CN106422140B - 用于消防设施的恒流阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于消防设施、能控制汽缸内储存的气流排放的恒流阀，其组成部分包括带气流的入口孔的主体，适合于盛装气流的汽缸的吸嘴能与其它部件相耦合，一个气流的出气孔，适于与安装管道的耦合，一个密封轴，其移位取决于射气介质，借此来打开或关闭在主体内部的气流通道，即从入口处到出口处的通道，其特征在于，射气介质是气动的，其至少包括一个气动执行孔和一个密闭腔体，密闭腔体与密封轴相连，并以此来确定在出口处对气压的调节，使出口处的气压保持为恒定的给定值，此压力值是由驱动的气动压力值给定的，而不受到汽缸的气流入口处的气压的影响。

Description

用于消防设施的恒流阀

发明目的

本发明涉及一种恒流阀,它具有一些优点和特征,下面将进行具体细节的介绍,它代表了当前技术中的一种突出新颖的工具。

本发明的目的具体在于，这是一种用来控制储气排放的阀门，最好是在圆柱形容器（下文简称为“汽缸“）中的压力下，它属于一种消防设施，本文介绍了一种创新性的结构配置，它能改进其效果，为整套设施带来好处，它代表了目前已知的用于相同用途的设备中最抢眼，最好的，最前沿的工具。

技术领域

本发明的应用领域锁定于消防行业中致力于阀门生产的那些厂家，尤其是在一个容器中或者说一个汽缸中控制高压收存上述的排放流量的阀门。

背景技术

其中最常见的用来自动灭火的一种灭火剂，是一些气体***，尤其是HFC（氟化烃），惰性气体和二氧化碳。

由于对环境日益增长的担忧，以及对全球变暖强影响下需要降低气体排放（简称GWP），一些消费者们会选择更环保的气体，且一些监管组织也在限制或禁止使用HFC（氟化烃）。这种新的监管框架如何选择消防***中使用的灭火剂具有重要的影响。限制使用HFC（氟化烃）以及消费者们偏好转换，喜欢对环境危害少的气体，这些催生出惰性气体的消费增长，因为它是100%环保的气体。

灭火剂中所使用的隋性气体主要是氮气，氩气以及它们两者的组合，或是单独的一种与其它气体的组合。根据其性质，这些隋性气体以气体的状态，而非液体状态被储存，因为它对HFC（氟化烃）有更高的储存压力的要求。目前最常见的是150巴（压强单位）、200巴和300巴，但它可以在其它压力下工作。这需要设计和生产所有的设施元素，以承受高于工作压力或储存压力之上的压力。根据指令此压力值应该是工作压力或储存压力的1.5倍。显然，如果要使它承受更大的压力，则需要用更高的成本来制造它，因此在市场上缺乏竞争力。

另一方面当产生更高的气体压力时，覆盖的气体距离更广，而排放的时间更短。然而，高排放的压力会产生过压现象，在一定的空间内需要保护它，在过压现象出现之前采取预防措施避免其损坏到房间里的容器，在这种情况下，设施往往趋于繁重，不经济划算。

而在针对隋性气体的消防设施中，气体被储存于一个汽缸中，这个容器与一个阀门相连，阀门用来控制上述气体的排放。在标准的设施中，阀门并不调节气体的输出，而阀门出口的气压等于汽缸中储存气体的气压，也就是说，如果容器内的气压是300巴（压强单位），则出口处的起始气压也是300巴。气压需一直维持在300巴（对所有的部件而言），直至到达与管道相连的接头处，在接头处有一个限流器，限流器带有孔盘，它可以将气压降到60巴。此设施也被命名为带孔设施。

另外还存在其它类型的设施，被命名为恒流设施，对于这种类型，它的阀门可以调节气体输出口的气压，以期实现存储中的不同气压。这使得消费者可以选用更低气压的元件，从而降低成本。

同样值得注意的是，对于灭火时所需的正确的气体量应设置在指令中定义的参数的范畴之内，可以由水力计算公式得出。水力计算公式要想计算正确，需考虑气压峰值，甚至要精确至毫秒。水力计算中应考虑气压的表现和自阀门排放点开始的气流，因此相比较于不恒定的，带有峰值压力值和脉动压力的情况，一种可调节的但恒定的排放更容易在水力计算的公式中重现。

对于气体量计算中另一个重要的因子是阀门的流出量,因此阀门的设计中最至关重要的一点是通过负荷损耗的最小值和可能通过的最大自由通道路段来进行调节。恒定且一致的排放有助于更为有效地进行水力计算，且能够减少排气管的直径，从而降低安装成本。

一套气体的自动灭火设施必须包括以下各部分：

- 气体容器，通常被称为汽缸或缸或罐子

- 一个排气阀

- 射气设施

- 气压控制设施（压力计，压力开关等）

- 一种气体

- 软管

- 阻焰阀

- 用于疏导气体的管道和集流渠

- 转向阀

- 其它非相关的元件，如配件。

- 水力计算公式，以确保在一定的监管条件下设施的排放。也就是指在有限的时间内所排放的一定量的气体。还有其它参数，这取决于排放气体的气压和该气体的输出流量。

气体排放阀主要具有以下几种功能：当设施处于休息状态时将气体保留在汽缸内；在必要时排放气体；在需要调节阀的情况下，降低气体输出的气压。

所有的气体阀门都包含有一个主体、腔体和用于气体流动的内部通道，以及射气或打开的媒介。此外，目前大多数的阀门还结合了一个用于关闭气体出口的主轴，和一个帮助其操作的弹簧。

最接近于本发明目的的技术文件有： WO2006/108931 / EP1869534B1 /US8079567B2 (西门子); WO2004/079678 (Fike 公司.); WO2007/073390 (Chubb 有限公司); EP2241794A1 (LPG SL消防技术)。

W02004079678 专利 (Fike公司)描述的是一种带调节性排气阀的***。阀门可调节气体出口处的气压，以有效地平衡多个腔内不同表面的气压，以达到可关闭和开启可移动的封闭器的效果，弹簧率会产生压力到封闭器处。用来调节气体的主要元素是通过灌满或清空腔体和弹簧力来实现，弹簧力是进行脉动调节的，因而它们的调节注定不会是一致的。此外，该***的正常运作取决于与弹簧压力之间的平衡，更确切地说，是弹簧率，要让弹簧达到这个特定的尺寸，且达到均匀的状态，生产成本的代价是非常昂贵的。而且在若干个不同单元间很可能会产生差异性，因而导致排放压力的不同。如果说弹簧率允许产生上述的重要差异性，则它会影响到一个阀门对其它阀门的调节作用，差异极大，且影响到水力计算的精确度。实际上该阀门有一个手动调节的螺钉。

另一方面,这种类型的调节代表了动态平衡的不方便性, 因为在排放的过程中,要维持静态平衡是很困难的,这就意味着在排放的初始时刻压力值非常小。该阀门有一个非常重要的问题，即如果因为任何原因而导致出口管道或设施管道不能排放气体的话，就不能维持压力的平衡。这也就是说，如果出口管道被堵塞，比如，转向阀出现故障之类的，则排放压力会增加到300巴压强，如果不能采取合适的防超压的措施的话，就存在超压的危险。不过也有人可以粗略地估计为在水力计算中，应该将出口压力值视为300巴压强。另一个造成压力平衡差的原因是随着时间的推移弹簧失去张力，从而产生不确定性，不知道应该正确地调节到什么样的压力值。此外，弹簧还可能被压缩，从而阻碍其开口处，造成无法调节阀门。

专利EP2241794A1 (LPG) 也同样描述了一种排放调节阀。同上述的Fike 公司的阀门一样，对于不同表面和一个活动元件（堵塞器）之间的压力不平衡性的调节是通过移动它，使得出口处通道打开或关闭来实现的。在这种情况下，实现平衡需使用到螺旋状的弹簧，这样的话就会遇到相同的问题，前面已经阐述过了，为了使弹簧率达到精确度，必须一个接一个地进行手动调节。而它与Fike 公司的阀门的不同之处在于，该阀门需要压力，向下推动活塞，以便允许气体输出，因此它的流量操作和平衡方式也有所不同。

但是它精确地提出了同样的问题，即如何在静态平衡中实现各种动态平衡的问题。在这种情况下腔体的设计避免了压力达到300巴，可以调节约100巴，但这种压力调节的实现迫使人们需要使用具有更大压力的组件和管件，从而增加了生产成本。同时，如果气体输出口偶尔意外地堵塞了，压力值会一路飚升到所需排放压力的一半以上，因为保持压力的平衡的前提条件是需要出口处是打开的，如果它关闭，压力的平衡就会维持在一个远超过所希望的压力值上。

专利 WO 2006/108931 (Siemens) 同样描述了一种类似于LPG公司的阀门，具有排放调节功能的阀门，因此它也存在同样的问题。另外，它的腔体和通道都设计得非常小，因此输出口的流量也非常小，这就造成阀门的排气效率非常低。因为流量越小，排放所需的时间就越长。

这三种阀门都简要地描述了出口处拥有的近似压力值以及一个阀门到另一个阀门存在的重要差异性。

那么本发明书的目的就在于发展一种新型的阀门，它已经克服了上述的至今所知晓的那些阀门所呈现出的不便之处，可以将其功能归纳如下：

- 出口处压力的调节会通过阀门的几何形状，使储气压力降低;

- 逐步损耗汽缸内含的气压，这样的话当您打开阀门的时候，会作用到出口处气压上;

- 阀门在打开的一瞬间会产生峰值压力，这就迫使上述的阀门和其它元件具备承受力；

- 弹簧始终以最准确的精度和皮重来生产，以确保它不会发生抑制功能的差异化，也不会影响到在计算中得出的出口处的压力结果;

- 在各种情况下，阀门的设计都能适应汽缸内储气的气压;

- 出口处的气流呈垂直状，流向入口处，这样一来，汽缸吸嘴处的轴线就必须按照安装规定来进行设计;

- 允许更宽路线的管道出现;

- 具有更大的排放流量;

- 如果弹簧限制了排气流，则应该除去弹簧；

- 能够调节不同排放压力的阀门

最后需要记住的是，当阀门的调节压力低于60巴（压强）时，它具有显著的安装优势。气体负荷的压力越高，则汽缸内收集的气体量最大，因此按每立方米的公斤数（Kg/m³ ）来计算气体会得出更小的成本值。而***其它部件和它的成本值很大程度上是取决于排放过程中所承受的气压的，排放中的气压越低，则部件的成本越低。因此，一套设施的成本取决于汽缸内储气的气压和排放瞬间产生的气压之间取得的平衡。排放的压力较小，也意味着在受保护的腔内发生超压情况的机率也较小，因此安装成本也较小。对于低于60巴的情况，能产生更多的节约经济效益。

发明内容

本发明所提出的恒定流量阀的配置在它的应用领域中是相当新颖，相当突出的。因为根据其实施，它已顺利地（令人满意的）达到上述的各个目标，而它所具备的特征使它们同现有的已知产品相区别成为可能，在最后的权利要求书部分会更方便地归纳出本发明的各项要点。

具体地说，本发明所提出的是一种非常实用的恒流阀，它是用来控制汽缸内储气排放的气压，主要应用于消防设施，其功能就是在休息时，将气体保留在汽缸内，在需要的时候排放气体，以及降低出口处的气压，上述的阀门具有新颖的结构配置，可以有效地提高您的效率。

其有利之处在于，也正是本发明中所指的阀门的创新之处，它解决了动态平衡与静态平衡差异化的问题，以从外部触发的方式提供一处压力，而这处压力独立于汽缸中储气的气压，该触发压力存储于一个密闭的腔内，以便使整个排放压力保持恒定。

本发明中所指的阀门已被设计为阀门的输出处压力等同于上述腔体内进入气体的压力，也就是说，如果使用的触发压力是50巴的话，那么出口处的压力也是50巴，如果出口处的压力是15巴的话，那么使用的触发压力也会是15巴，并且对于同一个阀门来说，这种关系是恒定的，汽缸内可以储存150 巴, 200 巴, 300 巴,或是其它压力值的气压。

此外，本发明所指的阀门还拥有气动打开的功能，它是通过密闭腔中触发气体的进入而产生的，因此，弹簧力呈现的效果实际上为零，它仅仅是为了让活塞回到原位而存在的，所以在排气过程中不会产生一种上下波动的动态平衡。

同理，本发明所指的阀门具有的配置结构中包含一个活塞，它被设计为水平的轴，且以关闭的形式存在，这样设计是为了气体处于休息状态时准备的，并且考虑到另一方面，当气流输出时会产生同一方向的输入气流，也就是说，需对准汽缸吸嘴处的轴线，而不是保持垂直。这使得***其余部件更容易安装，且根据压力计给出的数据来设计汽缸的位置，因为它没有设计侧面的出口，所以不得不设计一些上述的软管和集流渠（岐管）。

与所有的阀门相比，这种阀门的优势在于，基本上在任何时间段排放时都能保持一种可调节的，持续的，一致的压力。这使得水力计算的公式中可以更简单地来表达压力值一项，再加上通道宽畅，自由流动无阻，允许使用更小直径的管道，优化排放网。

由于调节后的压力一直处于恒定，没有压力峰值，也就允许使用更小压力的部件和管道，即使出现峰值压力也能应对。

这种阀门更安全，因为即使出口处被堵塞，排放压力也能调节。假如阀门的出口因为任何原因（由于错位而导致的阀门滞留）而遭堵塞，则排放压力将会受到调节，也就是说压力无增加。

气动调节的生产成本更低，这种平衡与弹簧之间的压力的设施是至关重要的元件。另外，这种调节模式需要更少的步骤和腔体，所以说这种阀门的造价更低。此外，自由畅通的通道更宽畅，但阀门体积更小，因为作为至关重要的元件—带弹簧的阀门越大，所需的含黄铜量就越少，因此本发明所指的阀门的造价更便宜。

这种配置使得阀门可以通过更多的气流，它的重要优势体现在排出管道直径的减小和排放时间上。

该阀门的设计使得出口处的压力可以精确地调节成射气介质的入口压力，这样就使得上述气体成为最有效率的推动***，在相比于其它灭火剂的情况下，如雾化水，HFC（氟化烃），泡沫或粉末。

该阀的设计使得当汽缸内储存不同的气压时，可以使用同样的阀门。实际上最常见的隋性气体是150巴，200巴，或300巴，但是也有可能会使用到高于或低于以上标准的气压值，而不可以做任何修改，除非是使用二氧化碳CO₂。

这款用于消防设施的恒流阀门是迄今为止已知的用于同样目的的同类产品中最具创新性构造的，具有未知的特征，它的实用性使它有充分的理由来获取特权和专属性，这也是它申请专利的价值所在。

附图说明

为了完善本发明的描述，帮助对本发明特征更好的理解，本发明配了一组绘图，作为说明书的组成部分，其示例性和非限制性的特征阐述如下：

图1.- 是一种示意式剖析图，展示了定量流阀门的最佳范例，本发明的目的在于展现关闭位置，并欣赏它的主要部件和所包含的元素；

图 2.- 展示了与本发明所指的阀门相似的上述阀门的视图，在打开位置上的代表图；

图3.- 展示了本发明所指的阀门的剖面图，一旦耦合到汽缸，并连接到压缩气体盒，就会致其开口。

具体实施方式

鉴于描述的附图，根据其编号，可以欣赏到本发明所指的恒流阀的非限制性实例，下文中将详细地指明并描述它的组成部分和元件。

因此，正如我们从上述图中所看到的，相关的阀门（1）包括一个主体（2），它上面有一个气流的入口（3）孔，适合与气流容器汽缸（4）的吸嘴处耦合，气流出口（5）孔适合装配到设施的管道处，密封/开放轴（6）是用来控制它的排量的，它取决于射气介质（7），打开或关闭气流通道，此通道位于主体（2）内部，从入口（3）通向出口（5）。

从这种配置中已得知，本发明中所指的阀门与其它阀门相区别之处在于，在出口（5）处气流气压的调节是取决于气动的射气介质（7）的，这些取决于由卡盒、瓶子或其它任何压缩气体来源（8）处所施加的压力，它与阀门（1）的主体（2）外部的致动器（9）相连，通过它们来施加所需的压力到阀门（1）主体（2）内所提供的一个密封腔（10）处，这个气动压力值是恒定的，也是预设的，它取决于那一刻密封/开放轴（6）控制的位移， 随后阀门（1）开启。

具体地说，主体（2）上有一个执行孔（11），通过它可以引入气体，预设的固定压力的气体从卡盒，瓶子或其它任何压力气体的来源（8）连接至上述的触发装置(91-92-9)，通过一个阻焰装置（12）来使气体进入到密闭腔体内（10）。 这种气闸（10）和独立的流动室（13）负责轴封的位移，当阀门（1）处于开启状态（见图2），允许以控制流的方式来从入口（3）处通向出口处（5）。图1中阀门正处于关闭状态。

与此同时，密闭腔体（10）与一个活塞（14）相连，活塞在上述的密闭腔体（10）内移动，它的移动情况取决于实施的气压，气压越大，活塞（14）的移动越大。反过来，活塞（14）的位移又传递到一个杆子 (15) ，这个杆子与密封/关闭的轴（6）相连，它开启/关闭的位移或多或少是通过通道室（13）来到气流通道的，它取决于反复气闸（10）的气压。

值得重视的是，阀门（1）不仅打开或关闭来自汽缸（4）的流体的流动，而且能调节出口压力或上述流体的排放，也就是说，阀门（1）也是用作一种减压装置。通常来说，汽缸内含有的流体压力有150巴，有200巴或300巴的，也有其它气压值的，但是输出气压是由驱动的气动气压给定的，也就是说，如果在执行孔（11）没有气压，则在密闭腔体（10）内，阀门（1）是保持关闭状态的。如果在执行孔（11）和上述的腔体内（10）气压是15巴，则输出气压也是15巴，如果在执行孔（11）的压力和密闭腔体（10）内是60巴，则输出气压也是60巴等以此类推，而不管从汽缸（4）流出的输入气压是多少。

总而言之，因此射气介质（7）是气动的，它至少包括执行孔（11）和密闭腔体（10），此密闭腔体是与密封/关闭的轴（6）相连的，以此方式来确定在出口处（5）对流体压力的调节，输入气压是由驱动的气动压力给定的，而不管从汽缸（4）流出的输入气压是多少。

另一方面，只有在气动执行孔（11）和密闭腔体（10）内的气压为零时，阀门才会关闭，这是由于弹簧（16）的存在所引起的，因为有了弹簧，倾向于维持阀门的密封/关闭的轴（6）的关闭状态，但是为了不影响入口端的气压，上述密封/关闭的轴（6）被布置为垂直于气流的入口孔（3）。具体来说，整套气动位移，即活塞（14），杆子（15）和密封轴（6）被布置成垂直于气流的入口孔（3），就是说它们以垂直方式来移动至上述的入口孔（3）。同时执行孔（11）也被布置为垂直于入口孔（3），且出口孔（5）轴向地对准入口孔（3）。

同理，当在执行孔（11）处施加压力时，阀门（1）即被打开。当上述的孔加压时，压力会通过密闭腔体（10），在那里由于单向阀（12）的存在，允许气动气体在上述腔体内流动而没有缓解。

因此，由于单向阀的存在，不需要用气流来调节气动执行孔（11）内的压力，盛满气体的卡盒（8）所需的气压是足够的。

密封/关闭的轴（6）和活塞(14)以这样的方式相连: 如果它们中的一个移动的话,另一个也会移动。这样一来，就不存在驱动压力了，密封/关闭的轴会使阀门关闭，在弹簧（16）的作用下，活塞(14)也会移动。通过同样的方式，当密闭腔体（10）中有驱动压力时，活塞(14)会移动，反过来，密封/关闭的轴（6）也移动，由此来打开阀门。

为了通过执行孔（11）从卡盒或瓶子或任何其它气压来源（8）处引入压力，会考虑与驱动器（9）相合并，对于驱动器最好能选择电动的（91），也可以选择手动的（92），或是以上两种相结合的情况，正如图3中所示，它展示了电动驱动器（91）处的手动用法（92）。关于执行器的部分，有很多种，气动的，手动气动的，烟火的等等。最为常用的应该是电动执行器和手动执行器了。

对于卡盒，瓶子或其它气源（8）处，最好是，卡盒内装有0.08 或 0.18 升，瓶子内装有2升，6.7升或是13.4升，而其它任何气源处，如果是装有氮或其它任何气体，也包括压缩空气，会配备有一个气压计，用来查验上述气源处装有的气压。另一种激活方式是通过使用安装在收集器上的隔膜阀，从第一个汽缸的排气处漂移到射气线，以激活汽缸内的剩余气体。

最后，应该注意的是：为了在运输过程中和整套操作过程中保护好汽缸（1），汽缸（4）带有一个颈部凸缘（17），上面配有保护盖。

还值得一提的是，最好优先选择那种具有泄压安全装置的阀门（1），它包括一个破裂盘（18），用来与入口孔（3）相交流。

本说明书充分地描述了其本质，以及如何在实践中实现其作用，但它被认为没有必要向本领域技术人员作进一步的阐述，让其去理解它衍生出的范围和优点，对于读者来说，只需要注意它的本质在于能从细节上以不同的方式来进行实践操作，上述实施例中已指出，并且同样能起到保护作用，只要求它坚持不变更，不改变或不修改其根本原理就行。

Claims (9)

1.用于消防设施、能控制汽缸(4)内储存的气流排放的恒流阀，其组成部分包括带气流的入口孔(3)的主体(2)，适合于盛装气流的汽缸(4)的吸嘴能与其它部件相耦合，一个气流的出气孔(5)，适于与安装管道的耦合，一个密封轴(6)，其移位取决于射气介质(7)，借此来打开或关闭在主体(2)内部的气流通道，即从入口孔 (3)到出气孔 (5)的通道，其特征在于，射气介质(7)是气动的，其至少包括一个气动执行孔(11)和一个密闭腔体(10)，密闭腔体与密封轴(6)相连，并以此来确定在出气孔 (5)对气压的调节，使出气孔 的气压保持为恒定的给定值，此压力值是由驱动的气动压力值给定的，而不受到汽缸(4)的气流入口处的气压的影响。

2.根据权利要求1所述的恒流阀，其特征在于，所述射气介质(7)包括一个卡盒或瓶子(8)，其与阀门(1)的主体(2)外部的执行器(9)相连接，通过上述的卡盒或瓶子(8)来施加所要求的压力。

3.根据权利要求2所述的恒流阀，其特征在于，所述气动执行孔(11)包括一个止回阀(12)。

4.根据权利要求3所述的恒流阀，其特征在于，所述密闭腔体(10)通过一个活塞(14)与所述密封轴(6)相连，所述活塞的移动取决于所述密闭腔体(10)的施加压力，反过来通过所述活塞的运动又可以传递到杆子(15)处，此杆子与所述密封轴(6)相连。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的恒流阀，其特征在于，当所述气动执行孔(11)的压力值和所述密闭腔体(10)内的压力值为零时，或是当汽缸(4)为空时，加装的弹簧(16)倾向于使阀门的所述密封轴(6)维持关闭状态。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的恒流阀，其特征在于，所述密封轴(6)被设置成垂直于所述气流的入口孔(3)。

7.根据权利要求5所述的恒流阀，其特征在于，所述气动执行孔(11)被设置成垂直于所述气流的入口孔(3)。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的恒流阀，其特征在于，出气 孔(5)轴向对齐所述气流的入口孔(3)。

9.根据权利要求2至4中任一项所述的恒流阀，其特征在于，执行器(9)是电动型的(91)，或手动型的(92)，或上述两种的结合体。