CN102913659B - 抑制剂致动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及抑制剂致动器，具体地，示例性抑制剂致动器组件包括释放构件，该释放构件可从限制抑制剂的流动的第一位置移动到允许抑制剂的流动的第二位置。偏置构件从偏置较多的位置移动到偏置较少的位置以使该释放构件从第一位置移动到第二位置。螺线管被激活以允许偏置构件的移动。

Description

抑制剂致动器

相关申请的交叉引用

本公开要求2011年8月2日提交的美国临时申请No. 61/514145的优先权，该美国临时申请通过引用并入此处。

技术领域

本公开涉及抑制剂，并且更具体地，涉及具有偏置构件和螺线管的抑制剂致动器。

背景技术

诸如灭火系统的抑制系统包括抑制剂。将这些系统的致动器移动到打开位置释放抑制剂。释放的抑制剂可被用来扑灭或抑制火灾。抑制系统在许多环境中运行。

许多灭火系统包括基于烟火的活塞致动器。这样的致动器由于环境条件特别易于磨损。因此，为了避免致动器故障，定期检查并更换基于烟火的活塞致动器。检查和更换是非常昂贵的。

发明内容

示例性抑制剂致动器组件包括释放构件，该释放构件可从限制抑制剂的流动的第一位置移动到允许抑制剂的流动的第二位置。偏置构件从偏置较多的位置移动到偏置较少的位置以使该释放构件从该第一位置移动到该第二位置。螺线管被激活以允许该偏置构件的移动。

示例性抑制系统包括控制器和抑制剂的供给装置。释放构件可从第一位置移动到第二位置。相比第一位置，第二位置允许抑制剂从供给装置的更多的流动。偏置构件从偏置较多的位置移动到偏置较少的位置以使释放构件从第一位置移动到第二位置。螺线管响应于来自控制器的命令被激活以启动偏置构件从偏置较多的位置到偏置较少的位置的移动。

激活抑制系统的示例性方法包括激活螺线管以允许偏置构件的移动。然后，该方法使用偏置构件以使释放构件从限制抑制剂流动的第一位置移动到允许抑制剂流动的第二位置。

附图说明

所公开的示例的各种特征和优势对本领域的技术人员来说将从详细的描述变得明显。能够简短地对随详细描述所附的图描述如下：

图1示出示例性抑制系统的示意图。

图2示出在图1系统中使用的在未释放位置的示例性抑制剂致动器组件的截面图。

图3示出图2抑制剂致动器组件在释放位置的第二视图。

图4示出图1抑制剂系统中的供给装置和致动器的示例性详细视图。

图5示出图2中的被标注为“图5”的区域的全貌图。

具体实施方式

参照图1，示例性抑制系统10包括抑制剂致动器组件14，该抑制剂致动器组件14控制存储的抑制剂18在第二位置处从供给装置（源）22的流动。例如，供给装置22和致动器14一起被视为灭火器。

抑制剂致动器14使释放构件56（图2）在第一未释放位置和第二释放位置之间移动，在该第一未释放位置中，抑制剂18在压力下被存储并且供给装置22内的开口20关闭，在该第二释放位置中，开口20敞开。释放构件56可以是活塞组件24的一部分或连接到活塞组件24。活塞组件24例如包括从致动器14延伸到供应装置22的开口20的结构。在一些示例中，活塞组件24可以是单结构。

活塞组件24在第一位置和第二位置之间的移动通过控制器26控制，该控制器26向抑制剂致动器14发送电信号以使活塞组件24（图2）从第一位置移动到第二位置。响应于各种事件，控制器26可以发送电信号。在一个示例中，响应于特定热能量水平，控制器26启动移动。在另一个示例中，基于火的视觉检测，控制器26启动移动。在另外的实施例中，响应于来自操作员的手动命令，控制器26启动对抑制剂18的释放。

在将释放构件56从第一位置移动到第二位置中，释放构件56移动活塞组件24，使得在供给装置22中形成开口20，允许供给装置22内的加压存储的抑制剂18通过开口20将抑制剂18a释放例如到发动机舱30中。

在该示例中，抑制剂致动器14是使活塞组件24一次性从第一位置移动到第二位置的单次使用的致动器。在其它示例中，抑制剂致动器14使活塞组件24在第一位置和第二位置之间来回移动以及移动到在第一位置和第二位置之间的中间位置。

虽然抑制剂致动器14在图1中被示出为部分地延伸到供给装置22的外侧并且与活塞组件24分离，但替代地，可以将致动器14和供给装置22连接作为完全置于供给装置22的内侧或在供给装置22内的单个单元。

可以将图1的抑制系统10保持在车辆34的发动机舱30内。从供给装置22释放的抑制剂18a使车辆34内的并且具体地发动机舱30内的火熄灭。在其它示例中，抑制剂致动器14在船舱（crew bay）、干舱、或车辆34外部使用。抑制系统10也可以抑制爆炸。

抑制剂18可采取许多形式。在一个示例中，抑制剂包括干化学品。在其它实施例中，抑制剂可以包括液体、泡沫或气态抑制剂。

现在参照图2-5且继续参照图1，示例性抑制剂致动器14包括螺线管组件50和偏置组件54。本发明的偏置组件54优选地包括偏置构件62、径向凸缘74、多个球轴承112、和释放构件56。活塞组件24的第一端29被接纳在抑制剂致动器14内并且连接到释放构件56。

当连接到活塞组件24的释放构件56通过抑制剂致动器14移动到第二位置时，活塞组件24的第二端部部分144被迫通过防爆片（rupture disk）148以产生孔20。存储的抑制剂18然后通过防爆片148中的孔20从供给装置22逸出。

抑制剂致动器14的螺线管51维持释放构件56的位置并且因此维持活塞组件24的位置直到控制器26发送电信号到螺线管51为止。

本发明的抑制剂致动器14具有限定了孔12的外壳体66。可滑动地被接纳在孔12的第一端内的是连接到活塞组件24的释放构件56。释放构件56具有连接到颈部21和杆部82的径向凸缘70。活塞组件24的第一端29的一部分在释放构件56的颈部21内的偏置弹簧孔23内延伸。偏置弹簧孔23连接到腔25，该腔25延伸释放销56的杆部82的长度。受压缩的偏置弹簧9存在于偏置弹簧孔23内，且弹簧9a的第一端与活塞组件24相接触，并且偏置弹簧9的第二端9b与可滑动地被接纳在偏置弹簧孔23内的销引导件8相接触。一体化地连接到销引导件8的是偏置销7，该偏置销7延伸释放构件56的杆部82的腔25的长度的一部分。杆部82的端部可滑动地由通过径向凸缘74的集部（header）78的杆部88所限定的孔27接纳。

偏置构件62围绕释放构件56的颈部21和杆部82、以及径向凸缘74的集部78，且偏置构件62的第一端62a与释放构件的径向凸缘70相接触，并且偏置构件62的第二端62b与径向凸缘74相接触。偏置构件62使释放构件56从壳体66向外或沿D的方向移动，而偏置构件62的第二端62b仍然保持静止并且与径向凸缘74相接触。径向凸缘74阻止撞针104总是接触偏置构件62，无论撞针104的位置如何。

偏置构件62，在该示例中是卷簧，其优选地能够施加在350和405磅力（1557牛顿和1802牛顿）之间的力。在替代实施例中，可以使用具有它们自己的输出力的其它类型的偏置构件。

在孔12的第二端内的是螺线管组件50。螺线管组件50包括至少一个螺线管51，具有连接到功率源例如控制器26的线圈136，绕线管140，和可移动柱塞132。可移动柱塞132接纳连接到撞针104的拉端17的头部128。与撞针104的头部128相对的是杆端16，该杆端16由杆部88内的腔25和由径向凸缘74的集部78所限定的孔27接纳。

撞针104的拉端17具有第一外直径D1并且杆端16具有第二外直径D2。第一外直径D1和第二外直径D2之间的过渡通过斜面段122形成。第一外直径D1大于第二外直径D2。当使撞针104移动时，多个球轴承112从第一外直径部D1沿斜面段122滑到第二外直径部D2。

孔108被限定在杆部82中并且每个接纳多个球轴承112中的一个。孔108从孔100径向延伸到杆部82的外壁（图4）。当将球轴承112定位在孔108内时，球轴承112的径向外部116接触集部78的凸缘74以将活塞组件24保持在第一位置。

当活塞组件24在第一未释放位置时，撞针104将球轴承112保持在孔108内并且抵靠集部78。在该示例中，当活塞组件24在第一未释放位置时，球轴承112的径向外部分116接触凸缘74的斜面120。斜面120相对于致动器组件14的轴线倾斜。第一未释放位置也可以被视为锁定位置。

如能够明白的，偏置构件62当被压缩时使活塞组件24沿方向D远离集部78偏置。定位在孔108中的球轴承112限制偏置构件62的移动以防止活塞组件24沿方向D移动。特别地，球轴承112的径向外部116和集部78的斜面120之间的接触限制活塞组件24朝第二位置的移动。

当抑制剂致动器14使释放构件56移动到如图2中所示的未释放位置时，释放构件56的径向凸缘70 不与外壳体66的孔12的端部接触并且偏置构件62被压缩。撞针104的杆端16使连接到活塞组件24的偏置销7和销引导件8偏置，进一步压缩偏置弹簧9。多个球轴承112通过摩擦座置在径向凸缘74的斜面段120、撞针104的斜面段122和释放构件56的杆部82上而被保持在撞针104的第一外直径部D1上的适当位置。未释放位置也可以被视为解锁位置。

为了将机构从未释放位置释放到如图3中所示的释放位置，激励螺线管组件50的至少一个线圈136。这沿与图中D方向相反的方向拉动可移动柱塞132，从而还沿与方向D相对或相反的方向拉动撞针104的拉端17的头部128。该运动允许多个球轴承112从撞针104的第一外直径部D1沿斜面段122移动到撞针104的第二外直径部D2并且离开径向凸缘74的斜面段120。撞针104沿与方向D相对的方向的移动，允许销引导件8沿与方向D相对的方向移动。同时，偏置构件62使释放构件56和活塞组件24沿D的方向偏置直到释放构件56的径向凸缘70与孔12的端部相接触为止。

应注意，偏置构件62因通过定位在撞针104、释放构件56、和径向凸缘74之间的多个球轴承112所传输的摩擦力而保持受压缩。释放构件56在被压缩时产生试图向外拉动整个释放构件56的力。该力矢量在位于径向凸缘74上的斜面段120处产生反作用力。该力矢量的作用在多个球轴承112上的垂直分量产生固有地将偏置构件62锁定在压缩位置的摩擦力。

为了使机构从释放位置复位到未释放位置，需要手动地使机构复位。为了使机构复位，必须将偏置构件62和释放构件56压缩回到其如图2中所示的初始位置。通过将释放构件56移动到其初始位置，使偏置弹簧9和撞针104也移动回到图2中所示的初始位置。虽然释放构件56移动回到初始位置，但多个球轴承112保持适当位直到它们接触撞针104的斜面段122为止。撞针104的斜面段122以及释放销56的移动迫使多个球轴承112遍及撞针的斜面段122和径向凸缘74的斜面段120，从而将多个球轴承112锁定在第一外直径部D1上的适当的位置。

应注意，通过提供通过偏置弹簧9的沿与螺线管组件50的可移动柱塞132的移动相同的方向的弹簧力，偏置弹簧9的力辅助螺线管组件50。该正净力减少螺线管组件50必须执行的工作。由偏置弹簧9提供的附加力还允许从螺线管输出的力减小并且因此能够显著减小螺线管的尺寸。换言之，偏置弹簧9起相当于平衡力的力的作用，其中少量的力具有大的作用。

相比常规致动器设计，本发明的抑制剂致动器14提供许多优势。例如，与无25毫秒(ms)的偏置弹簧的常规设计相比，本发明的抑制剂致动器具有带有偏置弹簧的近似4ms的快速螺线管响应时间。与无30磅力（133牛顿）的偏置弹簧的常规设计相比，具有所需的5磅力（22牛顿），在长距离上较大的力输出也存在于本发明内。本发明的机构的力是425磅力（1890牛顿）的存储力，以5磅力（22牛顿）的螺线管输出力致动。此外，本发明的机构具有行程超过0.500英寸（12.7毫米）的冲程。与无偏置弹簧的常规设计的160瓦相比，该实施例的功率消耗为近似120瓦。此外，能够使包装尺寸制成为小到近似0.8英寸（20.32毫米）的直径乘以0.8英寸（毫米）的长度。

示例性抑制剂致动器14包括沿周向围绕撞针104的四个球轴承112。在该示例中，球轴承112沿周向均匀隔开。例如，球轴承112中的一个在12:00位置处，另一个在3:00位置处等。

在该示例中，偏置构件62和活塞组件24沿公共轴线移动。

示例性防爆片148相对薄并且气密密封焊接到供给装置22，该供给装置22在该示例中是圆筒形储罐。在一个示例中，抑制剂致动器14被螺接到供给装置22的附件，并且然后在区域W1和W2处被气密密封焊接到供给装置22。然后，将终止于飞线(flying lead)的诸如MIL-DTL式圆形连接器或基于汽车的连接器的各种连接器紧固至抑制剂致动器14。

在该示例中，偏置组件54的壳体66由304L不锈钢制成，并且壳体140是430FR不锈钢。在区域W1和W2处将壳体140焊接到壳体66。壳体66和壳体140均提供径向凸缘以有利于气密密封。在其它示例中使用其它材料。

基于对抑制剂致动器14的包装尺寸要求、平衡力、冲程和反作用时间的计算来确定示例性抑制剂致动器14的尺寸。在一些示例中，使用更紧的公差，并且配合表面被硬化或涂有陶质涂层以减小摩擦。

示例性抑制剂致动器14输出3.7焦耳的能量。其它设计提供9-10焦耳的能量。

所公开的示例的特征包括由于环境条件而经历相对小的性能退化的抑制剂致动器。这些示例中的一些的使用寿命接近30年，相比现有技术致动器，大大缩短了更换间隔。示例性抑制剂致动器具有相对小的尺寸并且提供线性致动。

前述描述在本质上是示例性的而非限制性的。对所公开的示例的不一定脱离本所公开的实质的变型和修改，对本领域的技术人来说可以变得明显。因此，赋予本公开的法律保护范围可以仅通过研究所附权利要求而确定。

Claims (20)

1.一种抑制剂致动器组件，包括：

释放构件，其从限制抑制剂流动的第一位置能够移动到允许抑制剂流动的第二位置；

偏置构件，其从偏置较多的位置移动到偏置较少的位置以使所述释放构件从所述第一位置移动到所述第二位置；

螺线管，其被激活以允许所述偏置构件的移动；

撞针，所述螺线管使所述撞针从接合位置移动到分离位置，所述撞针在所述接合位置比所述撞针在所述分离位置对所述偏置构件的移动限制更多；以及

绕所述撞针沿圆周布置的轴承，当所述撞针在所述接合位置时，所述轴承在所述释放构件的一部分和所述释放构件的集部之间的保持位置，其中使所述撞针移动到所述分离位置允许从所述保持位置移动所述轴承从而允许将所述释放构件移动到所述第二位置。

2.根据权利要求1所述的抑制剂致动器组件，其特征在于，在所述保持位置的轴承直接接触所述撞针、所述集部的斜面、以及所述释放构件。

3.根据权利要求1所述的抑制剂致动器组件，其特征在于，所述释放构件沿第一轴线从所述第一位置移动到所述第二位置，并且所述偏置构件沿与所述第一轴线对准的第二轴线从所述偏置较多的位置移动到所述偏置较少的位置。

4.根据权利要求3所述的抑制剂致动器组件，其特征在于，所述第一轴线与所述第二轴线共轴线。

5.根据权利要求1所述的抑制剂致动器组件，其特征在于，所述偏置构件包括卷簧。

6.根据权利要求5所述的抑制剂致动器组件，其特征在于，所述卷簧被构造成施加至少667牛顿的力。

7.根据权利要求1所述的抑制剂致动器组件，其特征在于，当所述释放构件在所述第一位置时，所述偏置构件接纳所述释放构件的至少一部分。

8.根据权利要求1所述的抑制剂致动器组件，其特征在于，所述抑制剂包括灭火剂。

9.根据权利要求1所述的抑制剂致动器组件，其特征在于，所述释放构件包括活塞。

10.一种抑制剂系统，包括：

控制器；

抑制剂的供给装置；

释放构件，其从第一位置能够移动到第二位置，允许所述抑制剂从所述供给装置比从所述第一位置更多的流动；

偏置构件，其从偏置较多的位置移动到偏置较少的位置以使所述释放构件从所述第一位置移动到所述第二位置；

螺线管，其响应于来自所述控制器的命令被激活以启动所述偏置构件从所述偏置较多的位置到所述偏置较少的位置的移动；

撞针，所述螺线管使所述撞针从接合位置移动到分离位置，所述撞针在所述接合位置比所述撞针在所述分离位置对所述偏置构件的移动限制更多；以及

绕所述撞针沿圆周布置的轴承，当所述撞针在所述接合位置时，所述轴承在所述释放构件的一部分和所述释放构件的集部之间的保持位置，其中使所述撞针移动到所述分离位置允许从所述保持位置移动所述轴承从而允许将所述释放构件移动到所述第二位置。

11.根据权利要求10所述的抑制剂系统，其特征在于，所述控制器响应于检测到增加的温度激活所述螺线管。

12.根据权利要求10所述的抑制剂系统，其特征在于，所述系统的至少一部分被封装在车辆的发动机舱中。

13.根据权利要求10所述的抑制剂系统，其特征在于，所述释放构件、所述偏置构件、以及所述螺线管沿公共轴线移动。

14.根据权利要求10所述的抑制剂系统，其特征在于，所述偏置构件包括卷簧。

15.根据权利要求10所述的抑制剂系统，其特征在于，所述释放构件包括活塞。

16.一种用于激活根据权利要求10所述的抑制剂系统的方法，包括：

激活螺线管以允许偏置构件的移动；以及

使用所述偏置构件以使释放构件从限制抑制剂流动的第一位置移动到允许抑制剂流动的第二位置。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述偏置构件包括卷簧。

18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，包括：当将所述偏置构件从所述第一位置移动到所述第二位置时，通过所述释放构件刺穿膜以释放所述抑制剂。

19.一种抑制剂致动器组件，包括：

存储在供应容器中的抑制剂；

释放构件，其从限制来自所述供应容器的抑制剂的流动的第一位置能够轴向地移动到允许来自所述供应容器的抑制剂的流动的第二位置；

偏置弹簧，其使所述释放构件朝所述第二位置偏置；

撞针，其与多个球轴承相互作用，所述撞针具有：锁定位置，其中，所述多个球轴承径向地干涉所述释放构件的移动并且防止所述释放构件从所述第一位置移动到第二位置；以及解锁位置，其中，所述球轴承相对于所述撞针能够径向地移动以允许所述释放构件从所述第一位置朝所述第二位置移动；以及

螺线管，其在被激活时使所述撞针朝所述解锁位置移动。

20.根据权利要求19所述的抑制剂致动器组件，其特征在于，还包括联接到所述撞针的偏置销，因弹簧在所述释放构件和所述偏置销之间推动而偏置，以使所述偏置销和所述撞针朝所述解锁位置偏置。