CN101890210A - 流体排出装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增压流体排出装置。特别是用于消防的这种装置，储罐与流体分配回路连通，它具有较高的可靠性和效率，它包括：储罐，该储罐装有流体；流体排出口；排出口封闭装置；用于打开所述封闭装置的打开装置，该封闭装置包括可破裂的密封件；以及用于在密封件破裂后保持该密封件的保持装置，该保持装置包括枢轴，该枢轴的轴垂直于排出流体流。

Description

流体排出装置

技术领域

本发明涉及增压流体排出装置领域。特别是，本发明涉及将特别用于消防的这种装置。

背景技术

增压流体排出装置例如用于消防的灭火器有两种：

处于永久性压力下的装置，其中，气体保证在用作储罐的唯一缸中的流体永久性增压；

处于非永久性压力下的装置，其中，装于储罐中的流体只在它排出时才增压，该增压可以通过使得储罐包含与压缩空气源连通的流体或者通过机械方式例如活塞的运动(将减小由储罐中的流体占据的容积)来保证。

在这两种情况下，流体的排出意味着装于储罐中的、处于压力下的流体与分配回路连通。这种连通可以通过在储罐的出口和分配回路之间放入阀来实现，该阀的打开由外部控制来保证。不过，这样的装置保持长时间(几年)不起作用，同时受到极端的环境条件，例如潮湿、霜冻和较高热幅值。因此，阀系统(该阀系统意味着有活动部件和在相对运动的部件之间的密封约束)通常并不能在经过一定时间后保证装置的操作足够可靠。因此需要进行很高频率的检查，特别是当流体排出装置对于安全装置例如消防系统很重要时。这些频繁检查直接影响了该装置的维护成本。

为了简化装置和使它可靠，例如由本发明人发明的专利EP1552859或专利申请US2005/150663已知使用隔膜形式的密封件，该密封件封闭储罐，并使它与分配回路隔绝。为了触发流体的排出，隔膜由于预定压力水平而破裂。对于永久性增压装置，该特定压力水平通过驱动可辨别布置的烟火雷管来实现，这样，由于该驱动产生的振动波使得密封件撕开或破裂。对于非永久性增压装置，根据目标用途，密封件优选是当装于储罐内的流体的压力达到适合它的排出的水平时破裂。

在两种情况下都必须在密封件破裂后收集由该密封件产生的碎屑，以避免它防碍分配回路的某些敏感元件，特别是当将喷射排出的流体从而必须通过具有较小截面通道的喷嘴时。

为此，已知恰好在储存器出口孔的下游安装筛网，当由于密封件的破裂产生的碎屑越小时，该筛网的网眼越细。这样的筛网包括扰乱流体流和产生负载损失的障碍物，从而降低流体排出装置的效率。

发明内容

因此，需要一种流体排出装置，它具有高的可靠性和效率，特别是涉及将储罐布置成与分配回路连通的装置。

为了满足这种需要，本发明提供了一种流体排出装置，它包括：

储罐，该储罐装有流体；

流体排出口；

排出口封闭装置；

用于打开所述封闭装置的装置，该封闭装置包括可破裂的密封件；以及

用于在密封件破裂后保持该密封件的装置，该装置包括枢轴，该枢轴的轴线垂直于排出流体流。

当形成枢轴的装置具有与排出流体流垂直的轴线时，密封件的破裂部分自然与流体流对齐，以便减小负载损失。优选是，枢轴的轴线相对于流体排出口的中心轴线偏心。因此，密封件的破裂部分几乎完全收回，甚至更少地扰乱排出流体流。根据优选实施例，密封件包括至少在它的周边的一部分上的削弱区域。该破裂开始区域将有利于把密封件切成单件，从而避免形成更难以保持的多个碎屑。

优选是，枢轴可以通过使得连接部件变形来制造。这样的实施例使得运动部件的数目有限。在这种情况下，枢轴可以包括密封件的未削弱区域，且通过隔膜绕该未削弱区域的弯曲变形而实现枢轴转动。

优选是，依据本发明装置的流体排出口具有大致矩形截面。该形状有利于位于流体流中的密封件破裂部分的枢轴转动，特别是允许刚性箔(已经对该箔的一定区域进行了削弱)用作封闭装置。这样的箔能够在压力界限值的作用下以几乎瞬时的方式破裂，因此有利于流体快速排出，而更柔性的隔膜将以不完全的方式破裂，从而在流体排出时引起负载损失。

优选是，能够有利于密封件破裂的削弱区域在密封件的整个周边上延伸。该结构有利于密封件在压力界限值的作用下进行纯剪切破裂，因此有利于在破裂后收回密封件，且没有碎屑。

根据该实施例，优选是枢轴的轴与密封件连接，且它特别是能够在大致平行于排出流的平面内平移。因此，密封件在平移运动中通过剪切而破裂，然后，破裂部分通过绕枢轴旋转而收回。优选是，平移引导装置可以相对于流体流沿倾斜方向延伸，这样，密封件的破裂部分收回，以便抵靠排出口的多个壁之一，从而减小负载损失。

根据特殊实施例，位于排出流中的密封件的破裂部分具有这样的型面，它有利于通过由于液压产生的旋转和/或平移而收回。因此，这避免了密封件的该部分一旦收回在它自身重力作用下返回到它的位置，或者防止它拍打流体排出流。

几乎不包括易于卡住的活动部件的本发明装置特别可靠，并能够有利地用作飞机上的安全装置。

附图说明

下面将在图1至10所示的优选实施例的范围内更准确地介绍本发明，该优选实施例决不是进行限制，附图中：

图1表示根据本发明的流体排出装置的剖视图。

图2是根据相同剖视图表示根据第一实施例的排出口在各种密封件破裂和流体排出阶段中的详细视图。图2A是在流体排出触发之前。图2B是在刚刚触发排出后。而图2C是在流体排出过程中。

图3表示了密封件的特殊实施例的正剖图，将复合材料合成物用于所述密封件。

图4表示了根据第二实施例的密封件的各种实施例变化(图4A至4C)的正剖图，其中，枢轴的轴线由包括密封件的隔膜结构来制造。

图5表示了根据该第二实施例的密封件在触发排出之前(图5A)和在流体排出过程中(图5B)的情形。

图6表示了根据第三实施例的密封组件的分解透视图。

图7表示了根据第三实施例的密封件在根据第三实施例的各种流体排出阶段中的情形。

图8表示了根据轴引导狭槽的特殊实施例的密封件的破裂部分在收回位置的剖视透视图。

图9表示了位于流体流中的密封件的破裂部分的型面的特殊实施例，它有利于破裂部分的收回。

图10表示了第四实施例处于密封件封闭位置(10A)和处于密封件打开位置(10B)的剖视透视图，其中，枢轴由可变形连接件形成。

具体实施方式

图1中，一种流体排出装置包括：

储罐(1)，

该储罐至少局部充满流体(10)；

排出口(2)，

该排出口与分配回路(4)连接；

用于在储罐中产生压力的装置(5)；

以及密封件(3)，以便使得储罐的内容物与分配回路隔绝。

本领域技术人员已知这些流体排出装置的多个实施例。它们特别在本发明的发明人的专利申请FR2922972和WO2006061539中介绍。流体(10)可以在永久性压力下储存在储罐中，且在这种情况下，将没有储罐增压装置，或者储罐增压装置将只是产生能够使密封件(3)破裂的冲击波。储罐可以只是局部充满要排出的流体，因此确定两个腔室，这两个腔室能够通过分开元件(例如隔膜)而分开。储罐可以是用于目标用途的任意形状。特别是，它可以为柱形形状，并包括通过活塞分开的两个腔室，其中一个腔室装有流体。流体的类型可以变化，特别是，它可以是能够用于消防的流体，例如氟代酮(fluoroketone)，如3M的Novec

它也可以是液压油。

图2A中，密封件(3)使得储罐内部与分配回路隔绝。优选是，它可以为隔膜形式，它的截面与排出口的内部截面相等，以便封闭通道，所述隔膜在它的周边与所述排出口(2)连接。优选是，与排出流垂直的轴(20)布置在所述隔膜(3)的下游。为了触发流体的排出，储罐内部的压力通过合适装置而增大，例如通过烟火气体发生器。隔膜(3)可破裂，也就是当压力达到确定界限值时，图2B，隔膜的周边破裂，因此使通道畅通，并使得流体能够排出至分配回路中。一旦破裂，由流体流驱动的变形的隔膜绕在轴(20)上，图2C，该轴(20)再作为枢轴，使得所述隔膜(3)弯曲环绕该轴，以便与排出流体流(11)的方向对齐，从而限制负载损失。

该实施例非常简单，但是需要进行测试以便精细调节。实际上，它必须保证破裂在周边产生，而不是在隔膜的中心。这例如可以通过将隔膜的周边夹在两个部件(21、22)之间来实现，这两个部件中的一个(21)具有接触面，该接触面能够在用作密封件的隔膜的周边处开始破裂(图2的细节Y)。也可选择，可以在安装过程中通过工具例如刮刀在盘的周边上制造划痕。

还有，轴(20)必须布置在离隔膜足够的距离处，当隔膜还没有破裂时，该隔膜在从储罐看时在压力作用下以凹形方式变形，然后在流体流的作用下以凸形方式变形，这使隔膜能够由轴(20)捕获。因此，距离必须足以允许密封件的破裂部分弯曲倒置，但是这还没有时间来使得这部分在流体流中加速。轴(20)的直径也必须足够，这样，密封件的破裂部分通过该轴而有效停止(密封件不能通过简单翻转而避免它)，但是保持足够小，以便不会在太大程度上扰乱流体流。该实施例更容易使用包括纤维增强复合材料的密封件(3a)来精细调节(图3)。根据该实施例，密封件(3a)包括两个区域：

中心区域(6)，该中心区域由细丝或玻璃、钢或聚酰氨织物或者在弹性体基体中的任意其它纤维来增强；

周边区域(7)，该周边区域也包括弹性体，但是没有增强件。

因为周边区域(7)并不增强，因此它优选是当施加在隔膜(3)上的压力达到临界值时失效。织物存在于中心区域(6)将防止它破裂形成碎屑，同时使它足够柔韧，以便在很短距离内使得它的弯曲反向，并绕在轴(20)上。

不过，在精细调节和操作可靠性方面，更优选是将枢轴集成在密封件自身的结构中。

根据该第二实施例(图4A)，密封件(30)包括更大厚度的周边区域(33)和中心增强区域(32)。具有更小厚度的部分(31)在这两个增强区域之间延伸。

优选是，在周边增强区域(33)和薄部分(31)之间的连接处具有这样的型面，它能够有利于在它的周边开始破裂，而在中心增强区域(32)和薄部分(31)之间的连接处具有相反型面，从而限制应力集中。密封件的中心部分(31)与它的周边区域(33)的连接处包括削弱区域，该削弱区域能够有利于开始密封件的破裂。

在图5A中，密封件(30)通过将它的增强周边区域(33)夹在两个凸缘(flange)之间而安装在排出口(2)和分配回路的端部之间。中心增强区域(32)的周边端部也夹在这两个凸缘之间。当触发流体的排出时，当达到压力界限值时，薄部分(31)从周边区域(33)破裂，但并不从中心增强区域(32)破裂，因为该部分的过渡是逐渐变细。在图5B中，在排出流体流的作用下，薄部分(31)沿它们与中心增强部分的连接处弯曲，并定向成大致平行于流体流。

该实施例更可靠，但是密封件(30)的制造更复杂，因此对于小系列的来说，经济性较低。也可选择，在图4B中，通过使用复合密封件获得类似的结果。在本例中，与周边部分(33)和中心增强区域(32)的轮廓相对应的部件(36)由金属箔冲压制造。然后，结构(局部由纤维增强)与第一实施例的相应变化形式相同的复合密封件(3a)例如通过粘接而添加在该部件(36)上。当压力达到临界值时，中心复合部分(6)在周边处失效，但是在中心区域仍然由箔(36)保持，在本例中，箔的尺寸设置成不会在压力作用下失效。

根据密封件(30)的该实施例，还可以使用增强箔(37)，该增强箔的形状允许枢轴以偏心方式制造。在这种情况下，隔膜的破裂部分足够柔性，以靠着分配回路进口壁收回，从而减小负载损失。

该实施例甚至比第一实施例更可靠，不过，周边破裂模式为这样，即在某些情况下，所述周边破裂并不完全，仍然保持在周边有限长度的密封件部分可能在流体流中引起负载损失。

实际上，因为密封件为柔性，它在破裂之前象隔膜一样在压力作用下变形，从储罐看时采取凹形形状。破裂开始于在周边一点上的拉伸，然后根据在撕裂边缘之间扭转的开口模式而通过撕裂来传播。由流体排出流施加的力可能导致密封件的、与它的周边安装处分开的部分弯曲，而不是沿整个周边传播它的撕裂。为了避免这种情况，优选是根据纯剪切破裂模式而在没有撕裂传播的情况下使得密封件完全破裂。

根据第三实施例，在图6中，密封件(300)包括以下项的组件：

箔板(301)，该箔板优选是金属的，且它的一部分充分覆盖整个储罐口；

所述板在它的中心部分(301b)处通过螺钉(310)而夹在两个凸缘(303)之间，该螺钉穿过两个凸缘和所述板；

所述螺钉(310)横穿拧入轴(320)中，该轴的长度大于凸缘的宽度，这样，该轴牢固安装在凸缘上和箔板上。

包括这样装配的凸缘(303)、轴(320)和箔(301)的组件安装在轭铁(350)中，该轭铁包括管道，该管道的一部分的形状适合在稍微有周边间隙的情况下装配在凸缘(303)周围。轭铁(350)包括两个狭槽(321)，该狭槽能够容纳轴320的两端。为此，轭铁能够制成为两部分，或者也可选择，轴(320)可以首先滑过轭铁(350)的两个狭槽(321)，然后通过螺钉(310)而将凸缘(303)和箔(301)装配在轴上。本领域技术人员将很容易采用任意其它装配方法。在图6C中，这样装配的组件夹在通过连接器(40)而连接在一起的储罐口(2)和分配回路(4)端部之间。优选是，根据该实施例，凸缘(303)保证保护箔(301)，防止受到在流体排出装置安装至分配网络上的过程中容易产生的任何可能的较小振动。箔的中心部分(301b)由凸缘(303)来增强，而箔(301a)的外部部分夹在轭铁(350)和分配回路(4)的进口端之间。因此，在凸缘和夹持外部部分(301)之间的箔周边区域包括削弱区域，该削弱区域容易开始使得箔破裂。

在图7A中，当储罐(1)中的压力达到限定值时，夹在轭铁和口(2)的端部之间的箔(301)的轮廓将通过纯剪切而破裂，夹在凸缘(303)之间的箔部分(301b)由长形狭槽(321)中的轴引导平移运动。然后，夹在凸缘中的部分自由旋转(图7B)，且流体流(11)将通过使它绕轴(320)枢轴转动而收回它。为了更高效地收回，优选是枢轴的轴线偏心，这样，破裂部分大致压靠在管道的壁上。不过，凸缘(303)的硬度不允许它们在这样的偏心旋转过程中适应管道宽度变化，因此，在该实施例中，密封件的截面优选是矩形，且更优选是正方形。

在图7C中，密封件的破裂部分在流体流的作用下收回。在图8中，为了方便该收回，根据特殊实施例，长形狭槽(322)可以包括倾斜部分，这样，一旦它定向成平行于流体流时，密封件的破裂部分将接近管道的壁。

在图9中，为了使得密封件的破裂部分保持在它的收回位置，它有特定型面(304)，从而使它在置于流体流中时液压升高。该型面通过使用合适凸缘(304)来获得。

在图10中，根据第四实施例，密封件(360)包括以下项的组件：

箔板(361)，该箔板优选是金属的，且它的一部分充分覆盖整个储罐口；

所述板在它的中心部分处通过螺钉(370)而夹在两个凸缘(363)之间，该螺钉穿过两个凸缘和所述板；

所述螺钉(370)横向拧入可变形连接件(364)的端部元件(380)中，该可变形连接件自身连接在轭铁(350)上。

这样装配的组件保持在储罐的口和分配回路之间，与第三实施例相同。箔的中心部分(361b)由凸缘(363)增强，而箔的外部部分(361a)夹在轭铁(350)和分配回路(4)的进口端之间。因此，在凸缘和夹持外部部分(361a)之间的箔(361)周边区域包括容易开始使箔(361)破裂的削弱区域。

在图10A中，可变形连接件(364)优选是预先形成为有利于箔和凸缘组件(361b、363)根据两个随后模式移动。

在轭铁(350)的开口表面上延伸的刚性凸缘(363)除了保护箔(361)(根据第三实施例)之外还保证它通过纯剪切而破裂。因此，当储罐中的压力达到临界值时，密封件通过纯剪切而破裂。该变形模式优选是由连接件(364)来执行，该连接件根据第一变形模式而在它的展开过程中平行于流体流(11)移动，而且，密封件的破裂部分在周边由轭铁的开口部分来引导。

在图10B中，当连接件(361)展开时，密封件的破裂部分进入在分配回路(4)的进口处的、开口截面更高的区域。然后，破裂部分不再引导平移，并可以通过使得连接件(364)在流体流(11)的作用下弯曲而收回。本领域技术人员应当知道，根据该实施例，轭铁的开口部分并不必须为矩形，密封件的破裂部分的收回在沿流动方向在该部分下游的外部进行。

上述说明清楚表示了通过本发明的各种特征和优点，本发明获得了固定的目标件。特别是，它通过限制活动部件的数目而提高了流体排出装置与分配回路连通的可靠性，同时避免形成碎屑和不会产生过大负载损失。本发明的流体排出装置适合所有类型的流体，不管它是气体、液体还是气雾剂、悬浮液或乳浊液形式的双相形式。不过，当排出流体具有高密度或粘性，且它以高流速排出时，它特别有利。实际上，在这种情况下，与流体流中存在障碍物相关的负载损失特别高。

Claims (11)

1.一种流体排出装置，其特征在于，所述流体排出装置包括：

储罐(1)，该储罐装有流体(10)；

流体排出口(2)；

用于排出口的封闭装置(3)，所述封闭装置包括可破裂密封件(3、3a、30、300)；

用于打开该封闭装置的打开装置(5)；以及

用于在密封件破裂后保持该密封件的破裂部分(31、301b、361b)的保持装置(20、32、37、320、364)，该保持装置形成具有所述破裂部分的枢轴，所述枢轴的轴垂直于排出流体流(11)的方向。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：密封件包括至少在它的周边的一部分上的削弱区域(31、7、301a、361a)，该削弱区域开始破裂所述密封件。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：枢轴包括可变形连接件(32、364)。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：枢轴包括密封件的未削弱区域(32)。

5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于：枢轴的轴相对于流体排出口的中心线偏心。

6.根据前述任意一个权利要求所述的装置，其特征在于：密封件包括在它的整个周边(7、301a、361a)上的削弱区域。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：流体排出口具有大致矩形截面。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：枢轴的轴安装在密封件上，所述装置包括在与排出流(11)平行的平面中的、所述轴的滑动引导装置。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：所述装置包括在相对于排出流(11)倾斜的平面中的、用于轴的滑动引导装置(322)。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于：位于排出流中的密封件的破裂部分具有这样的型面(304)，所述型面有利于通过液力作用而收回。

11.一种飞机，其特征在于它包括根据前述任意一个权利要求所述的装置。

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