检测和信令系统

摘要

描述了一种用于远程检测和信令用于控制沿气体分配线路(2)的气体流动的元件(3)的快门(O)的打开和/或关闭状态的系统，该系统包括电开关(17；18)，其被配置成生成表示打开和关闭状态中的至少一者的电信号。

权利要求

1.一种用于远程检测和信令用于控制沿气体分配线路(2；102)的气体流动的压力调节设备(3；103)的快门(O)打开和/或关闭状态的系统，包括：-电开关(17；18，117)，其被配置成生成表示所述打开和关闭状态中的至少一者的电信号，-支撑所述电开关(17；18，117)并包括在其内部可移动的主体(13，113)的气动检测设备(10；110)，其被设计成至少达到所述电开关(17，18；117)的端部调节位置，所述开关(17；

18；117)在所述端部调节位置处生成所述电信号，

-用于远程传送所述电信号的装置(22，122)，

-用于控制所述压力调节设备(3；103)的控制元件(5，6；150，160)，

-气动连接装置，其被配置成用于将所述气动检测设备(10；110)至少连接至所述控制元件(5，6；150，160)，其中所述气动连接装置包括：

-第一气动管道(20)，其被设计成在第一操作压力(P1)下将所述检测设备(10)连接至所述压力调节设备(3)的下游的所述分配线路(2)，-第二气动管道(21)，其被设计成将所述检测设备(10)连接至所述压力调节设备(3)的驱动管道(5a)，其中驱动压力(Pm)存在于所述第二气动管道(21)中；所述气动检测设备(13)是差分类型并被配置成在从第一和第二气动管道(20，21)中的所述气体的压力值(P1，Pm)的不相等状况到所述第一和第二气动管道(20，21)中的所述气体的所述压力值(P1，Pm)之间的相等状况的过程中，使其可移动主体(13)采用端部调节位置，或者反之亦然；所述驱动管道(5a)离开相应的控制元件(5)。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气动检测设备(10)包括腔室(12)、在所述腔室内可移动的主体(13)，所述可移动主体(13)被配置成将所述腔室分为两个子腔室(12a，12b)，所述子腔室中的一个(12a)与所述第一气动管道(20)处于流体通信，而所述子腔室中的另一个(12b)与所述第二气动管道(21)或者与外部环境处于流体连接。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气动连接装置：

-气动管道(108)，其被设计成或直接或间接将安全设备(103)连接至所述分配线路(102)，所述气动管道(108)还与所述气动检测设备(110)通信；所述气动检测设备(110)以如下方式来配置：所述可移动主体(113)在达到所述安全设备(103)的所述快门(O)的所述打开和/或关闭状态时采用所述端部调节位置。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述气动检测设备(110)包括腔室(112)、在所述腔室内可移动的主体(113)，所述可移动主体(113)被配置成将所述腔室分为两个子腔室(112a，112b)，所述子腔室中的一个(112a)与所述气动管道(108)处于流体通信，而所述子腔室中的另一个(12b)与所述外部环境处于流体连接。

5.如权利要求1到4中任一项所述的系统，其特征在于，所述可移动主体(13，113)是活塞。

6.如权利要求1到4中任一项所述的系统，其特征在于，所述可移动主体(13；113)包括可变形膜(13c；113c)。

7.如权利要求1到4中任一项所述的系统，其特征在于，所述电开关(17；117)是接近开关，并且其中所述可移动主体(13；113)具有被设计成靠近所述开关(17；117)移动以导致生成所述电信号的突出部(14，15；114，115)。

8.如权利要求1到4中任一项所述的系统，其特征在于，所述电开关(18)是被配置成通过接触控制的微开关，并且其中所述可移动主体(13；113)具有被设计成与所述微开关(18)接触以导致生成所述电信号的突出部(14，15；114，115)。

9.如权利要求1到4中任一项所述的系统，其特征在于，它包括两个电开关(17；18；

117)，每个电开关被配置成生成分别表示所述压力调节设备(3；103)的所述快门(O)的所述打开状态和所述关闭状态的电信号。

10.一种用于控制气体流动的单元，包括：

-气体分配线路(2；102)，

用于控制沿所述分配线路(2；102)的气体流动的压力调节设备(3；103)，所述压力调节设备(3；103)具有被设计成沿所述线路(2；102)至少部分关闭所述气体的通道的相应快门(O)，其特征在于，它包括根据权利要求1到4中任一项的用于远程检测和信令所述快门(O)的所述打开和/或关闭状态的系统(1)。

说明书

检测和信令系统

技术领域

[0001] 本发明涉及检测和信令系统。

[0002] 更具体地，本发明涉及用于远程检测和信令用于控制沿气体分配线路的气体流动的元件的快门的打开和/或关闭状态的系统。

背景技术

[0003] 在气体分配领域中，一直存在来自客户的、位置信令设备从远程站检查装置(诸如举例而言，位于气体调节站内的用于控制流的装置)的打开或关闭状态的请求。

[0004] 在本描述中，表达控制元件被用于意指用于调节气体流动的设备和用于安全阻挡气体流动的设备两者。

[0005] 换句话说，表达流动控制装置被用于意指压力调节设备以及还有模拟和开关两种类型的安全设备。

[0006] 上述调节站实际上遍布全境，并且不能由连续检查正确操作的操作员物理地操纵。

[0007] 目前，该信令由直接连接到控制元件的快门位置的机械检测的开关来执行。

[0008] 一种类型的开关(接近开关(proximity switch))检测金属块何时接近。

[0009] 换句话说，通过将用于控制流动的元件的快门的机械冲程指示器的移动直接关联至其位置本身靠近该开关的金属板，该金属板发出表示冲程指示器的位置并且因此指示控制元件的关闭/打开状态的信号。

[0010] 出于所有意图和目的，它是接近传感器(proximity sensor)。

[0011] 另一种类型的开关(微开关)包括发信号通知一种情况或另一种情况的按钮的物理激活，该按钮也通过上述与上述冲程指示器集成的板来激活。

[0012] 换句话说，在这两种现有技术的解决方案中，当前在用于控制流的元件和开关之间进行机械连接。

[0013] 因此，在这两种解决方案中，杆或类似的金属部件从控制元件的主体突出，直接和机械地连接到用于后验地检测快门状态的控制元件(压力调节阀或阻挡阀)的主体。

[0014] 该机械连接的创建允许后验地检测由受控参数(站下游的压力)的变化或故障所要求、并且仅在控制元件的快门的正确操作的情况下的效果。

[0015] 此外，在实践情况下，该机械连接的创建暗示必须根据控制元件的形状和大小以及周围环境中可用的空间两者来作出一系列变化的缺陷。

[0016] 简而言之，使用合适和专用的机械解决方案(诸如，托板、杆等)为每个特定情况定制开关与控制元件之间的连接是必要的。

[0017] 此外，因为现有技术的系统位于控制元件外部，即使它们不是必然暴露于外部环境的恶劣天气状况，它们仍然暴露于并非一直必然有利的环境状况(例如，促成生锈的冷凝物的形成)。

[0018] 此外，上述开关任何情形都是加电的，并且刚性地连接到控制元件的主体的事实暗示进一步的缺点是，控制元件与整体开关一起被分类为组件，并且因此必须在国际性上符合法律约束并且毫无疑问具有更严格的安全规则。

[0019] 此外，正常的信令系统基于控制元件的快门元件的冲程来指示该元件是否工作。然而，有时快门(进入调节模式)的冲程是如此之小，即使在几十毫米的范围内，如果上述移动小于检测器的灵敏度，则由机械检测器进行的测量可能是完全不精确的，或者甚至是不能检测的。

[0020] 发明的公开

[0021] 本发明的目的因此是为了提供一种检测和信令系统，该系统免于现有技术的解决方案的缺陷和限制。

[0022] 本发明的进一步目的是为了提供一种检测和信令系统，该系统对于实现是简单和便宜的且对于使用是符合实际的。

[0023] 根据上述目标的本发明的技术特征可容易地从所附权利要求，尤其是权利要求1和8以及优选地或直接或间接从属于这些权利要求的任何权利要求的内容中推出。

附图说明

[0024] 从以下参照附图的详细描述中，本发明的优点将变得更为明显，附图解说了仅作为示例而非限制本发明的概念的范围提供的本发明的优选实施例，并且其中：

[0025] -图1是根据集成在气体分配线路中的本发明的系统的第一实施例的示意图，其中为了清楚起见，截面图中有一些部件；

[0026] 图2是图1的系统的第一实施例的细节的截面图；

[0027] -图3是图2的细节的变型实施例的截面图；

[0028] -图4是图2和3的细节的组件的变型实施例的截面图；

[0029] -图5是根据集成在气体分配线路中的本发明的系统的第二实施例的示意图，其中为了清楚起见，截面图中有一些部件；

[0030] -图6示出了放大图以便更好地解说图5的系统的细节的组件。

[0031] 发明的优选实施例的详细描述

[0032] 如图1中所解说的，附图标记1在整体上表示根据本发明制造的检测和信令系统的第一实施例。

[0033] 检测和信令系统1(此后也仅简称为系统1)被插入到用于沿用于分配气体的线路2的伸长来调节气体(例如天然气)的单元G中。

[0034] 箭头F指示沿该线路的气体的行进方向。

[0035] 参照线路2，沿所解说的部分先后存在用于控制气体流动的两个元件3、4。它们是实质上已知类型的压力调节设备。

[0036] 相对于上述行进方向位于上游的调节设备3是备用和安全设备，而位于下游的调节设备4是正常运行的设备，因此它调节通过它的气体的压力。位于上游和下游的这些控制元件3、4以下分别还被表示为备用调节器3和主调节器4。

[0037] 对于每个备用和主调节器3、4而言，有各自的控制元件5、6。

[0038] 控制元件5、6是实质上已知类型的并且使用压力调节器3、4的上游与下游之间的气体压力差来气动致动。

[0039] 每个控制元件5、6通过相应的驱动管道5a、6a连接至相应的调整设备3、4。

[0040] 在驱动管道5a、6a内，当被使用时，相应的驱动压力Pm被建立，该压力Pm由相应的控制元件5、6来确定并且被设计成对调制该操作的压力调节器3、4起作用。

[0041] 线路2还包括用于驱动控制元件5、6的管道7。

[0042] 在线路2上，主调节器4的下游，存在用于检取下游调节的压力的多个点8a、8b、8c、8d。

[0043] 从这些点8a、8b、8c、8d，延伸了多个管道9a、9b、9c、9d，这些管道被设计成将压力测量值P1传送给线路1上的调节单元G中存在的各个设备。

[0044] 特别是，控制元件5、6与备用和主调节设备3、4两者都以已知方式对于其正确操作需要接收表示主调节设备4的下游的气体的压力值P1的信号。

[0045] 传送该值的方式是将上述调节设备和控制元件中的每一者放置成与主调节设备4的下游的相应线路上的气体直接通信。

[0046] 如图1中所解说的，检测和信令系统1包括气动检测设备10。

[0047] 如图2和3中更清楚示出的，气动检测设备10包括外包容壳11，其内部限定了腔室12。

[0048] 腔室12可滑动地容纳可移动主体13。

[0049] 可移动元件13沿与外壳11的中心轴线A一致的方向纵向滑动。

[0050] 可移动主体13具有轴对称延伸。

[0051] 可移动主体13被配置成将腔室12相应地分为上下两个子腔室12a、12b。

[0052] 图2和3详细解说了气动检测设备10的两个变型实施例。

[0053] 根据图2中(以及还有图1中)解说的实施例，可移动主体13由两个凸缘13a、13b构成，这两个凸缘之间夹紧的是可变形膜13c。

[0054] 在图3中解说的实施例中，可移动主体13包括借助于两个环状密封件13e与腔室12的内壁隔离的活塞13d。

[0055] 在图2和3中解说的两个其实施例中，可移动主体13分别在上部和下部具有两个轴向突出部14、15。

[0056] 两个上部和下部突出部14、15分别突出到上部子腔室12a和下部子腔室12b中，并且穿过相应的经校准孔14a、15a从它们突出。

[0057] 相应的盖16安装在外壳11的上端和下端11a、11b处。

[0058] 盖16有利地穿过(threaded)并螺丝拧紧至端部11a、11b。

[0059] 在气动检测设备10的所解说的优选实施例中，每个盖16具有相应的中央通孔16a。

[0060] 如图2和3中所解说的，检测和信令系统1包括接近类型的两个电开关17，该电开关被上述气动检测设备10支持并且被配置成各自生成表示气体控制元件3、4的快门O的打开和关闭状态的相应电信号。

[0061] 上述电接近开关17被部分容纳在在盖16中形成的上述孔16a的外侧部分中。

[0062] 电开关17被螺丝拧紧至上述孔16a。

[0063] 更具体地，电接近开关17被设计成当可移动主体13的上部和下部突出部14、15朝它们移动时生成相应的信号。

[0064] 图4解说了也称为微开关类型的不同电开关18，其中按钮18通过与可移动主体13的相应突出部14接触来物理激活。

[0065] 装备有按钮18的电开关18是电接近开关17的替换方案。

[0066] 参照可移动主体13的极限位置，它们定义了电气开关17,18的所有意图和目的的调节位置，即在这些位置处，开关17、18生成电信号。

[0067] 与可移动主体13的移动相对的螺旋弹簧19位于上子腔室12a内，并位于可移动主体13的上突出部14的周围。

[0068] 检测和信令系统1包括第一气动管道20以及第二气动管道21，该第一气动管道20部分地由管道8a定义，被设计成将调节设备10连接至控制元件3的下游的气体分配线路2，该第二气动管道21部分地由备用调节器3的驱动管道5a定义，被设计成将检测设备10连接至元件3，元件3用于控制其状态被信令通知的快门的气体。

[0069] 从上面描述的也可以看出，压力P1是在第一气动管道20中建立的，而驱动压力Pm存在于第二气动管道21中。

[0070] 如附图中所解说的，上部子腔室12a与第一气动管道20出于流体通信，而下部子腔室12b与第二气动管道21处于流体通信。

[0071] 检测设备10因此是差分类型设备，即受制于两个压力值。

[0072] 在使用中，气动检测器10以如下方式来配置：至少在从上述第一和第二管道20、21中的气体压力值P1、Pm的不相等状况到第一或第二管道20、21中的气体压力值P1、Pm的值之间相等状况的过程中，相对可移动主体13采用电开关17、18的上述极限调节位置，或者反之亦然。

[0073] 实际上，在图2和图3中解说的实施例中，考虑到两个电开关17的存在，其中一个正常情况下是活跃的而另一个将仅在控制元件3的下游的压力的上述修改之后变得活跃。

[0074] 另一方面，图1中解说的气动检测设备10的实施例具有单个电开关17，该电开关17因此被设计成仅指示控制元件3的快门的打开或闭合而非两种状况。

[0075] 因此，根据该变型，单个电开关17可以或在正常情况下开启或在正常情况下关闭，且然后在压力状况变化之后修改其状况。

[0076] 简而言之，参照图1中解说的系统图，其包括安全调节器3(或监视器)和主调节器4，检测和信令设备10在调节器3从打开状态(即，基本上不活跃，也就是说，快门O打开)因主调节器4的故障而导致进入调节状态(也就是说，快门O部分关闭)时被激活。

[0077] 换句话说，如果主调节器4停止操作(即，停止调节压力)，则通过由控制元件提供的驱动压力的变化来请求备用调节器3(监视器)的介入，并且因此调节器3接收足够的能量以关闭气体流动，假设控制元件(备用调节器3)的快门O正确操作。

[0078] 线路2上在备用调节器的快门O的上游与下游之间的压力差首先在气动检测设备10的上游和下游重现，该气动检测设备10因此被激活，并且借助于电开关17发信号通知进入备用调节器3的操作。

[0079] 更具体地，备用调节器3的快门O的上游的压力的增加穿过第一气动管道20(驱动管道5a)在下部子腔室12b中重现，因此产生可移动主体13向下的移动以及开关17的同时调节，该调节因此生成相应的电信号。

[0080] 因此，在该情景中，系统1检测进入备用调节器3的操作的状况，生成同时电信号并由电缆线22将该电信号传送给任何远程站。

[0081] 缆线22针对系统1定义用于远程传送电信号的相应装置。

[0082] 如图5中所解说的，附图标记101在整体上表示根据本发明的检测和信令系统的第二实施例。

[0083] 检测和信令系统101(此后也仅简称为系统101)沿用于分配气体(例如，天然气)的线路102的伸长来放置。

[0084] 箭头F指示沿线路102的气体的行进方向。

[0085] 参照线路102，沿着所解说的部分，存在安全设备103。

[0086] 更具体地，作为示例，图5解说了用于阻挡沿线路102的气体流动的元件103。

[0087] 阻挡阀103在正常操作期间打开并且其介入只是在某些情况下被计划的，诸如举例而言危险或潜在危险的情况。

[0088] 在本说明书中，参照图5中示意性地解说的阀103，表达安全装置和阻挡阀将无差别地使用，而不以任何方式限制本发明的范围

[0089] 更具体地，阻挡阀103包括仅在图5中部分示出的快门O，因为它在缩回配置中示出，快门O被设计成在两个极限位置之间移动，用于分别打开和关闭气体的流动。

[0090] 实质上已知类型的元件103具有用于驱动快门的机构104，机构4包括多个连接。

[0091] 图5中示意性地解说的连接有助于与弹簧105一起定义稳定的平衡位置，在该位置处快门O保持在打开配置。

[0092] 驱动机构104还连接至面对腔室107的气动挡板106，其中在正常情况下存在预定压力值，例如大气压力(patm)，其显著小于沿线路102正常流动的气体的调节压力值。

[0093] 通过使用进入腔室107的气动管道108，将腔室107置于大于大气压的压力下是可能的，由此使驱动机构104失稳，其在打开配置中放弃其平衡位置导致以以下描述的方式立即关闭快门O。

[0094] 系统101有利地包括两个控制元件150、160。

[0095] 控制元件150、160在贸易中也被称为“控制”或“释放元件”，是实质上已知的类型。

[0096] 在图5中解说的系统中使用的实施例中，每个控制元件150、160使用阻挡阀103的下游的气体压力pn与控制元件150、160的校准的相应值之差来气动致动。

[0097] 换而言之，参照例如可被定义为最小压力元件的控制元件150，它具有诸如当压力值pn下降到低于预定值Pmin时在阻挡阀103上干预的校准值。

[0098] 该情形可能例如发生在线路102中的气体的重大损失的情况下，这是其中该线路的阻挡无疑是适时的事件。

[0099] 类似地，参照可被定义为最大压力元件的控制元件160，它具有诸如当压力值pn超过预定上限值Pmax时在阻挡阀103上干预的校准值。

[0100] 该情形可能例如发生在沿线路102存在的压力调节设备故障的情况下，这也是该线路102的阻塞无疑是适时的事件，以防止气体以过高的压力流动到达还未为此设置的用户。

[0101] 简而言之，控制元件150、160两者的操作是相同的：如果以下状况中的一者发生在安全阀103下游的线路102上：

[0102] pn>pmax

[0103] pn

[0104] 使用气动管道108，它们改变腔室107至压力pn，即与安全阀103下游的线路102处于实质通信。

[0105] 因为压力值pn毫无疑问大于正常情况下在腔室107内的值patm，这种情况导致驱动机构104的立即激活和阻挡阀103的快门O的同时关闭。

[0106] 在此之后，阀103的下游的气体流动被打断，因此将线路102置于安全状况。

[0107] 如图5中所解说的，检测和信令系统101包括气动检测设备110。

[0108] 如图6中更清楚示出的，气动检测设备110包括外包容壳111，其内部限定了腔室112。

[0109] 腔室112可滑动地容纳可移动主体113。

[0110] 可移动元件113沿与外壳111的中心轴线一致的方向纵向滑动。

[0111] 可移动主体113具有轴对称延伸部。

[0112] 可移动主体113被配置成将腔室112分为分别在上部和下部的两个子腔室112a、112b。

[0113] 根据图6中解说的优选实施例，可移动主体113由两个凸缘113a、113b构成，这两个凸缘之间夹紧的是可变形膜113c。

[0114] 可移动主体113具有分别在上部和下部的两个轴向突出部114、115。

[0115] 上部和下部两个突出部114、115分别突出到上部子腔室112a和下部子腔112b中，并且穿过相应的经校准孔从它们突出。

[0116] 上部子腔室112a通过过滤盖125与外部环境(处于大气压)流体接触。

[0117] 相应的盖116a、116b安装在外壳11的上端和下端11a、11b处。

[0118] 盖116a、116b有利地穿过并螺丝拧紧至端部111a、111b。

[0119] 在图6中解说的气动检测设备110的实施例中，上部帽116a具有相应的中央通孔。

[0120] 如图5和6中所解说的，检测和信令系统101包括接近类型的电开关117，该电开关被上述气动检测设备110支持并且被配置成各自生成表示安全阀103的快门O的打开或关闭状态的相应电信号。图5、6指设备110的配置，其中开关117有利地发信号通知快门O的关闭状况。设备110的未解说的变型实施例包括位于外壳110的下部111b附近的第二电开关，其被配置成生成表示快门O的打开状态的相应电信号。

[0121] 参照图6，上述电接近开关117被部分容纳在在盖116a中形成的孔的外部中。

[0122] 更具体地，电接近开关117被设计成当它朝可移动主体113的突出部114移动时生成电信号。

[0123] 简而言之，参照以上所描述的，在安全阀103介入之际，气动检测设备110也被激活，这因此借助于电开关117来发信号通知进入阀103的操作。

[0124] 借助于相对伸长108a，管道108实际上连接到气动检测设备110。

[0125] 更详细地，沿着线路102的超过预定参考值的压力的增加或减小在管道108中重现，因此产生可移动主体113向上的移动和开关117的同时调节，这产生相对电信号。

[0126] 因此，在该情景中，系统101检测进入安全阀103的操作的状况，生成同时电信号并由电缆线122将该电信号传送给任何远程站。

[0127] 缆线122针对系统1定义用于远程传送电信号的相应装置。

[0128] 简而言之，参照以上所描述的，气动检测设备110由与驱动机构104并行的控制元件150、106的信号的变化来激活，用于在阻挡阀介入之际致动快门103，并且因此使用电开关117，设备110以预测方式来发信号通知由阻挡阀103预期的结果效应。

[0129] 根据设备110的未解说的变型实施例，上述可移动主体由活塞构成。

[0130] 还根据设备110的未解说的变型实施例，上述电开关是被配置成由可移动主体113的突出部114、115之一的接触来控制，以导致生成电信号的微开关。

[0131] 根据本发明的系统10、110的未解说的进一步替换实施例，作为气动检测设备，压差计(或压力开关)作用在相应的电开关上以通过生成合适的电信号来发信号通知到达所确定的预设压力值。

[0132] 本发明带来重要的优势。

[0133] 第一优势在于，与现有系统不同，系统1、101能够提供关于需要控制元件的介入的原因而不是随后的效果(关闭快门)的信号；因此，系统1、101能够允许从远程位置直接比较受控参数(下游压力)的变化和从控制元件请求的效果。如果控制元件的快门O中存在操作故障，则该比较使得远程检测控制元件的故障(调节设备或阻挡阀)成为可能。

[0134] 此外，因为根据本发明的检测设备是具有差分操作的气动设备，它检测必须导致控制元件的致动的原因(驱动能量)而不是控制元件的致动对受控参数(下游压力)的影响。

[0135] 进一步优势毫无疑问是由以下事实给出的：不再需要定制现有技术的系统，因为通过使用根据本发明的系统1、101，不再需要创建用于连接因每个压力调节器而异的开关的托架或特定元件，而是仅有必要在系统1的情况下，分别在驱动压力Pm和调节器的下游的压力P1上连接检测设备10的两个输入，或者在系统101的情况下，将连接设备110的输入连接至安全阀103的气动驱动管道108。

[0136] 就此，在调节器下游的每个线路中存在加压出口。

[0137] 此外，因为根据本发明的检测设备是具有差分操作的气动设备，在系统1的情况下，它不检测线路中存在的特定压力而只是检测驱动与压力调节器的下游之间的压力差；类似地，在系统101的情况下，它不检测线路中存在的特定压力而事实仅是：在阀安全103的驱动管道108中建立高于大气压的压力。

[0138] 这意味着甚至不需要基于线路的绝对压力值进行校准或选择，因为单个检测设备适合于多种不同的气体分配线路。

[0139] 根据本发明的系统的进一步优势是由于将气动检测设备定位为物理上离开相对元件以控制气体的可能性，从而防止需要特定的电连接和认证要求。