专利名称：用于气量计具防火阀门元件的断续器及配备其的气量计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于气量计的气流断续器，所述断续器包括一相对于阀门座可移动阀门元件，经由阀门座确定的孔可以通过所述气流。所述阀门元件首先包括一个带有主表面的膜片，该主表面包括一个“接触区”部分，当所述断续器处于关闭位置时，“接触区”部分同所述阀门座相接触，因而利用所述阀门元件的所述主表面关闭所述孔。其次所述阀门元件还包括一对膜片起机械支撑作用的元件，同所述膜片配用。
在气量计中，特别是在“民用”气量计中，众所周知，出于安全目的，在气量计的检测盒的上游处设置有一气流断续器。在出现例如气体泄漏情况下，气量计检测泄漏量并由此自动使断续器切断气流。
当气量计与预付款系统安装在一起时，通常也使用这种断续器，在这种情况下，当用户款项用尽时，断续器切断气流供应。
例如，现有气量计断续器包括一相对于阀门座可移动的阀门元件，所述阀门元件包括一半球形的弹性元件并且与一形成球节连接的枢轴铰接。当发生火灾时，使断续器受到作用，进入其关闭位置并切断气流。
遗憾的是，对于上述断续器而言，所述弹性膜片在高温下熔化，结果所述阀门元件在关闭位置上不能再执行断续器所要求的密封功能，这构成了现有断续器的一个主要缺点。
对于已知的另一种断续器，其中阀门元件主要由一中央元件、一大致为平面的弹簧和一弹性膜片构成，中央部分铰接于一枢轴，弹簧绕所述中央元件安装，弹性膜片罩住所述中央部分和弹簧，并覆盖在所述弹簧的周边上。
在高温下，断续器受到作用，移入其关闭位置并关闭所述阀门座，同时膜片熔化并使所述中央元件和所述阀门元件的弹簧暴露于气流之下并无法再执行密封功能。
有时，断续器内阀门元件的膜片由于各种原因，例如由于所述膜片的材料或其制造方法，不能总保持其气密性。因此，最好能设计出一种阀门元件，无论温度如何变化都能消除与膜片有关的气体泄漏。
本发明因此通过提出一种用于气量计的气流断续器，来解决上述问题中的至少一个，该断续器设计简单并实现对气流的密封。
本发明因此提供了一种用于气量计的气流断续器，所述断续器包括一相对于阀门座可移的阀门元件，该阀门座确定了一用于使所述气流通过的孔，所述阀门元件首先包括一具有主表面的膜片，该主表面包括一“接触区”部分，当断续器位于其关闭位置时，“接触区”部分与所述阀门座接触，因而利用所述阀门元件的主表面关闭所述孔。其次，所述断续器还有一构成对膜片形成机械支撑的元件并与所述膜片相配，所述断续器的特征在于，构成膜片支撑的金属元件具有一由接触区限定的连续防泄漏表面，以便在膜片失去密封能力的情况下关闭所述孔。
当所述膜片在高温下开始熔化时，通过其面向所述阀门座孔的连续表面部分，用于支撑膜片的金属元件的连续防泄漏表面位于一个与膜片接触区重合的与阀门座靠紧的位置上，所述金属元件因此关闭所述阀门座的孔并提供气密密封。应当注意到，这一设计对于在所述膜片不能完全防泄漏的情况及在任何温度条件下来说，都是有利的。
所述的膜片支撑件平衡地设置在枢轴上，并位于所述膜片和所述枢轴之间。具有这样一个设置于枢轴之上并与其铰接的元件以一种很简单方式保证了该支撑件可提供气密密封。从现有技术的膜片支持件不可能获得这样的密封，现有技术的膜片支撑件固接于其枢轴并由多个元件组装而成。由于是多个元件组装而成，所以产生了在元件相互连接处产生泄漏的问题。此外，上述元件制造和装配均很复杂。
膜片支撑件最好是位于所述枢轴的中心，例如所述枢轴可具有一个带球型支撑面的端部，为保证良好的平衡性，膜片支撑件具有一朝向枢轴的凹部，且所述枢轴容纳于其中。
为改善所述膜片与所述膜片支撑件之间的配合，膜片上的与所述凹部相重合的部分靠紧在所述膜片支撑件上。这也使得膜片支撑件靠紧其枢轴。
为了在当断续器位于其关闭位置且所述膜片开始熔化时，能提供更好的气密性，所述膜片支撑件具有截锥支撑面，朝向所述接触区设置并因此与所述阀门座形成防泄漏性接触。
在实例中，所述膜片支撑件可以是碟形。所述“碟”的截锥支撑面位于中央部分和一周边部分之间，中央部分和周边部分均为大致平面形。
所述膜片支撑件通过其一个表面与所述膜片接触，并且通过其相对表面同一保持环接触，保持环围绕一由枢轴延伸出的元件接合，所述膜片形成一罩住膜片支撑元件并将由所述支撑件与所述环构成的空间包围起来，同时还罩住与所述支撑件无接触的所述保持环的表面的周边部分。
更确切地说，所述阀门元件同沿轴向延伸的阀门轴相连，并在电机驱动下在一方向上运动。该电机通过一机械传动装置驱动阀门轴，所述机械传动装置为所述阀门轴提供一自由度以便其沿所述方向做直线运动。
依据一个附带特性，有一经压缩后的弹性元件与由在热作用下会熔化的材料制成的“熔化”元件相配合，使得在低于所述材料熔化的温度下，弹性元件保持其压缩状态，而在材料熔化温度附近时，所述弹性元件被放松并迫使阀门元件同所述阀门座相接触。这样，通过将这种断续器的快速关闭特性与所述阀门膜片的支撑件的防泄连续表面结合起来，就获得了一种简单而有效的防火断续器。一个与所述阀门轴相连的元件在弹性元件力的作用下迫使阀门元件移向所述阀门座，该元件通过所述熔化元件保持在一个位置上。
在一个实施例中，所述阀门轴上设有螺纹并且所述与阀门轴相连的元件形成一与阀门轴联接的螺母，所述螺母元件容纳在形成于底板上的孔中并且包括一个肩部，所述弹性元件被压缩在所述底板与所述肩部之间，以便产生一个将螺母元件压向所述阀门座的力。所述螺母元件穿过所述孔并自远离装有弹性元件底板侧面的一侧伸出。所述熔化元件保持对所述底板的压力并在螺母元件上产生一个力使其保持在远离阀门座的位置上。
在另一实施例中，所述熔化元件设置于阀门元件和弹性元件之间，弹性元件由一个支撑件支撑，所述熔化元件同所述弹性元件直接接触，以使弹性元件保持压缩在其支撑件上的状态。所述阀门轴在装在所述支撑件上的轴承内滑动，并且所述熔化元件形成有绕所述轴承设置的一个套环，所述弹性元件被压缩在所述套环与所述支撑之间。
本发明还提供了一种装有气流断续器的气量计，包括一相对于阀门座可移动的阀门元件，该阀门座确定了一个可通过气流的孔，所述阀门元件首先包括一个带有主表面的膜片，该主表面包括一当断续器位于其关闭状态时可与所述阀门座相接触的“接触区”部分，因而通过所述阀门元件的主表面关闭所述孔，其次，阀门元件还包括一个对所述膜片构成机械支撑，并与所述膜片相配合的元件，所述断续器的特征在于，对所述膜片起支撑作用的金属元件具有一连续防泄漏表面，该表面由所述接触区确定以便在所述膜片无法完成密封功能的情况下关闭所述孔。
所述断续器包括上述特征。
下面结合附图，通过对非限性实例的描述，对本发明其他特征和优点进行说明。
图1所示为一带有本发明所述断续器的气量计的简图；图1a所示为本发明断续器一实施例的示意性剖面图；图2所示本发明断续器又一实施例的示意性剖面图；图3所示为本发明断续器第一实施例的一种变形的示意性剖面图；图4所示为本发明断续器第二实施例的一种变形的示意性剖面图；本发明一实施例中的断续器，如图1所示并以总体参考号10表示，其位于一个带有进气接头12的气量计11中。所述断续器设置于金属箱体14之中，金属箱体的上部14a上固接有有进气接头12(如图1a)，所述接头12的底端同箱体14的顶部14a相接触，并构成阀门座12a，该阀门座确定了圆环形截面的开孔16，气流从该开孔中流过。
进气方向如图1和图1a中的箭头所示。当气流从进气接头12流入所述箱14时，所述气流可以经位于与图形平面相平行的平面上的孔(图中未示)流出所述箱体。
所述断续器10的阀门元件18设置在与平面P1相垂直方向延伸的阀门轴20上，平面P1上包括有由阀门座确定的孔16。所述阀门轴20上有一螺纹部分，其装在螺母形元件22上，该元件用例如卷边法固定在箱体14的底部14b上并以此做为其底板。电机24最好是步进电机类型，安装在阀门轴20上与阀门元件18相对的一端20a上。所述电机24于是通过螺旋运动旋转阀门轴20，使所述阀门元件18升降，以此使所述断续器关和开。
所述阀门元件18具有一膜片26，该膜片支撑在用于对其起支撑作用的金属件28上。所述膜片26具有一个凸起的主表面26a，向孔16方向突出，并且还包括一个“接触区”部分A，当所述断续器处于其关闭位置时，以“接触区，，部分A同所述阀门座12a相接触。在这个关闭位置上，所述膜片26的主表面26a的主要部分朝向所述孔16设置，因而可将其关闭。
如图1a所示，所述膜片支撑件28具有一连续的防泄漏表面28a，其朝向所述膜片26的下凹部设置。膜片支撑件28在与平面P1相平行的平面内延展并且其延展的尺寸不小于所述阀门座的外径，以便所述连续表面28a位于与阀门座和所述孔16相重合的位置上。通常，膜片支撑件呈碟形，平衡地设置在与阀门轴20紧固的枢轴30上，并且位于所述枢轴的中心。如图1a所示，所述枢轴30具有带一个球形支撑表面的端部32，以便能与元件28良好接触并构成一个球节联接。这样一种连接方式对所述阀门轴20与阀门座12a之间的垂直度误差提供补偿，并因此提供良好密封。膜片支撑元件28在其面向所述枢轴30的中心由有一个例如以冲压方式制成的下凹部28b。其下凹侧朝向所述枢轴，所述球形端部32容纳于所述元件28的下凹部28b。
膜片支撑件28具有一中央部28c和一周边部28d，二者均大致为平面形并通过与接触区A相重合的中间部28e相接。中间部28e为截锥形(锥顶朝向图形顶部)，因而使其可以同所述阀门座12a相配，因此，比较具有大致为平面形状连续表面的膜片支撑件而言，密封效果得到了改善。
阀门轴在靠近其端部20b附近，在所述枢轴的下方具有一个颈部34，保持环36同颈部34相接合，并在所述环与所述颈部留有机械间隙以便使所述球节型连接发挥作用。所述颈部34的直径小于所述枢轴的直径，以防止所述保持环的轴向移动。
膜片支撑件28通过其朝上的表面与重合于所述周边部28d所述中间部28e，中央部28c的周边和凹部28b的中心的膜片26a处相接触。在朝向所述凹陷部28b的凸起部，膜片26具有一支撑于所述凸起部的凸起26b。通过其面朝下的相对表面，膜片支撑件28与保持环36相接触，从而保证了所述膜片支撑件与所述膜片26之间的良好接触。所述膜片支撑件28与所述保持环共同构成一个空间(stack)，并且所述膜片26形成一个罩住所述元件28的罩体，并通过罩住所述保持环朝下的表面的周边部分而将所述空间围住。所述保持环的作用是将所述阀门元件保持在阀门轴20上。
当火灾发生且温度上升时，所述阀门元件18快速地进入与所述阀门座12a紧密接合的状态。所述膜片材料开始熔化，并不能再提供密封功能。但是，所述金属件28上的连续表面28a可以提供气密密封，该连续表面28a通过表面上的一个部分支撑在所述阀门座12a之上。该表面的其余部分用于封闭所述孔16。这一密封方式通过所述中间部28e所具有的截锥形状得到了加强。应当注意到，步进电机的使用有利于实现在所述防泄漏连续表面28a和阀门座12a接触之后再前进少量几步的需要，因而改善了密封效果。
图2所示为另一实施例，其中步进电机40通过一机械传动装置向所述阀门轴20传递旋转运动。在实例中，该装置包括位于阀门轴20上的从动齿轮42，该齿轮与连于电机24的主动齿轮44相啮合。所示驱动电机驱动主动齿轮44绕平行于所述阀门轴20的第二轴旋转。
如图2所示的主动齿轮44在“高度”方向上，沿与所述阀门轴平行的方向延伸一个距离，该距离同所述阀门元件的轴向位移相对应，而出于结构紧凑性的原因，从动齿轮42的高度较小。此外，在具有足够空间的气量计中，主，从动齿轮也可以具有大致相同的高度或者仅所述从动齿轮具有与所述阀门元件的轴向位移相对应的高度。
在实例中，所述主动齿轮44具有13个齿，从动齿轮42具有55个齿，主动和从动齿轮均为直齿，但也可以同为螺旋齿。
在该图中，所述从动轮42位于阀门元件18和螺母元件22之间，从而使结构尽可能紧凑。此外，也可将所述从动齿轮42设置在所述螺母形元件22的下部，该位置位于阀门轴上与装有阀门元件18的一端相对的另一端。
如图3所示(其中与其他图相比没变化的元件，其参考号也不变)。所述螺母元件60包括一圆柱形套筒60a，在其顶端有一个肩部60b，所述金属箱体62包括一底板62b，底板上成形有一孔64，用于容纳所述螺母型元件的圆柱型套筒60a。在所述套筒60a的周边上具有环形边缘62c，用于作为所述螺母元件60的肩部60b的支撑。
一个弹性元件，例如螺旋弹簧66，压缩在底板62b和肩部60b之间，在此对所述肩部的下侧产生一个向上的力，目的在于压迫所述阀门元件18与阀门座12a相接触。
所述圆柱形套筒60a穿过所述孔64并从底板62b的另一侧伸出。由在热作用下可熔化的材料制成的“熔化”元件设置在所述阀门座62b的下方，在此进行支撑并对螺母元件产生一个作用力以抵御所述弹性元件60的压力。由硬塑料材料制成的熔化元件68，可以做成例如大致杯形，同套筒62a伸出底板的部分相配，以便具有一个支撑所述底板的边缘，并包括多个伸向所述杯形内的爪68a以便与形成在所述圆柱套筒60a外表面的颈部60c相接合，从而防止了套筒在弹簧66的作用下向上移动。
当所述气量计上游发生火灾时，所述断续器周围的热量传至可熔化的熔化元件。所述爪68a软化并不能再抵御弹簧66所产生的压紧所述肩部60b的力。所述螺母形元件60，阀门轴20和阀门元件18互相联接，所述肩部上的推力传至阀门轴，阀门轴上升并使所述阀门元件与所述阀门12a相接触，从而提供了密封。
此外还应注意到，这种当气量计附近发生火灾时用于快速关闭断续器的系统可以带有任何能利用电机使阀门轴旋转的装置，只要其为所述阀门元件和其轴提供一个沿阀门元件轴向位移方向的直线自由度。
由于所述熔化元件68同所述阀门座12a经金属箱体62相连，所以所述孔16附近的热很快经金属箱体传来，从而加速了所述熔化元件的熔化。
也可以用一构成平滑轴承(smooth bearing)的元件代替如图1a和2(或图3)中所示的螺母元件22(或60)，该平滑轴承仅在直线方向上对所述阀门轴导向。
所述用于将机械传动从电机传递至阀门轴20，并为阀门元件18提供了一个使之沿轴向位移方向直线运动的自由度的装置，并不仅于上述内容，例如，所述装置可以包括一安装在阀门轴和电机外伸轴上的齿形带或平带。
如图4所示，(其中与图1相比没有变化的元件的参考号被再次使用)。所述阀门轴70在安装于金属箱体14的底板14b上的光滑支撑件22中滑动，例如采用加压方式完成。所述阀门轴70同电机的输出轴通过凸轮73相连，电机输出轴垂直于图4所在平面，所述阀门轴在其自重作用下压靠在凸轮73之上。所述凸轮用于将所述电机输出轴的旋转运动转化成为直线运动。
由在热作用下可熔化的材料制成的熔化元件74位于阀门元件18和弹性元件76之间，弹性元件为螺旋弹簧，支撑于与底板14b相应的支撑件。熔化元件74同所述弹簧76直接接触，并使其保持对底板14b的压靠状态。熔化元件的形式为一自支撑件22的周边凸起的套环74，用粘接方法固定在该处。当断续器周边温度达到制造熔化元件的材料的熔化温度时，所述套环熔化且被释放的弹簧与所述阀门元件18的底部接触并对其向上压迫直至其与阀门座12a相接触。
通过实例应当注意到，也可在图3中的机械传动系统中使用图4所示的弹性元件和熔化元件。
权利要求
1.一种用于气量计(11)的气流断续器(10)，所述断续器包括一相对于阀门座(12a)可移动的阀门元件(18)，该阀门座限定一个用于使所述气流通过的孔(16)，所述阀门元件首先包括一个具有主表面(26a)的膜片(26)，在该主表面上包括一个在当断续器处于其关闭位置时，与所述阀门座相接触的“接触区”部分(A)，从而利用所述阀门元件的主表面关闭所述孔，其次阀门元件还包括一个对膜片起支撑作用并与其配合使用的元件(28)，所述断续器的特征在于，所述形成膜片支撑的金属元件具有由接触区(A)限定的连续防泄漏表面(28a)，以便当膜片失去密封作用时关闭所述孔(16)。
2.如权利要求1所述的断续器，其中，对膜片起支撑作用的元件(28)平衡地设置于枢轴(30)之上，并位于所述膜片与所述枢轴之间。
3.如权利要求2所述的断续器，其中，对膜片起支撑作用的元件位于枢轴(30)的中心。
4.如权利要求2或3所述的断续器，其中，所述枢轴具有一个具有球形支撑表面的端部(32)。
5.如权利要求2至4中任一条所述的断续器，其中对膜片起支撑作用的元件(28)具有一个朝向枢轴(30)的凹部(28b)，并且所述枢轴位于其中。
6.如权利要求5所述的断续器，其中所述膜片(26)与所述凹部(28b)相重合的部分支撑在对膜片起支撑作用的元件(28)上。
7.如权利要求1至6中任一条所述的断续器，其中对膜片起支撑作用的元件(28)具有一朝向所述接触区(A)设置的截锥形支撑表面(28e)。
8.如权利要求1至7中任一条所述的断续器，其中对膜片起支撑作用的元件(28)通常为碟形。
9.如权利要求7所述的断续器，其中所述碟形的截锥形支撑表面(28e)位于一中央部分(28c)和周边部分(28d)之间，二个部分均大致上为平面形。
10.根据权利要求2至6中任一条所述的断续器，其中对膜片起支撑作用的元件(28)通过其一个表面与所述膜片(26)相接触，并通过其相对表面与一个保持环(36)接触，该保持环绕一由所述枢轴(30)延展出的元件(34)并与其接合，所述膜片形成一罩住对膜片起支撑作用的元件的罩体并将由所述膜片支撑件和所述环构成的空间包围起来，同时还罩住所述保持环上不与所述膜片支撑件相接触的面的周边部分。
11.如权利要求1至10中任一条所述的断续器，其中所述阀门元件(18)同阀门轴(20；70)相联接，所述阀门轴沿轴向延伸并安装得使其可以在一电机(24)的驱动下在所述方向上移动，所述电机(24)通过一机械传动装置驱动所述阀门轴，该机械驱动装置为所述阀门轴提供一自由度以使其沿所述方向做直线移动。
12.如权利要求11所述的断续器，其中一被压缩的弹性元件(66)与一“熔化”元件(68)配合使用，该“熔化”元件由在热作用下可熔化的材料构成，以便在温度低于所述材料的熔化温度时，所述弹性元件保持其被压缩状态，并且当达到所述材料的熔化温度时，所述弹性元件被释放并迫使所述阀门元件(18)同所述阀门座(12a)相接触。
13.如权利要求12所述的断续器，其中一同阀门轴相连的元件受到弹性元件(66)的弹性力作用，将所述阀门元件(18)压向所述阀门座(12a)，该与阀门轴相连的元件由所述熔化元件(68)保持在一定位置上。
14.如权利要求11至13所述的断续器，其中所述阀门轴(20)上形成有螺纹且同阀门轴相联接的元件构成一个螺母(60)，所述阀门轴啮合于螺母之中，所述螺母元件位于形成在底板(62b)上的孔(64)中并且其上包括一肩部(60b)，所述弹性元件(66)被压缩在所述底板与所述肩部之间，以便产生一个将该件压向阀门座(12a)的力。
15.如权利要求14所述的断续器，其中所述螺母元件(60)穿过所述孔(64)并自底面(62b)远离装有弹性元件(66)一侧的另一侧伸出，所述熔化元件(68)保持对底板(62b)施压并产生一个使螺母元件远离所述阀门座(12a)的力。
16.如权利要求12所述的断续器，其中熔化元件(74)设置于所述阀门元件(18)和所述弹性元件(76)之间，所述弹性元件支撑于一支撑件(14b)，所述熔化元件同所述弹性元件(76)直接接触并使其保持对其支撑的压缩状态。
17.如权利要求16所述的断续器，其中阀门轴(70)在装于支撑件(14b)的轴承(22)中滑动，并且所述熔化元件构成一个绕所述支撑件设置的套环(74)，所述弹性元件(76)压缩于所述套环与所述支撑件之间。
18.一种装有气流断续器(10)的气量计(11)，包括一相对于阀门座(12a)可移动的阀门元件(18)，该阀门座(12a)限定了一用于使所述气流通过的孔(16)，所述阀门元件首先包括一膜片(26)，该膜片具有包括一“接触区”部分(A)的主表面，当断续器处于其关闭位置时，该“接触区”部分(A)同所述阀门座相接触，从而利用阀门元件的主表面关闭所述孔，其次阀门元件还包括一对膜片起机械支撑作用并与其相配合的元件(28)，所述断续器的特征在于，对膜片起支撑作用的金属件具有一由接触区(A)限定的连续的防泄漏表面(28a)，以便当膜片不能起密封作用时，关闭所述孔。
19.如权利要求18所述的气量计，其中所述断续器(10)具有权利要求2至17中任一条所述的特征。
全文摘要
一种用于气量计(11)的气流断续器(10),包括一相对于阀门座(12a)可移动的阀门元件(18),该阀门座(12a)限定了使气流通过的孔(16),所述阀门元件包括一带有主表面(26a)的膜片(26),当断续器处于关闭状态时,主表面上作为接触区(A)的部分同阀门座相接触,从而用主表面封闭所述孔,阀门还包括与膜片接合的膜片支撑件(28),这种对膜片起支撑作用的金属件上有一由接触区(A)限定的连续防泄漏表面(28a),以便即使膜片有泄漏发生也能将孔(16)密封。
文档编号F16K1/32GK1192804SQ96196158
公开日1998年9月9日 申请日期1996年7月4日 优先权日1995年7月5日
发明者米歇尔·赫克, 让－卢克·钱波哥尼 申请人:施蓝姆伯格工业公司