CN101711320A - 单动排出阀 - Google Patents
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Abstract
一种用于排出容器的容纳物的单动排出阀。所述阀具有阀体、在所述阀体内被支撑的易碎的密封件、以及螺线管。所述阀体具有通过其中的通道，所述容纳物通过所述通道排出。在所述密封件完好无损时所述密封件密封所述通道。所述螺线管包括能够从第一位置移动到第二位置的衔铁。随着所述衔铁的移动，多个销或齿撞击所述易碎的密封件并使其破碎。磁铁将所述衔铁保持在第一位置，直到所述螺线管被启动。所述衔铁基本位于所述通道外部，从而使得排放是无阻碍的。在一个实施方式中，当多个销被衔铁带动时，多个销径向往复运动并撞击易碎的圆顶形密封件的侧壁。在其他实施方式中，衔铁上的齿或者衔铁路径中的销，平行于衔铁的移动而往复运动并撞击易碎盘。
Description
申请人/发明人
发明人1：
理查德·H·爱德华兹
国籍：美国
住所：斯蒂尔布鲁克路6971
德国城，TN 38138-1523
相关申请的交叉引用
不适用
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不适用
参考光盘
不适用
发明背景
1.技术领域
本发明总体上涉及用于从加压存储容器中释放气态、液态、或干性材料的排出阀，特别涉及用于从加压存储容器中释放材料的遥控单动排出阀。
2.信息公开声明
通常希望提供一种排出阀，以便从加压容器释放诸如气体或液体或其混合物、或者干性材料或粉末这样的材料，而且还希望远程启动这种阀。通常，要释放的材料是腐蚀性的并能够在该阀启动之前随着时间的推移而腐蚀该阀的内部部件。已知的现有解决方法是采用炸药使活塞驱动穿孔元件(piercing element)穿过阀的密封件，但是如果与能够点燃的易燃放电材料一起使用，那么这种解决方法是不受欢迎的。
因此，希望提供一种能够遥控的单动排出阀，以便在压力的作用下排出容器中的容纳物。还希望在启动之前该阀的内部部件没有暴露于待释放的加压材料。这种阀的应用包括释放灭火材料、在生化战争实验室中释放反作用剂、以及在飞机和船中紧急释放燃料。当用于紧急释放燃料或其它液体时，该阀能够从位于诸如燃料箱这样的容器的底部区域上的通道排出，而该容器中的液体的重量提供了通过该阀进行排放的压力，而且期望这种阀具有大小可变的尺寸以适应期望的排放速率。
初步的专利性检索得到了下面的专利及专利公开文本，其中一些或许与本发明相关：Sundholm等，2005年1月20日公布的美国专利申请公布2005/011552；Harris等，1974年12月10日授权公告的美国专利3,853,180；Rozniecki，1975年10月28日授权公告的美国专利3,915,237；Zehr，1977年2月8日授权公告的美国专利4,006,780；Thomas，1999年7月6日授权公告的美国专利5,918,681；Thomas，2000年12月26日授权公告的美国专利6,164,383；Ahlers，2005年6月21日授权公告的美国专利6,107,940；McLane Jr，2006年10月10日授权公告的美国专利7,117,950。
此外，下面的专利参考文件也是已知的：Hardesty，1976年10月5日授权公告的美国专利3,983,892；Wittbrodt等，1990年1月16日授权公告的美国专利4,893,680；Swanson，1994年4月5日授权公告的美国专利5,299,592；James，2001年2月20日授权公告的美国专利6,189,624；Grabow，2003年9月16日授权公告的美国专利6,619,404。
Sundholm等人在美国专利申请公布2005/011552的图2中公开了一种推进穿孔元件以刺穿盘的炸药(explosive charge)，而图3公开了一种使穿孔元件刺穿盘的压力驱动活塞。Harris等人在美国专利3,853,180中公开了一种使销刺穿阀门密封件并在压力的作用下释放灭火介质的爆破雷管。Rozniecki在美国专利3,915,237中公开了一种由切割齿圈刺穿、由炸药驱动的可破裂盘。在第1栏、第45至50行，Rozniecki公开了采用红外线和紫外线传感器来感测火。Hardesty在美国专利3,983,892中公开了一种具有使隔膜密封件断裂的电雷管的爆炸阀。Zehr在美国专利第4,006,780号中公开了一种用于灭火的断裂端头，其中熔线熔化并促使弹簧支撑的冲头将密封盘断裂。Wittbrodt等人在美国专利4,893,680中公开了用于灭火系统的传感器，并在第3栏第27至30行公开了螺线管和炸药激活型爆破阀。Swanson在美国专利5,299,592中公开了一种具有弹簧加载的止回阀的电动阀，该弹簧加载的止回阀具有电磁铁操纵的导阀。Thomas在美国专利5,918,681中公开了一种用于机动车的灭火系统，在该系统中，爆破导火管推进从活塞开始轴向延伸的销，以刺穿缸体的密封出口，从而释放灭火材料，而另一替换实施方式公开了用螺线管推进该活塞和销。Thomas在美国专利6,164,383中的公开与他在美国专利5,918,681中的公开类似，并另外公开了具有传感器的控制电路。Ahlers在美国专利6,107,940中公开了一种阀，在该阀中应用压力弹药筒启动器来使令易碎的盘破裂的压力阀释放灭火材料。James在美国专利6,189,624中公开了一种灭火器，在该灭火器中，在烟火设备中所使用的火柴头(matchhead)雷管被用于移动具有锋利尖部的活塞，以便该尖部将隔膜切断并促使灭火材料的释放。Grabow在美国专利6,619,404中公开了一种位于飞行器中甲板下面的灭火器管道系统，它的排放喷嘴位于客舱和机组舱中。McLane，Jr.在美国专利7,117,950中公开了一种与电动爆破导火管或电动螺线管相结合的手动排放灭火系统，它将活塞从内缩位置移动到延伸位置，从而使具有穿孔构件的撞击工具刺穿密封件并使灭火剂得到释放。
这些参考文件中没有一个，单独或者结合，公开或暗示了本发明。
发明内容
本发明是一种能够被远程启动的单动排出阀。螺线管使衔铁往复运动，从而促使易碎的密封件破裂以及通过该阀来释放加压容器中的容纳物。一个或多个销或者齿由衔铁驱动以击碎该易碎的密封件。当该密封件破碎时，穿过该阀及其衔铁的开口的、未堵塞的通道释放该容器中的容纳物。优选由一个或多个磁铁将该衔铁保持在第一位置。直到该螺线管启动。
本发明的一个目的是提供一种能够被远程启动以在压力下排出容器中的容纳物的单动排出阀。本发明的又一目的是在启动之前该阀的内部容纳物不暴露于待释放的加压材料。本发明的又一目的是该阀在排出后能够容易地修理以用于随后的重新使用。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式沿着该阀的一个直径的截面图，其中示出了处于第一位置的衔铁；
图2也是本发明的第一实施方式沿着与图1相同的直径的截面图，但是其中示出了处于第二位置中的衔铁，在所述第二位置处往复运动的销已经击碎了易碎的密封件；
图3是本发明的第一实施方式的衔铁沿着其一个直径的截面图；
图4是本发明的第一实施方式的销的侧视图；
图5是本发明的第三实施方式的销的侧视图；
图6是本发明的第三实施方式的俯视图；
图7是本发明的所有实施方式的出口帽的侧视图；
图8是本发明的第三实施方式的基座的截面图；
图9是本发明的第三实施方式的线轴的侧视图；
图10是本发明的第三实施方式的线轴基本上沿着图9所示的线10-10的俯视图；
图11是象征性地示出了与本发明的阀一起使用的传感器和启动电路的示意性框图；
图12是本发明的第二实施方式沿着其一个直径的截面图，其中示出了处于第一位置的衔铁，并在虚线框中示出了向第二位置移动的衔铁，在该第二位置处齿撞击易碎的密封件；
图13是本发明的第二实施方式基本上沿着图12中的线13-13的仰视横向视图，其中示出了这些磁铁的底座；
图14是本发明的第三实施方式沿着其一个直径的截面图，其中示出了处于第一位置的衔铁，并在虚线框中示出了向第二位置移动的衔铁，在该第二位置往复运动的销撞击易碎的密封件；
图15是本发明的第二实施方式的衔铁基本上沿着图16所示的线15-15的仰视图；
图16是本发明的第二实施方式的衔铁的侧视图；
图17是本发明的第三实施方式的底座的俯视图，出于说明的目的，在虚线框中示出了套管螺钉(casing screw)的位置；
图18是本发明的第三实施方式的底座基本上沿着图17所示的线18-18的截面图，出于说明的目的，在虚线框中示出了套管螺钉的位置。
发明详述
参照图1-18，示出了本发明的单动排出阀的三个优选实施方式1.20、2.20和3.20。对于该阀的所有实施方式的识别参考编号的标记类似，即这三个实施方式的参考编号分别以“1.”、“2.”和“3.”为前缀，而各个实施方式的类似的结构特征具有相同的后缀(例如，“1.20”、“2.20”和“3.20”。应当理解，各个优选实施方式的许多方面基本上是相同的，所以将仅仅详细讨论不同之处，应当理解，各个实施方式的类似的结构特征实现类似的功能。
该阀的所有实施方式1.20、2.20和3.20分别包括连接到加压容器24的阀体1.22、2.22和3.22，并且所有实施方式的阀体分别具有通道1.26、2.26和3.26，当如下文所描述的那样该阀被打开时，经由这些通道来排放该容器中的容纳物。加压容器24中的容纳物可以是任何加压材料，例如气体或液体或它们的组合、或干性材料或粉末。当用来紧急释放燃料或其它液体时，该阀从附图中所示的角度倒置，能够从位于诸如燃料箱这样的容器的底部区域上的出口排出，而该容器中的液体的重量提供了通过该阀进行排放的压力。为了便于制造和改进性能，本发明的所有实施方式优选基本上是圆柱对称的，从而沿着该阀的一个直径的截面图将足以展示该阀的结构。然而，没有要求该阀必须是圆柱对称的，可以在不背离本发明范围的情况下使用其它的结构。此外，本发明阀的所有实施方式的其中一个优势是它能够容易地向较小或较大的尺寸变化以提供较大的排放通道来适应任何期望的排放流速率。
该阀的所有实施方式还分别包括易碎的密封件1.28、2.28和3.28并在下文对它们进行详细描述，该密封件容纳于该阀体中并在该密封件完好无损时密封该通道。该易碎的密封件可由玻璃、聚碳酸酯或金属制造，但在附图所示的优选实施方式中，该易碎的密封件由玻璃、优选由众所周知的便宜的钠钙玻璃制造。由金属制造的易碎的密封件的结构是众所周知的，并通过在该密封件中通过机械加工或更通常地通过化学蚀刻来形成一个或多个槽来实现。构造金属易碎的密封件的一种不期望的特性是某些金属会与该容器中的容纳物发生化学反应，如通过腐蚀或污染，而该密封件在该阀启动之前阻碍了那些容纳物的释放。由于这个原因，优选采用玻璃或聚碳酸酯材料的易碎的密封件易碎的密封件。应当注意，在本发明的所有实施方式中，该易碎的密封件易碎的密封件将阀的所有部件与加压容器中所容纳的材料隔离，因此在排放之前，该阀的部件没有遭受来自该容器中的容纳物的可能的腐蚀或污染，或者没有与该容器中的容纳物发生化学反应。
该阀的所有实施方式还分别包括螺线管1.30、2.30和3.30并在下文对它们进行更详细的描述，该螺线管用于选择性地连接到诸如电池或其它电功率源这样的电源32、用于选择性地启动衔铁1.34、2.34和3.34，该衔铁在下文螺线管的详细描述中进行描述。如下文中对各个优选实施方式所描述的那样，该衔铁从第一位置向第二位置移动，并移动每个实施方式的撞击装置(分别用1.36、2.36和3.36表示，用于使易碎的密封件破裂为至少两片)，从而随着衔铁移动到第二位置令撞击装置使该密封件破裂。该易碎的密封件的破碎或破裂提供了对现有阀的改进，现有的阀仅仅刺穿密封件而没有使该密封件破裂或破碎成碎块，因此没有打开一个用于快速释放加压容器中的容纳物的放大的通路。在所有的实施方式中，如下文的详细描述中所解释的，该通路(分别用1.26、2.26和3.36表示)优选穿过该衔铁，该衔铁基本上位于该通路的外部并优选环绕该通路。此外，在所有的实施方式中，该通路优选具有中心对称轴线，分别为1.37、2.37和3.37，沿着该中心对称轴线该衔铁从所述第一位置向所述第二位置往复运动。
具体参照图1-4和7，现在将详细解释本发明的阀的第一优选实施方式1.20的结构。
阀1.20的阀体1.22包括壳体1.38、由多个螺钉1.42将其保持在壳体1.38中的上盖板1.40、和基座1.44。基座1.44由铝制成并具有插入容器24的开口48的凸缘1.46，然后环绕基座1.44的周边将基座1.44通过焊点50焊接到容器24上，以将基座1.44密封到容器24上。应当理解，优选在将基座1.44焊接到容器24上之后再装配与测试阀1.20。应当理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下，本发明的所有实施方式可以等同地具有从该阀的入口(分别为1.52、2.52和3.52)开始延伸的、众所周知的螺纹管(未示出)，用于将插入物拧进容器24的匹配螺口而不是将基座焊接到该容器上。
阀体1.22具有入口1.52、出口1.54和通道1.26，通道1.26贯穿阀体1.22而将入口1.52与出口1.54连接，从而当易碎的密封件1.28破碎时，允许容器24中的容纳物通过阀1.20得到释放。
阀1.20的易碎的密封件1.28通常是圆顶状的或者套管状的，在它的底座处具有密封边缘部分或凸缘1.56，该底座被紧紧地、密封地包裹在壳体1.38和基座1.44之间的阀体1.22中。位于基座1.44中的圆槽1.60内的凸缘1.56的下表面上的众所周知的腈O形环1.58提供了在密封件1.28完好无损时防止容器24中的加压的容纳物泄露的严密的密封，而凸缘1.56附近的、位于壳体1.38和基座1.44之间的密封件1.28的紧密包裹，在密封件1.28没有提前破损的情况下通过凸缘1.56处密封件1.28的高剪切力提供了用于承受容器24中的压力的极大的强度。阀1.20在凸缘1.56的上表面和阀壳体1.38之间具有众所周知的腈垫圈1.62，以便在将阀壳体1.38组装到基座1.44上期间减缓易碎的密封件2.28的凸缘1.56受到的破坏，因为那两个零件是在螺纹1.64处以螺纹的方式安装在一起的。
阀1.20包括含有线圈1.66的螺线管1.30，线圈1.66由一段缠绕在坚硬的阳极氧化铝线轴1.70上的导线1.68构成，阳极氧化铝线轴1.70环绕圆柱状的芯体1.72。应当理解，线轴1.70完全被导线1.68缠绕，而出于说明的目的，仅仅示出了部分导线1.68。还应当理解，如果将线圈1.66缠绕在外部固定装置上并随后用灌注胶灌注以保持其形状，那么可以去掉线轴1.70，从而允许在由该线轴所占据的空间中放入附加的线圈绕组，如果极端环境状况需要，那么线圈1.66也可以放入阀1.20中的空间中。
螺线管1.30还包括衔铁1.34，当给线圈1.66通电以在其中产生磁场时，衔铁1.34从图1所示的第一位置向图2所示的第二位置向上往复运动。所有实施方式的衔铁以及所有实施方式的芯体和阀体以及阀体的壳体都优选由诸如SAE C1017合金材料或等同材料这样的、具有低碳成分的所谓的“电工硅钢”或“变压器钢”构成，以便提供符合要求的磁性能。如果该衔铁和该阀体的零件将遭受腐蚀环境，那么将优选为那些零件提供防腐蚀涂层以防止腐蚀。可替换地，可以使用具有磁性能的不锈钢，或者这些零件的表面可以镀有诸如镍这样的材料以防止腐蚀。
传统的现有螺线管结构是为了螺线管的快速操作而设计的，这需要非常低质量的衔铁。与这些教导相反，本发明的衔铁必须具有可观的质量以产生足够的动能来使易碎的密封件破碎。作为经验法则，衔铁(分别为1.34、2.34和3.34)的质量应该优选至少为阀体(分别为1.22、2.22和3.22)的质量的二分之一，以便大部分的磁能参与该衔铁的运动，从而产生足够的力来使易碎的密封件破碎。由于当该螺线管工作时该衔铁向着该螺线管的中心往复运动，所以构造该阀以便该衔铁从恰好偏离该螺线管的中心的第一位置开始其往复运动，以及以便当所述撞击装置击打并使得该易碎的密封件破碎时，所述第二位置在该衔铁的往返运动到达该螺线管的中心之前出现。已经发现，使易碎的密封盘破碎所需要的力与该易碎的密封盘的材料和厚度有关。衔铁被选择为提供在撞击该易碎的密封件之前允许足够达到最大速度的预行程的磁场强度和物理尺寸。在将适当的电信号应用到该线圈2.5至3.0毫秒后，调整输入给该线圈的电功率以强制该线圈达到最大磁力。提供给该线圈的电压和电流、该衔铁的物理尺寸和质量、该撞击装置(下文中描述)的销或齿的数目、和盘尺寸与材料随着给定阀的尺寸的需要而进行调整，以便可重复地破坏该阀的易碎的密封件。第一实施方式1.20优于第二和第三实施方式2.20和3.20之处是，在第一实施方式1.20中，衔铁1.34位于线圈1.66外面并因此大于其它实施方式的衔铁，因而衔铁1.34可以比衔铁2.34、3.34具有更大的质量。
应当理解，易碎的密封件1.28、2.28和3.28必须被设计成具有足够容纳容器24中的压力的强度，并仍然能够被每个实施方式的撞击装置所击碎，如下文所述。对于给定的密封件而言，其强度由所使用的材料、该材料的厚度、夹紧(grip)该密封件的方式、和该密封件上表面缺陷的有或无来决定。如果期望更牢固的密封件，那么可以通过诸如抛光或热处理来去除表面缺陷。如果期望较易毁坏的密封件，那么可以通过诸如蚀刻来增加表面缺陷。在本发明的优选实施方式中，没有发现增加或去除表面缺陷的必要。
阀1.20还包括用于使易碎的密封件1.28破碎成至少两片的撞击装置1.36，撞击装置1.36由衔铁1.34驱动以在衔铁1.34进入所述第二位置时使易碎的密封件1.28破碎。在本发明的第一实施方式1.20中，撞击装置1.36包括至少一个被安装以用于在阀体1.22中在相对于衔铁1.34的径向平面中进行往复运动的销1.74，该往复运动的平面还包括衔铁1.34的对称轴线并且销1.74优选被安装用于垂直于易碎的密封件1.28的圆顶部分1.84的侧壁进行往复运动。衔铁1.34具有在衔铁1.34从图1所示的第一位置向图2所示的第二位置移动时啮合销1.74的末端1.78的凸轮部分1.76，从而使销1.74的尖头1.80用力地撞击易碎的密封件1.28的圆顶部分1.84的侧壁1.82，从而将密封件1.28分成至少两片，即图2所示的具有位于基座1.44和壳体1.38之间的凸缘1.56的密封件的残余部分1.28′和至少一个通过通道1.26被容器24中的压力排出的密封碎片1.28″。优选地，阀1.20包括多个成角度地围绕衔铁1.34的轴线分布的销1.74，以便在侧壁1.82附近在多个撞击点处共同地撞击密封件1.28，从而向衔铁1.34提供对称力，以便在衔铁1.34往复运动并用凸轮带动销1.74时不使衔铁1.34有约束力(bind)。每个销1.74优选由洛式硬度C30的硬度表面渗碳硬化钢构成以便在撞击密封件1.28时防止尖头1.80变钝，并且每个销1.74穿过各自的孔1.86延伸。应当理解，衔铁1.34具有预加工成凸轮形的部分(pre-camming portion)1.87以使衔铁1.34具有往复运动的预行程部分，在该往复运动期间其能够在通过衔铁1.34的凸轮部分1.76啮合销1.74的末端1.78之前建立起足够的动能。
在所有的实施方式中，阀1.20可以选择性地具有优选由诸如尼龙这样的耐久材料制造的、插入它的出口1.54的排放帽88，而且帽88的圆形凸缘90与出口1.54中的匹配槽1.92啮合，以便将帽88容纳于出口1.54中直到阀1.20启动。帽88的目的是防止诸如泥等这样的碎屑(debris)在阀启动之前阻碍阀。当阀排放容器24中的容纳物时，逸出材料的压力能够容易地将帽88从出口1.54吹走。
为了在所述螺线管启动之前将该衔铁保持在第一位置，一个或多个磁铁1.94被安装于阀体中例如孔1.96中以便磁性地将衔铁1.34锁紧在第一位置中，而且这些磁铁必须具有足够的强度以便在该螺线管启动之前衔铁1.34不会由于该阀可能接收的机械冲击而从第一位置释放，因为在该螺线管启动之前该衔铁的提前释放能够导致不期望的易碎的密封件的破碎。当螺线管启动后线圈正在产生其全部的磁能时，该锁紧也将衔铁保持在其第一位置，以便该线圈能够将最大的动能传给衔铁，从而产生较大的撞击力来击碎易碎的密封件。如果用弹簧将衔铁保持在所述第一位置，那么在该衔铁向第二位置移动时该弹簧将阻碍该衔铁，从而减小该衔铁击碎易碎的密封件的动能。如果用胶将衔铁保持在所述第一位置中，从而为了从该第一位置释放该衔铁，该螺线管将不得不克服该胶的粘结力，这种胶会因温度和湿度而恶化并因此随着时间的推移而变弱，从而导致该衔铁从该第一位置提前释放。在本发明的所有实施方式中优选使用的磁铁1.94优选为圆柱形的，例如直径为0.125英寸(0.138cm)和厚度0.625为英寸(0.159cm)，并且被粘合于孔1.96中。应当理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下，随着阀向较大或较小尺寸的变化，可以使用较大或较小的磁铁以及较多或较少数目的磁铁。
现在转向图12、13、15和16，将描述本发明的阀的第二优选实施方式2.20。
阀2.20的阀体2.22包括壳体2.38、由多个螺钉2.42将其保持在壳体2.38中的上盖板2.40、以及基座2.44。基座2.44由铝制成，并且围绕基座2.44的周边将基座2.44通过焊点50焊接到容器24上，以将基座2.44密封到容器24上。应当理解，如同图1和2所示的阀的第一实施方式1.20那样，基座2.44还可以具有用于插入容器24的开口48的凸缘。还应当理解，优选在将基座2.44焊接到容器24上之后再装配与测试阀2.20。
阀体2.22具有入口2.52、出口2.54和通道2.26，通道2.26贯穿阀体2.22而将入口2.52与出口2.54连接，从而当易碎的密封件2.28破碎时，允许容器24中的容纳物通过阀2.20得到释放。
第二和第三实施方式的易碎的密封件2.28和3.28基本上类似，所以对二者而言，描述密封件2.28及其安装就足够了。
密封件2.28优选为钠钙玻璃盘，通过将所述钠钙玻璃盘夹在壳体2.38和基座2.44之间的阀体2.22内，而环绕所述钠钙玻璃盘的周边将所述钠钙玻璃盘夹紧在密封的周边部分2.56处，基座2.44中的圆形槽2.60内的众所周知的腈O形环2.58在基座2.44和易碎的密封件2.28之间形成密封。阀2.20在密封件2.28的上表面和阀壳体2.38之间具有众所周知的腈垫圈2.62，以便在将阀壳体2.38组装到基座2.44上期间减缓易碎的密封件2.28受到的破坏，因为那两个配件是在螺纹2.64处以螺纹方式安装在一起的。已经发现，如对于阀3.20所示出的那样，通过与该易碎的密封件接触的阀体的下表面(阀2.20的阀壳体2.38的下表面、或阀3.20的底座3.102的下表面)上的更精确的平面规范/容差，可以去除位于该易碎的密封件的上表面上的垫圈2.62。密封件2.28还提供了自动防故障机制，如果容器24中的压力过量，那么密封件2.28将借此破裂和破碎，从而防止容器24爆炸。
阀2.20包括含有线圈2.66的螺线管2.30，线圈2.66由一段缠绕在坚硬的阳极氧化铝线轴2.70上的导线2.68构成，阳极氧化铝线轴2.70环绕圆柱状的芯体2.72。应当理解，线轴2.70完全被导线2.68缠绕，而出于说明的目的，仅仅示出了部分导线2.68。还应当理解，如果将线圈2.66缠绕在外部固定装置上并然后用灌注胶灌注以保持其形状，那么可以去掉线轴2.70，从而允许在由该线轴所占据的空间中放入附加的线圈绕组，如果极端环境状况需要，那么线圈2.66也可以放入阀2.20中的空间中。
螺线管2.30还包括衔铁2.34，当给线圈2.66通电以在其中产生磁场时，衔铁2.34从图12所示的第一位置向图12中以虚线示出的第二位置2.34′向下往复运动。
阀2.20还包括用于使易碎的密封件2.28破碎成至少两片的撞击装置2.36，撞击装置2.36由衔铁2.34驱动，以便随着衔铁2.34进入所述第二位置而使易碎的密封件2.28破碎。在本发明的第二实施方式2.20中，撞击装置2.36包括至少一个从衔铁2.34朝向密封件2.28悬垂的齿2.100。优选地，阀2.20包括围绕衔铁2.34的轴线成角度地分布的多个齿2.100，以便在邻近密封件2.28的周边部分2.56的多个撞击点处共同地撞击密封件2.28，从而向衔铁2.34提供对称力，以便在衔铁2.34往复运动并且使得齿2.100撞击密封件2.28时不使衔铁1.34有约束力。已经发现，齿2.100在与密封件2.28撞击时变钝，将销3.74与衔铁分离的第三实施方式3.20的改进允许这些销采用比用于构造衔铁的磁性材料更硬的材料形成，从而允许重新使用销3.74或更换与衔铁分离的销，如下文所述。
如同阀1.20一样，阀2.20可以选择性地具有前文所描述的排放帽88。
为了在所述螺线管启动之前将衔铁保持在所述第一位置，一个或多个磁铁2.94安装于所述阀体中，例如通过粘合在孔2.96内，以便磁性地将衔铁2.34锁紧在第一位置，而且这些磁铁必须具有足够的强度以便在该螺线管启动之前衔铁2.34不会由于该阀可能接收的机械冲击而从第一位置释放，因为在该螺线管启动之前该衔铁的提前释放能够导致不期望的该易碎的密封件的破碎。如第一实施方式那样，当该螺线管启动后该线圈正在产生其全部的磁能时，该锁紧也将衔铁保持在其第一位置，以便线圈能够将最大的动能传给衔铁，从而产生较大的撞击力以使易碎的密封件破碎。
现在转向图5、6、8、9、10、14、17和18，将描述本发明的阀的第三优选实施方式3.20。
阀3.20的阀体3.22包括壳体3.38、由多个螺钉3.42将其保持在壳体3.38内的基板3.102、用于支撑阀体3.22内的易碎的密封件3.56的密封压盘3.104、以及由铝制成的基座3.44。与第一和第二实施方式不同的是，基座3.44可以与阀体3.22分离，并能够环绕其周边通过焊点50将其焊接到容器24上以将基座3.44密封到容器24上，而凸缘3.46插入容器24的开口48中。阀3.20的这种结构允许独立于基座3.44来组装阀3.20以及进行压力测试，并且防止基座焊接到容器24上时对阀3.20的损坏。在阀2.20的密封基板的改进结构中，密封压盘3.104通过螺纹连接方式被接纳于基板3.102的螺纹3.64中，例如在组装期间通过将尖端分叉的工具或扳手插入密封压盘3.104的盲孔3.106中。应当理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以将基板3.102、密封压盘3.104和基座3.44的结构用于实施方式1.20和2.20中。六角螺母配件3.107，最好参见图6，优选设置在壳体3.38的顶部，以便在将基座3.44焊接到容器24上之后允许将阀3.20固定在基座3.44上。
阀体3.22具有入口3.52、出口3.54和通道3.26，通道3.26贯穿阀体3.22而将入口3.52与出口3.54连接，从而当易碎的密封件3.28破碎时，允许容器24中的容纳物通过阀3.20得到释放。
第二和第三实施方式的易碎的密封件3.28和3.28基本上类似，对于二者而言，前面对密封装置2.28的描述就足够了。
易碎的密封件3.28优选为钠钙玻璃盘，通过将所述钠钙玻璃盘夹在基板3.102和密封压盘3.104之间的阀体3.22内，而环绕所述钠钙玻璃盘的周边将所述钠钙玻璃盘夹紧在密封的周边部分3.56处，密封压盘3.104中的圆形槽3.60内的众所周知的腈O形环3.58在密封压盘3.104和易碎的密封件3.28之间形成密封。应当注意的是，阀3.20在密封件3.28的上表面和基板3.102之间不需要垫圈来防止密封件3.28在密封压盘3.104组装进基板3.102期间的破裂，因为那两个配件是在螺纹2.64处以螺纹方式安装在一起的。已经发现，通过与易碎的密封件3.28接触的基板3.102的下表面上的更精确的平面规范/容差，可以去除位于该易碎的密封件上表面上的垫圈。如同前面所描述的密封件2.28那样，密封件3.28还提供了自动防故障机制，如果容器24中的压力过量，那么密封件3.28将借此破裂和破碎，从而防止容器24爆炸。
阀3.20包括含有线圈3.66的螺线管3.30，线圈3.66由一段缠绕在坚硬的阳极氧化铝线轴3.70上的导线3.68构成。应当理解，线轴3.70完全被线3.68缠绕，而出于说明的目的，仅仅示出了部分导线3.68。阀3.20的线轴3.70也用作该阀的芯体，而不是如其他实施方式中那样具有分立的芯体。
螺线管3.30还包括衔铁3.34，当给线圈3.66通电以在其中产生磁场时，衔铁3.34从图14所示的第一位置向图14中以虚线示出的第二位置3.34′向下往复运动。
阀3.20还包括用于使易碎的密封件3.28破碎成至少两片的撞击装置3.36，撞击装置3.36由衔铁3.34驱动，以在衔铁3.34进入所述第二位置时使易碎的密封件3.28破碎。在本发明的第三实施方式3.20中，撞击装置3.36包括销3.74，销3.74被安装用于在阀体3.22内进行垂直往复运动，优选与通道3.26和衔铁3.34的共同轴线3.37基本上平行。优选地，阀3.20包括多个围绕衔铁3.34的轴线成角度地分布、并安装在通过基板3.102的孔3.112内的销3.74，以便在邻近密封件3.28的周边部分3.56的多个撞击点处共同地撞击密封件3.28，从而向衔铁3.34提供对称力，以便在衔铁3.34往复运动并且随着销3.74向如虚线框3.74′所示的位置移动而使得销3.74撞击密封件3.28时，不使衔铁3.34存在约束力。作为第三实施方式3.20对第二实施方式2.20的一种改进，销3.74与该衔铁分离，从而允许这些销采用比用于构造衔铁的磁形材料更硬的材料形成，从而允许重新使用销3.74或者更换与衔铁分离的销。
最好参见图18，基板3.102具有向内邻近销3.74的孔3.112的斜面3.108，其角度3.110约为22度，从而在易碎的密封件3.28破碎时允许更好的排放易碎的密封件3.28。最好参见图17，通道3.114优选设置在基板3.102内，以使导线3.68穿过芯体3.66而到达阀体3.22的外部。
如同阀1.20和2.20，阀3.20可以选择性地具有前文所描述的排放帽88。
为了在所述螺线管启动之前将该衔铁保持在所述第一位置，一个或多个磁铁3.94诸如通过粘合于孔3.96中而安装于线轴3.70中，以便磁性地将衔铁3.34锁紧在第一位置，而且这些磁铁必须被选择为具有足够的强度以便在螺线管启动之前衔铁3.34不会由于阀可能接收的机械冲击而从该第一位置释放，因为在螺线管启动之前该衔铁的提前释放能够导致不期望的易碎的密封件的破碎。如第一和第二实施方式那样，当螺线管启动后线圈正在产生其全部的磁能时，该锁紧也将该衔铁保持在其第一位置，以便线圈能够将最大的动能传给衔铁，从而产生较大的撞击力来使易碎的密封件破碎。
参照图11，为了将本发明的阀的所有实施方式用作灭火装置，一般性地用图11中的阀20表示的阀如前面描述的那样进行组装、测试并安装到容器24上。一般性地用图11中的68表示的导线连接到控制电路装置116上，控制电路装置116位于众所周知的电源32和阀20之间，用于选择性地连接电源32和阀20。多个输入118、120、122可操作地连接到控制电路116上，控制电路116对这些输入做出反应，并响应于这些输入而向阀20施加电功率。当在大约0.2微米至10微米之间(包括0.2微米和10微米)的近红外区内并优选在大约2至10微米之间的范围内(包括2微米和10微米)检测到光能时触发的红外线传感器118，用于火焰或者热源124的预警检测以及用于触发控制电路116。当所检测到的温度达到某一预定的固定温度时，现有技术中众所周知的温度传感器120用于触发控制电路116。一个或多个按钮122设置用来手动启动阀20。如前面所描述的，容器24中的过压状态将导致阀20的易碎的密封件因自动防止故障危害而破裂。当用作灭火装置时，有多种方式来启动阀20。第一和最敏感的启动阈值是当其中一个红外光传感器118在前面描述的近红外范围内检测到足够的光能时。当其中一个温度传感器120所检测到的温度检测到超温状态时，该阀也将被触发。作为第三种启动方式，如果容器24中的压力达到超过该易碎的密封件强度的过压状态点时，那么该密封件将因该过压状态而破碎，从而安全地释放容器24中的加压容纳物。
使用之后，可以接着重新整修并重新使用该阀。可以检查销1.74、3.74或齿2.100的尖头，并且如果需要的话，可以从整修套件来更换销1.74、3.74。同样地，如果齿2.100钝了，那么可以将具有齿2.100的衔铁2.34作为一个单元进行更换。可替换地，可以保留该阀的维修历史，经过一定数量的启动后替换这些配件。在临界可靠性情况下，销1.74、3.74或具有齿2.100的衔铁2.34可以在每次整修时进行更换。通常在每次整修时将用新的密封件和新的O形环来替换所有密封件和O形环以确保可靠的性能和操作。
尽管关于优选实施方式和优选用途描述和说明了本发明，但是由于可以对其进行修改和改变，因此本发明并不局限于此，这些修改和改变均在本发明的全部预定范围内。
Claims (20)
1.一种单动排出阀，用于排出容器中的容纳物，所述阀包括：
(a)阀体，具有穿过其中的通道，所述容纳物通过所述通道排出；
(b)在所述阀体内被支撑的易碎的密封件，在所述密封件完好无损时所述密封件密封所述通道；
(c)螺线管，用于选择性地连接到电源，由此被选择性地启动，所述螺线管包括能够从第一位置移动到第二位置的衔铁；以及
(d)撞击装置，用于使所述易碎的密封件破碎成至少两片，所述撞击装置由所述衔铁移动，以便随着所述衔铁移动到所述第二位置而使所述密封件破碎。
2.如权利要求1所述的阀，其中所述衔铁基本位于所述通道外部。
3.如权利要求2所述的阀，其中所述阀还包括用于将所述衔铁保持在所述第一位置直到所述螺线管被启动的磁铁。
4.如权利要求2所述的阀，其中所述密封件为玻璃盘，所述玻璃盘在所述阀体内环绕所述玻璃盘的周边得到支撑。
5.如权利要求2所述的阀，其中所述撞击装置包括从所述衔铁朝向所述密封件悬垂的齿。
6.如权利要求2所述的阀，其中所述撞击装置包括从所述衔铁朝向所述密封件悬垂的多个齿。
7.如权利要求6所述的阀，其中所述通道具有中心轴线，所述衔铁沿着所述中心轴线从所述第一位置向所述第二位置往复运动。
8.如权利要求6所述的阀，其中所述密封件为玻璃盘，所述玻璃盘在所述阀体内环绕所述玻璃盘的周边得到支撑。
9.如权利要求8所述的阀，其中所述通道具有中心轴线，所述衔铁沿着所述中心轴线从所述第一位置向所述第二位置往复运动。
10.如权利要求2所述的阀，其中所述撞击装置包括被安装成随着所述衔铁从所述第一位置移动到所述第二位置，在所述阀体内通过所述衔铁而往复运动的销。
11.如权利要求10所述的阀，其中所述衔铁具有与所述销结合的凸轮部分，并且由于所述凸轮部分与所述销结合，因此所述销的往复运动在相对于所述衔铁成径向的平面内进行。
12.如权利要求2所述的阀，其中所述撞击装置包括被安装成随着所述衔铁从所述第一位置移动到所述第二位置，在所述阀体内通过所述衔铁而往复运动的多个销。
13.如权利要求12所述的阀，其中所述通道具有中心轴线，所述衔铁沿着所述中心轴线从所述第一位置向所述第二位置往复运动。
14.如权利要求12所述的阀，其中所述密封件为玻璃盘，所述玻璃盘在所述阀体内环绕所述玻璃盘的周边得到支撑。
15.如权利要求14所述的阀，其中所述通道具有中心轴线，所述衔铁沿着所述中心轴线从所述第一位置向所述第二位置往复运动。
16.如权利要求12所述的阀，其中所述销围绕所述轴线分布，并且所述销的往复运动基本平行于所述轴线。
17.如权利要求12所述的阀，其中所述衔铁具有与所述销结合的凸轮部分，并且由于所述凸轮部分与所述销结合，因此所述销的往复运动在相对于所述衔铁成径向的平面内进行。
18.如权利要求17所述的阀，其中所述密封件具有圆顶部分，所述圆顶部分具有被定位成在所述销往复运动期间被所述销撞击的侧壁。
19.一种灭火装置，包括：
(a)如权利要求1所述的阀；
(b)电源；
(c)控制装置，介于所述阀和所述电源之间，以使所述电源选择性地连接到所述阀，以及
(d)多个输入，其可操作地连接到所述控制装置；所述控制装置通过将所述电源连接到所述阀而对所述多个输入做出响应；所述多个输入包括：
i.红外传感器，其响应于大约0.2微米到10微米范围内的光能量；和
ii.温度传感器，其响应于某个预定温度以上的温度。
20.如权利要求19所述的灭火装置，其中所述多个输入进一步包括按钮。
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