[发明专利]用于阀系统的传感器、包括传感器的阀系统及相关方法

说明书

本发明公开了一种阀系统，包括：至少一个部件，该部件包括导电材料件；以及至少一个电感数字转换器（LDC），该电感数字转换器被构造成无线地感测导电材料件的至少一部分的位置。该阀系统被构造成：至少部分地基于该导电材料件的至少一部分的位置来确定施加至阀系统的一部分的至少一个力。用于确定与阀系统相关联的力的方法包括：利用至少一个电感数字转换器（LDC）传感器来无线地感测导电材料件的至少一部分的位置，并且至少部分地基于该导电材料件的至少一部分的位置来确定施加至该阀系统的一部分的力。

技术领域

本公开内容一般涉及用于与包括阀和阀动器中的一个或多个的阀系统一起使用的传感器，并且更具体地涉及用于检测施加至阀系统的一个或多个部件的至少一个力的传感器以及相关系统、组件和方法。

背景技术

阀包括用于液体和气体的装置。用于使阀元件在阀内移动的阀动器可以被机械地操作。阀动器被用于操作阀并且被制造成多种形状、大小、形式并具有多种用途。阀动器可以被手动驱动、电驱动、通过流体压力进行操作，其中，轴直接地或者间接地连接至流体操作活塞或其它液压系统。例如，阀动器可以被手动地驱动、通过流体压力进行操作，其中，轴直接地或间接地连接至流体操作活塞，或者由电液压构件或电流体机构驱动。常规的阀动器包括电驱动的输入轴，该电驱动的输入轴能够在相对低转矩的情况下以相对高的速度旋转。通过减少诸如蜗轮或螺旋螺纹和螺母等齿轮，该输入轴可以使相对高转矩、低速度的输出轴旋转。

致动器的大小通常被设置为使其能够提供比需要的更多的转矩以便使给定阀完全固定。可以期望的是确定由阀动器的输出轴或者驱动套筒产生的转矩。例如，当阀完全关闭和固定时，打开阀所需的转矩可能相当高。连续地监测转矩可以指示出阀是否磨损或粘住。转矩测量中的趋势模式可以使得能够进行预见性维护。

致动器需要按照适于给定应用中的各种操作模式的方式来控制或者限制可以被施加至负载的转矩量。较旧的机械技术通常使用复杂的机械系统来监测施加至被致动的阀的一部分（诸如，阀轴）的转矩。如果超过转矩阈值，则停止致动阀。

其它机械和非机械转矩传感器可以与旋转部件一起使用；然而，转矩传感器将需要被放置在阀动器的传动系中的扭力元件上。传动系在操作期间将转动。因此，可能难以从转动的传感器取得转矩信息。

发明内容

在一些实施例中，本公开内容包括阀系统，该阀系统包括：至少一个部件，该至少一个部件包括至少一个导电材料件；以及至少一个电感数字转换器（LDC）传感器，该至少一个电感数字转换器（LDC）传感器与至少一个部件的至少一个导电材料件隔开。电感数字转换器（LDC）传感器包括电感器并且被构造成无线地感测导电材料件的至少一部分的位置。阀系统被构造成至少部分地基于利用至少一个电感数字转换器（LDC）传感器感测的导电材料件的至少一部分的位置来确定施加至阀系统的一部分的至少一个力。

在另一额外实施例中，本公开内容包括阀动器，该阀动器包括：蜗杆轴，该蜗杆轴包括蜗杆和至少一个导电材料件；偏压元件，该偏压元件将蜗杆轴偏压在第一位置中；马达，该马达用于使蜗杆轴旋转；蜗轮，该蜗轮被构造成与阀的阀杆结合并且驱动该阀杆以便使阀的阀元件在打开位置与关闭位置之间移动；以及至少一个电感数字转换器（LDC）传感器，该至少一个电感数字转换器（LDC）传感器与蜗杆轴的至少一个导电材料件隔开。电感数字转换器（LDC）传感器包括电感器并且被构造成无线地感测导电材料件的位移。阀系统被构造成基于利用至少一个电感数字转换器（LDC）传感器感测的导电材料件的位移以及偏压元件的已知刚度来确定与阀动器相关联的输出转矩。

在另一额外实施例中，本公开内容包括用于确定与阀系统相关联的力的方法。该方法包括：将至少一个电感数字转换器（LDC）传感器定位成靠近阀系统的部件的导电材料件；利用至少一个电感数字转换器（LDC）传感器来无线地感测导电材料件的至少一部分的位置；以及至少部分地基于利用至少一个电感数字转换器（LDC）传感器感测的导电材料件的至少一部分的位置来确定与阀系统的一部分相关联的力。