用于填充气瓶的系统的制作方法
【专利说明】用于填充气瓶的系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是非临时申请，其要求享有于2013年3月15日提交的、名称为“自动流量控制阀(AUTOMATIC FLOW CONTROL VALVE) ”的美国临时申请号N0.61/787，331的优先权，所述专利文献在此全文并入以作为参考。
技术领域
[0003]本文中所述的主题大体上涉及一种用于填充气瓶的系统。
【背景技术】
[0004]当前的气瓶填充制品需要仪器的操作者手动地调节节流阀，以控制将空气传送至用于储气的气瓶(例如，自给式呼吸设备(SCBA)或自给式水下呼吸设备(SCUBA)的气瓶)的速度。如果过快地填充气瓶，则空气将加热至一定的度数，致使气体膨胀产生的状况导致当随后空气冷却下来之后不能完全填充气瓶。此外，当气瓶填充过慢时，则这致使操作者的时间利用效率低。填充过程可取决于操作者经验的技术水平，因为可能需要持续地调节阀以获得最优的填充速度。
[0005]为了帮助获得最优的填充速度，已知的气瓶填充制品可以包括自动流量控制阀。例如，图1示出了当前已知的自动流量控制阀45。自动流量控制阀45可以包括通过弹簧52和由存储压力致动的活塞54所控制的针阀50。这样，当存储压力高时，针阀50闭合以限制通过自动流量控制阀45的气流速度。然而，气流速度可能正比于存储压力地受控。这可能是不利的，因为如果存储压力维持较高，则即使填充的气瓶中的压力也相应增加，针阀可能也维持在其最受限的位置处。针阀的受限位置可能导致气流速度稳定下降。其它已知系统采用手动控制器以控制气流速度。图2示出了采用手动控制器的已知气瓶填充系统的示意图。如图2中所示，气瓶填充系统采用手动操作的控制阀56，以控制从压缩机60递送至一个或多个气瓶58的压力量。
【发明内容】
[0006]在一个实施例中，提供了一种流量控制阀。流量控制阀包括壳体，在所述壳体中限定了腔体。壳体具有用于从气体供给源接收气体的输入端口以及用于将气体递送至气瓶的输出端口。腔体限定了流体地连接至输入端口的集结区域、流体地连接至输出端口的递送区域、以及流体地连接至反馈感测端口的加压区域。反馈感测端口被构造成用以接收加压流体，所述加压流体被加压至的压力水平代表递送至气瓶的气体的压力水平。流量控制阀还包括活塞，所述活塞可滑动地定位于在加压区域和递送区域之间延伸的通道中。活塞的位置改变通过流量控制阀的气流速度。活塞位置响应于反馈感测端口处的压力而移动。
[0007]在一些实施例中，流量控制阀包括位于递送区域和集结区域之间的孔。活塞包括延伸通过孔的针阀。针阀控制流过孔的气体流量。
[0008]在一些实施例中，针包括直径发生改变的锥形部分，从而使得针的端部处的直径略小于孔的直径。
[0009]在一些实施例中，当活塞处于最小流量位置处时，锥形区域限制通过孔的气体流量。
[0010]在一些实施例中，流量控制阀包括调节螺钉和控制弹簧。控制弹簧在近端处接合活塞上的凸缘，而在远端处接合调节螺钉。调节螺钉被构造成用以在凸缘上施加偏压力。[0011 ] 在一些实施例中，流量控制阀包括压力检查组件，所述压力检查组件被构造成用以维持集结区域中的压力比加压区域中更大。
[0012]在一些实施例中，压力检查组件包括销和复位弹簧。销和复位弹簧延伸通过活塞中的腔体。复位弹簧被构造成用以基于反馈感测端口处的压力而延伸。
[0013]在一些实施例中，输入端口、输出端口和感测端口位于流量控制阀的近端处。
[0014]在一些实施例中，壳体包括被构造成与气动控制歧管上的端口相匹配的螺纹部分。
[0015]在一些实施例中，活塞的位置取决于集结区域和加压区域中的压力之间的压差。
[0016]在一个实施例中，提供了一种充气系统。所述充气系统包括被构造成用以提供气体的存储瓶。充气系统还包括被构造成用以存储气体的气瓶。充气系统还包括被构造成用以接收流量控制阀的气动控制歧管。流量控制阀包括壳体，在所述壳体中限定有腔体。壳体具有用于从气体供给源接收气体的输入端口以及用于将气体递送至气瓶的输出端口。腔体限定了流体地连接至输入端口的集结区域、流体地连接至输出端口的递送区域、以及流体地连接至反馈感测端口的加压区域。反馈感测端口被构造成用以接收加压流体，所述加压流体被加压至的压力水平表示被递送至气瓶的气体的压力水平。流量控制阀还包括活塞，所述活塞可滑动地定位于在加压区域和递送区域之间延伸的通道中。活塞的位置改变通过流量控制阀的气流速度。活塞位置响应于反馈感测端口处的压力而移动。
[0017]在一些实施例中，流量控制阀包括位于递送区域和集结区域之间的孔。活塞包括延伸通过所述孔的针阀。针阀控制通过所述孔的气体流量。
[0018]在一些实施例中，针包括直径发生改变的锥形部分，从而使得针的端部处的直径略小于孔的直径。
[0019]在一些实施例中，当活塞处于最小流量位置处时，锥形区域极大地限制了通过孔的气体流量。
[0020]在一些实施例中，流量控制阀包括调节螺钉和控制弹簧。控制弹簧在近端处接合活塞上的凸缘，而在远端处接合调节螺钉。调节螺钉被构造成用以在凸缘上施加偏压力。[0021 ] 在一些实施例中，流量控制阀包括压力检查组件，所述压力检查组件被构造成用以维持集结区域中的压力比加压区域中更大。
[0022]在一些实施例中，压力检查组件包括销和复位弹簧。销和复位弹簧延伸通过活塞中的腔体。复位弹簧被构造成用以基于反馈感测端口中的压力而延伸。
[0023]在一些实施例中，输入端口、输出端口和感测端口位于流量控制阀的近端处。
[0024]在一些实施例中，壳体包括被构造成用以与气动控制歧管上的端口相匹配的螺纹部分。
[0025]在一些实施例中，活塞的位置取决于集结区域和加压区域中的压力之间的压差。
【附图说明】
[0026]图1示出了当前已知的自动流量控制阀。
[0027]图2是具有手动控制器的已知气瓶填充系统的示意图。
[0028]图3A是根据本文的一个实施例形成的气瓶填充系统的系统图示。
[0029]图3B是根据本文的一个实施例形成的流量控制阀的截面视图。
[0030]图4是根据本文的一个实施例形成的具有流量控制阀的气体填充系统的示意图。
[0031]图5示出了根据本文的一个实施例形成的被构造成作为筒体的流量控制阀的截面视图。
[0032]图6示出了根据本文的一个实施例形成的流量控制阀的截面视图，所述流量控制阀被构造成作为安装在气动控制歧管中的筒体。
【具体实施方式】
[0033]本文中所述的主题涉及气瓶填充装置，并且更具体地涉及用于填充自给式呼吸设备(SCBA)的气瓶的系统。本文中的主题描述了一种流速控制阀，所述流速控制阀正比于存储压力并且正比于被填充的气瓶内的压力而控制气流速度，从而容许气流速度取决于存储压力和气瓶压力之间的压差。
[0034]图3A是气瓶填充系统110的系统图示。气瓶填充系统110包括充气工位112，所述充气工位被构造成利用来自气体供给源(例如，存储瓶22)的气体而填充气瓶24。在所示的实施例中，存储瓶22示出作为气罐。然而，存储瓶22可以是任何气体源，例如，诸如压缩机。气体可以是任何气体，例如但不限于呼吸气体(例如但不限于空气、氧气、氮气和/或类似物)和/或类似物。气瓶24可以是任何类型的气瓶，例如但不限于用于消防员和第一急救人员、太空服、医疗设备的自给式呼吸设备(SCBA)的气瓶、自给式水下呼吸设备(SCUBA)等的气瓶。虽然气瓶示出的形状基本上呈圆筒形，但是除了圆筒形之外或作为代替，气瓶24可以包括任何其它形状。
[0035]充气工位112包括流量控制阀100，所述流量控制阀被构造成用以随着充气工位112填充气瓶24而管控从存储瓶22流动至气瓶24的气体流量。流量控制阀100经由供给管路120而流体地联接至存储瓶22。例如，供给管路120可以联接至存储瓶22上的阀122，并且联接至流量控制阀100上的输入端口 124。流量控制阀100也经由递送管路126而流体地联接至气瓶24。例如，递送管路126可以联接至流量控制阀100上的输出端口 128，并且联接至气瓶24上的阀130。例如，阀130可以是罐上的柱阀。阀130还经由压力回复管路134而联接至流量控制阀100上的压力反馈感测端口 132。例如，阀130可以被构造成用以使得回复管路134中的压力表示气瓶24中的压力水平。管路120、126和134可以是任何合适的连接器件，例如，诸如加压管。在不同的实施例中，充气工位112可以包括设置在管路120、126和控制阀100之间的支承部件，例如，诸如排放阀、调节器、安全阀、增压栗和/或压缩机、压力计和/或类似物。
[0036]可以对端口 124、128和132选择性地进行加压。例如，端口 124可以被加压至压力P1。压力P1可以表示位于存储瓶22的下游处且位于管路120中的压力水平。反馈感测端口 132接收被加压至压力水平P2的加压流体。压力P2可以表示反馈或感测压力水平，所述反馈或感测压力水平表示进入阀130中的压力。