥被置于一個(gè)或多個(gè)進(jìn)一步的閥構(gòu)造且將在傳感器處出現(xiàn)的流與進(jìn)一步的構(gòu)造相關(guān)聯(lián)而解決。在一些情況中，任何含糊性可以通過將檢測(cè)到在傳感器處的流與已知的對(duì)于特定的閥構(gòu)造在特定的閥室內(nèi)的流體的存在和壓力相關(guān)聯(lián)來解決。
即使具有一些含糊性，該系統(tǒng)是有用的，因?yàn)樗梢杂糜诋?dāng)閥處于“清潔”構(gòu)造時(shí)確認(rèn)在合適位置清潔的流體的正確的流，且用于確認(rèn)在“打開”和“關(guān)閉”構(gòu)造中通過就位的密封件不存在泄漏。因此提供了密封件或系統(tǒng)的失效的早期指示。此外，與已知的在閥處的視覺指示(例如通過從第一泄漏口58的流排出提供的)相對(duì)照，由以上描述的閥系統(tǒng)提供的且在圖1中示出的指示可以傳遞到遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)位置且用于修正對(duì)其中閥系統(tǒng)工作的過程的控制。
應(yīng)理解的是本發(fā)明不限制于以上描述的特定的閥布局，它僅是通過例子給出的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。流傳感器和雙密封件閥的組合可以應(yīng)用于其他雙密封件閥布局而不偏離本發(fā)明的范圍。例如，本發(fā)明可以應(yīng)用于其中兩個(gè)閥柱塞從下方被促動(dòng)的雙密封件閥。這樣的閥典型地用于控制在箱或類似的容器底部的輸入和/或輸出流。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)應(yīng)用與用于食品加工，例如加工牛奶產(chǎn)品中的衛(wèi)生防混閥(即雙密封件閥)有關(guān)，其中密封件失效的早期警告和正確的清潔的確認(rèn)對(duì)避免由食品材料和清潔流體之間的相互混合或包藏有細(xì)菌或其他病原體產(chǎn)生污染的任何風(fēng)險(xiǎn)是極為重要的。
雖然已參考傳導(dǎo)傳感器描述了優(yōu)選實(shí)施例，也可以使用其他提供了指示流存在或不存在的信號(hào)的傳感器裝置，且可以優(yōu)選地的是其中流具有不足的電導(dǎo)率以使得流不能容易被以上描述的傳感器檢測(cè)到的情況。例如替代的傳感器可以使用電容技術(shù)，其中通過的流作為傳感器內(nèi)電容器板之間的電介質(zhì)。
用于此說明書和權(quán)利要求書中的術(shù)語“包括”意味著“包括至少部分”，換言之，當(dāng)解釋在包括了此術(shù)語的此說明書和權(quán)利要求書中的陳述時(shí)，在每個(gè)陳述中以此術(shù)語開始的特征都需要出現(xiàn)但其他特征也可以出現(xiàn)。
附圖中標(biāo)記的特征列表閥1閥促動(dòng)器2傳感器3閥主體4上(第一)閥室6下(第二)閥室8上閥室左側(cè)口10上閥室右側(cè)口12下閥室左側(cè)口14下閥室右側(cè)口16中間通道18第一閥柱塞20第二閥柱塞22下(第一)主密封件24上(第二)主密封件26第一泄漏室28上主體密封件30、32第二泄漏室34下主體密封件36、38第三泄漏室40第三主密封件42(第一柱塞的)下端面44(第二柱塞的)面向上的臺(tái)肩46第一控制口50第二控制口52第二控制口54腰55排泄孔56第一泄漏口58漏斗60圓周脊62
夾64貫通通道66基部圈68上圓柱形凹陷70埋頭螺釘72第一絕緣環(huán)形圈74電極76第二絕緣環(huán)形圈78電路板80發(fā)光二極管82殼體84封裝材料86連接器88排泄孔口89信號(hào)線90控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)91促動(dòng)器控制線92、94、96導(dǎo)管100第二泄漏口102漏斗口104導(dǎo)管106第三泄漏口108
權(quán)利要求
1.一種閥設(shè)備，其包括(a)具有帶有連接到各閥口(10和12、14和16)且通過中間通道(18)結(jié)合的第一閥室(6)和第二閥室(8)的閥主體(4)的閥(1)，該閥選擇地可構(gòu)造為i)第一“打開”構(gòu)造，其中中間通道打開且第一閥室和第二閥室通過中間通道相互連接，ii)第二“關(guān)閉”構(gòu)造，其中中間通道由在通道內(nèi)的各自的位置上就位的第一密封件(24)和第二密封件(26)關(guān)閉，以分別在第一閥室和第二閥室和在兩個(gè)密封件之間的中間通道的部分處的第一泄漏室(28)之間密封，或iii)第三“清潔”構(gòu)造，其中兩個(gè)密封件的一個(gè)離位以將第一閥室和第二閥室的相應(yīng)的一個(gè)連接到第一泄漏室，而兩個(gè)密封件的另一個(gè)保持就位，(b)適合于響應(yīng)于各控制信號(hào)選擇地將閥設(shè)定到三個(gè)構(gòu)造的任一個(gè)的閥促動(dòng)器(2)；和(c)連接到第一泄漏室且適合于提供指示了來自第一泄漏室的泄漏流的流傳感器輸出信號(hào)的流傳感器(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥設(shè)備，進(jìn)一步包括具有至少一個(gè)信號(hào)輸入口(90)的閥控制器(91)，流傳感器輸出信號(hào)連接到閥控制器，其中閥控制器適合于提供至少一個(gè)控制信號(hào)(92、94、96)到閥促動(dòng)器以將閥設(shè)定到三個(gè)構(gòu)造的各自的一個(gè)；響應(yīng)于流傳感器輸出信號(hào)且在如由流傳感器輸出信號(hào)所指示的泄漏流和與所選擇的閥構(gòu)造相關(guān)的來自第一泄漏室的預(yù)先確定的流之間進(jìn)行比較，和提供響應(yīng)于比較的且指示了希望的閥功能或不希望的閥功能障礙的存在或不存在的控制器輸出信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥設(shè)備，其中當(dāng)閥處于第二“關(guān)閉”構(gòu)造時(shí)控制器輸出信號(hào)指示了不希望的閥功能障礙，該功能障礙是從第一閥室或第二閥室的任一個(gè)通過各第一密封件或第二密封件且流到第一泄漏室內(nèi)的泄漏。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥設(shè)備，其中當(dāng)閥處于第三“清潔”構(gòu)造時(shí)控制器輸出信號(hào)指示了希望的閥功能，該希望的閥功能是通過離位的密封件從各閥室到第一泄漏室的流。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥設(shè)備，其中閥具有位于第一密封件和第二密封件之間的第三密封件(42)，第三密封件用于當(dāng)閥處于第一“打開”構(gòu)造時(shí)將第一泄漏室與相互連接的閥室和相互連接通道密封。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的閥設(shè)備，其中當(dāng)閥處于第一“打開”構(gòu)造時(shí)控制器輸出信號(hào)指示了不希望的閥功能障礙，該功能障礙是從相互連接的第一閥室和第二閥室和相互連接通道通過第三密封件且流到第一泄漏室內(nèi)的泄漏。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥設(shè)備，其中第一密封件(24)和第二密封件(26)安裝在各第一閥構(gòu)件(20)和第二閥構(gòu)件(22)上；第一閥構(gòu)件和第二閥構(gòu)件可相對(duì)于閥主體(4)獨(dú)立地移動(dòng)以執(zhí)行選擇的閥構(gòu)造，該閥設(shè)備進(jìn)一步包括在第一閥構(gòu)件和主體之間的第二泄漏室(34)；用于在第一閥構(gòu)件和閥主體之間密封的第四密封件(30)，第四密封件位于第一閥室(6)和第二泄漏室(34)之間；在第二閥構(gòu)件(22)和閥主體(4)之間的第三泄漏室(40)；用于在第二閥構(gòu)件和閥主體之間密封的第五密封件(36)，第五密封件位于第二閥室(8)和第三泄漏室(40)之間；和第二泄漏室(34)和第三泄漏室(40)連接到流傳感器(3)，使得通過第四密封件(30)且流到第二泄漏室(34)內(nèi)的泄漏，或通過第五密封件(36)且流到第三泄漏室(40)內(nèi)的泄漏被引導(dǎo)向流傳感器，使得流傳感器輸出信號(hào)也能指示流過第四密封件或第五密封件的任一個(gè)的泄漏。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的閥設(shè)備，其中當(dāng)閥處于第一“打開”構(gòu)造或第二“關(guān)閉”構(gòu)造時(shí)控制器輸出信號(hào)指示了不希望的閥功能障礙，且該功能障礙是從第一閥室且通過第四密封件流到第二泄漏室內(nèi)的泄漏，或從第二閥室且通過第五密封件流到第三泄漏室內(nèi)的泄漏。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥設(shè)備，其中流傳感器(3)具有管狀通道(66)和與管狀通道的電絕緣壁共軸安裝的且沿電絕緣壁間隔開的環(huán)形電極對(duì)(68、76)，流傳感器連接到第一泄漏室(28)使得泄漏流從第一泄漏室流過管狀通道且跨過電極以在電極之間提供導(dǎo)電通路。
10.一種監(jiān)測(cè)受控的閥(1)的狀態(tài)的方法，受控的閥(1)具有閥主體(4)和連接到各閥口(10和12，14和16)且由中間通道(18)結(jié)合的第一閥室(6)和第二閥室(8)，該閥選擇地可構(gòu)造為i)第一“打開”構(gòu)造，其中中間通道打開且第一閥室和第二閥室通過中間通道相互連接，ii)第二“關(guān)閉”構(gòu)造，其中中間通道由在通道內(nèi)的各自的位置上就位的第一密封件(24)和第二密封件(26)關(guān)閉，以分別在第一閥室和第二閥室和在兩個(gè)密封件之間的中間通道的部分處的第一泄漏室(28)之間密封，或iii)第三“清潔”構(gòu)造，其中兩個(gè)密封件的一個(gè)離位以將第一閥室和第二閥室的相應(yīng)的一個(gè)連接到第一泄漏室，而兩個(gè)密封件的另一個(gè)保持就位，該方法包括如下步驟(a)將流傳感器(3)連接到第一泄漏室，流傳感器因此提供了指示來自第一泄漏室的泄漏流的輸出信號(hào)；(b)接收閥控制信號(hào)(92、94、96)且響應(yīng)于接收到的控制信號(hào)選擇地將閥設(shè)定為三個(gè)構(gòu)造中的一個(gè)構(gòu)造或其他構(gòu)造；(c)比較如由傳感器輸出信號(hào)所指示的泄漏流和與選擇的閥構(gòu)造相關(guān)的來自第一泄漏室的預(yù)先確定的流；和(d)提供響應(yīng)于比較的且指示了希望的閥功能或不希望的閥功能障礙的存在或不存在的比較輸出信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的監(jiān)測(cè)方法，其中當(dāng)閥處于第二“關(guān)閉”構(gòu)造時(shí)在步驟(d)中提供的比較輸出信號(hào)指示了不希望的閥功能障礙，該功能障礙是從第一閥室或第二閥室的任一個(gè)通過各第一密封件或第二密封件且流到第一泄漏室內(nèi)的泄漏。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的監(jiān)測(cè)方法，其中當(dāng)閥處于第三“清潔”構(gòu)造時(shí)在步驟(d)中提供的比較輸出信號(hào)指示了希望的閥功能，該希望的閥功能是通過離位的密封件從各閥室到第一泄漏室的流。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的監(jiān)測(cè)方法，其中閥具有位于第一密封件和第二密封件之間的第三密封件(42)，第三密封件用于當(dāng)閥處于第一“打開”構(gòu)造時(shí)將第一泄漏室與相互連接的閥室和相互連接通道密封。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的監(jiān)測(cè)方法，其中當(dāng)閥處于第一“打開”構(gòu)造時(shí)由閥控制器提供的比較輸出信號(hào)指示了不希望的閥功能障礙，且該功能障礙是從相互連接的第一閥室和第二閥室和相互連接通道通過第三密封件且流到第一泄漏室內(nèi)的泄漏。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的監(jiān)測(cè)方法，其中第一密封件和第二密封件安裝在各第一閥構(gòu)件(20)和第二閥構(gòu)件(22)上；第一閥構(gòu)件和第二閥構(gòu)件可相對(duì)于閥主體獨(dú)立地移動(dòng)以執(zhí)行選擇的閥構(gòu)造；該閥設(shè)備進(jìn)一步包括在第一閥構(gòu)件和主體之間的第二泄漏室(34)；用于在第一閥構(gòu)件和閥主體之間密封的第四密封件(40)，第四密封件位于第一閥室(6)和第二泄漏室(34)之間；在第二閥構(gòu)件(22)和閥主體(4)之間的第三泄漏室(40)；和用于在第二閥構(gòu)件和閥主體之間密封的第五密封件(36)，第五密封件位于第二閥室(8)和第三泄漏室(40)之間；和第二泄漏室(34)和第三泄漏室(40)連接到流傳感器(3)，使得通過第四密封件(30)且流到第二泄漏室(34)內(nèi)的泄漏，或通過第五密封件(36)且流到第三泄漏室(40)內(nèi)的泄漏被引導(dǎo)向流傳感器，使得流傳感器輸出信號(hào)也能指示流過第四密封件或第五密封件的任一個(gè)的泄漏。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的監(jiān)測(cè)方法，其中當(dāng)閥處于第一“打開”構(gòu)造或第二“關(guān)閉”構(gòu)造時(shí)比較輸出信號(hào)指示了不希望的閥功能障礙，且該功能障礙是從第一閥室且通過第四密封件流到第二泄漏室內(nèi)的泄漏，或從第二閥室且通過第五密封件流到第三泄漏室內(nèi)的泄漏。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的監(jiān)測(cè)方法，其中流傳感器(3)具有管狀通道(66)和與管狀通道的電絕緣壁共軸安裝的且沿電絕緣壁間隔開的環(huán)形電極對(duì)(68、76)，且流傳感器連接到第一泄漏室(28)使得泄漏流從第一泄漏室流過管狀通道且跨過電極以在電極之間提供導(dǎo)電通路。
18.一種在上文中參考附圖描述的閥設(shè)備。
19.一種在上文中參考附圖描述的監(jiān)測(cè)受控閥的狀態(tài)的方法。
全文摘要
閥設(shè)備具有閥(1)、促動(dòng)器(2)和泄漏傳感器(3)。閥的閥主體(4)具有連接到各閥口(10和12，14和16)且由中間通道(18)結(jié)合的第一閥室(6)和第二閥室(8)?？赏ㄟ^促動(dòng)器將閥設(shè)定為三個(gè)閥構(gòu)造中的任一個(gè)。在“打開”構(gòu)造，中間通道被打開以將第一閥室和第二閥室相互連接。在“關(guān)閉”構(gòu)造，中間通道被在通道中各位置處就位的第一密封件(24)和第二密封件(26)關(guān)閉，以分別在第一閥室和第二閥室和在兩個(gè)密封件之間的中間通道的部分處的泄漏室(28)之間密封。在“清潔”構(gòu)造中，密封件的一個(gè)離位以將第一閥室和第二閥室的各自的一個(gè)連接到泄漏室，而其他密封件保持就位。泄漏傳感器連接到泄漏室以提供指示了來自泄漏室的泄漏流的信號(hào)。
文檔編號(hào)F16K11/20GK101014794SQ200580022690
公開日2007年8月8日 申請(qǐng)日期2005年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月5日
發(fā)明者S·M·馬森 申請(qǐng)人:泰科流控制太平洋股份有限公司