用于水喷射器的可定位出口的制作方法
【专利说明】用于水喷射器的可定位出口
[0001]相关申请案之交叉参考
[0002]本申请案要求2012年6月22日提出申请的美国临时申请案61/663，526的优先权，所述申请案的内容特此以引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003]本发明大体上涉及用于引导流体的设备，详细地说涉及用以朝例如火灾的灾害引导流体的水喷射器。
【背景技术】
[0004]水喷射器(亦称作“水炮塔”、“高压水炮”、“消防喷射器”、“流体喷射器”、“喷射器”等等)用以手动地或自动地在由流体压力量、水喷射器的仰角、其方位角振荡弧、其方位角振荡速度和其方位角振荡模式确定的区域上散布泡沫、水、水基泡沫和阻燃剂的高压流。水喷射器主要用以熄灭火灾，但其它用途可包含防火、灌溉、防暴和对目标的水冷。
[0005]水喷射器常常配置有流体输入部分，所述流体输入部分相对于流体输出部分为不动的、固定的或以另外方式不移动(此后在本文中通常称作“固定的”)。流体输出部分通常为可移动的且可定位到选择的方位角及/或仰角。所述水喷射器通常使用一或多个电动马达和减速齿轮总成(此后，称作“齿轮箱”)来将马达的相对高速低扭矩输出转换成相对低速较高扭力，以用于将水喷射器的流体出口移动到选择位置。
[0006]可定位水喷射器通常经配置有插入于固定部分与可移动流体出口弯管之间的滚珠轴承，以减少此等组件之间的旋转摩擦并支撑施加在可移动部分上的径向和轴向负载。一对座圈用以容纳多个滚珠并经由滚珠传递负载，一个座圈形成于固定部分中且正面相邻的座圈形成于可旋转部分中。当可旋转部分中的座圈移动时，其使滚珠也旋转。因为滚珠在滚动，所以其具有比在两个平整表面在彼此上旋转的情况下低的摩擦系数。
[0007]此布置的显著缺点是在高压下流经水喷射器的流体对轴承施加分离力。此分离力增加到施加于上述电动马达和齿轮箱上的机械负载，并可导致过多组件磨损和此等组件的使用寿命减少。使用额定用于较高负载的电动马达及齿轮箱可遏制此问题，但此方法需要与经设计用于较小负载的电动马达及齿轮箱相比较昂贵、物理尺寸上较大并具有较大重量的组件。
【发明内容】
[0008]根据本发明实施例，公开具有可定位流体出口的水喷射器。所述水喷射器包括具有流体入口的固定部分和可旋转地耦合到固定部分的可移动部分，可移动部分具有流体出口。插入于固定部分与可移动部分之间的齿轮箱将来自电动马达的相对高速低扭矩旋转运动转换成相对低速较高扭矩输出。齿轮箱放置于在水喷射器的流体入口与流体出口之间延伸的流体流动路径外部。水喷射器在流体流动路径中使用最小数目个弯头，由此减少流体流动中归因于弯头的压降，同时也实现水喷射器的相对紧凑大小。
[0009]在本发明的一个实施例中，水喷射器包含具有流体入口的固定部分。具有流体出口的可移动部分耦合到固定部分。流体流动路径在流体入口与流体出口之间延伸，并经配置以将流体从流体入口传送到流体出口。动力传动装置耦合到可移动部分，使得流体流动路径不延伸穿过(即，“绕过”)动力传动装置。可移动部分可相对于固定部分旋转以定位流体出口。
【附图说明】
[0010]从参看随附图式阅读说明书和权利要求书后，本发明实施例的其他特征对于实施例所涉及领域的技术人员来说将变得显而易见，其中:
[0011]图1为现有技术水喷射器的示意图；
[0012]图2为另一现有技术水喷射器的不意图；
[0013]图3为根据本发明实施例的水喷射器的示意图；
[0014]图4为根据本发明另一实施例的水喷射器的示意图；
[0015]图5为根据本发明又一实施例的水喷射器的示意图；
[0016]图6为根据本发明再一实施例的水喷射器的示意图；
[0017]图7为根据本发明又一实施例的水喷射器的示意图；
[0018]图8为现有技术水喷射器的一部分的截面图，其展示水喷射器的固定部分与可移动部分的耦合；
[0019]图9为根据本发明实施例的水喷射器的一部分的截面图，其展示水喷射器的固定部分与可移动部分的耦合；
[0020]图10为根据本发明另一实施例的水喷射器的一部分的截面图，其展示水喷射器的固定部分与可移动部分的耦合；
[0021]图11A、11B、11C、11D和IlE为根据本发明实施例的水喷射器的可移动部分的视图；
[0022]图12A、12B和12C为根据本发明实施例的水喷射器的俯视图、侧视图和端视图；
[0023]图13A、13B和13C为展示根据本发明实施例的水喷射器的可移动部分相对于水喷射器的固定部分的旋转的截面视图；
[0024]图14A和14B为根据本发明实施例的水喷射器的截面视图；且
[0025]图15为根据本发明实施例的水喷射器的分解图。
【具体实施方式】
[0026]在以下论述中，相同参考数字用以指代本发明的各种图和实施例中的相同元件和结构。
[0027]图1中展示现有技术水喷射器10的示意方块图。水喷射器10包括固定部分12(即，就仰角运动来说固定)和流体入口 14。可移动部分16( S卩，就仰角运动来说可移动)可旋转地耦合到固定部分，可移动部分具有流体出口 18。
[0028]旋转接头20 (其允许流体出口 18在仰角方向上选择性地定位)由齿轮箱22、一或多个轴承24和一或多个密封件26组成。旋转接头20垂直于流体出口 18而定向，使得流体出口可绕仰角弧而定位。
[0029]插入于固定部分12与可移动部分16之间的齿轮箱22将来自电动马达28的相对高速低扭矩旋转运动转换成相对低速较高扭矩输出。在操作中，来自马达28的输出30的旋转运动由齿轮箱22转换成相对低速较高扭矩输出。齿轮箱22的输出耦合到可移动部分16，使得致动马达28使可移动部分相对于固定部分12旋转，由此将流体出口 18移动到选择的仰角位置。
[0030]齿轮箱22通常包括用于减速和扭矩放大的蜗轮和蜗轮齿轮32，蜗轮齿轮位于在流体入口 14与流体出口 18之间延伸的流体流动路径或“水路”34(由图1中框式箭头所表示)中，使得在流体流动路径中流动的流体通过蜗轮齿轮32之开口中心36。水喷射器10归因于由蜗轮齿轮32的开口中心36呈现的限制而遭受从流体入口 14到流体出口 18的不当压降。对流体流动路径34中的流体流动的其它限制是归因于达到水喷射器的相对紧凑封装大小所需的水路34中弯头的数目，弯头经展示为图1的框式箭头中的直角并以带圆圈的数字I到6来标记。
[0031]为了使可移动部分16在仰角上旋转，旋转仰角接头20 (且因此水路34)必须垂直于流体出口 18的定向方向。因此，水路34在弯头I与弯头3之间不必要地转向以容纳旋转接头20，旋转接头20包括前述齿轮箱22、轴承24和密封件26。
[0032]需要提供具有尽可能小的封装的水喷射器，以节约消防设备上的空间并最大化水喷射器的可携带性。因此，为了将水喷射器装入紧密空间(例如，消防梯的扶手之间)，尤其在可移动部分16旋转时，需要从水喷射器左侧到水喷射器10右侧的最小距离。因此，将弯头1、2和3用以定位旋转接头20，使得蜗轮齿轮32在水喷射器10中大体上居中以使得紧凑的水喷射器相对高效地利用空间。然而，此导致前述关于水喷射器中的压降的缺点。
[0033]图2中展示替代的现有技术水喷射器50。在此布置中，通过将弯头4和5移向右边，去除了水喷射器10的弯头I和2。与水喷射器10相比，此去除了水喷射器50中的某些不当压降。然而，水喷射器50的布置需要用于封装水喷射器的不当的大外壳。
[0034]图3中展示根据本发明实施例的水喷射器100的示意框图。水喷射器100包括具有流体入口 104的固定部分102 (即，就仰角运动来说固定)。可移动部分106 (即，就仰角运动来说可移动)可旋转地耦合到固定部分102，可移动部分106具有流体出口 108。
[0035]旋转接头110 (其允许流体出口 108绕仰角轴定位)包括呈齿轮箱112形式的动力传动装置、一或多个轴承114和一或多个密封件116。旋转接头110优选地大体上垂直于流体出口 108而定向，使得流体出口可绕前述仰角弧而定位。
[0036]齿轮箱112耦合于固定部分102与可移动部分106之间，并将来自电动马达118的相对高速低扭矩旋转运动转换成相对低速较高扭矩输出。在操作中，来自马达118的输出120的旋转运动由齿轮箱112转换成相对低速较高扭矩输出。齿轮箱112的输出耦合到可移动部分106，使得致动马达118使可移动部分相对于固定部分102旋转，由此将流体出口 108移动到选择位置。
[0037]如上文所提及，类似于水喷射器10的齿轮箱22，齿轮箱112提供原动力(例如，电动马达)的减速及扭矩放大。然而，不同于水喷射器10的配置，齿轮箱112是放置于在流体入口 104与流体出口 108之间延伸的流体流动路径124(由图3中框式箭头表示)外部，并经配置以将流体从流体入口传送到流体出口。因此，齿轮箱112耦合到可移动部分106，使得流体流动路径124不延伸穿过(即，“绕过”)齿轮箱。
[0038]尽管现有技术水喷射器10具有相对紧凑封装大小，但其遭受相对高的摩擦损失，从而导致流体入口 14与流