与活动元件连接用于检测活动元件位置的装置及相关的活动元件

摘要

一种相对于参考位置来检测与其可操作地相关联的活动元件所在位置的装置，包括：至少一个包含流体的容器和与所述容器可操作地连接的检测装置，所述的检测装置被构造成能够提供信号，以表示所述活动元件的实际位置，该信号作为至少一个参数的函数，该参数由装置记录并且表示流体的运行条件，或流体和检测装置之间相互作用的运行条件。

说明书

技术领域

本发明涉及一种相对于参考位置检测活动元件所在位置的装置，该装置与活动元件连接。

背景技术

在某些实际的应用中，采用活动元件是非常有必要的，该活动元件比如使陆上通信通道越过用于特定功能性用途的多种障碍物、活动屏障、门和墙的结构，所述用途例如：临时隔离一特定区域，通过在指定的方向上开道来调整流体的流路，以及防止或至少抑制流体通道进入指定的区域，等等。为此，活动元件通常是通过例如铰链的方式和一个支撑结构或者一个锚定结构进行连接，并且接着在必要的情况下，活动元件可以通过合适的方式移动，以带其进入要求的工作位置，例如，通过移动它们，或者通过更普通的绕铰链轴旋转的方式。在许多情况下，这些操作只能在有限的时间内实施，而不必具有规则的频率，并且经常在一个操作和下一个操作之间有非常长的时间间隔，因此，这些活动元件在它们大部分工作时间内都处于闲置状态。

在上下文中，我们可以清楚的看到，有必要将合适的控制装置与活动元件安装在一起，以使后者的工作效率能够保持在控制之下，并且更特别地，有必要确保，即使活动元件经过很长时间的不活动状态，在运动的情况下，仍然能够正确地作出反应并且运动到要求的位置。除了上面提到的基本控制功能之外，这些装置还必须能够满足由工作条件规定的更进一步的要求，其中与这些装置相关联的活动元件在该工作条件下运行，这些要求比如，对机械应力或者热应力的抵抗力，充分长的使用寿命，在易变的周围条件下的工作能力，抵挡侵蚀物的能力，可靠性，局域通讯和特别是远程通讯的能力，最少的维修要求等等。

发明内容

因此，本发明的一个目的是：提供一种能够在长时间内，准确可靠地相对于一个给定参考位置来检测与其相关联的活动元件所在位置的装置，并且该装置适合于在各种应用环境下工作，尤其适合于高侵蚀性的工作环境，主要在具有高含量氯的环境中；含有比如酸的腐蚀性的化学物质的流体中；动物和植物能破坏其性能和功能特点的环境中，和尤其在海平面上。

本发明的目的可以通过一种装置实现，该装置相对于参考位置来检测与之可操作地相关联的活动元件所在位置，其特征在于，它包括至少一个包含流体的容器和与所述容器可操作地连接的检测装置，所述的检测装置构造成提供信号，以表示所述活动元件的实际位置，该信号作为至少一个参数的函数，该参数由装置记录并且表示流体的运行条件，或流体和检测装置之间相互作用的运行条件。

根据更优选的实施例，检测装置构造成提供信号以表示活动元件相对于参考位置的实际倾斜角度，该信号作为流体施加在所述检测装置上压力的函数。

附图说明

通过本发明几个优选地但不是唯一的实施例的描述，更多的特征和效果会变得更加明显，这里将锚助附图来描述非限制性的实施例。

图1是示意性地表示本发明检测装置的横截面。

图2表示适合在本发明装置中使用的绝对压力传送器的例子。

图3示意性地表示与本发明装置连接的活动元件。

具体实施方式

本发明的检测装置尤其适合在活动元件中使用，该活动元件用于流体环境尤其用于海洋环境，诸如使陆上通信通道越过障碍物、活动屏障和门、导流墙和类似物体的结构，并且这里根据这种应用描述该检测装置，但是不管怎样，并不限定将其应用到其他的环境中。

参见前面提到的附图，本发明的检测装置都是用标号100表示，该检测装置包括：至少一个包含流体2的容器1和可操作地连接到容器1的检测装置，该检测装置被设计成提供信号，以表示活动元件的实际位置，该信号作为至少一个参数的函数，该参数由装置检测并且表示流体的运行条件，或流体和检测装置之间相互作用的运行条件。根据本发明更优选的实施例和基于下面更详细描述的特征，检测装置被设计成提供信号以表示活动元件相对于参考位置的实际倾斜角度，该信号作为通过流体施加到装置上压力的函数。

如图1示意性所示，容器1优选地有一个毛细管类型的本体，例如，横截面方向明显小于长度方向的大致管形的本体，并且该本体优选地有一个开口的端部，和有利地基本上完全填充满优选地不可压缩的流体2。为了提高读数的准确性，所述的流体2可以是高比重的流体，比如硅油、水银或者其他能够满足应用要求的流体。

优选地，如图1所示，第一容器1被保护元件3所包围，保护元件3——如这里实施例所述——也由管形的本体构成，以包围毛细管1和将其与周围的环境隔开。保护元件3优选地由具有良好的抗腐蚀性材料制成，比如AISI 316Ti/IAISI316L型钢，两用或多用钢，或者任何可以应用的合适材料。在毛细管1与管形屏障3之间空腔中，部分或者全部填充入材料4是有利的，该材料适于抑制或者减弱任何震动，材料4例如是：橡胶。

根据优选的实施例，检测装置包括安装在毛细管1一端的压力转换器5，压力转换器5优选地但不是必须地，具有特别是由金属制造的弹性隔膜，在图1中示意性地由标号6表示。弹性隔膜插在毛细管1的一端，在装置和流体2之间的界面上。压力转换器5优选地由一个绝对压力传送器组成，图2展示了压力传输器5的一个实际的例子，其中也描述了压力感应器16，感应器16可以是多种类型，比如微片或者膜片状。

检测装置还包括电子数据处理器7，数据处理器7基本上由具有用于启动装置和用于产生模拟和/或数字通信信号(由于它的结构已经众所周知，因此接下来就不详细描述具体结构了)的合适线路的微处理器组成，电子数据处理器7与转换器5可操作地连接，具有从压力转换器5接受信号的功能，处理器获得表示活动元件实际所在位置的信号，该活动元件在图3中用标号200表示，该活动元件牢固地连接到检测装置100。

本发明中的装置100可以配置适当型号的绝对压力传送器，或者市场上可买到的处理器单元，因此这里就不作详细介绍了。例如，可以采用由ABB公司生产的对应于电子处理器AU0009的型号是264N的传送器。

在特别优选的实施例中，装置100包括具有相应的分离隔膜10的分离器8和优选为真空的室9，其中分离器8可操作地与毛细管1相关联；室9可操作地与隔膜10相关联。更确切的说，根据公知的以及因此这里不再详细描述的实施例，隔膜——就是那种通常在不同的处理系统中使用，将装置的仪表部分(比如压力传送器)从处理流体中分离出来的类型——由成形的本体组成，通常是碟形，弹性的分离隔膜10，通常由金属构成，并且一般用例如贵金属镀层材料进行适当的处理或涂覆来形成保护层，防止隔膜被处理流体腐蚀。如图1所示，分离器8优选地采用焊接的方式有利的密封附到管状元件3上，隔膜10在毛细管1的一端与流体2交界。此外，分离器8的弹性隔膜10优选地比转换器5的隔膜6更有弹性，或者(如果后者没有采用)比转换器内部成一体的感应器16更有弹性。这样，任何引起流体2膨胀的因素都被隔膜10吸收来确保读数更可靠和更准确。此外，室9的真空意味着在空腔中没有空气，而温度变化会导致空腔膨胀从而在系统内产生误差。

如图1所示，优选是杯形的第二保护元件11在保护元件3的相对的一边与分离器8的本体相连，该杯形保护元件11优选由比如钢类的高抗腐蚀性金属制造。所述杯形元件11采用优选焊接的方式密封附在分离器8的本体上，其内壁因此限定与弹性隔膜10排列的室9。

装置100包括优选由很好的抗腐蚀性材料制成的外壳12，该外壳12安装在杯形元件11的相对端，并且密封连接和优选地焊接到转换器5本体的外部表面，因此限定容纳电子处理器7的内部空间13。最后，在毛细管1和压力转换器5之间分界面上可以排列有适配凸缘14，该适配凸缘14包围毛细管1的外端，并且其一端密封附在和优选地焊接到转换器5的本体上，而另一端密封附在和优选地焊接到管形保护元件3上。

因此，实际上装置100完全构成了一个气密密封结构，同外部环境隔离。

本发明涉及的装置100特别适合应用在以下的活动元件中，比如应用在流体环境中的活动屏障或者门；并且尤其适合用于浸没在海洋环境中和用于操作的活动元件中，以抵消海平面的上升和因此抑制它们对指定区域的影响；一个典型的例子是威尼斯环礁湖长期存在的问题和在涨潮时城市防洪安全防护装置的需要。因此本发明进一步的目的是在于将一个活动部件200指定应用到海洋环境中，这种类型包括一个成形的本体，该本体的一部分适合和一个锚定表面连接，其特征在于它包括至少一个前面所描述的装置100。

图3进行了更详细的描述，活动元件200具有一个空心的本体，该本体在201一端与例如是海底基座的锚定表面铰链连接，并且装置100安装在空腔202的内部并且牢固地附在本体200上。装置100优选安装在临近锚定部件201的位置。更好的情况，活动元件200包括至少两个装置100，两个装置100在铰接点附近牢固地附在空腔202内部，并且相对于锚定点做如下的布置：一个装置100a沿着元件200的上部表面排列，另一个装置100b沿着元件200的下部表面排列，以获得参考位置和工作位置最理想读数的精确性。

参照图3，接下来我们简要地描述本发明装置100的操作。

如图3示意性所示，装置100与活动元件200连接在一起，以相对于参考位置测量活动元件200的位置，该参考位置例如是由实线表示的水平线。在所述位置中，流体2对转换器施加一定的压力，转换器记录可以作为原始参考数值的一个对应的值，比如说0。当活动部件200旋转(例如涨潮的时候)，并且旋转到由虚线表示的位置时，牢固附在活动部件上的装置100随着活动元件的运动而运动，并且流体2施加在转换器5的压力随着活动元件的位置而变化；转换器5把相应于该压力的信号发送给处理器7，处理器7产生一个表示活动元件200相对于参考位置的倾斜角α的相应信号。例如，通过公式

$>>\alpha >=>arcsin>·>>>10>·>>P>>(>mbar>)>>>>>L>·>>\delta >filling>>>>>s>$

其中P_(mbar)表示传送器记录的压力值，单位是毫巴，δ_filling表示流体2的密度，L表示隔膜10与用于转换器5内的感应器16输入接口之间的距离，和α表示参考位置与活动元件所在位置之间的夹角。信号被送到控制单元，例如，通过连接器15送到控制单元，优选的，连接器15和装置100密封连接。电子设备非常适合通过用户希望使用的任何通信协议输送角度α的数值，角度α的数值通过比如4-20mA模拟信号或者数据的方式来测量。

事实上，以上的描述展示了本发明中的装置如何完成确立的目标，从而给出了一个具有简单的结构和有效的功能的解决方案。实际上，具有机械上坚固结构的装置能够容易的确认使其附在上面的活动元件的位置，以提供准确可靠的数据，并且该装置——也由于选择了绝对压力传送器——可以通过密封与外部环境隔开并且因此防止受到损坏，即使经过多年的使用，也不需要因为侵蚀的问题而采取特别的维修。

本发明中所描述的元件可以在不脱离本发明构思的基础上进行改进和变形以及由此进一步发展。例如，各种组件，比如组件3，11，12和14可以被不同地构造，或者它们中的一些可以制成一个单件，等等。此外，所有描述的元件都可以被技术上等同的元件代替。实际上，可以根据现有技术的要求和状态，采用任何类型的材料和任何尺寸的组件，只要它们与预计的应用相符合。