ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАСХОДА ДИСКРЕТНОГО КЛАПАНА Российский патент 2020 года по МПК G05D7/06 F04B1/00 F04B53/10 G01F1/36 G01F15/00 G01F25/00 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

Для настоящей заявки испрашивается приоритет по предварительной заявке на патент США №62/091,965 (дело No. 911-019.017-1//F-B&G-X0015US), поданной 15 декабря 2014 г., имеющей название «Discrete valves flow rate converter («Преобразователь расхода дискретных клапанов»), которая тем самым включена во всей полноте посредством ссылки в настоящий документ.

Настоящая заявка также относится к семейству технологий, предложенных одним или более из заявителей и раскрытых в следующих заявках:

[1] заявка на патент США №12/982,286 (дело No 911-019.001-1//F-B&G-1001), поданная 30 декабря 2010 г., имеющая название «Method and apparatus for pump control using varying equivalent system characteristic curve, AKA an adaptive control curve» («Способ и устройство для управления насосом с использованием изменяющейся характеристической кривой эквивалентной системы, иначе называемой кривой адаптивного управления»), опубликованная как патент США №8,700,221 15 апреля 2014 г.; и

[2] заявка на патент США №13/717,086 (дело No. 911-019.004-2//F-B&G-Х0001), поданная 17 декабря 2012 г., имеющая название «Dynamic linear control methods and apparatus for variable speed pump control» («Способы и устройство динамического линейного управления для управления насосом с переменной скоростью»), для которой испрашивается приоритет по предварительной заявке США №61/576,737, поданной 16 декабря 2011 г., в настоящее время отозванная;

которые все переуступлены правопреемнику настоящей заявки на патент и все включены в данное описание посредством ссылки во всей их полноте.

Настоящее изобретение основывается на семействе технологий, раскрытых в вышеупомянутых родственных заявках, а также других заявках на патенты, идентифицированных ниже.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

1. Область техники

Настоящее изобретение относится к способу определения расхода клапана и в частности настоящее изобретение относится к способу и устройству для определения расхода клапана, например в динамической гидравлической насосной системе.

2. Краткое описание предшествующего уровня техники

Вышеупомянутые заявки на патенты [1] и [2] раскрывают способы адаптивного управления давлением для экономии энергии работы насоса, в которых, помимо давления в системе, необходим расход в системе для получения характеристических кривых гидравлической системы в адаптивном управлении. Чтобы иметь возможность применения в гидравлической системе управления, когда отсутствует расходомер, вышеупомянутые заявки на патенты, как установлено выше в [3] и [4], раскрывают также бездатчиковые преобразователи расхода и давления насоса, которые могут использоваться для создания мгновенного расхода системы, а также давления для адаптивного управления. Поскольку всегда имеются некоторые водяные системы охлаждения или нагревания, оборудованные регулирующим клапаном, а также датчиком перепада давления для управления давлением и расходом, они могут использоваться непосредственно для получения расхода системы без необходимости в расходомере или бездатчиковых преобразователей расхода и давления насоса.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В кратком изложении, настоящее изобретение имеет вид преобразователя расхода дискретного клапана, который предоставляет расход в системе через клапан в любом открытом положении на основании перепада давления на клапане и калибровочных данных гидравлических характеристик клапана. Преобразователь расхода дискретного клапана может быть применен к множеству разных типов клапанов. Однако предпочтительно, чтобы он использовался в применениях с регулирующим клапаном, например, когда открытым положением клапана можно управлять автоматически и точно.

В качестве примера, настоящее изобретение предлагает новый и уникальный способ определения расхода клапана. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящее изобретение может включать в себя или иметь вид способа или устройства для определения расхода клапана, например, в динамической гидравлической насосной системе, снабженной сигнальным процессором или модулем обработки сигналов, выполненным с возможностью:

принимать сигнализацию, содержащую информацию о перепаде давления, измеренном на клапане в открытом положении, и калибровочные данные характеристик системы, построенные в виде дискретной функции распределения; и

определять соответствующую сигнализацию, содержащую информацию о расходе дискретного клапана для клапана на основе полученной сигнализации.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящее изобретение может иметь один или более из следующих признаков:

Сигнальный процессор или модуль обработки может быть выполнен с возможностью создавать соответствующую сигнализацию, содержащую информацию об установленном расходе дискретного клапана, в том числе когда предоставляется соответствующая сигнализация для управления клапаном, например включая открытие или закрытие клапана.

Соответствующая сигнализация может быть использована в качестве сигналов управления в насосной гидравлической системе управления в динамической гидравлической насосной системе.

Сигнальный процессор или модуль обработки может быть выполнен в виде или образовывать часть трехмерного (3D) преобразователя расхода дискретного клапана, который реагирует на соответствующую сигнализацию, содержащую информацию как об измеренном перепаде dP давления на клапане, так и о данном открытом положении d клапана для клапана и представляет расход Q дискретного датчика, используя дискретную функцию распределения для реконструкции расхода Q дискретного датчика с точки зрения перепада dP давления и данного открытого положения d клапана на основе калибровочных данных характеристик системы и численных интерполяций, при помощи Уравнения:

g(Q, dP, d)=0,

где g является дискретной функцией распределения дискретной величины расхода Q дискретного клапана в отношении перепада dP давления на клапане и данного открытого положения d.

Устройство может содержать датчик перепада давления, установленный на клапане, причем сигнализация содержит информацию о перепаде давления, создаваемом или генерируемым от или посредством датчика перепада давления.

Устройство может содержать систему измерения расхода клапана или составлять ее часть.

Устройство может содержать мобильное устройство центрального процессора (CPU), имеющего дискретный преобразователь расхода, выполненный в нем для предоставления расхода дискретной величины в данном открытом положении на основе перепада давления, измеренного датчиком перепада давления на клапане.

Преобразователь расхода дискретного клапана может быть выполнен с возможностью использовать дискретную функцию распределения для реконструкции расхода в виде дискретной величины перепада давления и данного открытого положения на основе калибровочных данных характеристик системы и численных интерполяций, используя вышеупомянутое Уравнение:

g(Q, dP, d)=0.

Дискретный преобразователь расхода может содержать запоминающее устройство, выполненное с возможностью хранить калибровочные данные характеристик системы для клапана, подлежащего контролю, которые были получены ранее.

Сигнальный процессор или модуль обработки может быть выполнен с возможностью повторно преобразовывать или реконструировать расход Q дискретного клапана, например используя численные интерполяции путем реализации численного алгоритма 3D-преобразования, который может представлять собой 2D-интерполяции или 2D-сплайны или принимать их форму.

Устройство может содержать автоматический регулирующий клапан, в котором данным открытым положением d клапана можно управлять автоматически, в том числе тогда, когда сигнальный процессор или модуль обработки выполнен с возможностью выдавать сигналы автоматического управления клапаном для управления данным открытым положением d клапана.

В качестве примера сигнальный процессор или модуль обработки может включать в себя или принимать форму по меньшей мере одного сигнального процессора и по меньшей мере одной памяти, в том числе компьютерного программного кода, и упомянутая память и компьютерный программный код выполнены с возможностью, с помощью по меньшей мере одного сигнального процессора, побуждать упомянутый сигнальный процессор по меньшей мере принимать сигнализацию (или, например, связанную сигнализацию) и определять соответствующую сигнализацию на основе полученной сигнализации. Сигнальный процессор или модуль обработки может быть выполнен с подходящим компьютерным программным кодом для того, чтобы реализовать подходящие алгоритмы и/или функции обработки сигналов, согласующиеся с указанными в настоящем документе.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящее изобретение может также иметь форму способа, включающего в себя шаги:

приема в сигнальном процессоре или модуле обработки сигнализации, содержащей информацию о перепаде давления, измеренном на клапане в открытом положении, и калибровочные данные характеристик системы, построенные как дискретная функция распределения; и

определение в сигнальном процессоре или модуле обработки соответствующей сигнализации, содержащей информацию о расходе дискретного клапана для клапана на основе полученной сигнализации.

Способ может также включать в себя один или более признаков, указанных в настоящем документе, в том числе предоставление от сигнального процессора или модуля обработки соответствующей сигнализации, содержащей информацию о расходе дискретного клапана, например, которая может использоваться для управления клапаном в динамической гидравлической насосной системе.

Настоящее изобретение может также, например, принимать форму компьютерного программного продукта, имеющего машиночитаемый носитель с исполняемым компьютером кодом, встроенным в него, для реализации способа, например, при прогоне на сигнальном устройстве обработки, которое образует часть такого контроллера насоса или клапана. В качестве примера, компьютерный программный продукт может, например, иметь форму компакт-диска, дискеты, флэшки, карты памяти, а также других видов или типа запоминающих устройств, которые могут хранить такой исполняемый компьютером код на таком машиночитаемом носителе, либо известном в настоящее время, либо получившим развитие в будущем.

Настоящая заявка предлагает новый способ, который является дальнейшим развитием вышеупомянутого семейства технологий, установленных в настоящем документе, или строится на базе этого семейства.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Графический материал включает в себя следующие чертежи, которые изображены не обязательно в масштабе:

Фиг. 1 представляет схематическое изображение системы измерения расхода клапана, имеющей 3D преобразователь расхода клапана в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 представляет схематическое изображение 3D преобразователя расхода клапана в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3 представляет график зависимости расхода (GPM-галлоны/мин) от открытий клапана (%) и давления (в футах водного столба), показывающий распределение характеристики клапанной системы в соответствии с реализациями некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4 включает в себя фиг. 4A-4D, показывающие графики сравнений данных или результатов испытаний с использованием преобразователя расхода дискретного датчика в соответствии с настоящим изобретением (смотри показания, обозначенные квадратными символами) и соответствующего расходомера (смотри показания, обозначенные круглыми символами) на наладочном клапане в кольце циркуляции, соответственно, например, где фиг. 4А показывает результаты испытаний для клапана, имеющего 40% открытия, фиг. 4В показывает результаты испытаний для клапана, имеющего 60% открытия, фиг. 4С показывает результаты испытаний для клапана, имеющего 80% открытия, и фиг. 4D показывает результаты испытаний для клапана, имеющего 100% открытия.

Фиг. 5 представляет структурную схему устройства, например, имеющего сигнальный процессор или модуль обработки, выполненный с возможностью реализации функций обработки сигналов, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 1-4:

Фиг. 1 показывает систему измерения расхода гидравлического клапана, в общем обозначенную как 20, которая состоит из мобильного устройства 22 центрального процессора с преобразователем 24 расхода дискретного клапана (фиг. 2) и датчика или измерителя 26 перепада давления, размещенных относительно клапана 28. Фиг. 2 показывает преобразователь 24 расхода дискретного клапана, выполненный с возможностью представлять расход Q клапанной системы при данном открытом положении d клапана, на основе полученной сигнализации, которая содержит информацию о перепаде dP давления, измеренном датчиком или измерителем 26 перепада давления, выполненном или расположенном на клапане 28 и при данном открытом положении d клапана.

В качестве примера, на фиг. 3 показан трехмерный (3D) график распределения гидравлических характеристик клапана, например, который представляет собой зависимость расхода (GPM-галлонов/мин) от перепада давления, связанного с открытиями (%) клапана.

Преобразователь 24 расхода дискретного клапана может быть выполнен с возможностью использовать дискретную функцию распределения для реконструкции расхода клапанной системы для клапана 28 в зависимости от его перепада давления и открытого положения, например, на основе калибровочных данных характеристик системы и численных интерполяций, представленных Уравнением (1), как следует:

где g является функцией распределения расхода Q клапана по отношению к перепаду dP давления на клапане 28, который имеет данное открытое положение d. Функция расхода клапана, реконструированная в Уравнении (1), может быть использована для получения любого мгновенного расхода клапанной системы при измеренном и известном перепаде давления и при данном открытом положении клапана, соответственно.

Фиг. 4 показывает графики некоторых данных или результатов испытаний для преобразователя расхода клапана, такого как 24, на наладочном клапане в кольце циркуляции, например, для открытий 40% (фиг. 4А), 60% (фиг. 4 В), 80% (фиг. 4С) и 100% (фиг. 4D). Каждая из фиг. 4A-4D содержит два графика, при этом один график показывает расход, измеренный расходомером (в настоящем документе не показан), который представлен или обозначен серией квадратных символов, а другой график показывает расход, определяемый преобразователем расхода дискретного клапана, который представлен или обозначен серией круглых символов. (Как показано, при более высоких перепадах давления и расходах серия квадратных символов и серия круглых символов проявляют тенденцию сходиться вместе или перекрываться, что указывает на то, что расход, измеренный расходомером, и расход, определенный преобразователем расхода дискретного клапана в соответствии с настоящим изобретением, очень похожи и во многих случаях по существу являются одинаковыми.)

В качестве примера, для того, чтобы использовать преобразователь 24 расхода дискретного клапана (фиг. 2), первоначально, как правило, необходимо получить калибровочные данные или характеристики клапанной системы для клапана 28, подлежащего контролю. Как будет понятно специалисту в данной области техники, чем выше точность позиционирования клапанов, таких как некоторые регулирующие клапаны или наладочные клапаны в кольце циркуляции, тем более точными являются калибровочные данные, которые могут быть получены, и тем выше точность преобразования расхода в системе, которая может быть достигнута, соответственно. Хотя преобразователь расхода дискретного клапана, описанный в настоящем документе, может быть применен в отношении ко всем видам клапанов до тех пор, пока могут быть получены открытое положение клапана и перепад давления на клапане, он может предпочтительно быть реализован в применениях с регулирующим клапаном, например тогда, когда открытое положение клапана может регулироваться автоматически и точно, таким образом, что расход клапанной системы может контролироваться непрерывно и соответствующим образом. Кроме того, расход системы, преобразованный с помощью преобразователя в соответствии с настоящим изобретением, может быть использован в отношении других устройств управления насосом, таких как устройства адаптивного управления давления насоса (см. [1-2] выше).

Фиг. 5: реализация функций обработки сигналов

В качестве примера, фиг. 5 показывает устройство 10 в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, например снабженное сигнальным процессором или модулем 10а обработки, выполненным с возможностью:

принимать сигнализацию, содержащую информацию о перепаде давления на клапане в открытом положении и калибровочных данных характеристик системы, построенных в виде дискретной функции распределения; и

определять соответствующую сигнализацию, содержащую информацию о расходе дискретного клапана для клапана на основе полученной сигнализации.

В ходе эксплуатации сигнальный процессор или модуль обработки может быть выполнен с возможностью предоставлять соответствующую сигнализацию, содержащую информацию о расходе дискретного клапана для клапана. Соответствующая сигнализация может содержать информацию, используемую для управления насосной гидравлической системой.

В качестве примера, функции сигнального процессора могут быть реализованы в 3D преобразователе 24 расхода дискретного клапана (фиг. 2), который может образовывать часть мобильного устройства центрального процессора (фиг. 1).

Сигнальный процессор или модуль обработки 10а может быть выполнен в виде или образовывать часть панели управления насоса и/или клапана, например могут содержать или реализоваться в сочетании с устройством управления или контроллером клапана, выполненного в нем.

Как будет понятно специалисту в данной области техники, настоящее изобретение может быть реализовано с использованием характеристик клапанной системы и связанных уравнений, например соответствующих тому, что описано в настоящем документе, а также путем использования других типов или видов характеристик клапанной системы и связанных уравнений, которые или известны в настоящее время, или получат развитие в будущем.

В качестве примера, функции устройства 10 могут быть реализованы с помощью аппаратного обеспечения, программного обеспечения, программно-аппаратного обеспечения или их комбинации. В типичной программной реализации устройство 10 содержит одну или более микропроцессорных архитектур, имеющих, например, по меньшей мере один сигнальный процессор или микропроцессор, подобный элементу 10а. Специалист в данной области техники сможет запрограммировать с помощью подходящего программного кода такую микроконтроллерную или микропроцессорную реализацию для выполнения функций, описанных в настоящем документе, без чрезмерного экспериментирования. Например, сигнальный процессор или модуль 10а обработки может быть выполнен, например, специалистом в данной области техники без чрезмерного экспериментирования, чтобы получать сигнализацию, содержащую информацию о перепаде давления, измеренном на клапане в открытом положении, и калибровочные данные характеристик системы, построенные в виде дискретной функции распределения, в соответствии с раскрытым в настоящем документе.

Кроме того, сигнальный процессор или модуль 10а обработки может быть выполнен, например, специалистом в данной области техники без чрезмерного экспериментирования для определения соответствующей сигнализации, содержащей информацию о расходе дискретного клапана для клапана на основе полученной сигнализации в соответствие с раскрытым в настоящем документе.

Объем изобретения не предназначен для ограничения какой-либо конкретной реализации с использованием технологии, либо известной сейчас, либо получившей развитие в будущем. Объем изобретения предназначен для охвата функций процессоров 10а в виде автономного процессора, сигнального процессора или модуля сигнального процессора, а также отдельного процессора или процессорных модулей, а также некоторой комбинации из них.

Устройство 10 может также содержать, например, другие схемы или компоненты 10b сигнального процессора, в том числе оперативное запоминающее устройство или запоминающий модуль (ОЗУ) (RAM, random access memory) и/или постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) (ROM, read only memory), устройства ввода/вывода и шины управления, данных и адреса, соединяющие вышеупомянутое, и/или один входной процессор и по меньшей мере один выходной процессор, например, что будет понятно специалисту в данной области техники.

Различные аспекты новизны

Настоящее изобретение может также представлять собой или принимать форму одного или более из следующих разных вариантов осуществления:

Например, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящее изобретение может принять форму или быть реализовано в виде преобразователя расхода дискретного клапана, представляющего собой числовой преобразователь, который обеспечивает на выходе расход системы посредством клапана в открытом положении на основе соответствующего перепада давления на клапане, а также калибровочных данных гидравлических характеристик клапана.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящее изобретение может быть реализовано в виде преобразователя расхода дискретного клапана, как установлено выше, например, который может включать в себя использование функции характеристик клапана для расхода в системе применительно к открытому положению клапана и соответствующему перепаду давления, как представлено в Уравнении 1 и фиг. 3.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящее изобретение может быть реализовано с использованием повторного преобразования и реконструкции преобразователя расхода дискретного клапана, как установлено выше, например, которые могут также включать в себя использование всех потенциальных 3D дискретных численных способов повторного преобразования, таких как 2D-интерполяции, 2D-сплайны и т.д.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящее изобретение может быть реализовано с использованием преобразователя расхода дискретного клапана, описанного в настоящем документе, в применении с автоматическим регулирующим клапаном, например, когда открытое положение клапана может контролироваться автоматически и точно.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящее изобретение может быть реализовано с использованием калибровочных данных характеристик клапана, измеренных для преобразователя расхода клапана, описанного выше, например, что может также включать в себя использование расхода клапанной системы по отношению к открытому положению клапана и его соответствующего перепада давления. В данном случае открытое положение клапана может быть его физическим открытым положением или опорным сигналом его положения, в том числе соответствующим электрическим сигналом или показаниям механических средств. Входные сигналы для дискретного преобразователя расхода будут соответствующим образом адаптированы к опорным сигналам калибровки, соответственно.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящее изобретение может быть реализовано с использованием преобразователя расхода дискретного клапана, описанного выше, который может быть применен ко всем типам клапанов в любой из гидравлических насосных систем с замкнутым контуром или разомкнутым контуром, таких как первичные насосные системы, вторичные насосные системы, системы циркуляции воды и системы повышения давления. В качестве дополнительного примера, системы, упомянутые в настоящем документе, могут также состоять из гидравлических систем, имеющих одну зону, множество зон и т.д.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящее изобретение может быть реализовано с использованием технологий передачи сигналов и формирования соединений для расхода клапана, а также открытого положения и перепада давления входного клапана, и которое может также включать в себя все традиционные средства передачи, известные и используемые в данной области техники. Например, технологии беспроводной передачи сенсорных сигналов могут в некоторых случаях обеспечить предпочтительную реализацию.

Уравнения и дискретные функции распределения

Вышеупомянутые уравнения и дискретная функция распределения (g(Q, dP, d)=0) для реализации настоящего изобретения известны в данной области техники и предоставляются в качестве примера.

Кроме того, объем изобретения предназначен для охвата использования других типов или видов уравнений или функций распределения, которые либо известны в настоящее время, либо получат развитие в будущем, а также вариантов вышеупомянутых уравнений, при этом все они находятся в пределах сущности настоящего изобретения.

Датчик или измеритель 26 перепада давления Датчики или измерители перепада давления, подобные элементу 26, известны в данной области техники, и объем изобретения не предназначен для того, чтобы быть ограниченным любым конкретным типом или видом датчика или измерителя, который либо известен в настоящее время, либо получит развитие в будущем.

Клапан 28

Клапаны, подобные элементу 28, известны в данной области техники, и объем изобретения не предназначен для того, чтобы быть ограниченным каким-либо его конкретным типом или видом, либо известным в настоящее время, либо получившим развитие в будущем. Кроме того, способы определения данного положения открытия клапана, подобно параметру d, для клапана, подобного элементу 28, а также способы предоставления подходящей сигнализации, содержащей информацию о данном положении d открытия клапана, также известны в данной области техники; и объем изобретения не предназначен для того, чтобы быть ограниченным каким-либо его конкретным типом или видом, который либо известен в настоящее время, либо получит развитие в будущем.

Калибровочные данные характеристик дискретной системы

Как будет понятно специалисту в данной области техники, калибровочные данные характеристик дискретной системы для расхода Q считаются измеренными данными либо из лаборатории, либо из линии по производству клапанов. Калибровочные данные характеристик дискретной системы могут затем быть закодированы в программу управления для реконструкции дискретной функции распределения для расхода Q с использованием алгоритма численной интерполяции.

Алгоритм численной интерполяции

Алгоритм численной интерполяции известен в данной области техники, и объем изобретения не предназначен для того, чтобы быть ограниченным каким-либо его конкретным типом или видом, либо известным в настоящее время, либо получившим развитие в будущем.

Другие родственные заявки

Вдобавок к заявкам [1] и [2], представленным выше, настоящая заявка также имеет отношение к заявкам, которые образуют в целом семейство технологий, разработанных одним или более заявителями в настоящем документе и раскрытых в следующих заявках:

[3] заявка на патент США №14/091,795 (дело No 911-019.009-2//F-B&G-X0005), поданная 27 ноября 2013 г., имеющая название «3D sensorless conversion method and apparatus» («Способ и устройство 3D бездатчикового преобразования»), для которой испрашивается приоритет по предварительной заявке США №61/771,375, поданной 1 марта 2013 г., в настоящее время отозванная;

[4] заявка на патент США №14/187,817 (Дело No 911-019.010-2//F-B&G-X0008), поданная 24 февраля 2014 г., имеющая название «А Mixed Theoretical And Discrete Sensorless Converter For Pump Differential Pressure And Flow Monitoring» («Смешанный теоретический и дискретный бездатчиковый преобразователь для контроля перепада давления и расхода насоса»), для которой испрашивается приоритет по предварительной заявке №61/803,258, поданной 19 марта 2013 г., в настоящее время отозванная;

[5] заявка на патент США №14/339,594 (Дело No 911-019.012-2//F-B&G-X0010US01), поданная 24 июля 2014 г., имеющая название «Sensorless Adaptive Pump Control with Self-Calibration Apparatus for Hydronic Pumping System» («Бездатчиковое адаптивное управление насосом с устройством самокалибровки для гидравлической насосной системы»), для которой испрашивается приоритет по предварительной заявке США №14/339,594 (Дело No 911-019.012-1//F-B&G-X0010US01), поданной 24 июля 2014 г., в настоящее время отозванная;

[6] заявка на патент США №14/680,667 (Дело No 911-019.014-2//F-B&G-X0012US01), поданная 7 апреля 2015 г., имеющая название «А Best-fit affinity sensorless conversation means for pump differential pressure and flow monitoring» («Средства бездатчикового преобразования с наилучшей подгонкой для контроля перепада давления и расхода насоса»), для которой испрашивается приоритет по предварительной заявке №61/976,749 (Дело No 911-019.014-1//F-B&G-X0012US01), поданной 8 апреля 2014 г., в настоящее время отозванная; и

[7] заявка на патент США №14/730,871 (Дело No 911-019.015-2//F-B&G-X0013US01), поданная 4 июня 2015 г., имеющая название «System and flow adaptive sensorless pumping control apparatus energy saving pumping applications» («Система и энергосберегающие насосные применения с адаптивным бездатчиковым устройством управления расходом насоса»), для которой испрашивается приоритет по предварительной заявке №62/007,474 (Дело No 911-019.015-1//F-B&G-X0013US01), поданной 4 июня 2014 г., в настоящее время отозванная;

которые все переуступлены правопреемнику настоящей заявки на патент и все включены в настоящий документ посредством ссылки во всей полноте.

Объем изобретения

Следует понимать, что если в настоящем документе не указано иное, любой из признаков, характеристик, вариантов или модификаций, касающихся конкретного варианта осуществления, может также быть применен, использован или включен в состав любого другого варианта осуществления, описанного в настоящем документе. Кроме того, чертежный материал в настоящем документе выполнен без соблюдения масштаба.

Хотя настоящее изобретение описано в качестве примера в отношении центробежного насоса, объем изобретения предназначен для охвата использования изобретения в отношении других типов или видов насосов, либо известных в настоящее время, либо получивших развитие в будущем.

Хотя изобретение было описано и проиллюстрировано в отношении примеров его осуществления, вышеизложенное и различные другие дополнения и пропуски могут быть выполнены в настоящем документе без отступления от существа и объема настоящего изобретения.

Предлагается преобразователь расхода дискретного клапана для получения величины расхода через клапан в динамической гидравлической системе, например, на основе сигнализации, содержащей информацию о перепаде давления на клапане и калибровочные данные гидравлических характеристик клапана. Преобразователь расхода дискретного клапана устанавливает расход клапанной системы непосредственно и точно при открытом положении клапана и соответствующих сигналах перепада давления на клапане, связанных с ним. Преобразователь расхода дискретного клапана может быть применен в отношении всех видов клапанов, если имеется их открытое положение и перепад давления, в том числе в реализациях с регулирующими клапанами, например, когда управление открытым положением клапана производится автоматически и точно, а также в реализациях как для средств управления давления в насосных системах с известным расходом, например средствах адаптивного управления гидравлических систем, так и в виде альтернативы контролю и управлению насосом без датчиков. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство для определения расхода клапана, содержащее:

сигнальный процессор или модуль обработки, выполненный по меньшей мере с возможностью:

принимать сигнализацию, содержащую информацию об измеренном перепаде давления на клапане в открытом положении и калибровочные данные характеристик системы, построенные в виде дискретной функции распределения расхода клапана по отношению к перепаду давления на клапане в данном открытом положении; и

определять соответствующую сигнализацию, содержащую информацию для открытия и закрытия клапана и управления расходом дискретного клапана для клапана, на основе полученной сигнализации.

2. Устройство по п. 1, в котором сигнальный процессор или модуль обработки выполнен с возможностью предоставлять упомянутую соответствующую сигнализацию.

3. Устройство по п. 2, в котором соответствующая сигнализация используется как управляющая сигнализация в гидравлической системе управления насосом в динамической гидравлической насосной системе.

4. Устройство по п. 1, в котором сигнальный процессор или модуль обработки выполнен в виде или образует часть 3-мерного (3D) преобразователя расхода дискретного клапана, который реагирует на соответствующую сигнализацию, содержащую информацию как о данном измеренном перепаде dP давления на клапане, так и о данном открытом положении d клапана для клапана, и выдает расход Q дискретного клапана путем использования дискретной функции распределения, чтобы реконструировать расход Q в виде дискретного значения с учетом перепада dP давления и данного открытого положения d клапана, на основе калибровочных данных характеристик системы и численных интерполяций, используя уравнение:

g(Q, dP, d) = 0,

где g является функцией распределения дискретной величины расхода, Q, дискретного клапана в отношении перепада dP давления на клапане с данным открытым положением d.

5. Устройство по п. 1, которое содержит датчик перепада давления на клапане, при этом сигнализация содержит информацию о перепаде давления, создаваемую или генерируемую от или посредством датчика перепада давления.

6. Устройство по п. 1, которое является или составляет часть системы измерения расхода клапана.

7. Устройство по п. 1, которое содержит мобильное устройство центрального процессора, имеющее преобразователь расхода дискретного клапана, выполненный с возможностью предоставлять расход в виде дискретной величины в данном открытом положении, на основе перепада давления, измеренного с помощью датчика перепада давления на клапане.

8. Устройство по п. 7, в котором преобразователь расхода дискретного клапана выполнен с возможностью использовать дискретную функцию распределения, чтобы реконструировать расход системы дискретного клапана с учетом перепада давления и данного открытого положения, на основе калибровочных данных характеристики системы и численных интерполяций, в виде уравнения:

g(Q, dP, d) = 0,

где g является функцией распределения дискретной величины расхода Q дискретного клапана в отношении перепада dP давления на клапане с данным открытым положением d.

9. Устройство по п. 8, в котором преобразователь расхода дискретного клапана содержит запоминающее устройство, выполненное с возможностью хранить калибровочные данные характеристик системы для клапана, подлежащего контролю, которые были получены ранее.

10. Устройство по п. 4, в котором сигнальный процессор или модуль обработки выполнен с возможностью повторно преобразовывать или реконструировать расход Q дискретного клапана, используя численные интерполяции путем реализации алгоритма 3D численного повторного преобразования, который может включать в себя или принимать форму 2D-интерполяции или 2D-сплайнов.

11. Устройство по п. 4, которое содержит автоматический регулирующий клапан, в котором данное открытое положение d клапана может регулироваться автоматически, в том числе, когда сигнальный процессор или модуль обработки выполнен с возможностью обеспечивать сигнализацию управления автоматическим клапаном для управления данным открытым положением d клапана.

12. Способ определения расхода клапана, включающий:

прием с помощью сигнального процессора или модуля обработки сигнализации, содержащей информацию об измеренном перепаде давления на клапане в открытом положении, и калибровочные данные характеристик системы, построенные в виде дискретной функции распределения расхода клапана по отношению к перепаду давления на клапане в данном открытом положении; и

определение с помощью сигнального процессора или модуля обработки соответствующей сигнализации, содержащей информацию для открытия и закрытия клапана и управления расходом дискретного клапана для клапана, на основе полученной сигнализации.

13. Способ по п. 12, который включает в себя предоставление от сигнального процессора или модуля обработки упомянутой соответствующей сигнализации.

14. Способ по п. 12, который включает в себя использование соответствующей сигнализации в качестве сигнализации управления в гидравлической системе управления насосом в динамической гидравлической насосной системе.

15. Способ по п. 12, который включает в себя конфигурирование сигнального процессора или модуля обработки в 3-мерном (3D) преобразователе расхода дискретного клапана, который реагирует на измеренный перепад dP давления и данное открытое положение d клапана и предоставляет расход Q дискретного клапана, путем использования дискретной функции распределения, чтобы реконструировать расход Q в виде дискретной величины с учетом перепада dP давления и данного открытого положения d клапана, на основе калибровочных данных характеристик системы и численных интерполяций, используя уравнение:

g(Q, dP, d) = 0,

где g является функцией распределения дискретной величины расхода Q дискретного клапана в отношении перепада dP давления на клапане с данным открытым положением d.

16. Способ по п. 15, который включает в себя конфигурирование сигнального процессора или модуля обработки так, чтобы повторно преобразовывать или реконструировать расход Q в виде дискретной величины, используя численные интерполяции путем реализации алгоритма 3D численного повторного преобразования, который может включать в себя или принимать форму 2D-интерполяции или 2D-сплайнов.