专利名称：结合旋转杆释放机构的高速率排放(hrd)阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于排放一种或多种灭火剂的方法和设备。更具体地，本发明涉及适于快速排放灭火剂(多种)和其他高质量流量应用的阀打开机构。本发明涉及一种用于在火灾或爆炸事件之后在受限空间内快速地散开灭火剂的设备，所述受限空间例如是军用车辆的乘员室。这些自动灭火系统(AFES)在典型地利用高速红外(IR)和/或紫外(UV)传感器检测到该事件之后被调用。该系统包括填充有灭火剂的圆筒、快速作用阀以及喷嘴，所述喷嘴能使灭火剂在整个车辆内快速且有效地散开。
背景技术：
已知的是在事件(例如，燃料爆炸)之后将灭火剂快速排放到车辆的受限区域中以抑制车辆内的人员遭受到的不利影响达到可生存水平。用于确定可生存事件的一些标准包括:扑灭火焰以及防止再燃；降低温度以防止比二度燃烧更高的温度；以及实现车辆内的过压、酸气、氧气和灭火剂浓度的安全水平(即，直到人员能够继续值勤的水平)。用于在这种情况下灭火的公知设备包括大致圆筒形罐，该罐盛装灭火剂，该灭火剂由诸如氮气的气体来加压。灭火剂必须被快速地施加。罐的灭火剂出口通常定位在该圆筒的底部处。高速率排放(HRD)阀操作以允许排放灭火剂。阀的打开允许氮气膨胀，从而将在该氮气与阀之间的灭火剂通过该阀推出。罐的取向以及圆筒中出口的位置允许快速地排放高比例的灭火剂(因为，灭火剂将通过与其相邻的氮气从出口被推出)。现有的HRD阀在被致动之后在再次使用之前通常远离车辆来再次修复。在一些现场状况下，这导致后勤和成本问题，因为需要返回用过的灭火器以及向车辆供应新硬件或再次修复的硬件。在最小化这种不便的尝试中，公开了一种新设计的HRD阀，该HRD阀根据需要能够被丢弃而不是再次修复。所提出的修改的阀可包括一些与现有阀相同的特征，例如出口和压力量计位置，但是保持克服火灾/爆炸问题的系统功效。
发明内容
在一个实施方式中，用于高速率排放阀的阀致动机构包括杆构件，所述杆构件具有第一端和第二端。所述机构还包括:枢轴销，所述枢轴销被附接到所述杆构件的所述第一端；以及压缩弹簧，所述压缩弹簧接触所述杆构件的所述第二端。在另一实施方式中，高速阀包括:阀体，所述阀体具有从其穿过的流路；以及提动阀芯，所述提动阀芯设置在所述阀体内。所述提动阀芯能够在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置中，所述提动阀芯阻塞所述流路，并且所述提动阀芯包含在阀杆的近端处连接到所述阀杆的活塞。所述阀还具有旋转杆释放机构，所述旋转杆释放机构邻近于所述阀杆的远端。在又一实施方式中，公开了一种灭火系统。该系统包括压力容器，所述压力容器用于盛装灭火材料并且被连接到高速阀。高速阀包括:阀体，所述阀体具有从其穿过的流路；以及提动阀芯，所述提动阀芯设置在所述阀体内。所述提动阀芯能够在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置中，所述提动阀芯阻塞所述流路，并且所述提动阀芯包含在阀杆的近端处连接到所述阀杆的活塞。所述阀还具有旋转杆释放机构，所述旋转杆释放机构邻近于所述阀杆的远端。所述系统还包括:导管，所述导管被连接到所述阀的所述流路；以及喷嘴，所述喷嘴在打开所述高速阀时将所述灭火材料散开。
图1是用于排放灭火剂的现有技术设备的透视图。图2是现有技术的高速率排放(HRD)阀的透视图。图3A是处于关闭位置的现有技术HRD阀的截面图。图3B是处于打开位置的现有技术HRD阀的截面图。图4是具有夹头、提动阀芯和螺线管释放机构的现有技术HRD阀的截面图。图5是具有旋转杆释放机构的HRD阀的透视图。图6是具有旋转杆释放机构的HRD阀的截面图。图7A是处于关闭位置的HRD阀的顶部的透视图。图7B是处于打开位置的HRD阀的顶部的透视图。
具体实施例方式将通过用于贯穿各种附图的相同结构的相同附图标记来描述本发明。在图1-3B中示出了用于排放灭火剂的现有技术设备11。参考图1，设备11包括大致圆筒形罐12以及释放机构13，所述释放机构例如是包括高速率排放(HRD)阀15的阀组件14。释放机构13由螺丝管致动器16来打开。预定质量的灭火剂被添加到罐12中，然后该罐用氮气来增压(super-pressurized)。罐12由钢或类似高强度的刚性材料制成，以盛装加压灭火剂。当释放机构13被打开时，灭火剂瞬间从罐12排放。罐12通常被竖直地(即，其纵向轴线竖直地延伸)或者尽可能竖直地装配在车辆的封闭或受限区域内。为了使得灭火剂能够在该受限区域内均质地分布而不会不利地冲击被包括在该区域中的人员或设备，出口喷嘴17需要延伸到其最高点，例如墙壁会合屋顶的部位。通过借助导管18 (例如，合适长度的软管或管件)将喷嘴17连接到释放机构13，这在设备11中被有利地实现。罐12的竖直取向允许在罐12的出口处的释放机构13被定位在最低点。在一个实施方式中，灭火剂位于罐12的底部处(由于其相对高密度)，而氮气或类似流体加压上方的空间。当释放机构13被打开时，加压流体膨胀并且快速地迫使灭火剂通过HRD阀15，沿着导管18并从喷嘴17出去。当灭火剂被罐12内的加压流体增压时,流体的一部分溶解到灭火剂中。当HRD阀15被操作以调用灭火剂时，溶解在灭火剂中的气体的快速膨胀引起罐12内的紊流，该紊流形成液态灭火剂和加压流体的两相混合物，并且形成泡沫或摩丝。图2是现有技术高速率排放(HRD)阀15的透视图。阀15包含中空主体20，该中空主体具有在竖直轴线上的细长孔，该细长孔终止为形成入口 22的开口。中空主体20具有与排放出口 24在横向上连通的放大中心腔(如图3A和3B所示)。阀15的主体由金属合金或类似刚性材料构造成。阀15还包含机械超驰控制装置26、以及用于致动阀15的内部调节机构的螺线管16。图3A和图3B描述了阀15的内部运转。阀15的主要操作和调节机构是提动阀芯30。提动阀芯30被用于关闭到阀15的主体的开口的进口。提动阀芯30包含在近端34处的活塞31，该活塞31被连接到阀杆35，该阀杆35终止于与致动机构(例如，机械超驰控制装置26和螺线管16)邻近的远端36。提动阀芯30由与阀15的主体20相同或相似的材料构造成。提动阀芯30和阀杆35能够具有各种几何形状，例如截面是圆形、椭圆形或多边形，只要它们匹配相应的阀结构(例如，入口 22的孔开口)。在一个实施方式中，提动阀芯30是大致圆筒形，与提动阀芯30居中地对齐的阀杆35也是大致圆筒形。活塞31中的一个或多个环形沟槽包含O形环32，所述O形环压靠在阀15的孔上，从而提供密封。O形环32由橡胶或能够在提动阀芯30和主体20之间形成气密性密封的类似弹性体聚合物制造成。罐12 (如图1所示)内的压力推靠提动阀芯30的近端34，从而迫使提动阀芯30向上并且同时将密封件32约束在入口 22和罐12上。一旦提动阀芯30被释放，盛装在罐12内的加压流体使得提动阀芯30移动，从而允许流体通过出口 24溢出。弹性体缓冲器38使得操作安静，并且防止损坏提动阀芯30和阀体20。在借助释放机构(通常是利用由连杆组件构成的机械超驰控制装置26连接到螺线管16的夹头(collet))致动阀之后，提动阀芯30滑动到打开位置，从而允许加压流体(例如，灭火剂)流出出口 24。使用这种常见的阀体20和提动阀芯30布置允许高质量流率通过阀15。现参考图4，图1的阀15具有主体20，该主体具有在竖直轴线上的细长孔40，系统上游腔的入口 22居中在该竖直轴线上。孔40表征为扩大的大致中心下游腔室42，该腔室与大的排出端口 24横向连通。在上游腔和下游腔之间，平滑圆筒形台阶44接收并且支承阀构件提动阀芯30的圆筒形活塞31，并且在活塞31的两个间隔开的周向沟槽中的分离弹性体O形环32在阀31处于其正常关闭位置(如图所示)时建立阻止加压灭火剂流体离开罐12 (见图1)的重复密封。位于轴线上被扩孔的孔40提供用于缓冲器38的定位台肩，所述缓冲器是弹性体材料的凸缘衬套。夹头46的环形底部环定位在衬套48中的台肩处，并且提供用于阀杆35的细长圆筒形表面的径向导引(radial-piloting)支承,所述阀杆35被示出为与活塞30整体地形成。主体20由杯形端部壳体构件50有效地延伸，该杯形端部壳体构件被螺栓连接到所述主体并且限定空腔用于容纳并且共轴地定位螺线管线圈52以及与其相关的大致环形铁心。该铁心由高导磁率的导磁材料构造成,并且能够看出铁心包括内部和外部同心的环形腿部53、54，这些环形腿部由上部径向延伸的环形腿部56成整体地连接并且被同心地装配到在主体20的底表面中的沉孔58。借助腿部53、54的下端与环形电枢板60之间的短气隙来完成螺线管的环形磁通路径，所述环形电枢板60从套筒状电枢杆62获得能够轴向滑动的支承，所述套筒状电枢杆在内部铁心腿部53的圆筒形孔上导引。阀杆35的减少的下端在端部壳体50的底部封闭壁中的中心孔64上导引。为了保持如图4所示的机械锁止阀关闭位置，阀杆35在66处局部地减小以限定在径向上短但在周向上连续的台肩，优选地具有与严格径向平面形成大约10°的斜面α，用于凸轮目的；并且夹头46被表征为有角度地分布的多个细长夹头指形物68。每个夹头指形物68具有扩大端70，该扩大端由于沿每个指形物68长度的顺应挠性而能够径向移位。每个夹头端的内部轮廓表征为斜面α的跟部，并且当夹头端部70被径向向内约束时接合到阀杆台肩(相邻的减小部66)。作为内部铁心腿部53的孔上的可滑动衬套的短套筒72被示出为定位成提供这种约束，由此阻止作用在提动阀芯30的上游侧上的高压力将提动阀芯30驱出所示的正常关闭位置。被压缩在衬套72和可滑动环76之间的第一螺旋弹簧74由与全部夹头端部70的径向向外台肩部分抵接的环76保持在压缩状况，套筒72被保持与环76的轴向向上驱动抵接，从而在螺线管致动时释放该环76与夹头端部70的台肩抵接。第二螺旋弹簧78被压缩在电枢套筒80的台肩与夹头的下部指形物端部之间，以确保不会发生阀响应于机械震动而被意外地打开。螺线管致动通常包括在由爆炸检测器(未示出)形成输出信号时而激励线圈52。螺线管线圈激励使得电枢板60关闭到铁心腿部53、54的间隙，因此驱动套筒80以使得套筒72相对于夹头端部70向下移动。由于该移动，套筒72的孔中的上部和下部台阶不再定位成将夹头端部70保持处于径向向内约束，使得夹头端部70可快速响应于提动阀芯30上的轴向向上气体加压力(由借助接合斜面α的向外凸轮作用辅助)而径向向外移动，因此使得提动阀芯30释放接受气体驱动的上升并且与缓冲器38进行撞击。该阀被立即打开并且抑制气体借助端口 24从侧面排放。借助该现有技术阀，螺线管需要数个安培来操作，并且因此螺线管是十分庞大、沉重和昂贵的。已经总体上表明，外部机构26提供套筒72和夹头端部70之间的锁止动作的手动或其他方式致动的释放。更具体地，端部壳体50被示出为成整体地包括用于机构26的带销支承(在84处)的侧臂82、以及用于该机构的带销支承(在88处)的整体式吊耳或耳轴86。压缩弹簧90将该机构持续地促动到如图4所示的位置，该位置由机构26上的尾部止动件92限制。机构26中的从弹簧90横向向外的横向孔94提供接收锁定销(见图2)的通道，该锁定销防止释放机构26。 图5-7Β示出了新的HRD阀设计。图5是具有旋转杆释放机构98的HRD阀的透视图，并且图6是具有旋转杆释放机构98的HRD阀的截面图。该新阀设计采用与如图1-4所示的现有技术相同的阀体20、提动阀芯30、缓冲器38、入口 22和出口 24设计，并且使用数个相同或相似的内部组装部件。提供了新旋转杆释放机构98。机构98具有杆102、枢轴104、启动器106以及附接到保持组件118上的弹簧108。在关闭位置中，杆102覆盖出口孔112，该出口孔用作提动阀芯30的阀杆35的引导件。机构98由阀帽114覆盖，该阀帽是由刚性材料构成的壳体。在一个实施方式中，衬套Iio将杆102相对于阀帽114和保持组件118保持就位。原始夹头为此设计被切出一定长度，并且支承环100被包括在其位置。这允许在致动阀之后翻新现有的阀。图7Α是处于关闭位置的HRD阀的顶部的透视图，并且图7Β是处于打开位置的HRD阀的顶部的透视图。在致动之前，提动阀芯30由杆102保持就位，该杆102覆盖出口孔112，该出口孔允许阀杆35向上移动到阀帽114区域中。杆102在第一端处借助台肩螺钉组件铰接，该台肩螺钉组件用作安装到提动阀芯阀杆出口孔112的一侧上的枢轴104。在关闭位置中，杆102由压缩弹簧108保持到位，在杆102的第二端处推靠电启动器106。弹簧108阻止由振动或震动负载引起的杆102的运动。电启动器106是量角器(protractor),例如，由Chemring Group PLC供应的Metron 致动器DR2000系列。电启动器106装置的操作模式是快速地驱出通常在6 mm与15 mm之间的销(未示出)，做功输出在4.9 J和15 J之间。该销在其驱出时撞击杆102，并且克服相对的压缩弹簧108与来自阀杆35的顶部的摩擦力的合力，其由灭火器罐12内的压力强制促动到杆102上面。枢轴104允许杆102绕与提动阀芯30的阀杆35的轴线平行的轴线旋转，该阀杆35居中地定位在阀体内。通过将提动阀芯30的阀杆35的顶端120的轮廓倒圆成半球形，顶端120与杆102交界面之间的摩擦可被最小化。此外，杆102可被硬化，以防止顶端120的倒圆表面使杆102的接触表面凹陷。当电启动器106内的销驱出杆102时，该杆被推离阀杆35直到阀杆35的顶端120完全被揭开，因此允许阀杆35以及提动阀芯30的其余部分向上移入到阀帽114中。释放机构116可设置在阀帽114中，以允许提动阀芯30的完整运动，从而允许活塞31接触缓冲器38。然后，提动阀芯30自由移动到其打开位置，从而止靠在缓冲器38上，如图3A所示。在一个操作之后阀能够被丢弃，或者通过移除电气启动器106、将提动阀芯30推回到位、接着将杆102滑回到位而被重设。新电启动器106将杆102的位置重设至正确的位置。本发明利用许多与现有阀设计中所使用的相同的部件，这允许形成能够更换的阀组件。与现有技术相比，当前的旋转杆释放机构98提供在质量和空间保护方面的节约。此夕卜，电致动器106需要更少的功率来操作，当与显著更便宜的阀设计结合时，这提供较低的总体系统成本。替代地，旋转杆释放机构98阀能够在使得先前安装系统所需的变化最小的情况下被翻新以替代现有技术设计。虽然本发明已经参考示例性实施方式被描述，但是本领域技术人员将理解的是，在不偏离本发明的范围的情况下，可做出各种变化并且等同物可替代其元件。此外，可做出许多修改以使得具体情形或材料适合于本发明的教导而不偏离本发明的实质范围。因此，本发明旨在不局限于具体的实施方式，而是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的全部实施方式。
权利要求
1.一种用于高速率排放阀的阀致动机构，所述阀致动机构包括: 杆构件，所述杆构件具有第一端和第二端； 枢轴销，所述枢轴销被附接到所述杆构件的所述第一端；以及 压缩弹簧，所述压缩弹簧接触所述杆构件的所述第二端。
2.根据权利要求1所述的阀致动机构，其中，所述机构被附接到阀体，所述阀体具有从其穿过的流路，且其中，阀还包括: 提动阀芯，所述提动阀芯设置在所述阀体中，所述提动阀芯能够在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置中，所述提动阀芯阻塞所述流路，所述提动阀芯包含在阀杆的近端处连接到所述阀杆的活塞。
3.根据权利要求2所述的阀致动机构，其中，所述枢轴销位于与所述阀杆的轴线平行的轴线上。
4.根据权利要求3所述的阀致动机构，其中，所述阀杆的远端是半球形。
5.根据权利要求4所述的阀致动机构，还包括: 致动机构，所述致动机构用于使得释放机构在第一位置和第二位置之间旋转。
6.根据权利要求5所述的阀致动机构，其中，所述致动机构是电子量角器。
7.根据权利要求2所述的阀致动机构，其中，所述杆、弹簧和枢轴销被连接到所述阀体的外表面。
8.一种高速阀， 所述高速阀包括: 阀体，所述阀体具有从其穿过的流路； 提动阀芯，所述提动阀芯设置在所述阀体内，所述提动阀芯能够在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置中，所述提动阀芯阻塞所述流路，所述提动阀芯包含在阀杆的近端处连接到所述阀杆的活塞；以及 旋转杆释放机构，所述旋转杆释放机构邻近于所述阀杆的远端。
9.根据权利要求8所述的高速阀，其中，所述旋转杆释放机构包括: 杆构件，所述杆构件具有第一端和第二端； 枢轴销，所述枢轴销被附接到所述杆构件的所述第一端；以及 压缩弹簧，所述压缩弹簧接触所述杆构件的所述第二端。
10.根据权利要求9所述的高速阀，其中，所述枢轴销位于与所述阀杆的轴线平行的轴线上。
11.根据权利要求9所述的高速阀，其中，所述阀杆的所述远端是半球形。
12.根据权利要求11所述的高速阀，还包括: 致动机构，所述致动机构用于使得释放机构在第一位置和第二位置之间旋转。
13.根据权利要求12所述的高速阀，其中，所述致动机构是电子量角器。
14.根据权利要求8所述的高速阀，其中，所述旋转杆释放机构被连接到所述阀体的外表面。
15.—种灭火系统,所述系统包括: 压力容器，所述压力容器用于盛装灭火材料； 高速阀，所述高速阀被连接到所述容器，所述高速阀包括: 阀体，所述阀体具有从其穿过的流路；提动阀芯，所述提动阀芯设置在所述阀体内，所述提动阀芯能够在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置中，所述提动阀芯阻塞所述流路，所述提动阀芯包含在阀杆的近端处连接到所述阀杆的活塞；以及 旋转杆释放机构，所述旋转杆释放机构邻近于所述阀杆的远端； 导管，所述导管被连接到所述阀的所述流路；以及 喷嘴，所述喷嘴在打开所述高速阀时使所述灭火材料散开。
16.根据权利要求15所述的灭火系统，其中，所述旋转杆释放机构包括: 枢轴销； 杆构件，所述杆构件具有第一端和第二端，在所述杆构件的所述第一端处所述杆构件附接到所述枢轴销；以及 压缩弹簧，所述压缩弹簧接触所述杆构件的所述第二端。
17.根据权利要求15所述的灭火系统，其中，所述阀杆的所述远端是半球形。
18.根据权利要求16所述的灭火系统，还包括: 致动机构，所述致动机构用于使得释放机构在第一位置和第二位置之间旋转。
全文摘要
本发明涉及结合旋转杆释放机构的高速率排放(HRD)阀。高速阀包括阀体，所述阀体具有从其穿过的流路；以及提动阀芯，所述提动阀芯设置在所述阀体内。所述提动阀芯能够在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置中，所述提动阀芯阻塞所述流路，并且所述提动阀芯包含在阀杆的近端处连接到所述阀杆的活塞。所述阀还具有旋转杆释放机构，所述旋转杆释放机构邻近于所述阀杆的远端。
文档编号A62C35/02GK103161996SQ201210521500
公开日2013年6月19日 申请日期2012年12月7日 优先权日2011年12月8日
发明者J.R.加雷尔, C.R.琼斯 申请人:基德科技公司