具有监控开关的电磁件的制作方法

本发明总体上涉及一种电磁阀。更具体地，本发明涉及一种用于确保电磁阀的正确安装的监控装置。

背景技术：

灭火系统使用高压下灭火剂材料的加压容器。这些加压容器安装在一个系统中，该系统包括从每个容器到与火灾检测或火灾报警开关相关的位置的管道设施，该开关用于启动灭火剂材料从容器经由管道设施的输送以扑灭火灾。启用闭锁电磁件以使联接到容器的排放阀操作，从而将灭火剂材料从加压容器释放到用于输送灭火剂材料至火灾处的管道设施。

必须定期测试与加压容器的排放阀联接的电磁阀，以确保其中包含的磁线圈正确地操作。在测试期间，从电磁阀取下磁线圈。由于这种系统通常包含许多这样的电磁阀，因此必须从系统中移除每个电磁阀的磁线圈，进行测试，并确保其通过测试并重新安装到系统中。时常，一个或多个磁线圈没有被正确地重装(或根本没有重装)，这是通常未检测到的主要问题。

国家消防协会(nfpa)已通过要求，必须“监控”具有电致动器的灭火系统，并在系统的释放控制面板上设置系统损坏的声音和视觉指示。本发明旨在满足这些要求，以及检测磁线圈中的一个是否正确安装。

本发明的设备还必须具有耐用且持久的构造，并且在使用寿命期间用户也应该很少或不需要进行维护。为了提高本发明设备的市场吸引力，它还应该具有廉价的结构，从而为其提供最广泛的市场。最后，还有一个目的是实现所有上述优点和目标，而不会带来任何实质性的相对缺陷。

本发明提供这样的电磁阀。根据本文提供的对本发明的描述，本发明的这些和其它优点以及其它发明性特征将是显而易见的。

技术实现要素：

在一方面，提供了一种电磁阀的实施例。所述电磁阀包括具有检测装置的电磁部、阀体、电枢组件和检测板。所述电枢组件具有延伸穿过所述电磁部的第一端和延伸到所述阀体内的第二端。所述检测板配置成与所述检测装置相互作用，以产生指示所述电磁部是否安装在所述阀体上的信号。

在一些实施例中，所述检测板布置在所述电磁部和所述阀体之间。并且，在所述电磁阀的实施例中，所述检测板可绕所述电枢组件旋转。在这样的实施例中，所述检测板能绕着所述电枢组件旋转360°。

在其它实施例中，所述电磁部布置在所述阀体和所述检测板之间。在一些这样的实施例中，所述电磁阀进一步包括锁定螺母。所述锁定螺母配置成附接至所述电枢组件的第一端并且在所述锁定螺母从所述电磁阀移除时保持所述检测板。在某些优选实施例中，所述电磁部包括适于接收所述检测板的至少一部分的凹部。

各种检测装置都是可能的。在一些实施例中，所述检测装置为具有柱塞的限制开关。在这些实施例中，所述柱塞由所述检测板致动以产生信号。在其它实施例中，所述检测装置是光传感器。在其它实施例中，所述检测装置和所述检测板利用位于所述检测装置和所述检测板之一上的、且感测所述检测装置和所述检测板中另一个的接近度的接近传感器相互作用。在可替换实施例中，所述检测装置和所述检测板利用位于所述检测装置和所述检测板之一上的rfid传感器和位于所述检测装置和所述检测板中另一个上的rfid芯片相互作用。

在电磁阀的特定实施例中，所述电磁阀进一步包括位于所述电枢组件上的永磁体，使得所述电磁阀作为闭锁电磁阀运行。

在一个特别的应用中，所述电磁阀安装在灭火或火灾喷淋系统中。在这种应用场合中，所述电磁阀可适于在接收到来自所述灭火或火灾喷淋系统的控制单元的信号时控制灭火剂流体的释放。

在另一方面，提供电磁阀的另一实施例。所述电磁阀包括阀体、电磁部和可旋转板。所述电磁部能相对于所述阀体旋转至第一角度取向，并且所述可旋转板能相对于所述阀体旋转至第二角度配置。进一步地，所述第二角度配置优选等于所述第一角度配置。

在电磁阀的这些实施例中，所述可旋转板能相对于所述阀体旋转至360°的角度取向。

在电磁阀的其它实施例中，所述电磁部包括适于接收所述可旋转板的至少一部分的凹部。在这些实施例中，所述电磁部能与所述可旋转板一起相对于所述阀体旋转。具体地，所述电磁部可进一步包括适于接收电线的管道端口。于是，所述管道端口能与所述电磁部和所述可旋转板一起相对于所述阀体旋转。另外，所述电磁部可进一步包括检测装置。在这种实施例中，所述检测装置优选与所述可旋转板相互作用，以产生指示所述电磁部是否安装在所述阀体上的信号。

在实施例中，所述电磁部布置在所述阀体和所述可旋转板之间。然而，在其它实施例中，所述可旋转板布置在所述电磁部和所述阀体之间。

在另一方面，提供了一种锁定螺母的实施例，该锁定螺母配置成附接至电磁阀的电枢组件。所述锁定螺母包括具有适于接合所述电枢组件的内孔的柱体构件、和与所述柱体构件的外周边接合的环构件。所述环构件从所述柱体构件的表面凸伸，并且所述环构件配置成当从所述电磁阀移除所述锁定螺母时保持所述电磁阀的检测板。

在锁定螺母的实施例中，所述锁定螺母进一步包括围绕所述柱体构件的圆周凹槽，使得所述环构件能安置在所述圆周凹槽中。所述锁定螺母还可以包括围绕所述柱体构件的圆周凸出部，使得所述圆周凸出部在空间上以等于或大于所述检测板厚度的距离与所述环构件隔开布置。

从以下详细描述并结合附图，本发明的其它方面、目的和优点将变得更加明显。

附图说明

附图包含在说明书中并形成说明书一部分，这些附图示出了本发明的若干方面并且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是根据示例性实施例的包含带检测装置的电磁阀的灭火系统的方框图；

图2是根据示例性实施例的带有检测装置的电磁阀的等距视图；

图3是图2所示的带有检测装置的电磁阀的剖视图；

图4是图2所示的带有检测装置的电磁阀的剖面及局部分解图；

图5是根据一个示例性实施例的可与带有检测装置的电磁阀一起使用的检测板的视图；

图6是根据示例性实施例的带有检测装置的电磁阀的第二实施例的剖视图；

图7是图6所示的带有检测装置的电磁阀的实施例的剖面及局部分解图；以及

图8是根据示例性实施例的锁定螺母的视图，该锁定螺母构造成保持可与带有检测装置的电磁阀一起使用的检测板。

虽然将结合特定优选实施例描述本发明，但并不意图将本发明限制成这些实施例。相反，其目的是涵盖包含在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有替代方案、变型和等同物。

具体实施方式

总体上参考附图，提供了包括检测装置的电磁阀的各种实施例。电磁阀特别适用于灭火系统(更具体地说，用于控制如水、氩气、二氧化碳、氮气等灭火剂流体的释放)，并且主要在灭火系统的背景下进行描述。然而，该讨论仅作为示例提供，而不是限制。本领域技术人员将从本公开中容易地认识到，本发明的带有检测装置的电磁阀可用于各种不同的应用场合。此外，虽然讨论了灭火系统，但电磁阀可以与其它系统一起使用，包括干湿管道喷淋系统、雨水喷淋系统、预作用系统、泡沫水喷淋系统、喷水系统和水雾系统等。

图1示意性示出了灭火系统10。灭火系统10通过排出火灾区域中的气体来操作以降低火灾区域中的氧气量，从而减少可用于燃烧反应的燃料量。没有足够水平的氧气，火就会熄灭。为了置换火灾周围区域的氧气，火灾区域内其它气体的浓度会增加。这种置换气体(下文称为“灭火剂流体”)尤其包括氩气、氮气和二氧化碳。值得注意的是，为了扑灭火灾，氧气水平不需要降低到零。相反，可以使氧气水平低于21％的典型大气浓度，这将使停留在火灾附近的建筑物中的任何人员能够呼吸。

灭火剂流体存储在加压容器20中，所述加压容器布置在设置有灭火系统10的建筑物中或周围。典型的灭火系统10将包含多个加压容器20。灭火剂流体从加压容器20的释放由排放阀30控制。单个排放阀30可以控制从灭火系统10中所有加压容器20的灭火剂流体的释放，或者可以为灭火系统中的每个加压容器20设置排放阀30。

当灭火剂流体从加压容器20通过排放阀30释放时，灭火剂流体通过分配网40分布在整个建筑物中。分配网40包括连接到在建筑物内的各个点处散布的排放喷嘴的水管设施管道。取决于灭火系统10，分配网40可以将灭火剂流体输送到仅检测到火灾的区域或整个建筑物。

控制单元50触发灭火剂流体从加压容器20的释放。控制单元50接收来自烟雾检测器、温度感测器或其它热机械火灾传感器的指示存在火灾的电信号或机械信号。在接收到这样的信号时，控制单元50向电磁阀100提供电脉冲。气动管线在电磁阀100和排放阀30之间延伸，使得排放阀30被气动致动。在启用灭火系统10之前对气动管线加压，使得排放阀30处于关闭状态，即没有灭火剂流体从加压容器20释放。由于电磁阀100也是关闭的，因而在启用灭火系统10之前气动管线保持加压。因此，当控制单元50向电磁阀100提供电脉冲时，电磁阀100打开，从气动管线释放空气。气动管线中的压力下降将排放阀30致动到打开位置，释放存储在加压容器20中的灭火剂流体。由此，电磁阀100的正常工作对于灭火系统10的运行是至关重要的。如果电磁阀100例如在检查之后未正确安装或缺失，灭火系统10在发生火灾时将不会运行。

如图2所示，电磁阀100通常包括阀体102和电磁部104。阀体102限定入口端口106(图3中示出)和出口端口108。电磁部104控制流体从入口端口106通过阀体102及流出出口端口108的流动。在图1的灭火系统10的背景下，入口端口106连接至在电磁阀100和排放阀30之间延伸的气动管线。出口108不需要特别连接到任何部件，因为气动管线中的空气可以简单地释放到环境中。电磁部104是电致动的。通过电线110向电磁部104提供电信号，并且这些电线通过管道端口112进入电磁部104的壳体111。

现参考图3，阀体102包括与入口106和阀室122流体连通的入口孔120。阀室122进一步与出口孔124流体连通，并且出口孔124与出口端口108流体连通。因此，经过阀体102的流体流从入口端口106发生，流经入口孔120，进入阀室122，经出口孔124流出，并通过出口端口108流出阀体102。流动能够以这种方式发生，除非与出口孔124线性对齐的电枢126阻挡流体流经阀室122。

电磁阀100为常闭阀，换言之，在默认设置中电枢126阻止流体流过阀室122。在通过电磁部104致动电枢126时，电枢126将从出口孔124上方的其默认位置退回到缩回位置，允许流体流通过阀体102。图3描绘了处于缩回位置的电枢126。在优选实施例中，孔塞127在出口孔124周围提供密封，以防止流体从阀室122泄漏。在其它实施例中，电磁阀100可以为常开阀，其中电枢126的默认设置允许流体流通过阀室122。

通过弹簧130和磁线圈132之间的相互作用来控制电枢126是处于默认位置还是缩回位置。仍参考图3，电枢126和弹簧130线性地布置在电枢轴套134内，该电枢轴套适于容纳在电磁部104的第一孔135内。电枢126、弹簧130和电枢轴套134一起被称为电枢组件136。电枢轴套134具有第一端134a和第二端134b，其中第二端134b安置于阀体内。弹簧130为压缩弹簧并布置在电枢126和电枢轴套134的第一端134a之间。在特定实施例中，电枢126包括弹簧130所安置于其中的弹簧腔137。磁线圈132在形状上优选地为柱形，并且围绕电枢轴套134周向地布置。

在操作中，电枢126通过来自弹簧130的机械力保持在默认位置。为了使电枢126移动到缩回位置，磁线圈132被来自电线110的电流激磁(energized)，以便产生足以克服机械弹簧力的磁力。因此，只要磁线圈被激磁，电枢126就可以保持在缩回位置。

在另一实施例中，电磁阀100是闭锁电磁阀。在这样的实施例中，在电枢轴套134的第一端134a设置永磁体。如果电枢126与永磁体接触，则永磁体具有足以将电枢126保持在缩回位置的磁力。然而，由于弹簧130是压缩弹簧，因此电枢126保持在离永磁体足够远的距离处，使得永磁体的磁力在该距离处不足以克服弹簧力。于是，在闭锁电磁阀的实施例中，当磁线圈132被激磁时，磁场强度是足够强以克服机械弹簧力。通过这种方式，即使当磁线圈132被去激磁(de-energized)时，电枢126也与永磁体接触并且可以由永磁体保持在那里。

因为电枢126通过磁线圈132的致动仅能在默认位置和缩回位置之间移动，所以周期性地检查磁线圈132以确保正确地作用。如果磁线圈132不起作用，则灭火系统10的控制单元将不能触发电磁阀100以释放排放阀组件和清洁剂缸上的压力。当电磁部104与阀体104接合时，未测试磁线圈132，这是因为正确作用的磁线圈132的激磁将导致电枢126缩回，从而触发灭火系统10的不希望的启用。

如图4所示，为了检查磁线圈132，使电磁部104从阀体102脱离。通过移除在电枢轴套134的第一端134a处与设置在电枢组件136上的柱140接合的锁定螺母138，使电磁部104从阀体102脱离。锁定螺母138可通过各种适当的方式与柱140接合，包括螺纹附接、穿销、摩擦接合(垫片)等。一旦锁定螺母138被移除，使用者可以简单地在电枢组件136和柱140上滑动电磁部104，直至其从阀体102清除。

当电磁部104从阀体102移除时，电枢组件136和柱140与阀体102保持在一起，如图4所示。电枢轴套134以流体密封的方式安置在阀体中。如图4所示，阀体102的特征在于向内延伸的周向脊部142，在电枢轴套134的第二端134b上的向外延伸的周向台阶部144抵靠着该周向脊部。脊部142和台阶部144之间的接触确保了电枢轴套134以合适的深度插入到阀体102中(例如，使得电枢轴套134不会过深地插入阀体102)。在优选实施例中，使用布置在电枢轴套134的第二端134b的外表面150上的通道148内的垫片146来产生电枢轴套134与阀体102之间的流体密封。

在检查磁线圈132之后，将电磁部104重新附接到阀体102上。电磁部104的正确重装对于确保电磁阀100的正确作用是重要的。为了帮助确保电磁部104被正确地重装，在电磁部104的壳体111中设置检测装置152。壳体111包括容纳检测装置152的第二孔154。

检测装置152与阀体102上的检测板155(本文中也称为“可旋转板”)一起工作。这样，电磁部104需要正确地安装在阀体102上，以便检测装置152与检测板155相互作用，使得检测装置152测量出电磁部104被正确安装在阀体102上。

检测板155通常为长椭圆形(oblong)，并且被接收在电磁部104的底表面(即近侧面向阀体102的表面)上的凹部156中。凹部156具有与检测板155基本相同的形状。如图5所示，检测板155限定了孔157，在电枢轴套134的第二端134b插入阀体102之前，电枢轴套134的第二端134b通过该孔插入。回到图4，电枢轴套134的第二端134b包括与检测板155的表面接触的外周唇缘158，以防止检测板155在电枢轴套134上滑动(例如，当移除电磁部104进行检查时)。因此，在组装时且如图4所示，检测板155位于电枢轴套134的外周唇缘158和阀体102之间。优选地，当容纳在凹部156中时，检测板155与电磁部104的底表面齐平，如图3所示。

如图3和图4所示，检测装置152为具有柱塞160的限制开关159。限制开关159利用支座162定位在第二孔154内，调整该支座以将限制开关159保持在特定高度使得柱塞160从第二孔154延伸预定距离。带有接触板166的按钮164布置在柱塞160下方。按钮164在由电磁部104的、近侧面向阀体102的那个表面限定的平面下方(即在由电磁部104的底表面限定的平面下方)延伸。

当电磁部104正确安装在阀体102上时，按钮164将接触检测板155，将按钮164的接触板166驱动到限制开关159的柱塞160中。可替换地，限制开关159的柱塞160可以做得足够长，使得柱塞160接触检测板155以触发限制开关159。

在一个实施例中，限制开关159可以是常闭开关，使得当没有按下柱塞时电流流过限制开关。通过这种方式，当电磁部104从阀体102移除或不正确地安装在阀体102上时，电流将流过限制开关，提供了电磁阀100不可操作的信号。因此，除非电磁部104缺失或不正确地安装在阀体102上，否则将不提供信号。信号可以是听觉的(如哔哔声或警报声)、视觉的(如绿灯或“解除警报”信号)、触觉(即振动)、或者前述中的一个或多个的组合。在另一实施例中，限制开关159是常开开关，以至于除非按下柱塞160，否则电流不会流过限制开关159。通过这种方式，当电磁部104正确安装在阀体102上时，电流将流过限制开关159，提供电磁阀100可操作的信号。尽管如此，本领域技术人员将从本发明中认识到，包括使用常开或常闭开关的配置的其它配置可以提供各种信号以指示电磁部104是否缺失和/或是否被正确安装。

可使用其它检测装置152代替限制开关。例如，检测装置152可以是光传感器，其对位于检测板155上或由检测板155引起的反光片、光源或无光作出响应。另外，检测装置152可以是感测检测板155上的标签的接近度的接近传感器。更进一步地，检测板155可以包括rfid芯片，其由包括rfid传感器的检测装置152读取。这些实施例不意味着限制，并且本领域技术人员容易从本发明中认识到，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以使用其它检测装置152。

检测板155还为电磁阀100提供了另一个显著的优点。检测板155能够绕着电枢组件136旋转，并且因为检测板155容纳在电磁部104底表面中的凹部156内，所以电磁部104将与检测板155一起绕着电枢组件136旋转。以这种方式，管道端口112的位置可以绕着电磁阀100移动360°。该特征有助于电磁阀100的安装，因为包含布线的管道可以延伸到电磁阀100，而安装者不必以紧实角度弯曲管道或者笨拙地摆放工具以将管道拧紧到管道端口112中。

图6和图7示出了电磁阀的另一个实施例，其中与图2至图4中所示的实施例相比，检测板位于电磁部的相反侧。对于图6和图7，该实施例中的电磁阀的部件基本是相同的并且用相同的名称进行表示，但是附图标记增大了一百。

如图6所示，电磁阀200包括阀体202和电磁部204。然而，检测板255(也称为“可旋转板”)并不像前面的实施例那样放置在电磁部204和阀体202之间，而是布置在电磁部204和锁定螺母238之间。为了容置检测板255，可以在电磁部204的顶表面(即电磁部204的在锁定螺母238近侧的表面，如图6所示)中设置凹部256。优选地，当检测板255容纳在凹部256中时，检测板255与电磁部204的顶表面齐平。

由于检测板255位于电磁部204的顶表面而不是底表面上，所以检测装置252和例如图3所示的实施例比较起来是反向的。在图6所示的实施例中，检测装置252为带有柱塞260的限制开关259。因而，在图6的实施例中，柱塞260被定向成向上面朝电磁部204的顶表面并由此面朝检测板255。同样，与先前的实施例一样，可以使用其它检测装置252来代替限制开关，包括光感开关、接近开关、rfid传感器等。

图7描绘了电磁阀200的视图，其中电磁部204已与阀体202和电枢组件236分离。如同先前的实施例，通过在电枢组件236的端部处从柱240移除锁定螺母238来拆卸电磁阀200。如图7所示，当锁定螺母238被移除时，检测板255优选地与锁定螺母238保持在一起。以这种方式，电磁阀200的拆卸件的数量减少，由此也降低了放错部件的可能性。此外，通过用锁定螺母238移除检测板255，操作者将确信地使检测板255从检测装置252脱离，以使得系统将检测到电磁部204未安装在阀体202上。

因此，不管检测板255的移动以及检测装置252的定向，电磁阀200都以与前述实施例几乎相同的方式操作。换言之，当电磁部204从阀体202和电枢组件236移开时(例如以对电磁部204进行检查)，检测装置252与检测板255如图7所示的那样分开。如上所述，该分离中断信号、改变信号或产生传递电磁阀200状态的信号。

如上所述并且如图8所示，电磁阀200的该实施例的锁定螺母238适于在从电磁阀200移开锁定螺母238时保持检测板255。锁定螺母238包括延长的柱体构件270，其具有适于接合电枢组件236的柱240的内孔272(如图6和图7所示)。在图8中，检测板255的孔口257的尺寸设置成与柱体构件270的外表面紧密接合。以这种方式，检测板255嵌套在柱体构件270上并滑动到锁定螺母238上。检测板255当放置在锁定螺母238上时可保持围绕柱体构件270自由旋转。

柱体构件270包括圆周凹槽274，该圆周凹槽形成到柱体构件270的外表面中并朝着柱体构件270的底部放置(相对于图8所示的锁定螺母238的朝向)。凹槽274适合于接收环构件276。在实施例中，环构件276为弹性材料，例如橡胶垫片，使得环构件276能被拉伸以配合在柱体构件270周围，然后收缩以紧密地接合凹槽274。然而，在其它实施例中，环构件276可以为例如通过焊接、胶合和/或其它熔合工艺在柱体构件270周围组装的刚性材料。环构件276设计成从柱体构件270的外表面凸伸。同样如图8所示，也可绕着柱体构件270的顶部设置圆周凸出部278。在特征为环构件276和圆周凸出部278的实施例中，在从电磁件的电枢组件移除锁定螺母238时，这些特征适于将检测板255保持在锁定螺母238上。因而，环构件276(和附带的凹槽274，如果设置的话)与圆周凸出部278之间的空间至少对应于检测板255的厚度。

为了适应锁定螺母238的额外尺寸，电磁部204可包括第二凹部280，如图7所示。从那里可以看出，第二凹部280在适于接收检测板255的凹部256下方延伸。

如在图2至图4以及图6至图7所示的实施例中展示的那样，检测板155、255可以放置在电磁部104、204的顶表面或底表面上。通常，检测板155、255的放置仅影响检测装置152、252的朝向。但是，在任一朝向上，电磁部104、204必须正确地安装在阀体102、202上，以便检测板155、255与检测装置152、252接合。而且，与图2至图4的实施例中的电磁部104一样，图6和图7的电磁部204保留有相对于阀体202旋转360°的能力。将检测板155、255放置在电磁部104、204的顶表面或底表面上将为电磁阀100、200提供相同的优点。

本文引用的所有参考文献，包括出版物、专利申请和专利均通过引用结合到本文中，其程度如同每个参考文献被单独且具体地用于通过引用并入并且在本文中完整地阐述。

在描述本发明的上下文中(特别是在以下权利要求中)，使用术语“一”、“一个”和“所述”以及类似的指代应被解释为涵盖单数和复数，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。除非另有说明，术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”应被解释为开放式术语(即，意味着“包含但不限于”)。除非本文另有说明，否则本文中对数值范围的描述仅旨在用作分别指代落入该范围内的每个单独值的简写方法，并且每个单独的值并入本说明书中，如同其在本文中单独引用一样。除非本文另有说明或上下文明显矛盾，否则本文所述的所有方法均可以以任何合适的顺序进行。除非另外说明，否则本文使用的任何和所有实施例或示例性语言(如“诸如”)仅旨在更好地阐释本发明，而不是对本发明的范围进行限制。说明书中的任何语言都不应被解释为表示任何未要求保护的要素对于本发明的实施是必不可少的。

本文描述了本发明的优选实施方式，包括发明人已知的实施本发明的最佳方式。在阅读上述描述后，那些优选实施例的变型对于本领域技术人员来说会变得显而易见。发明人期望本领域技术人员适当地采用这些变型，并且发明人希望以不同于本文具体描述的方式实施本发明。因此，本发明包括适用法律允许的、所附权利要求中所述主题的所有变型和等同物。并且，除非本文另有说明或上下文明显矛盾，否则本发明涵盖上述要素的所有可能变型的任意组合。