CN101208136B - 隔膜锁销阀 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于自动喷水灭火系统的阀。该阀具有一带有入口和出口的腔。设置在该腔内的关闭件是可移动的，以关闭和打开该入口。一锁销与关闭件接合以保持它处于关闭位置。该锁销还与一可变形的隔膜接合。该隔膜响应施加到其上的压力而产生变形，并允许该锁销在与所述关闭件接合的锁闭位置和远离该关闭件的未锁闭位置之间移动。当隔膜被减压时，它允许锁销移动并脱离与该关闭件的接合，其在来自入口的流体压力的作用下打开并允许流体流过该阀。

Description

隔膜锁销阀
技术领域
本发明涉及用于控制流体流动的阀，特别涉及用于自动喷水灭火系统中的阀。
背景技术
当在建筑物中存在大量的易燃物品时，需要用于建筑物例如办公楼，仓库，旅馆，学校以及类似建筑物的火灾防护的自动喷水系统。这些易燃物品可能在建造建筑物本身的材料中，以及建筑物的内容物，例如家具或贮藏品中发现。
图1显示了自动喷水灭火系统10的示意图，系统10包括连接到管道网14的喷水头12，管道网14延伸通过要被保护的建筑物(图中未示)。管道网14通过控制阀18连接到加压水源16或其它灭火流体。响应指示火灾的一个或多个物理参数的变化，例如管道网中的压力变化，或如下所述的建筑物内的温度升高，启动器20控制着阀18的打开。可使用各种类型的启动器，例如在美国专利No.6378616，美国专利No.6666277和美国专利No.6708771中公开的那些启动器，所有这些专利包含在此作为参考。
此处所述的灭火系统10可以是任意类型的，但干式喷水灭火系统是优选的，因为它应用更广泛，更有效。干式系统使用启动器20，其响应来自不同的检测器的一个或多个信号而打开阀18并向管道网14提供水。与所谓的“雨淋灭火”或“预动作”系统相比，在启动之前，管道网14通常从加压气体源22，例如压缩机或储气罐充满加压空气或氮。因而干式系统可以在未加热的环境中使用，其承受比冰冻温度更低的温度，而不用害怕管子由于管子中的水在冰冻后膨胀而破裂。
当充分加压时，管道网内的气体的状态可以用来指示火灾的状态并触发干式系统的启动。火的热量将引起喷水头打开，使得加压气体从管道网中溢出，并导致系统内的压力降低。启动器20通过导管24连接到管道网，其使得启动器能够感应到压降，同时作为响应通过打开阀18触发系统。在它打开阀18之前，启动器还可以需要一附加的、指示火灾状态的独立信号，例如来自温度传感器26的信号。这种系统称为双互锁预动作系统，因为它们可以防止水由于故障，破损或喷水头的意外打开而无目的的排出。
图2显示了根据现有技术的、用于自动喷水灭火系统的控制阀28。阀28具有一连接到加压水源16的入口30和一连接到管道网14的出口32。阀瓣34转动安装在阀内。阀瓣的旋转运动打开和关闭控制到系统的流体流动的入口。当对入口加压时，阀瓣将响应该压力而打开，因此必须通过转动安装在阀内的锁销36保持处于关闭状态。锁销36通过可在气缸40内往复运动的活塞38保持与阀瓣34接合。活塞38优选通过弹簧42偏压，以远离并释放锁销36，但是活塞通过由将入口连接到气缸的导管44提供的水压保持与该锁销接合。一导管46将气缸40连接到启动器20。当启动器接收到指示火灾的信号时，它释放气缸40内的压力，使得活塞38能够在弹簧42的偏压力下移动并释放锁销36。这使得阀瓣34能够打开，并且将水供给到管道网14。应注意如果阀瓣34和彼此相对的锁销36的几何形状以及它们的旋转轴设置为使得在气缸内没有足够的反作用压力的情况下，作用在阀瓣上的入口30中的水压将使该锁销转动，并驱动活塞38进入气缸40，那么弹簧42可以省去。
根据现有技术的控制阀28存在的缺点在于：对于制造和维护来说它们很复杂并且昂贵。对于更简化的、具有更少的可用于自动喷水灭火系统的移动部件的阀设计存在着明显的需要。
发明内容
本发明涉及一种用于控制流体流动的阀。该阀包括一腔，其具有一入口和出口以及可移动安装在该腔内的关闭件。该关闭件可在阻挡入口的关闭位置和远离入口的打开位置之间移动。该腔具有一柔性隔膜，其可根据施加到其上的压力而变形。一锁销可移动安装在腔内。该锁销具有可与隔膜接合的第一部分和可与该关闭件接合的第二部分。该锁销通过响应流体压力的隔膜的变形与关闭件接合。只要存在施加到隔膜上使其产生变形的压力，那么锁销就保持该关闭件处于关闭位置。响应施加到其上的压力的释放，隔膜产生变形时，该锁销发生移动脱离与关闭件的接合，从而允许关闭件移至打开位置。
优选阀包括第二腔。隔膜在第一和第二腔之间形成一流体密封的界面。通过向第二腔加压，压力施加到隔膜上。
阀还可包括一与第二腔处于流体连通的启动器。响应预定的信号，例如指示火灾状态的信号，该启动器向第二腔加压和减压。
本发明还包括一自动喷水灭火系统。该系统包括多个与管道网处于流体连通的喷水头。加压水源通过如上所述的控制阀也与管道网处于流体连通。该系统还包括控制隔膜加压的启动器，用于响应一个或多个指示火灾的状态的信号而打开该阀。
附图说明
图1是用于灭火的自动喷水系统的示意图；
图2是根据现有技术的活塞锁闭阀的纵向剖视图；
图3是根据本发明的隔膜锁销阀的纵向剖视图，所示阀处于关闭位置；以及
图4是图3中所示的、但处于打开位置的隔膜锁销阀的纵向剖视图。
具体实施方式
图3显示了根据本发明、用于图1中所示的自动喷水灭火系统10的控制阀18。阀18包括一腔52，其具有可连接到加压水源16的入口54，和可连接到管道网14的出口56。底圈58环绕该入口54。阀关闭件60可移动安装在腔52内。优选地，该阀关闭件包括可转动安装、用于绕轴64旋转的阀瓣62。阀瓣62可在图3中所示的、与底圈58接合并阻挡入口54的关闭位置和图4中所示的、远离底圈和入口旋转的打开位置之间转动。
阀瓣62优选通过弹簧66偏压至关闭位置，弹簧刚性足够大，使得在入口内没有水压的情况下，使阀瓣转动至与底圈58形成接合的位置，另外响应入口内的水压，弹簧允许阀瓣打开。阀瓣62的弹簧偏压对于如下文详细说明的重新启动阀是很有利的。
锁销68还可移动地设置在腔52内。锁销68优选可绕轴70旋转，并具有可与该阀瓣62接合的台肩72。锁销68可在图3中所示的锁闭位置和图4中所示的未锁闭位置之间移动，其中在锁闭位置，台肩72与阀瓣62接合，在未锁闭位置，锁销远离阀瓣旋转并脱离与阀瓣的接合。优选地，锁销68通过如下文说明的偏压弹簧74偏压至未锁闭位置。
锁销68具有一与柔性隔膜78接合的面76。隔膜78优选由纤维补强橡胶制成，并且设计为可承受持续两小时的600psi的最小压力。隔膜优选在腔52和第二更小的腔80之间形成一流体密封界面。第二腔80使得可以方便地对隔膜加压和减压。这种加压和减压使隔膜产生变形，这使得锁销在锁闭位置和未锁闭位置之间旋转，从而或者保持阀瓣处于关闭位置或者释放它使它可转动至打开位置。
优选地，通过将源连接到腔的导管82，腔80通过来自加压水源16的水加压。该腔还通过导管84(同样见图1)与启动器20处于流体连通。如下面关于系统操作的上下文所述，阀18的控制通过启动器20实现。
作为自动喷水灭火系统10的部件的阀18通过导管86连接到加压水源16。阀88设置在源和控制阀18之间的导管86中，以允许将控制阀设置到如下文所述的准备状态。导管82连接到阀88和源16之间的导管86。阀90设置在源16和第二腔80之间的导管82内。当阀18设置到准备状态时，阀90用于对腔80加压。导管82还具有限制元件92，其限制流体从源16到腔的流动，以确保如下所述的阀18的恰当工作。
阀18通过第一关闭阀88和90(同样见图1)被设置为准备状态，如图3所示，然后通过阀中的排水口(图中未示)将阀和管道网14中的水排出。阀88的关闭撤销了来自阀入口54的水压，使得在偏压弹簧66的力的作用下，阀瓣62能够移动至所示的关闭位置。偏压弹簧66的使用使得阀可以在没有入口压力的情况下自动关闭。当系统在其被触发之后重新启动时，这是很方便的，因为它不需要手动关闭阀瓣。需要注意地是锁销68通过弹簧74偏压至打开位置，以允许阀瓣不受阻碍地关闭。一旦阀瓣关闭，阀90就打开。这使得水可以从加压源16通过导管82流入腔80，对腔加压并使隔膜78变形。由所施加的压力对隔膜产生的变形使锁销68旋转至锁闭位置(如图所示)。随着锁销的转动，台肩72与阀瓣接合。然后阀88打开，从而向入口54加压。与阀瓣接合的锁销台肩72保持它对入口压力的密闭。阀18因而处于准备状态。入口压力还通过导管84传递至启动器20。排空水的管道网14受到来自源22的气体加压，然后管道网的气体压力通过导管24传递至启动器。如果存在，附加的传感器26也可被启动，由此系统10处于准备模式。
如果火灾的状态发生在一个或多个喷水头12附近，那么这些喷水头打开，使得管道网14中的压力下降。如果存在，传感器26还检测火的存在，例如，通过温度的升高或者燃烧气体的存在。管道网14中的压降通过导管24传递至启动器20，来自传感器26的其它信号也通过通信线路94传输到启动器。启动器20接收由下游压降和传感器信号传达的信息，并且确定实际的火灾的状态是否存在。如果参数表明火灾存在，那么启动器20通过使水从腔80通过导管84流动的速度大于从加压水源16通过导管82供给的水的速度而使腔80减压。导管82中的节流孔92通过该导管提供一降低的流速，确保当启动器减压时，水从腔80中流出。
如图4所示，腔80的加压使得隔膜78发生变形。暴露于来自源16的压力的阀瓣62在锁销68的台肩72上施加一力。因为台肩与锁销转轴70是有偏移的，所以产生一个扭矩，其使该锁销转动至打开位置。不再加压的隔膜78向腔80内变形，允许锁销转动。当锁销68转动时，台肩72与阀瓣62脱开，此时阀瓣62基本是不受约束地从关闭位置转动到打开位置，从而允许水从源16流到管道网14，其在这里通过打开的喷水头12排出。
根据本发明、使用一用于阀启动的可变形隔膜的控制阀提供了一种简单的阀设计，其具有更少的需要更少维护的移动部件，并且制造的成本更低。

Claims (18)

1.一种用于控制流体流动的阀，所述阀包括：
具有入口和出口的第一腔；
可移动安装在所述第一腔内的关闭件，所述关闭件可在阻挡所述入口的关闭位置和远离所述入口的打开位置之间移动；
柔性隔膜，其可响应施加到所述隔膜上的流体压力而产生变形；
可移动安装在所述第一腔内的锁销，所述锁销具有可与所述隔膜接合的第一部分和可与所述关闭件接合的第二部分，所述锁销通过响应所述流体压力的所述隔膜的变形与所述关闭件接合，从而保持所述的关闭件处于所述关闭位置，所述锁销在所述隔膜响应所述流体压力的释放而产生变形时产生移动而脱离与所述关闭件的接合，从而允许所述关闭件移至所述打开位置；以及
第二腔，所述隔膜在所述第一和第二腔之间形成流体密封的界面。
2.根据权利要求1所述的阀，还包括与所述第二腔处于流体连通的启动器，所述启动器响应预定信号对所述第二腔进行加压和减压。
3.一种用于控制流体流动的阀，所述阀包括：
具有入口和出口的第一腔；
安装在所述第一腔内的关闭件，所述关闭件可在阻挡所述入口的关闭位置和远离所述入口的打开位置之间移动；
具有柔性隔膜的第二腔，所述隔膜包括在所述第一和第二腔之间形成的流体密封界面，所述隔膜在所述第二腔的加压和减压时可产生变形；以及
可移动安装在所述第一腔内的锁销，所述锁销具有可与所述隔膜接合的第一部分和可与所述关闭件接合的第二部分，当对所述第二腔加压时，所述隔膜变形并移动所述锁销与所述关闭件形成接合，从而保持所述关闭件处于所述关闭位置，当对所述第二腔减压时，所述隔膜变形并允许所述锁销移动脱离与所述关闭件的接合，从而允许所述关闭件移至所述打开位置。
4.根据权利要求3所述的阀，其特征在于：所述关闭件可在所述打开和所述关闭位置之间转动移动。
5.根据权利要求4所述的阀，包括将所述关闭件偏压至所述关闭位置的偏压元件。
6.根据权利要求3所述的阀，其特征在于：所述锁销可在与所述关闭件接合的第一位置和与所述关闭件脱离的第二位置之间转动移动。
7.根据权利要求6所述的阀，包括将所述锁销偏压至与所述关闭件脱离的所述位置的偏压元件。
8.一种用于控制流体流动的阀，所述阀包括：
具有入口和出口的第一腔；
可转动安装在所述第一腔内的关闭件，所述关闭件可在阻挡所述入口的关闭位置和远离所述入口转动的打开位置之间移动；
具有柔性隔膜的第二腔，所述隔膜设置在所述第一和第二腔之间，所述隔膜在所述第二腔的加压和减压时可产生变形；以及
可转动安装在所述第一腔内的锁销，所述锁销具有可与所述隔膜接合的第一部分和可与所述关闭件接合的第二部分，当对所述第二腔加压时，所述锁销与所述关闭件接合，并保持所述关闭件处于所述关闭位置，当对所述第二腔减压时，所述锁销移动脱离与所述关闭件的接合，从而允许所述关闭件移至所述打开位置。
9.根据权利要求8所述的阀，还包括在所述入口和所述第二腔之间延伸的导管，所述导管对所述第二腔加压到与所述入口中的压力基本相同的压力。
10.根据权利要求8所述的阀，还包括与所述第二腔处于流体连通的启动器，所述启动器响应指示火灾状态的预定信号对所述第二腔加压和减压。
11.根据权利要求10所述的阀，其特征在于：所述信号包括所述启动器内的压力变化。
12.根据权利要求8所述的阀，还包括将所述关闭件偏压至所述关闭位置的偏压元件。
13.根据权利要求12所述的阀，其特征在于：所述偏压元件包括与所述关闭件接合的弹黄。
14.根据权利要求8所述的阀，还包括偏压所述锁销与所述关闭件脱离接合的偏压元件。
15.根据权利要求14所述的阀，其特征在于：所述偏压元件包括与所述锁销接合的弹簧。
16.一种自动喷水灭火系统，包括：
多个喷水头；
与所述喷水头处于流体连通的管道网；
与所述管道网处于流体连通的加压水源；
与所述管道网和所述加压水源处于流体连通的阀，所述阀控制到所述喷水头的流体流动，并包括：
具有入口和出口的第一腔；
设置在所述第一腔内的关闭件，所述关闭件可在阻挡所述入口的关闭位置和远离所述入口的打开位置之间移动；
柔性隔膜，其可响应施加到所述隔膜上的流体压力而产生变形；
可移动安装在所述腔内的锁销，所述锁销具有可与所述隔膜接合的第一部分和可与所述关闭件接合的第二部分，所述锁销通过响应所述流体压力的所述隔膜的变形与所述关闭件接合，从而保持所述关闭件处于所述关闭位置，所述锁销在所述隔膜响应所述流体压力的释放而产生变形时产生移动而脱离与所述关闭件的接合，从而允许所述关闭件移至所述打开位置；
控制所述隔膜的加压的启动器，用于响应指示火灾状态的参数，打开所述阀；以及
第二腔，所述隔膜在所述第一和第二腔之间形成一流体密封的界面。
17.根据权利要求16所述的自动喷水灭火系统，还包括在所述加压水源和所述第二腔之间实现流体连通的导管，所述导管用来自所述加压水源的水对所述第二腔加压。
18.根据权利要求16所述的自动喷水灭火系统，还包括在所述管道网和所述启动器之间延伸的导管，所述管道网用气体加压，所述启动器响应所述管道网内的气体压力的降低对所述第二腔减压。
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