КОМБИНИРОВАННЫЙ ЗАПОРНЫЙ КЛАПАН И ОБРАТНЫЙ КЛАПАН С ЕДИНЫМ ИЗМЕРЕНИЕМ РАСХОДА, ДАВЛЕНИЯ И/ИЛИ ТЕМПЕРАТУРЫ Российский патент 2016 года по МПК F16K37/00 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Приоритет данной заявки испрашивается по предварительной заявке на патент США №61/833638, поданной 11 июня 2013 года и полностью включенной в данную заявку путем ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

1. Область техники

Предлагаемое изобретение относится к клапану, в частности к комбинированному клапану для использования в жидкостной ОВК системе.

2. Краткое описание области техники изобретения

В современных жидкостных системах отопления вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВК системах) все больше используются приводы с изменяемой частотой и насосы с изменяемой скоростью. В большинстве подобных систем требуются отсечные и обратные клапаны и устройства для измерения расхода, устанавливаемые постоянно или временно для контроля расхода в системе. При постоянной установке в жидкостных ОВК системах указанные устройства для измерения расхода занимают дополнительное пространство и повышают потери напора в системе. Кроме этого в зависимости от типа используемого устройства для измерения расхода может потребоваться много дополнительных трубопроводных участков.

Использование непостоянных средств для измерения расхода может быть трудоемким и представлять, в зависимости от типа используемой технологии, различную степень точности, переносимости данных и возможности для протечек воды.

Таким образом, в рассматриваемой области техники есть необходимость решения указанной проблемы, присущей существующему уровню техники.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В заявляемом изобретении предложено новое уникальное устройство, содержащее комбинированный клапан, имеющий запорный отсечной клапан, обратный клапан, датчик давления, датчик температуры и датчик измерения расхода.

Указанный запорный отсечной клапан может быть выполнен с возможностью предотвращения потока текучей среды.

Указанный обратный клапан может быть выполнен с возможностью предотвращения обратного потока и самотечной циркуляции потока текучей среды.

Указанный датчик давления может быть выполнен с возможностью считывания измерения давления потока текучей среды и задания сигналов датчика давления, содержащих информацию о считанном измерении давления.

Указанный датчик температуры может быть выполнен с возможностью считывания измерения температуры потока текучей среды и задания сигналов датчика температуры, содержащих информацию о считанном измерении температуры.

Указанный датчик измерения расхода может быть выполнен с возможностью считывания измерения расхода потока текучей среды и задания сигналов измерения расхода, содержащих информацию о считанном измерении расхода.

Датчик давления, датчик температуры и датчик измерения расхода встроены и предварительно собраны в комбинированном клапане с запорным отсечным клапаном и обратным клапаном в качестве составляющей одного единого составного блока или компонента для образования, таким образом, комбинированного запорного клапана и обратного клапана с единым измерением расхода, давления и/или температуры.

Предлагаемое изобретение может содержать по меньшей мере один признак из следующих дополнительных признаков.

Датчик давления может быть выполнен с возможностью выдачи сигналов, датчик температуры выполнен с возможностью выдачи сигналов, и датчик измерения расхода выполнен с возможностью выдачи сигналов измерения расхода, причем предлагаемое устройство может дополнительно содержать блок или контур беспроводной передачи данных, выполненный с возможностью ответа на сигналы датчика давления, сигналы датчика температуры и сигналы измерения расхода, а также для выдачи сигналов соответствующего датчика, содержащих информацию о соответствующих сигналах.

Предлагаемое устройство может дополнительно содержать насос, выполненный с возможностью подачи потока текучей среды в указанный комбинированный клапан, и контроллер насоса, имеющий соответствующий блок или контур беспроводной передачи данных, выполненный с возможностью ответа на соответствующие сигналы, а также выдачи управляющего насосом сигнала в насос для регулирования работы насоса и удовлетворения необходимых системных требований, относящихся к потоку текучей среды, в том числе, когда указанное устройство содержит ОВК систему, соединенную между указанным насосом и комбинированным клапаном.

Предлагаемый комбинированный клапан может быть выполнен с возможностью выдачи одиночного места потери напора.

Указанный блок или контур беспроводной передачи данных и соответствующий блок или контур беспроводной передачи данных могут быть скомбинированы в цепь обратной связи с непрерывным вводом/выводом данных, в том числе, когда расход, давление и/или температура являются вводимыми данными и рабочие параметры указанного насоса являются необходимыми выводимыми данными.

Указанный блок или контур беспроводной передачи данных и соответствующий блок или контур беспроводной передачи данных могут быть выполнены с возможностью сопряжения друг с другом с использованием беспроводных сигналов.

Указанные датчик давления, датчик температуры и датчик измерения расхода могут быть встроены в комбинированный клапан по существу с устранением возможности протечки на основании, по меньшей мере частично, того факта, что не вставлены измерительные детекторы.

В ряде вариантов выполнения предлагаемое изобретение может быть также выполнено в качестве комбинированного клапана, содержащего запорный отсечной клапан, выполненный с возможностью предотвращения потока текучей среды, обратный клапан, выполненный с возможностью предотвращения обратного потока и самотечной циркуляции потока текучей среды, датчик давления, выполненный с возможностью считывания измерения давления потока текучей среды и выдачи сигналов, содержащих информацию о считанном измерении давления, датчик температуры, выполненный с возможностью считывания измерения температуры потока текучей среды и выдачи сигналов, содержащих информацию о считанном измерении температуры, датчик измерения расхода, выполненный с возможностью считывания измерения расхода потока текучей среды и выдачи сигналов, содержащих информацию о считанном измерении расхода, а также модуль передачи данных, выполненный с возможностью ответа на сигналы датчика давления, сигналы датчика температуры и сигналы датчика измерения расхода, а также для выдачи соответствующих сигналов, содержащих информацию о соответствующих сигналах.

В соответствии с описанием, изложенным в данном документе, в указанном комбинированном клапане датчик давления, датчик температуры и датчик измерения потока могут быть связаны проводами с блоком или контуром беспроводной передачи данных для выдачи сигналов связанного датчика, или указанные датчик давления, датчик температуры и датчик измерения расхода могут быть выполнены с возможностью выдачи сигналов связанного датчика в блок или контур беспроводной передачи данных посредством беспроводных сигналов, или указанный блок или контур беспроводной передачи данных может быть выполнен с возможностью выдачи соответствующих сигналов посредством беспроводного сигнала, в том числе в контроллер насоса для управления насосом.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Прилагаемые чертежи выполнены не в масштабе и на них:

фиг. 1 изображает схему комбинированного клапана, выполненного в соответствии с рядом вариантов выполнения предлагаемого изобретения;

фиг. 2 изображает схему комбинированного клапана, показанного на фиг. 1, размещенного в цепи системы с насосом и с ОВК системой в соответствии с рядом вариантов выполнения предлагаемого изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Общий обзор предлагаемого изобретения

На фиг. 1 изображен в целом обозначенный номером 10 позиции комбинированный клапан, который может быть использован в жидкостной ОВК системе, в целом обозначенной номером 100 позиции, или может составлять ее часть. В соответствии с изображением на фиг. 1 комбинированный клапан 10 может содержать запорный клапан 12, обратный клапан 14 и средство и/или датчики 16, 18 и 20 для измерения параметров потока, например давления, расхода и/или температуры. При этом жидкостная ОВК система 100 может содержать, например, насос 102, ОВК систему 104 и контроллер 106 насоса для управления работой насоса 102. В соответствии с изображением на фиг. 1 в предлагаемом изобретении обеспечена возможность функционирования клапана 10 в жидкостной ОВК системе 100 в качестве комбинированного запорного клапана, обратного клапана, а также средства для измерения параметров текучей среды, например расхода, давления и/или температуры. Указанные датчики 16, 18, 20 расхода, давления и/или температуры выполнены с возможностью встраивания в клапан 10. При этом датчики 16, 18, 20 также содержат, в качестве своего признака, способ передачи информации, относящейся к подобному параметру текучей среды, в, по меньшей мере, одно управляющее устройство из различных управляющих устройств ОВК системы, например, в контроллер 106 насоса. В соответствии, например, с изображением на фиг. 2 на основании данных, собранных в клапане 10, сигнал S1 может быть передан в управляющее устройство, например, в контроллер 106 насоса, обеспечивающий возможность, для насоса 102 цепи ОВК системы, регулирования работы данного насоса и удовлетворения необходимых системных требований. В частности, обеспечена возможность передачи блоком, контуром или устройством 30 беспроводной передачи данных непрерывных измерений расхода, давления и температуры, выполненных на клапане 10, посредством сигналов S1 в соответствующий блок, контур или устройство 106а беспроводной передачи данных, представляющее собой спаренное устройство, состыкованное с контроллером 106 или образующее его часть. Контроллер 106 может содержать или быть выполнен в виде контроллера системы, например, может содержать электрическую схему или приводной контур с изменяемой частотой (VFD), систему диспетчеризации инженерного оборудования здания (BMS) или другое подобное управляющее устройство. Кроме этого контроллер 106 системы или насоса может быть выполнен с возможностью изменения подаваемой в насос 102 мощности и соответствующего регулирования работы насоса. Данная уникальная технология обмена считанных данных создает цепь обратной связи с непрерывным вводом/выводом (I/O) данных, причем расход, давление и/или температура являются вводимыми данными, а рабочие параметры указанного насоса являются необходимыми выводимыми данными. Как вариант, указанные данные могут быть переданы в портативное устройство или в удаленное место для мгновенной оценки.

Предлагаемая новая комбинация запорного клапана 12, обратного клапана 14 со встроенными датчиками 16, 18, 20 для измерения расхода, давления и/или температуры обеспечивает более компактную вмещающую конструкцию для экономии, таким образом, пространства путем устранения необходимости во всех указанных полностью отдельных компонентах в ОВК системе, например, отдельных запорных клапанов, обратных клапанов, счетчиков расхода, регистраторов давления и/или термометров. Цепь обратной связи с непрерывным вводом/выводом данных между встроенными датчиками комбинированного клапана и управляющим и контроллерным устройством насоса обеспечивает экономию максимальной энергии, поскольку работа насоса и системы всегда происходит в необходимом оптимальном состоянии.

В ряде вариантов выполнения предлагаемого изобретения клапан 10 содержит все указанные признаки в максимально компактной вмещающей конструкции для экономии пространства и энергии при установке. Так, устройства для измерения расхода, давления и/или температуры, встроенные в предлагаемый комбинированный клапан, устраняют возможность протечки, обычно существующей при вставке измерительных детекторов в клапан или в части системы для измерения давления или температуры внутренней текучей среды. Аналогичным образом, предлагаемый комбинированный клапан выполнен для выдачи одиночного места потери напора для учета факторов для проектирования системы.

Клапан 10, при работе в качестве принудительного отсечного запорного клапана, предотвращает поток текучей среды, что, таким образом, обеспечивает возможность проведения технического обслуживания в насосе или системе. Кроме этого клапан 10, при работе в качестве обратного клапана, предотвращает обратный поток и самотечную циркуляцию, которые при своем появлении являются вредными для функционирования насоса или системы.

Измерение расхода может происходить, например, посредством встроенного электромагнитного, электромеханического или механического устройства для измерения расхода, используемого в возможной комбинации с измерениями давления и/или температуры. При этом датчики 16, 18 и 20 могут быть выполнены с возможностью выдачи данных в реальном времени, которые могут быть захвачены контроллером 106 насоса или системы для записи условий для пользователя. В ряде вариантов выполнения предлагаемого изобретения собранные в клапане 10 данные могут быть переданы беспроводным образом, посредством беспроводных сигналов S1, в спаренный блок, контур или устройство 106а беспроводной передачи данных, состыкованный с контроллером 106 (VFD, BMS или с другим подобным устройством) насоса или системы и с насосом 102. Например, собранные в клапане 10 данные могут быть выданы датчиком 16 давления, датчиком 18 измерения расхода и датчиком 20 температуры посредством проводных сигналов по линиям S_T, S_F, S_T в имеющий антенну 32 блок или устройство 30 беспроводной передачи данных или посредством соответствующих беспроводных сигналов, причем обеспечена возможность выдачи, посредством антенны 32, блоком или устройством 32 беспроводной передачи данных беспроводных сигналов S1 в контроллер 106 насоса или системы. В данном примере датчик 16 давления, датчик 18 измерения расхода и датчик 20 температуры могут быть связаны проводами с блоком или устройством 32 беспроводной передачи данных или могут быть выполнены с возможностью выдачи беспроводных сигналов в блок или устройство 32 беспроводной передачи данных. Как вариант, могут быть также предложены варианты выполнения, в которых датчик 16 давления, датчик 18 измерения расхода и датчик 20 температуры выполнены с возможностью выдачи, каждым датчиком из указанных датчиков в отдельности, беспроводных данных непосредственно в контроллер 106 насоса или системы.

Кроме этого контроллер 106 насоса или системы может быть сконфигурирован аналогичным образом для беспроводной передачи обновлений состояния посредством сигналов S₂ в клапан 10. При этом контроллер 106 может быть выполнен с возможностью выдачи инструкций в насос 102 на увеличение или уменьшение скорости - в зависимости от удовлетворения соответствующих оптимальных условий системы. В другом варианте выполнения изобретения для передачи данных между клапаном 10 и контроллером 106 может быть использовано проводное соединение.

Контроллер 106 насоса

В соответствии с изобретением контроллер 106 может содержать процессор для обработки сигналов или обрабатывающий сигналы модуль, причем указанный процессор или модуль может быть выполнен с возможностью приема сигналов S1 (как изображено на фиг. 1 и 2), для задания подходящих сигналов контроллера насоса для управления насосом 102 и/или для выдачи содержащей соответствующие сигналы информации о соответствующих сигналах на основании, по меньшей мере частично, принятых сигналов S1. Например, в соответствии с описанием, изложенным в данном документе, соответствующие сигналы контроллера насоса могут содержать информацию для регулирования работы насоса и для удовлетворения необходимых системных требований, относящихся к потоку текучей среды.

Указанный процессор для обработки сигналов может быть также выполнен с процессором и с, по меньшей мере, одним запоминающим устройством, содержащим код компьютерной программы, причем указанное по меньшей мере одно запоминающее устройство и код компьютерной программы выполнены с возможностью вызывания, совместно с указанным по меньшей мере одним процессором, указанного процессора для обработки сигналов по меньшей мере на осуществление вышеизложенной обрабатывающей сигналы функциональности предлагаемого устройства. Для специалиста в рассматриваемой области техники очевидны и понятны пути осуществления подобного процессора на выполнение обработки сигналов с вышеуказанной обрабатывающей сигналы функциональностью без ненужных экспериментов.

Например, функциональность указанного процессора для обработки сигналов может быть осуществлена с использованием аппаратного обеспечения, программного обеспечения, программно-аппаратного обеспечения или с использованием комбинации перечисленных средств. При типовом осуществлении с использованием программного обеспечения процессор для обработки сигналов может содержать по меньшей мере одну микропроцессорную архитектуру, имеющую по меньшей мере один микропроцессор, память с произвольной выборкой (RAM), постоянную память (ROM), устройства ввода/вывода и пульт управления, а также шины данных и адреса, соединяющие перечисленные средства. Для специалиста не составит труда запрограммировать подобное микроконтроллерное (или микропроцессорное) осуществление на выполнение описанной в данном документе функциональности без ненужных экспериментов. При этом объем правовой охраны предлагаемого изобретения не ограничен каким-либо конкретным осуществлением с использованием технологии, либо уже известной на сегодняшний день, либо разработанной впоследствии в будущем.

Клапаны, датчики и блоки или контуры беспроводной передачи данных

Запорные отсечные клапаны, обратные клапаны, датчики давления, датчики температуры и датчики измерения расхода известны, в отдельности друг от друга, из существующего уровня техники, и объем правовой охраны предлагаемого изобретения не ограничен каким-либо конкретным типом или видом вышеуказанного клапана или датчика, либо уже известного на сегодняшний день, либо разработанного впоследствии в будущем.

Кроме этого блоки или контуры беспроводной передачи данных также известны из существующего уровня техники, и объем правовой охраны предлагаемого изобретения не ограничен каким-либо конкретным типом или видом вышеуказанного блока или контура, либо уже известного на сегодняшний день, либо разработанного впоследствии в будущем.

Объем правовой охраны предлагаемого изобретения

Следует понимать, что если в данном документе не указано иначе, то любой признак, характеристика, изменение или модификация из описанных признаков, характеристик, изменений или модификаций относительно конкретного описанного в данном документе варианта выполнения также могут быть применены, использованы или внедрены в любой другой описанный в данном документе вариант выполнения. Кроме этого в данном документе чертежи не обязательно выполнены в масштабе.

Объем правовой охраны предлагаемого изобретения не ограничен каким-либо конкретным типом или видом насосов, либо уже известных на сегодняшний день, либо разработанных впоследствии в будущем.

Предлагаемое изобретение описано и проиллюстрировано со ссылкой на предпочтительные варианты выполнения, однако в данных вариантах могут быть выполнены и применены вышеуказанные и различные другие дополнения и пропуски в рамках объема правовой охраны и сути предлагаемого изобретения.

Предлагаемое изобретение относится к клапану, в частности к комбинированному клапану для использования в жидкостной системе отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Устройство содержит комбинированный клапан, содержащий запорный отсечной клапан, выполненный с возможностью предотвращения потока текучей среды. Обратный клапан выполнен с возможностью предотвращения обратного потока и самотечной циркуляции потока текучей среды. Датчик давления выполнен с возможностью считывания измерения давления потока текучей среды и задания сигнала, содержащего информацию о считанном измерении давления. Датчик температуры выполнен с возможностью считывания измерения температуры потока текучей среды и задания сигнала, содержащего информацию о считанном измерении температуры. Датчик измерения расхода выполнен с возможностью считывания измерения расхода потока текучей среды и задания сигнала, содержащего информацию о считанном измерении расхода. Указанные датчики давления, температуры и измерения расхода встроены и предварительно собраны в указанном комбинированном клапане с указанными запорным отсечным клапаном и обратным клапаном в виде части одного единого составного блока или компонента с образованием, таким образом, комбинированного запорного клапана и обратного клапана с единым измерением расхода, давления и/или температуры. Группа изобретений направлена на повышение надежности и точности управления комбинированным клапаном. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство, содержащее
комбинированный клапан, содержащий:
запорный отсечной клапан, выполненный с возможностью предотвращения потока текучей среды,
обратный клапан, выполненный с возможностью предотвращения обратного потока и самотечной циркуляции потока текучей среды,
датчик давления, выполненный с возможностью считывания измерения давления потока текучей среды и задания сигнала, содержащего информацию о считанном измерении давления,
датчик температуры, выполненный с возможностью считывания измерения температуры потока текучей среды и задания сигнала, содержащего информацию о считанном измерении температуры,
датчик измерения расхода, выполненный с возможностью считывания измерения расхода потока текучей среды и задания сигнала, содержащего информацию о считанном измерении расхода,
причем указанные датчики давления, температуры и измерения расхода встроены и предварительно собраны в указанном комбинированном клапане с указанными запорным отсечным клапаном и обратным клапаном в виде части одного единого составного блока или компонента с образованием, таким образом, комбинированного запорного клапана и обратного клапана с единым измерением расхода, давления и/или температуры.

2. Устройство по п. 1, в котором датчик давления выполнен с возможностью выдачи сигналов, датчик температуры выполнен с возможностью выдачи сигналов и датчик измерения расхода выполнен с возможностью выдачи сигналов измерения расхода, причем устройство дополнительно содержит блок или контур беспроводной передачи данных, выполненный с возможностью ответа на сигналы датчика давления, сигналы датчика температуры и сигналы измерения расхода и выдачи соответствующего сигнала датчика, содержащего информацию о сигналах датчика давления, сигналах датчика температуры и сигналах датчика измерения расхода.

3. Устройство по п. 2, дополнительно содержащее насос, выполненный с возможностью подачи потока текучей среды в комбинированный клапан, и контроллер насоса, имеющий соответствующий блок или контур беспроводной передачи данных, выполненный с возможностью ответа на указанный сигнал соответствующего датчика, а также с возможностью выдачи управляющего насосом сигнала в насос для регулирования работы насоса и удовлетворения необходимых системных требований, относящихся к потоку текучей среды.

4. Устройство по п. 3, которое содержит ОВК систему, присоединенную между указанным насосом и комбинированным клапаном.

5. Устройство по п. 1, в котором комбинированный клапан выполнен с возможностью выдачи одиночного места потери напора.

6. Устройство по п. 3, в котором блок или контур беспроводной передачи данных и соответствующий блок или контур беспроводной передачи данных контроллера насоса скомбинированы в цепь обратной связи с непрерывным вводом/выводом данных, в том числе, когда расход, давление и/или температура являются вводимыми данными, а рабочие параметры указанного насоса являются необходимыми выводимыми данными.

7. Устройство по п. 3, в котором блок или контур беспроводной передачи данных и соответствующий блок или контур беспроводной передачи данных контроллера насоса выполнены с возможностью сопряжения друг с другом путем использования беспроводных сигналов.

8. Устройство по п. 1, в котором датчик давления, датчик температуры и датчик измерения расхода встроены в комбинированный клапан, по существу, с предотвращением возможности протечки.

9. Комбинированный клапан, содержащий:
запорный отсечной клапан, выполненный с возможностью предотвращения потока текучей среды,
обратный клапан, выполненный с возможностью предотвращения обратного потока и самотечной циркуляции потока текучей среды,
датчик давления, выполненный с возможностью считывания измерения давления потока текучей среды и выдачи сигнала, содержащего информацию о считанном измерении давления,
датчик температуры, выполненный с возможностью считывания измерения температуры потока текучей среды и выдачи сигнала, содержащего информацию о считанном измерении температуры,
датчик измерения расхода, выполненный с возможностью считывания измерения расхода потока текучей среды и выдачи сигнала, содержащего информацию о считанном измерении расхода, причем указанные датчики давления, температуры и измерения расхода встроены и предварительно собраны в указанном комбинированном клапане с указанными запорным отсечным клапаном и обратным клапаном в виде части одного единого составного блока или компонента с образованием, таким образом, комбинированного запорного клапана и обратного клапана с единым измерением расхода, давления и/или температуры, и
блок или контур беспроводной передачи данных, выполненный с возможностью ответа на сигналы датчика давления, сигналы датчика температуры и сигналы измерения расхода, а также с возможностью выдачи соответствующего сигнала, содержащего информацию о сигналах датчика давления, сигналах датчика температуры и сигналах измерения расхода.

10. Комбинированный клапан по п. 9, в котором датчик давления, датчик температуры и датчик измерения расхода связаны проводами с блоком или контуром беспроводной передачи данных для выдачи сигналов соответствующего связанного проводами датчика.

11. Комбинированный клапан по п. 9, в котором датчик давления, датчик температуры и датчик измерения расхода выполнены с возможностью выдачи сигнала соответствующего датчика в блок или контур беспроводной передачи данных посредством беспроводных сигналов.

12. Комбинированный клапан по п. 9, в котором указанный блок или контур беспроводной передачи данных выполнен с возможностью выдачи соответствующего сигнала посредством беспроводного сигнала, в том числе в контроллер насоса для управления насосом.