用于灭火过压力预防的气动式流量控制阀的制作方法

专利名称：用于灭火过压力预防的气动式流量控制阀的制作方法
用于灭火过压力预防的气动式流量控制阀
背景技术：
危险抑制系统已经在保护包含贵重设备或组件的区域方面使用 了很长时间，这些区域包括，诸如美术画廊，数据中心和计算机机
房。传统上，这些系统利用哈龙(Halon)，在用于危险抑制时，哈龙 是很理想的，因为它能够很快速地朴灭危险、以相对较低的压力贮 存，并且只需要相对较小的量。
然而近年来哈龙对臭氧的不利环境影响已经变的越来越明显， 并且许多政府机关已经禁止哈龙的继续使用。在一些国家，正在用 其它对环境更为友善的惰性气体(诸如氮、氩、二氧化碳及它们的混 合物)来代替现有的哈龙系统。和基于哈龙的灭火系统不同，基于惰 性气体的系统使用天然的气体，并且不会造成大气中臭氧的损耗。
当存在足够量的燃料、氧气和热量以支持易燃材料的点燃时， 就会发生燃烧。惰性气体灭火系统基于如下原理工作将封闭空间 中的氧气水平降低到不能维持燃烧的水平。为了使火熄灭，大量贮 存于高压筒中的惰性气体被释放到封闭空间内以减少氧气浓度，这 通过用惰性气体代替氧气直至燃烧熄灭而实现。 一般而言，环境空 气包括21。/。氧气浓度(体积)。这个浓度必须减少到14%以下，以有效 地使火熄灭。为了达到这个目的，必须释放相对大量的气体。
这牵连到救援人员的健康与安全，尤其是一旦系统被释放就相 关到空气中氧气的减少。需要细致地计算以确保释放的惰性气体的 浓度足够用来控制燃烧，并且也不能因为惰性气体浓度过高而引起 人员的严重危险。
使用惰性气体代替哈龙以用于消防存在和系统设计相关的两个 问题。第一，将大量气体在短时间内输送到受保护房间(一些国家的
消防规范要求气体在短于一分钟内输送)可能会在房间(room)内产生 过压力，这种过压力可能会损坏房间中的设备。目前工业实践中， 在房间中使用特殊的、昂贵的通风孔以防止过压力。第二，和哈龙 不同，惰性气体在正常室温下以气体态贮存，而不是以液体态贮存。 为了减少贮存容器的体积，优选的需要很高的压力，一般为约300 巴。结果是，气体分配系统必须能够经受住超高压。这两个限制是 导致新安装和更新的关键因素。
受保护房间中的过压力主要由惰性气体从压力容器的不均匀泄 放所引起。气体容器中的压力在气体释放期间按指数规律衰减，因 此过压力通常出现在泄放刚开始的几秒钟。如果在整个泄放持续期 间能够把气体释放调节成相当均匀的压力分布，那么就能够预防受 保护房间中的过压力，而同时还能够确保预定量的惰性气体在所要 求的时间内被传送。
气流的调节需要带有可控的开口面积可变的阀。虽然这能够由 闭环伺服阀来实现，但是昂贵的初安装和维护成本使得其不容易为 消防所使用。另外，闭环控制增加的系统复杂性还会引起可靠性问 题。
发明概述
在气体被传送到受保护区域时，本发明的受控式压力释放阀能 够防止受保护区域中的过压力。该受控式压力释放阀包括阀体，该 阀体具有用于连接到气体容器的气体入口和用于把气体传送到受保 护区域的气体出口 。该受控阀包括容纳于阀体中的可滑动式阀芯 (spool),其可在第一位置和第二位置之间滑动。该可滑动式阀芯具有 第一端和第二端。主流通道连4妄气体入口和气体出口 ，并且随着可 滑动式阀芯的线性移动而增大。第一室位于与可滑动式阀芯第一端 邻近处，而第二室位于与可滑动式阀芯第二端邻近处。滑动阀芯由 弹簧和第二室所施加的气体压力向着第一位置偏置。在阀促动器被
促动时，第一室和第二室与气体入口连通，并且可滑动式阀芯;故以
一定的速率被推动到第二位置，这个速率是至少一个室中减小的气
动压力的函凄i。 附图简述


图1是根据本发明的灭火系统的图示。
图2是根据本发明的、位于闭合位置的气动式流量控制阀的第 一实施例的剖视图。
图2A是根据本发明的、位于闭合位置的气动式流量控制阀的第 一实施例的截面图。
图3是根据本发明的、位于打开位置的气动式流量控制阀的第 一实施例的剖视图。
图3A是根据本发明的、位于打开位置的气动式流量控制阀的第 一实施例的截面图。
图4是根据本发明的、位于充气位置(装填位置)的气动式流量控 制阀的第 一实施例的剖视图。
图4A是根据本发明的、位于充气位置的气动式流量控制阀的第 一实施例的截面图。
图5是现有技术的流量控制阀的气体释放速率和根据本发明的 气动式流量控制阀的气体释放速率的比较曲线图。
图6A是当阀芯从闭合位置向打开位置移动时，在本发明的气动 式流量控制阀阀芯上施加的力作为时间之函数的曲线图。
图7是根据本发明的、位于闭合位置的气动式流量控制阀的第 二实施例的剖视图。
图7A是根据本发明的、位于闭合位置的气动式流量控制阀的第 二实施例的截面图。
图8是根据本发明的、位于打开位置的气动式流量控制阀的第
二实施例的剖视图。
图8A是根据本发明的、位于打开位置的气动式流量控制阀的第
二实施例的截面图。 详细描述
图1是基于惰性气体的灭火系统10的示意图。多个惰性气体储 筒12位于需要保护的封闭房间14附近的贮存区域或房间中。惰性 气体储筒12包含惰性气体，在发生火灾或其它危险的情况下，其会 被释放入受保护房间14内。和每个筒12相关的是开环气动滑动流 量控制阀16，以用于可控地将气体释放到受保护房间14内。当位于 受保护房间14中的火警探测器18侦测到受保护房间14中的火警时， 控制面板20打开流量控制阀16。然后，气体就通过排出喷嘴22急 剧地泄放到受保护房间14内，以使受保护房间14中的氧气含量耗 尽并使火熄灭。
图2-4相应地显示了位于完全闭合位置、完全打开位置和重充 气位置的流量控制阀16的第一实施例的剖视图。图2A-4A相应地显 示了流量控制阀]6闭合、打开和重新充气时流量控制阀16在线A-A处的横断面图。图2是安装于筒12上的、位于完全闭合位置的流 量控制阀16的剖视图。流量控制阀16通常包括阀体24、可滑动式 阀芯26、弹簧28、电磁导阀30、环止动件(ringstop)32、调节螺丝33 和止动螺丝36。流量控制阀16调节惰性气体自筒12中的释放，以 控制受保护房间14内压力泄放(如图1所示)。
阀体24通常包括阀芯26、压力控制室38、背压力室40、气体 入口 42、气体出口 44和主流通道46。阀体24具有第一端48、第二 端50和位于第一端48和第二端50之间的阀座部分52。阀芯26容 纳于阀体24中，并且可在阀体24的第一端48和第二端50之间滑 动。阀体24和阀芯26在阀体24的第 一端48处形成压力控制室38, 在阀体24第二端50处形成背压力室40。在阀芯26接近第一端48
时，阀芯26相对于阀体24位于第一(闭合)位置，而当阀芯26接近 第二端50时其相对于阀体24则位于第二(打开)位置。
阀芯26的尺寸适于可滑动地接合阀体24且具有头部54，锥形 中间部56，和尾部58。尾部58的直径DT要大于头部54的直径Dh。 锥形部56的直径De要大于头部54的直径Dh和尾部58的直径DT， 并且其直径从头部54向尾部58逐渐增加。如图2中所示，在阀芯26 位于第一位置时，锥形部56落座于阀体24的阀座52中。由于锥形 阀座52具有与锥形部56相同的直径Dc,所以当锥形部56落座于阀 座52中时，锥形部56就密封了位于气体入口 42和气体出口 44之 间的主流通道46，使得气体不能通过气体入口 42到达气体出口 44。 阀芯26的头部54和尾部58承载着多个O形环60，其位于头部54 和尾部58的顶侧62和底侧64，以使O形环60接触阀体24并密封 阀体24和阀芯26之间的任何气体通道。O形环60确保气体不会通 过主流通道46而从压力控制室38或背压力室40逸出。
内限流孔66贯穿阀芯26的长度并连接压力控制室38和背压力 室40。具有直径D。的内孔66的第一部分68通过阀芯26的头部54 和锥形部56。具有可变直径Dv的内孔66的第二部分70通过阀芯26 的锥形部56的剩余部分和尾部58。在第二部分70邻接第一部分68 处，第二部分70的直径Dy要小于第一部分68的直径D。，然后逐 渐地增加并在第二部分70暴露到背压力室40处，使得第二部分70 的直径Dv接近等于第一部分68的直径D0。
为了控制从压力控制室38通过内孔66进入背压力室40的气体 速率，针阀72从阀体24的第二端50延伸。针阀72位于背压力室40 中，并且其尺寸大小适于在阀芯26向着第二位置移动时可滑动地接 合内孔66的第二部分70。针阀72是可变直径的针阀，并且在针阀 72进一步滑入内孔66内时，,人压力控制室38流入背压力室40内的 气体速率会逐渐地降低。
压力控制室38位于阀体24的第一端48处。压力控制室38和
第一端48具有适于接收头部54尺寸大小的直径D,。在阀芯26位于 第一位置时，压力控制室38接纳阀芯26的头部54，以使得阀芯26 的锥形部56邻近阀体24的第一端48。由于锥形部56的直径D。要 比第一端48的直径D,大，所以第一端48不能接纳锥形部56。这样， 当锥形部56邻近第一端48并压缩位于压力控制室38中的弹簧28 时，阀芯26就完全处在第一位置。弹簧28是压缩弹簧，并且在松 驰状态时对抗压缩。在激活流量控制阀16时，气体从筒12通过流 量控制通道74到达压力控制室38。
背压力室40位于阀体24的第二端50处，并且具有直径D2，直 径02略大于第一端48的直径D,。背压力室40的直径Ds的尺寸大 小适于接收尾部58。环止动件32位于背压力室40，并且在阀芯26 向第二位置移动时位于接合尾部58的位置。背压力室40由泄放通 道(bleed passage)76连接到筒12,并且在阀芯26位于第一位置时具 有和筒12相同的压力。
电磁阀30位于相邻背压力室40处，并且能够控制气体从背压 力室40通过泄放通道76而释放，泄放通道76连接背压力室40和 大气。电磁阀30 —般包括螺线管芯78、螺线管80、弹簧82和具有 通道86的针阀84。弹簧82把螺线管芯78向着闭合位置偏置。针阀 84连接到螺线管芯78并且相对于泄》丈通道76设置。在电^f兹阀30闭 合时，针阀84的通道86不与泄放通道76对准，而限制了气体从背 压力室40逸出。由于气体不能离开背压力室40，背压力室40中的 高初始压力、压力控制室38中的低初始压力和弹簧28结合使得主 流通道46和流量控制阀16保"l寺闭合。具有杠杆90和转动点92的 凸轮88位于接合螺线管芯78的位置上，以在控制面板20(如图1所 示)或螺线管78不能正常工作的情况下，进行手动控制。
在阀芯26位于第 一位置时，泄;故通道76和背压力室40填充有 来自筒12的惰性气体，并且具有和筒12及阀体24相同的压力。由 于电磁阀30是闭合的并且泄放通道76是阻塞的，来自筒12的气体
不能通过流量控制通道74进入压力控制室38内。压力控制室38中 的初始低压和背压力室40中的初始高压之间的这种压力差向着第一 位置推动阀芯26。由于弹簧38的延长和背压力室40的略大直径D2， 阀芯26还会向着压力控制室38偏置。在此位置，锥形部56接合阀 座52并紧固密封主流通道46，从而将流量控制阀16维持于闭合位 置。
图2A是位于闭合位置的流量控制阀16的截面图。能够从图2A 中看出，主流通道46的路径位于阀座52和锥形部56之间。在流量 控制阀16位于备用消防状态时，电磁阀30的电源是关闭的并且泄 放通道76是闭合的。压力控制室38和背压力室40之间的压力差使 阀芯26保持在第一位置，而锥形部56则接合阀座52并密封主流通 道46。结果是，气体不能通过主流通道46到达气体出口 44。
图3是位于打开位置的流量控制阀16的剖视图。在有必要从筒 12泄放气体时，电磁阀32就被打开，气体就被允许流通过流量控制 通道72。电^F兹阀32通常由控制面板20(如图1所示)电气式地激活。 在火灾或危险期间电源发生故障的情况下，流量控制阀16还能够通 过手工打开，这通过在转动点90处把杠杆88转动90度以促使凸轮 86接触螺线管芯78而实现。螺线管芯78被迫使向下并压缩弹簧80， 以使得针阀82的通道84与流量控制通道72共线。 一旦流量控制通 道72被打开，促动室40和背压力室42中的气动压力和弹簧28和30 的弹簧力就能够控制阀芯26的速度和气体泄放的速率。
背压力室42中的初始高压提供较大的力，以打破锥形部58和 阀座52的静摩擦(或由于长期贮存而产生的"约束")。当气体流通过 流量控制通道72并进入促动室40内时，筒12和阀体24中的压力 试图逐渐地平衡经过泄放通道74耗尽的、来自背压力室42的压力。 第一弹簧28的弹簧恢复力及促动室40和背压力室42之间的气动压 力相结合以克服阀芯26上的摩擦力，并确保流量控制阀16的打开。 当流量控制阀16接近平衡，而第一(压缩)弹簧28延长且第二(拉伸) 弹簧30松驰时，阀芯26逐渐地移动到第二位置。虽然当促动室40 和背压力室42中的压力衰减时，由于气动压力，阀芯26还一皮推向 背压力室42，主要还是第一弹簧28的弹簧恢复力向着第二侔置驱动 着阀芯26 。由阀体24中区域不同而产生的净气动力(net pneumatic force)的反作用力作用以使阀芯26的速度减慢，从而使得在受保护房 间14不会出现过压力。在尾部60的凸缘62接合阀体24的环止动 件34时，阀芯26就处于笫二位置并且停止了移动。
主流通道64的截面与阀芯26的位移成比例，并且当阀芯26的 位移是时间的线性函数时，流量控制阀16从最小区域到最大区域的 打开也是线性的。还能够通过^:定泄放通道74中的螺塞36而控制 气体泄放速率。当螺塞36被进一步拧入泄放通道74中并且来自背 压力室42的气体流被抑制时，背压力室42中的压力损耗速率就减 小。当螺塞36从泄放通道74纟皮拧开并且来自背压力室42的气体流 增加时，背压力室42中的压力损耗速率就增加了。
能够从图3A看出，在阀芯26从第一位置移动到第二位置时， 主流通道64不再受到限制，并且来自筒12的气体能够通过主流通 道64并在气体出口 46处泄放。
为了更好地示意阀座52和锥形部58是如何相互作用以闭合或 打开主流通道64的，图4和图4A相应地显示了位于闭合位置和打 开位置的流量控制阀16的剖4^L图。在流量控制阀16闭合时，锥形 部58紧固地落座于阀座52中，以使得气体不能通过主流通道64。 在阀芯26从第一位置移动到第二位置并且流量控制阀16打开时， 锥形部58就从阀座52分离，而阀芯的尾部60则接合阀座52。由于 阀座52的直径Dc大于尾部60直径DT,当阀芯26移动到第二位置 时，阀芯26和阀座52之间的距离H逐渐地增加，使得主流通道64 逐渐地打开，气体就能够围绕着阀芯26通过。
图5显示的是筒12中的气体已经被泄放后的流量控制阀16，此 流量控制阀16需要再充气以供后续使用。当惰性气体已经从筒12
释放后，流量控制阀16、阀芯26可能会由于摩擦和弹簧偏置而处于 未限定的位置。如此，在重新充气之前，阀芯26需要正确地置位于 阀体24中。这可以首先通过从筒12移去流量控制阀16而完成。气 体出口 46被去除盖子，打开泄放通道74，并且在气体入口 44处按 压流量控制阀16以使阀芯26移动到第二位置并打开主流通道64。
一旦阀芯26正确地位于阀4本24中，在安装到筒12上时，阀体 24就能够被充气到全压力状态(full pressure)。止动螺丝38首先下降 到阀体24内以把阀芯26固定到适当位置中。然后，电磁阀32闭合 以阻塞流量控制通道72，螺塞36完全插入泄放通道74内，使得气 体不能进入背压力室42。气体通过气体出口 46(其在充气过程期间作 为入口使用)，直至筒12和阀体24被充满。 一旦筒12和阀体24被 完全充气，就可以手工地从阀体24升起止动螺丝38，在第二弹簧30 的弹簧负荷和不平衡的气动力的作用下，阀芯26返回到第一位置， 闭合了主流通道64。
图5A是充气过程期间的流量控制阀16的截面图。在对流量控 制阀16进行充气装填时，主流通道64打开以允许气体通过进入阀 体24和筒12。
图6是来自现有技术的流量控制阀的气体A释放速率和来自流 量控制阀16的气体B释放速率的曲线图。可以从图5看出，现有技 术的流量控制阀会在很短的时间内以危险的高压将气体释放到封闭 房间内。在气体释放时，这可能会危及封闭房间内的任何人员和设 备。相反，流量控制阀16则以受控制的速率将气体释放到封闭房间 内。气体释放的初始速率逐渐地增加，并且通常在流量控制阀16打 开时保持稳定。当流量控制阀16中的气体被释放并且剩余在流量控 制阀16中的气体水平衰减时，启动室40和背压力室42的压力差和 气体释放率就逐渐地降低直至只有小量的气体留在流量控制阀16中
且不再有气体被喷射。
图7是阀芯26的线性位移LD和速度V作为时间的函数的曲线 图。当阀芯26从笫一位置移动到笫二位置时，阀芯26相对于第一 位置的位移作为时间的函数逐渐地增加，直至尾部60的凸缘62接 合阀体24的环止动件34，而^f吏流量控制阀16完全打开。相反，阀 芯26的速度作为时间的函数则在减小。阀芯26的初始速度必须足 够大，以使阀芯26 /人阀座52脱离。在阀芯26从阀座52移位后， 阀芯26的速度逐渐地降低，直至阀芯26位于第二位置并且在阀体24 中不能做任何进一 步的移动。
图7A是当流量控制阀16打开时施加到阀芯26上的力的示意 图。当阀芯26从第一位置移动到第二位置时，阀芯26具气动力PN、 摩擦力FR和弹簧力SP，其作用于阀芯26上。如图7中所示，在流 量控制阀16打开时，随着时间推移阀芯26的位移逐渐地增加。在 从第一位置移动到第二位置并且主流通道64打开时，这种逐渐的增 加依赖于阀芯26的速度。在流量控制阀16开始打开时，背压力室42 中的初始压力及阀芯26和阀体24之间的摩擦力提供了对抗第一弹 簧28的阻力。随着时间推移，第一弹簧28的力克服了气动力和摩 擦力以及第二弹簧30的力，从而允许主流通道64完全打开。
图8和图9是分别位于闭合位置和打开位置的流量控制阀100 的第二实施例的剖视图。尽管流量控制阀100在结构上不同于流量 控制阀16(在图2-4作过讨论)，流量控制阀IOO还是主要以与流量控 制阀16相同的方式工作。图8显示的是安装到筒12上的、位于闭 合位置的流量控制阀100。流量控制阀100—般包括阀体102、可滑 动式阀芯04、第一弹簧106、第二弹簧108、电磁阀110、环止动 件112、阻尼螺杆114、螺塞116和止动螺丝118。
阀体102 —般包括促动室120、背压力室122、气体入口 124、 气体出口 126和主流通道128。阀芯104的尺寸大小适于在阀体102 的第一端130和第二端132之间可滑动地4妄合阀体102。阀芯104 — 般包括头部134(包括沿着头部134周围的凸缘136),柱形中间部138， 尾部140(包括沿着尾部140周围的凸缘]42)和活塞144。
除了主流通道128的截面由活塞144控制外，阀体102和阀芯104 以与流量控制阀16相同的方式相互作用。活塞杆144在头部134的 凸缘136之间的第一端146处附接到柱形部分138,并在第二端152 处包括活塞头部148，其尺寸大小适于接合阀体102的锥形阀座150。 在流量控制阀100被闭合时，活塞头部148把位于促动室120、气体 入口 124和气体出口 126之间的主流通道128密封。在主流通道128 被密封时，气体就不能通过气体入口 124到达气体出口 126。
图9是位于打开位置的流量控制阀100的剖视图。在需要从筒12 中泄放气体时，电磁阀110就;波打开，气体就流通过连接筒12和促 动室120的流量控制通道154。当气体流通过流量控制通道154并进 入促动室120内时，背压力室122中的压力就逐渐地通过泄;改通道156 而耗尽，泄放通道156连接背压力室122和筒12。第一弹簧106的 弹簧恢复力及启动和背压力室120和122之间的气动压力的结合就 克服阀芯104上的摩擦力和任何残留的气动力，向着背压力室122 推动阀芯104并确保流量控制阀100打开。当气体释放造成筒12中 压力指数衰减时，阀芯104逐渐地移动到第二位置，第一弹簧106 延长而第二弹簧108则松驰，直至筒12的压力降到零。
主流通道128的截面是阀芯104和活塞杆144的活塞头部148 的位移的函数，而在阀芯104的位移是时间的线性函数时，流量控 制阀100从最小面积到最大面积的打开也是线性的。气体泄放速率 还能够通过设定流量控制通道154中的阻尼螺杆114及设定泄放通 道156的螺塞116来控制。阻尼螺杆114和螺塞116以与流量控制 阀16的螺塞36相同的方式工作(在图3中讨论过)。
一旦流量控制阀100已经完全^^皮泄;改，流量控制阀100被设计成 能够以与流量控制阀16相同的方式充气(在图5中讨论过)。
图11位于打开位置的流量控制阀200的剖视图。在需要从筒12 泄放气体时，电磁阀208就被打开且气体流通过泄放通道244。背压 力室218中的气体通过泄放通道244开始耗尽时，气体从筒12流入
压力控制室216内，接着经过内孔236进入背压力室218。由内孔236 施加的对流的限制和可变直径的针阀242在压力控制室216和背压 力室218之间产生压力差。压力差与与弹簧206相结合，并逐渐地 把阀芯204移动到第二位置。阀芯204的速度还能够通过调节泄放 通道244的阻尼而改变，这需要借助于调节螺丝212。调节螺丝212 以和第一实施例的螺塞36相同的方式工作(在图3中讨论过)。
施加到阀芯204的净气动力与阀体202和筒12的压力成比例， 并且对于特定设计的内孔236而言，能够通过设定排放阻尼而控制 此净气动力。 一旦阀芯204开始移动，针阀242就进一步接合内孔 236，并随着阀芯204从第一位置到第二位置的移动而形成增加的阻 尼。结果是，压力控制室216和背压力室218之间的相对恒定压力 差能够不依赖于衰减的压力而维持。恒定压力差导致阀芯204具有 恒定的速度。这需要使针阀242的直径轮廓相应于阀体202和筒12 中指数衰减的压力，以确保阀芯204的线性移动和主通道224的线 性打开。内孔236和调节螺丝212的手工调节相结合使得可以对气 体释放进行完全控制，并允许对不同系统配置采用适应性的释放时 间，而不必改变其设计。
可以从图11A中看出，在阀芯204从第一位置移动到第二位置 时，主流通道224不再受到限制，来自筒12的气体能够通过主流通 道224并在气体出口 222处泄》文。
流量控制阀200被设计成一旦气体^f皮从筒12和阀体202泄放就 能以和流量控制阀16相同的方式充气(在图5中讨论过)。
图12和13是位于闭合或打开位置的、本发明的流量控制阀300 的第四实施例的相应剖视图，并且将对之相互结合而讨论。图12A 和13A相应地示出了沿着线A-A取下的流量控制阀300的横断面图， 此时流量控制阀300是闭合或打开的。流量控制阀300 —般包括阀 体302、可滑动式阀芯304、弹簧306、电磁导阀308、环止动件310、 调节螺丝312和止动螺丝314。
阀体302 —般包括压力控制室316、背压力室318、气体入口 320、 气体出口 322和主流通道324。阀芯304的尺寸大小适于在阀体302 的第一端326和第二端328之间可滑动地接合阀体302。阀芯304 — 般具有头部330、锥形中间部332和尾部334。
除了内孔336和针阀338具有不同结构外，流量控制阀300的 第四实施例在设计和功能上与流量控制阀200相同(在图J0和11中 讨论过)。流量控制阀300的内孔336在通过阀芯304的整个长度内 具有恒定直径D。。与流量控制阀200的第二实施例类似，在针阀338 的第一端340处，针阀338从背压力室318突出，并且在阀芯304 移动到第二位置时，能够可滑动地接合内孔336。针阀338包括针阀 338的第二端344处的突出部342。突出部340具有比内孔336的直 径D。小的直径Dp，以允许气体受控地从压力控制室316流通到背压 力室318。
从图12A可以看出，在流量控制阀300处于备用消防状态时， 电f兹阀308的电源;故切断，并且泄;故通道344 #皮关闭。压力控制室316 和背压力室318之间的压力差将阀芯304保持在第一位置。结果是， 气体不能通过主流通道324。
在阀芯304从第一位置移动到第二位置时，主流通道324不再 受限制，来自筒12的气体就能够通过主流通道324并在气体出口 322(图13A)处泄i丈。
一旦气体从筒12和阀体302中泄放，流量控制阀300被设计成 以流量控制阀16相同的方式充气(在图5中做了讨论)。
一旦检测到火警或其它危险，本发明的气动式流量控制阀受控 地将惰性气体释放到封闭空间内。流量控制阀具有遮罩在阀体中的 阀芯，其可从第一位置滑动到第二位置。在阀体一端、阀体中与背 压力室相对的一侧，可滑动式阀芯和阀体形成压力控制室。由背压 力室和位于背压力室中的弹簧的施加的压力将滑动阀芯向着第一位 置偏置。
在滑动阀芯位于第一位置时，连接气体入口和气体出口的主流 通道完全关闭。在促动电磁阀之后，背压力室中的压力^皮释放，并 允许气体流入压力控制室内。结果是，阀芯逐渐地移动到第二位置
并逐渐地打开主流通道。这允"i午气体从筒通过流量控制阀并进入封 闭房间内。背压力室中的弹簧，压力控制室和背压力室之间的气动 压力，和在阀芯与阀体之间的摩擦力等相互竟争的力能够控制阀芯 的移动速率及进入封闭房间内的气体释放速率。
尽管参考优选实施例对本发明已经作了介绍，本领域技术人员 可以认识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以对其作形 式和细节上的改变。
权利要求
1.一种在气体传送时用于防止受保护区域中出现过压力的受控式压力释放阀，所述阀包括阀体，其具有气体入口和气体出口，所述气体入口用于连接包含一定压力的气体的气体容器，所述气体出口则用于将气体传送到所述受保护区域；可滑动式阀芯，其容纳于所述阀体中，所述可滑动式阀芯具有第一端和第二端，并有能够在第一位置和第二位置之间移动；主流通道，其连接所述气体入口和所述气体出口，所述主流通道随着所述可滑动式阀芯的线性移动而增大；第一室，其位于所述可滑动式阀芯的所述第一端的邻近处，所述第一室具有第一气体压力；第二室，其位于所述可滑动式阀芯的所述第二端的邻近处，所述第二室在所述可滑动式阀芯上施加第二气体压力，使得所述第二气体压力将所述可滑动式阀芯向着所述第一位置偏置；弹簧，其用于在所述第一位置偏置所述可滑动式阀芯；及阀促动器，其用于促动所述阀，其中在所述阀被促动时，所述第一室和所述第二室与所述气体入口连通，并且所述可滑动式阀芯以一定的速率被推动到所述第二位置，所述速率是至少一个所述室中减小的气动气体压力的函数。
2. 根据权利要求1所述的阀，其特征在于，所述可滑动式阀芯 的速度由所述第 一气体压力，所述第二气体压力和所述弹簧来控制。
3. 根据权利要求2所述的阀，其特征在于，所述第一室具有第 一直径，而所述第二室具有第二直径，所述第二直径大于所述第一 直径。
4. 根据权利要求3所述的阀，其特征在于，所述阀促动器是电磁导阀。
5. 根据权利要求4所述的阀，其特征在于，所述阀还包括锥形 阀座，以用于在所述可滑动式阀芯位于所述第 一 位置时闭合所述主 流通道，并在当所述可滑动式阀芯移动到所述第二位置时用于打开 所述主流通道。
6. 根据权利要求5所述的阀，其特征在于，所述可滑动式阀芯 还包括锥形主体，以用于在所述可滑动式阀芯位于所述第 一位置时 接合所述锥形阀座。
7. 根据权利要求所述的阀，其特征在于，所述阀还包括连接 所述气体入口和所述第 一 室的流量控制通道。
8. 根据权利要求1所述的阀，其特征在于，所迷阀还包括用于 将所述第二压力从所述第二室中释放的泄放通道。
9. 根据权利要求8所述的阀，其特征在于，所述阀还包括能够 与所述泄放通道接合的突出部，用以控制气体压力从所述第二室通 过所述泄放通道的释放。
10. 根据权利要求9的所述阀，其特征在于，所述阀还包括贯 穿所述可滑动式阀芯的内通道，用以连接所述第一室和所述第二室。
11.根据权利要求10所迷的阀，其特征在于，所述阀还包括能 够与所述内通道可滑动地接合的针阀。
12. 根据权利要求11所迷的阀，其特征在于，所述内通道是可 变直径的内通道，而所述针阀是可变直径的针阀。
13. 根据权利要求12所迷的阀，其特征在于，当所述可变直径 的针阀可滑动地接合所述内通道时，所述可变直径的内通道在所述 第一室和所述第二室之间产生受控的压力差。
14. 一种用于控制受保护房间内的气体压力释放的开环气动式 流量控制阀，所述开环气动式流量控制阀包括阀体，其具有第一端和第二端，气体入口和气体出口；可滑动式阀芯，其容纳于所述阀体内并且能够在第一位置和第 二位置之间滑动，所述可滑动式阀芯具有第 一端和第二端；200580050006.9权利要求书第3/4页弹簧，其用于将所述可滑动式阀芯向着所述第一位置偏置；第一室，其位于所述阀体的所述第 一端和所述可滑动式阀芯的所述第一端之间；第二室，其位于所述可滑动式阀芯所述第二端和所述阀体所述 第二端之间，所述第二室具有气体压力；主流通道，其位于所述气体入口和所述气体出口之间，其中， 在所述可滑动式阀芯位于所述位于第 一位置时，所述主流通道是闭 合的，而在所述可滑动式阀芯〗立于所述第二位置时，所述主流通道 是完全打开的；及阀促动器，其用于促动所述阀，其中，在促动所述阀时，所述 第一室和所述第二室与所述气体入口相连通，并且所述可滑动式阀 芯以一定的速率被推动到所述第二位置，所述速率是至少一个所述 室中减小的气动气体压力的函lt。
15.根据权利要求14所迷的开环气动式流量控制阀，其特征在 于，所述开环气动式流量控制阀还包括出口 ，所述出口连接到所述 第二室以用于释放所述气体压力。
16. 根据权利要求5所述的开环气动式流量控制阀，其特征在 于，所迷开环气动式流量控制阀还包括突出部，其能够与所述出口接合以用于控制所述气体压力^v所述第二室的释放。
17. 根据权利要求16所述的开环气动式流量控制阀，其特征在 于，所迷开环气动式流量控制阀还包括锥形阀座，用于打开和闭合 所述主流通道。
18. 根据权利要求17所述的开环气动式流量控制阀，其特征在 于，当所述可滑动式阀芯的位移是时间的线性函数时，所述主流通 道从最小面积到最大面积线性地打开。
19. 根据权利要求18所述的开环气动式流量控制阀，其特征在 于，所述开环气动式流量控制阀还包括贯穿所述阀芯的内通道，所 述内通道连接所述第一室和所述第二室，所述开环气动式流量控制阀还包括能够滑动地接合所述内通道的针阀。
20.根据权利要求19所述的开环气动式流量控制阀，其特征在 于，所述内通道是可变直径的内通道，而所述针阀是可变直径的针 阀，其中，当所述可变直径的4十阀可滑动地接合所述内通道时，所 述可变直径的内通道在所述第一室和所述第二室之间产生受控的压 力差。
全文摘要
本发明提供了一种受控式压力释放阀，其包括阀体，该阀体具有用于连接气体容器的气体入口和用于将气体传送到受保护区域的气体出口。该受控阀包括容纳于阀体中的可滑动式阀芯，其在第一位置和第二位置之间滑动。该可滑动式阀芯具有第一端和第二端。主流通道连接气体入口和气体出口，并随着可滑动式阀芯的线性移动而增大。滑动阀芯由第二室和弹簧施加的气体压力向着第一位置偏置。
文档编号F16K31/12GK101194122SQ200580050006
公开日2008年6月4日 申请日期2005年4月7日 优先权日2005年4月7日
发明者F·孙, L·A·普里尔, M·A·莱利克, M·多罗班图, S·米亚诺维克, U·G·韦迪亚, Z·乔德里 申请人:丘伯国际控股有限公司