校准的流率感测和流动控制装置的制作方法-k8凯发

本发明涉及用于测量流体流动的流率传感器以及用于控制流体流动的阀。

背景技术：

1、根据现有技术的流率传感器在低流率、尤其是在通过相对大的直径的管道元件的低流率时在灵敏度方面是有限的。有机会改进流率传感器的精确性和灵敏度。

2、止回阀、尤其是用于灭火系统中的止回阀，用于维持系统的管道网络中的水或气体并在一个或多个喷淋器响应于火灾而打开时允许水从加压源流到系统。根据地方和国家建筑规范，通常要求止回阀与流传感器关联起来使用，流传感器可启动警报，例如，在火灾现场的声音警报和向地方消防部门发出的告知在特定位置已发生火灾的电子通信信号。针对这样的止回阀、尤其是摆动阀瓣型止回阀的实际设计，经常采用具有有限范围的无约束或“无效(lost)”运动的阀元件，以便使阀不会泄漏，这是由于在所有制造公差条件、测试条件、操作条件下确保了阀瓣密封件的平面始终与阀瓣座部的平面对齐的复杂性，从而在不同的实际条件下自然地形成良好的密封。

3、根据现有技术的止回阀、尤其是用于将水维持在止回阀的下游的系统中的止回阀，经常以桨叶(paddle)的形式邻近流量开关(flow switch)安装在流过阀的流动流内，因为阀元件的不可预测的无效运动使其自身不适合于可重复地使用阀元件作为针对流量的指示器。此外，管理这样的流量开关的使用认证的规范和标准，诸如由ul提供的规范和标准，要求流量开关不得在低于特定流量阈值(通常为每分钟四加仑(gpm))时激活，但是不得在低于10gpm时无法激活。为了在其中安装有这样的流量开关和止回阀的管道的常见尺寸范围内满足该要求，采用具有用于每个管道尺寸的匹配桨叶的开关。在符合监管规定的标准内，叶片的位置响应于通过阀的流动，触发微动开关以启动警报。然而，这样的系统是脆弱的，不能承受大流率或高压力流，且因此限制了水可填充管道网络体积的速率。桨叶还导致流动阻力增加，并导致通过管道的可测量的压头损失。因为桨叶在流动流内，并且机械地连接到容纳微动开关的专用外部控制箱，有必要排空整个系统以实现调节、维修或更换。在这样的止回阀安装在止回阀下游具有压缩空气或其他气体的系统中的情况下，法规禁止使用桨叶式流量开关。这样的系统(通常称为干式、预作用式或雨淋式(deluge)系统)中的止回阀由于无法使用桨叶式流量开关，而是使用在止回阀上游的加压水供应部与止回阀下游的系统中的加压空气或气体之间的中间腔室，使得其显著地更为复杂。该中间腔室连接到单独的水流压力开关，该水流压力开关用于通过检测由于止回阀的打开而导致的中间腔室中的压力增加来监测止回阀的打开。明显有机会改进止回阀和在其中安装止回阀的系统，包括在消防系统中使用的止回阀。

技术实现思路

1、在一个方面，本发明涉及一种流率传感器。在一个示例实施例中，流率传感器包括具有入口和出口的壳体。该壳体在入口与出口之间限定流动路径。轴可旋转地安装在壳体内。闭塞体在入口与出口之间定位在壳体内。闭塞体安装在轴上，并且响应于入口与出口之间的流体流动而可相对于轴和相对于壳体移动。感测臂具有固定地安装在轴上的第一端部和接合闭塞体的第二端部。适于感测轴相对于壳体的旋转的传感器系统是示例实施例的另一部分。

2、作为示例，闭塞体包括横向于流动路径定向的盘。在示例实施例中，闭塞体还可包括在盘与轴之间延伸的至少一个凸耳。该凸耳限定接纳轴的孔。该孔尺寸设定成允许盘相对于轴的旋转运动和平移运动。示例流率传感器还可包括包围入口的座部。闭塞体可与座部接合。弹簧在闭塞体与壳体或从传感器系统延伸到壳体中的突出部之间作用，用于将闭塞体偏置成与座部接合。示例实施例可包括从传感器系统延伸到壳体中的突出部，其中，弹簧在突出部与感测臂之间作用。该突出部可具有偏心的横截面。

3、根据本发明的示例流率传感器可包括安装在座部或闭塞体中的一个上并定位在其之间的密封件。进一步作为示例，配重可在轴的远侧安装在感测臂上。连结件可在感测臂与闭塞体之间延伸。连结件定位在轴的远侧，用于将感测臂柔性地连接到闭塞体。

4、在示例实施例中，致动器可用于移动感测臂。在一个示例中，致动器包括推杆，推杆具有从壳体延伸的第一端部和靠近轴可与感测臂接合的第二端部，推杆限定相对于轴偏心的作用线，从而使得施加到推杆的力能够使感测臂围绕轴旋转。致动器还可包括适于移动推杆的电磁铁。在另一示例实施例中，致动器包括轴杆，该轴杆具有从壳体突出的第一端部和定位在壳体内靠近轴的第二端部。凸轮安装在轴杆的第二端部上。在轴杆旋转时，凸轮可旋转成与感测臂接合或脱离接合，以实现感测臂和轴的旋转。进一步作为示例，电动马达可与轴杆接合，并适于旋转轴杆以旋转凸轮。

5、在另一示例实施例中，致动器包括附接到轴杆的第一端部的杠杆臂。杠杆臂横向于轴杆延伸。电磁铁接合杠杆臂，并适于移动杠杆臂，并从而旋转轴杆。

6、示例流率传感器可包括固定地安装在轴上的磁体。该磁体定位成靠近传感器系统。在示例实施例中，磁体定位在壳体内。在特定的示例中，磁体安装在轴的端部上。在示例中，磁体由从壳体突出的非磁性护套包围，传感器系统定位在壳体的外部上。传感器系统可包括非接触式传感器，例如，从由磁传感器、霍尔效应传感器和电容传感器组成的组中选择的传感器。在示例实施例中，传感器系统包括磁性位置传感器。作为示例，传感器系统还可包括与磁性位置传感器通信的控制器。在另一示例中，传感器系统包括与控制器通信的可调节延迟电路，用于延迟来自控制器的警报信号的通信。

7、在另一方面，本发明涉及一种阀。在示例实施例中，该阀包括具有入口和出口的壳体。座部包围入口。轴可旋转地安装在壳体内。阀关闭构件定位在壳体内，并可与座部密封地接合。阀关闭构件安装在轴上，并可相对于轴在允许从入口到出口的流动的打开位置与防止流动逆转的关闭位置之间移动。感测臂具有固定地安装在轴上的第一端部和接合阀关闭构件的第二端部部分。弹簧作用为将感测臂偏置成与阀关闭构件接触。传感器系统适于感测轴相对于壳体的旋转。

8、在示例实施例中，弹簧在壳体与感测臂之间作用。

9、另一个示例包括从传感器系统延伸到壳体中的突出部。弹簧在突出部与感测臂之间作用。弹簧作用为将阀关闭构件偏置到关闭位置中。作为示例，传感器系统可安装在壳体上。该突出部可具有偏心的横截面。

10、在示例实施例中，感测臂包括从第二端部部分延伸的第一突出部和从第二端部延伸并与第一突出部成间隔开的关系的第二突出部。第一突出部和第二突出部接合阀关闭构件。在示例实施例中，第一突出部和第二突出部沿着平行于轴定向的线对齐。

11、在示例实施例中，阀关闭构件包括可与座部密封地接合的盘。第一凸耳从盘突出。第一凸耳限定接纳轴的第一开口。第二凸耳从盘突出。第二凸耳布置成与第一凸耳成间隔开的关系，并限定接纳轴的第二开口。盘可围绕轴相对于轴旋转。在示例实施例中，第一开口和第二开口包括相应的第一槽和第二槽。第一槽和第二槽相对于盘定向，以便允许盘朝向座部和远离座部的平移运动。

12、在示例实施例中，感测臂包括从第二端部部分延伸的第一突出部和从第二端部部分延伸并定位成与第一突出部成间隔开的关系的第二突出部。第一突出部和第二突出部接合阀关闭构件。作为示例，第一突出部和第二突出部沿着平行于轴定向的线对齐。第一突出部在盘的直径线的一侧上接合盘，并且第二突出部在直径线的相反侧上接合盘。该直径线垂直于轴定向。在另一示例中，感测臂的第二端部部分在平行于轴的方向上延伸，并且第一突出部和第二突出部在靠近盘的中心的第一点和第二点处接合盘。该第一点和第二点可相对于轴位于盘的中心上方。

13、在示例实施例中，磁体固定地安装在轴上。磁体定位成靠近传感器系统。作为示例，磁体定位在壳体内并且可安装在轴的端部上。在示例实施例中，磁体由从壳体突出的非磁性护套包围。作为示例，传感器系统可定位在壳体的外部上。

14、在示例实施例中，传感器系统包括非接触式传感器。例如，传感器系统可包括从由磁传感器、霍尔效应传感器和电容传感器组成的组中选择的传感器。示例传感器系统可包括磁性位置传感器。在另一示例中，传感器系统可包括与磁性位置传感器通信的控制器。示例系统还可包括与控制器通信的可调节延迟电路，用于延迟来自控制器的警报信号的通信。

15、本发明还涵盖一种检测通过阀的流体流动的方法。在示例实施例中，该阀包括阀壳体。阀壳体限定座部。阀关闭构件定位在阀壳体内，并可在与座部密封地接合并防止流体流动的关闭位置与允许流体流动的打开位置之间移动。根据本发明的方法的示例实施例包括使用安装在壳体上并与阀关闭构件接合的感测臂来感测阀关闭构件在关闭位置与打开位置之间的运动。

16、在示例方法中，感测阀关闭构件的运动可包括感测感测臂的旋转。感测臂的旋转感测阀关闭构件的旋转运动。进一步作为示例，感测臂的旋转感测阀关闭构件的平移运动。

17、在示例实施例中，感测臂可固定地安装在轴上，并且轴可旋转地安装在壳体上。在该示例中，感测感测臂的旋转的步骤包括感测轴相对于阀壳体的旋转。

18、根据本发明的示例方法还包括校准阀。在特定示例实施例中，校准阀包括：

19、使流体以已知速率流过阀；

20、当流体以已知速率流动时，确定感测臂的位置；

21、使感测臂的位置与流体流动的已知速率相关联。

22、校准阀的另一示例包括：

23、使流体以第一已知速率流过阀；

24、当流体以第一已知速率流动时，确定感测臂的第一位置；

25、使流体流动的第一已知速率与感测臂的第一位置相关联；

26、使流体以不同于第一已知速率的第二已知速率流过阀；

27、当流体以第二已知速率流动时，确定感测臂的第二位置；

28、使流体流动的第二已知速率与感测臂的第二位置相关联。

29、在实际的示例中，流体流动的第一已知速率和第二已知速率在从每分钟4加仑(15升)到每分钟10加仑(38升)的范围内。

30、本发明还包括一种可连接到水供应部的灭火喷淋器系统。在示例实施例中，喷淋器系统包括可连接到水供应部的立管和多个灭火喷淋器。管道网络提供立管与喷淋器之间的流体连通。止回阀控制立管与管道网络之间的流体流动。作为示例，止回阀包括壳体，该壳体具有连接到立管的入口和连接到管道网络的出口。座部包围入口。轴可旋转地安装在壳体内。阀关闭构件定位在壳体内并可与座部密封地接合。阀关闭构件安装在轴上，并可相对于轴在允许从入口到出口的流动的打开位置与防止流动逆转的关闭位置之间移动。感测臂具有固定地安装在轴上的第一端部和接合阀关闭构件的第二端部部分。弹簧作用为将感测臂偏置成与阀关闭构件接触。传感器系统适于感测轴相对于壳体的旋转。

31、根据本发明的示例灭火系统还可包括定位在止回阀与立管之间的截流阀，用于控制到该阀的流体流动。还作为示例，截流阀可在入口与阀关闭构件之间定位在壳体内。

32、在示例系统中，通过将已知的流体流动的速率与轴的旋转位置关联起来来校准止回阀。在实际示例中，校准止回阀以检测在从每分钟4加仑(15升/分钟)到每分钟10加仑(38升/分钟)的范围内的流体流动。

33、示例灭火系统还可包括在阀关闭构件与出口之间的位置处与止回阀流体连通的测试和排放阀。进一步作为示例，压力计可定位成在阀关闭构件与出口之间的位置处与止回阀流体连通。压力阀也可定位成在阀关闭构件与出口之间的位置处与止回阀流体连通。