专利名称：阻尼套筒式喷淋系统的制作方法
背景技术：
1.发明领域本发明涉及喷淋系统，特别是涉及反复使用套筒式喷淋灭火设备的民用、商业以及工业建筑中的预动作套筒式自动灭火喷淋系统。
2.发明背景自动灭火喷淋系统已成为现代民用、商业以及工业建筑的一个组成部分。自动喷淋系统还用于农业以及一些生产工艺中。通常这些系统包括一个把流体(以下称为“喷雾流体”)分配给多个喷头的管网。往往，仅在由诸如一个灭火系统的热传感器产生的一个指令，或由操作者人工操作，喷雾流体才被高压注入管网。
有些应用场合喷头不是永久性地安装在其喷淋位置，而是安装成通常所说的“套筒式喷淋系统”。这些应用场合包括消音室、环境舱和冷冻室。
在一套筒式喷淋系统中，喷头安装在导管或“活塞”的下垂端。活塞的第一端适于被一个“外套管”或缸滑动地收放。外套管再与管网刚性连接。当流体网路没有高压时，活塞充分收入外套管中。为把喷头伸展到其喷淋位置，把高压流体(例如喷雾流体或者压缩气体)注入网路并且推动活塞使之快速外伸直到它们撞击到止挡而突然停止为止。
套筒式喷淋系统还大量应用于灭火以外的场合。例如，在采用喷淋系统为农业、园艺等需要供水的地方，喷头经常安装在地下，以使它们不妨碍地上的行人，车辆或机器。而且，出于美学原因，某些土地的主人还希望在不使用时，看不到喷头。对于悬挂式灭火喷淋系统的考虑也一样。房屋的主人往往出于美学原因或由于怕与屋内其它设施相妨碍，期望把喷头缩进天花板。此外，消音室设计者要求把喷头缩进天花板，为的是它们不产生不希望有的反射。同样地，隔离射频辐射的屏蔽室设计者要求把喷头缩进去，以便它们不产生不希望有的反射。
高压套筒式喷淋系统必须经受住反复使用。例如，灭火系统定期检验，以便保证万一发生火灾时，活塞管伸展恰到好处，喷头位置合适。这一点通过向分配系统注入高压空气或水来实现。这种高压加快活塞下移并且伸出外套管，直到它以很高的速度撞击到止挡。仅在很少次试验之后，高速活塞/止挡的撞击使套筒系统遭受相当大的破坏。这样的撞击使水漏入房间。极端情况下，或者止挡，或者活塞上与止挡配合的表面剪断，使活塞冲向设备底板。这导致泛滥及活塞撞击物体时造成更大破坏。然而，多数破坏是内部的，或是不可探出的，除非实验后将套筒拆开。因此，套筒式喷淋系统试验不能提供足够的保证，保证万一火灾确实发生时系统能够正常工作。
套筒系统受到的破坏不能通过降低进入分配网的流体的压力来排除。喷头要良好地工作，就要求高压供应喷雾流体。对于灭火这样的应用，必须尽快喷出大量喷雾流体，且要求喷雾流体具有高压。最后，当套筒系统不是频繁应用时，有相当严重的静摩擦妨碍系统的使用。为克服这种摩擦，也需要高压。
若干美国专利评述了套筒式高压喷淋系统的实例。1965年7月13日出版的美国专利No.3,134,316，1974年11月12日出版的美国专利No.3,487,392，1972年7月11日出版的美国专利No.3,675,952，1978年3月30日出版的美国专利No.4,091,872，和1992年11月3日出版的美国专利No.5,160,174都提供了第一次安装时调整套筒式喷淋系统长度的方法，但没提供调整这种系统使用速度的方法。1966年8月2日出版的美国专利No.3,263,929是一种用于灌溉草坪的高架喷淋系统。它把一个气腔完全装入一个排放口中，气腔用于有选择地促动某一喷淋器，但还是不能调整套筒式喷淋器使用中的速度。
本待业中需要提供消防灭火及其它应用的套筒式喷淋系统，其活塞/止挡的撞击速度可调，以防止套筒式组件在试验或实际消防应用时损坏。
发明概述本发明的一个目的是提供一种克服当前技术中许多缺点的，套筒式喷头可控伸展的装置。
本发明的主要目的是提供一种套筒式高压喷淋系统，其中每个与置于缸内的活塞连接的喷头的伸展速度是可调的。本发明的特点是，多个密封圈或密封件与缸内壁滑动接触。本发明的优点是，当一个由相对置的密封圈的位置限定的气室沿纵向缩短时，起降低喷头伸展速度的作用。
本发明还有一个目的是提供一种套筒式高压喷淋系统，其中喷头活塞-这些活塞最初套进外导管式缸内-的伸展速度在伸展到终端时显著降低。本发明的特点是，多个密封圈与活塞缸内壁滑动接触，在缸和活塞之间形成一个流体腔。本发明的优点是，在系统伸展时，流体腔慢慢被压缩，并且由此向喷淋活塞慢慢施加较高的反向压力。
本发明的另一个目的是提供一种套筒式高压喷淋系统，其中在系统开始伸展时，向套进缸内的喷头活塞施加高压。本发明的特点是，在伸展开始时，活塞缸和活塞之间的流体腔产生低的反向压力。本发明的优点是，伸展开始时，施加在活塞上的合力几乎与喷淋系统高压所能施予的最大压力相等。
本发明的另一个目的是提供一种套筒式高压喷淋系统，其中喷头的伸展速度是可调的。本发明的特点是，一个或多个排放装置，如开口大小可调的排放孔，允许慢慢地从由包含喷头的活塞的外表面和活塞缸的内表面形成的腔中排出流体，如气体。本发明的优点是，排放孔允许调整上述流体腔施加的反向压力。
本发明的又一个目的是提供一种套筒式高压喷淋系统，其中带有喷头的活塞和活塞缸之间的撞击减少。本发明的特点是一个或多个缓冲元件，如弹性垫圈或弹簧，布置在装于活塞和缸上的刚性止挡之间。本发明的优点是，垫圈或弹簧缓冲了活塞和外套管之间的撞击。
本发明还有一个目的是，允许对已安装的套筒式高压喷淋系统加以改造，以使喷头伸展速度可调。本发明的特点是，对于已安装的喷淋系统需要有限数量的改动。本发明的优点是，这样的喷淋系统改造成本低。
简而言之，本发明的目的和优点通过提供一种用于伸展套筒式喷淋系统中的喷头的装置达到，这个套筒式喷淋系统包括多个密封圈和一个降低喷头的伸展速度的含流体的腔。
此外，提供了一种在预动作喷淋系统中伸展喷头的装置，这个装置包括一根导管，一个被上述导管滑动收放的活塞，该活塞有第一端和第二端；一个位于活塞第一端的第一密封件；一个位于活塞第二端的喷头；一个在导管上并且在邻近喷头处沿圆周接触活塞表面的第二密封件，以便当活塞被导管基本包住时，在第一和第二密封件之间形成一个含流体的流体腔；和一个与活塞第一端连接并且邻近第一密封件的止挡，由此，当流体以一个足够大的力接触止挡时，活塞向着第二密封件移动一个预定的距离。
而且，提供了一种套筒式喷淋系统的伸展装置，这种装置包括一个在预动作喷淋系统中使用喷头的装置，这个装置包括一个有第一和第二端的第一导管；一个纵向收放于上述第一导管中的第二导管；上述第二导管的第一端安装了密封件，这些密封件用于密封邻近于上述第一导管沿纵向变化的内壁部分的，上述第二导管第一端的外壁部分；上述第二导管的第二端带有分配流体的装置；用于密封邻近上述第二导管的沿纵向变化的外壁部分的，上述第一导管上述第二端内壁部分的密封件；和用于当上述第二导管在预定的纵向移动发生后止挡上述第二导管第一端的装置。
附图简介本发明连同上述及其它目的和优点，通过以下对本发明的图示实施例的详述，可透彻地了解，附图中
图1是根据本发明特点的示范实施例的装置在“套入”状态的断面图；图2是根据本发明特点的示范装置在初始伸展状态下的断面图；图3是根据本发明特点的示范装置在终止伸展状态下的断面图；图4是根据本发明特点的示范装置的局部详图。
发明详述本发明涉及高压自动套筒式喷淋系统，其中，第一管形件或管(“活塞”)可滑动地由第二管形件或管(“外套管”)收放，并且所述活塞在外套管中伸展直至碰到止挡。本发明采用多个密封圈，以在套筒式喷淋装置内造成流体腔。流体腔通过对活塞施加反压力起制动器作用，调整活塞撞止挡的速度。优选活塞包含构成排放流体的手段的区域，如一个或多个以下称为排放孔的开口，这些开口可用于逐渐排空流体腔，从而调整上述反压力。
图1所示是本发明“套装”结构的一实施例的断面图。本发明装置全部用标号10表示，它包括大致圆筒形的，有第一端15和第二端19的第一导管11(以下称为“外套管”)。第一端15用三通接头(未示出)与喷淋系统的分配网路连接。有第一端25和第二端29的大致圆筒形的第二导管21(以下称为“活塞”)适合于以活塞-缸形式被外套管11滑动收放。
如果高压流体进入活塞止挡37以上的头部空间或腔53中，流体就撞击在活塞上的止挡37的流体撞击面60，因而促使活塞向下朝外套管的第二端19移动。图2提供的是在套筒伸开起始阶段的装置的断面图。图3提供的是装置充分伸开阶段的断面图。含在腔49中的活塞流体因此受压，并且施加一个减小活塞速度的反力。
为加快排出活塞流体，活塞21的许多部分可制出一个或多个通路如径向布置的槽或开口57，用于封闭腔49和活塞21的内腔30之间的流体连通。一般这些开口57或排放孔布置在远离沿着活塞的第二密封区，以便于活塞流体从腔49中排入腔53。排放孔的直径和数量可调至允许活塞21以适当的速度向外套管的第二端19移动。该速度可由活塞止挡37和外套管止挡14承受得住的冲击决定。可将这些排放孔定合适，以便相对于喷雾流体进入活塞腔的速度，活塞流体从活塞腔中有最大的排出速度。例如，可选排放孔的定向使活塞流体向下流动而进入的喷雾流体向上流。再者，可把排放孔做成直径可调的。
在活塞止挡37撞击外套管止挡14时，选用垫圈17形成一个类似弹簧的缓冲垫。作为替换物或对装在配合面26上的垫圈17的补充，可以用弹簧作缓冲件，因此弹簧构造得可滑动接受活塞21，并且使弹簧的第一端落在配合面26上，而当活塞基本伸开时，其第二端极限情况下接触配合面23。当弹簧的第一端和第二端同时分别接触配合面26和23时，由于弹簧进一步纵向压缩，弹簧的阻力将起缓冲活塞止挡37对外套管止挡14的伸展冲击作用。
可供选择地，特别是当活塞流体是气体时，可以在接近外套管11的第二端19的密封圈10处设减压阀(未示出)。这些减压阀可做成可调的，以便经受非伸开系统连续不断地受到的监控压力。这个后一选择还具有当伸展后“重缩回”或重置活塞时，促动减压阀的优点。这一选择提供了排空封闭腔49中任何流体的方法，如由于泄漏和不良密封结构而存在于其中的水。
大量的刚性材料适用于上述两个管。和选材有关的因素包括成本，经受和喷淋系统工作有关的高压及高速冲击的能力，密封圈和管壁间静、动摩擦，经久耐用性能，和抗腐蚀性。
同样，不同的弹性材料适用于密封圈17、18和41。这些密封圈的选材取决于活塞和外套管壁的粗糙度，高压级别和活塞流体的性质。一般来说具有自润滑能力的材料都是适合的密封圈材料，如各种碳氟树脂(例如四氟乙烯或六氟乙烯的聚合物)。另外，任何与硅酮油脂相容的密封圈材料都是合适的，由此，设备最后组装前润滑脂即可施加于垫圈。在本发明的一个示范实施例中，密封圈17采用橡胶，密封圈18采用聚氯丁橡胶O型圈，密封圈41采用标准橡胶管。优选没有内螺纹或其它吸附物的管型橡胶衬底支持元件来最大限度减小润滑脂的灯芯效应。
密封圈和相对的装置的内壁之间的润滑性能可通过表面喷涂防腐来进一步改善。或者，可采用耐腐蚀材料例如不锈钢或镀锌材料。
最后，如果活塞止挡37和外套管11的内壁43之间具有合适的紧缩公差，从而达到喷头慢速伸展(即，伸展不对设备微观结构造成损害)，与第二密封区连接的密封圈可以省略。实例一个说明本发明在射频保护环境下应用的示范的实例设备已用普通材料制出。在这个实例中，外导管11或活塞缸采用管号40的
非镀层管。外套管11的第一端15理想地适于穿过磁场或射频保护通道62与供水网连接。如图1-3所示，通道62可外装块盖板63，利用盖板63开一个孔接受外套管11。盖板可通过焊接部64与外套管11连接。
外套管11的第二端19或下垂端，慢慢接受由管号80的一英寸不锈钢管制成的内导管或活塞21。如图1-3所示，活塞21的第一端25适于接受一个1″×3/4″标称管尺寸(NPS)加工件36，以起到模制为一体的活塞止挡37及O型圈支座20的作用。
如上所述，一个可供选择的活塞止挡37可由1″×3/4″标准锥管螺纹管(NPT)接头构成。在端部与活塞止挡37并置的是环形套或密封圈41。尽管任何可压缩材料都适合于构成密封圈41，可采用的是被切成长约1/2英寸的常规橡胶管段。
一旦活塞21完全同轴地缩入外套管11，
异径管接头就以螺纹连接到外套管11的第二端(下垂端)。异径管接头的内表面限定了一个具有与相对置的活塞止挡37的表面23相配合的表面21的止挡14。异径管接头的内表面还确定了一个接受一个或多个由腈橡胶组成的O型圈的区域。
如图1和2所示，在最初的静止或“缩回”位置，当有足够冲击力的流体(如水、卤化物(halon)等)撞击活塞止挡37的流体撞击面60时，不锈钢管/活塞21被向下推。伸展压力范围大约在15至40磅/平方英寸。
一般，伸展压力可取代监视压力，监视压力经常用来监视系统的完整性，这样的监视压力通常在约小于1-30磅/平方英寸的范围。为在应用监视压力的同时将活塞21保持在其缩回位置及把伸展的活塞重设为缩回位置，可采用一种或多种装置保持活塞，包括，但不局限于球型顶杆定位，如图4所示，以一个弹簧移动杆12与形成于活塞21外表面22的环形槽27咬合。这种保持活塞的装置对于所采用的监视气压可调。示范的调整装置包括一个改变弹簧9张力的设定螺钉13，这个弹簧9给杆12以向外的压力。从马萨诸塞州布赖顿(Brighton)的VLIER公司可得到用作保持活塞的典型弹簧球型顶杆装置。
充分伸展时，见图3，系统处于充满流体状态。只有在热连接24或手动系统被促动时，水或其它流体才流过喷头22。典型套筒式喷淋系统靠手动重设或“重缩回”。然而，从远处下垂喷淋活塞作用来的负压也能造成重缩回。这样的负压可以一个与施加伸展压力相反的程序作用于水网路系统。
尽管参照实施例的详细图解说明对本发明进行了详述，这些详细说明不应限制所附权利要求限定的本发明的范围。例如，尽管以上说明书中描述了一个单独的基底62作为射频保护元件，但装置的外套管11也可用来达到这一目的，因此免除对元件62或这种附加射频(RF)衰减基底的需要。
权利要求
1.一种在套筒式喷淋系统中伸展喷头的装置，包括一流体腔，腔中含用于减小喷头伸展速度的流体。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于，提供了允许所述流体从所述腔内以预定的速度排出的装置。
3.根据权利要求2的装置，其特征在于，所述流体是气体。
4.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述腔是环形的，而且由一个缸的内表面和一个套在这个缸内的活塞的外表面形成。
5.根据权利要求4的装置，其特征在于，所述环形腔有第一和第二端，每端都终止于一流体密封元件，所述元件周向且同时接触缸的内表面和套在缸内的活塞的外表面。
6.根据权利要求5的装置，其特征在于，a)活塞有第一端和第二端，缸也有第一端和第二端；b)流体密封元件包括多个位于所述活塞第一端的所述密封圈；和c)喷头安装在所述活塞的第二端上。
7.根据权利要求6的装置，其特征在于，流体密封元件包括多个位于所述缸的第二端的密封圈。
8.根据权利要求6的装置，其特征在于，止挡安装在所述活塞的第一端上，当具有足够压力的流体接触所述止挡时，所述活塞就向所述缸的第二端移动。
9.根据权利要求8的装置，其特征在于，在所述缸的第二端上设有止挡。
10.根据权利要求9的装置，其特征在于，在远离位于所述活塞第一端的密封圈的地方设有多个流体排放装置。
11.根据权利要求8的装置，其特征在于，所述压力在大约15磅/平方英寸和200磅/平方英寸之间。
12.一种在预动作喷淋系统中伸展喷头的装置，包括a)一个套管；b)一个被所述套管滑动收放的中空活塞，所述活塞有第一端和第二端；c)一个位于所述活塞第一端的第一密封件；d)一个位于所述套管上并且周向接触所述活塞邻近喷头的表面的第二密封件，当所述活塞基本上包在所述导管中时，在所述第一密封件和所述第二密封件之间形成一个含有流体的流体空间；和e)一个安装在所述活塞第一端上并且邻近所述第一密封件的止挡，当流体以足够大的力接触所述止挡的一个邻近表面时，所述活塞压缩所述流体空间的同时，向所述第二密封件移动一个预定的距离。
13.根据权利要求12的装置，其特征在于，流体从空气、水、卤化物(halon)、氦及其混合物中选出。
14.根据权利要求12的装置，其特征在于，所述力约在15磅/平方英寸和185磅/平方英寸之间。
15.根据权利要求12的装置，其特征在于，所述活塞包括排出所含的流体的装置。
16.根据权利要求15的装置，其特征在于，所述排出装置是在所述活塞上形成径向开口的多个区域。
17.一种在预动作喷淋系统中伸展喷头的装置，包括a)一个有第一端和第二端的第一导管；b)一个纵向收放在所述第一导管中的第二导管；c)所述第二导管的第一端带有密封装置，密封邻近所述第一导管的纵向变化的内壁部分的所述第二导管的第一端的外壁部分；d)所述第二导管的第二端带有分配流体的装置；e)密封邻近所述第二导管的纵向变化的外壁部分的所述第一导管第二端的内壁部分的装置；和f)当所述第二导管移动预定长度之后，止挡其所述第一端的装置。
18.根据权利要求17的装置，其特征在于，所述在第一和第二导管上的密封装置包括一第一密封圈。
19.根据权利要求18的装置，其特征在于，所述密封圈是一种O型圈。
20.根据权利要求17的装置，其特征在于，所述分配装置包括一个其间贯通有开口的喷头。
21.根据权利要求17的装置，其特征在于，所述在邻近所述第二导管的所述外壁部分密封第一导管第二端的内壁部分的装置包括一个第二密封圈，在所述第一和第二密封圈之间限定出一个容纳流体的流体空间。
22.根据权利要求17的装置，其特征在于，所述止挡装置包括一个与所述第一导管的外壁连为一体的第一组成部，它和与所述第二导管的外壁连为一体的第二组成部接触。
全文摘要
一种套筒式高压喷淋系统(10),包括多个在活塞(21)和外套管(11)之间形成滑动密封的密封圈(18)和排放孔(57)。在密封圈(18)、活塞(21)及外套管(11)之间的体积形成一个流体腔(49),当活塞(21)伸展时就压缩这个流体腔(49),从而减小喷淋器的伸展加速度。排放孔(57)调节流体腔(49)的压力。缓冲垫(17)在流体腔(49)充分受压缩时卡住活塞(21)。
文档编号A62C37/09GK1243446SQ98801772
公开日2000年2月2日 申请日期1998年1月8日 优先权日1997年1月13日
发明者道格拉斯·A·邦菲尔德, 斯坦利·J·齐林斯基, 约瑟夫·J·罗林 申请人:柯伦公司(又名:林德格润Rf容器公司)