CN104455562A - 用于惰性混合气体灭火系统的低压稳流释放容器阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于惰性混合气体灭火系统的低压稳流释放容器阀，包括阀盖、阀芯及阀体，其特征是：所述阀体内腔包括上腔、中腔和下腔呈阶梯状的三个密封腔体，所述阀盖设置在阀体上部并与阀体密封连接构成密封的上腔，所述阀芯密封安装在阀体内腔中，所述阀体内设有气路通道构成上腔增压通道、上腔泄压通道和中腔增压通道。有益效果：与现有技术相比，具有可调节性能的容器阀，使高压存储的混合惰性气体灭火剂在灭火过程中低压稳流释放，彻底解决了压力峰值高的问题，大大降低了保护区域内的人员及物资损坏的可能性，安全性更高，出现灭火失败的可能性大大降低，灭火效果更理想。

Description

用于惰性混合气体灭火系统的低压稳流释放容器阀
技术领域
本发明属于阀门，尤其涉及一种用于惰性混合气体灭火系统的低压稳流释放容器阀。
背景技术
常规惰性混合气体灭火系统由高压气瓶、容器阀、集流管、选择阀、减压孔板、管道、喷头等组成。灭火剂采用钢瓶高压存储(存储压力为15MPa20℃)，常规容器阀的动作是启动后迅速打开，灭火剂由容器阀释放到达集流管，集流管内压力瞬间升高到达释放压力的峰值，然后快速下降。根据国家实验室研究结果，常规惰性混合气体灭火系统释放时管路的压力峰值,可达到12MPa以上，随着钢瓶数量增加，接近钢瓶的存储工作压力。如此高的释放压力带来了一系列的问题：灭火剂存储压力低；集流管耐压等级高；对管道材料的要求高，对施工安装精度的要求高；管网计算比较复杂，对设计计算的要求高；必须在集流管后干管入口处设置减压装置，以减压限流，目前常用减压孔板减压。减压孔板是通过节流孔来降低灭火剂压力，其功能只能是将进入干管的灭火剂压力降低，流量减小。但由于系统喷放时间的要求所限(如IG541混合气体灭火剂喷放至设计用量的95％时，喷放时间不应大于60s且不应小于48s)，减压孔板的孔口面积不能任意减小，面对灭火剂释放从开始到达到峰值再迅速降低及其剧烈的压力变化，收效不大，不能从根本上改变灭火过程初期，流量大，喷嘴端压力高，防护区压强迅速增大的问题，极易造成防护区墙体、门、窗、玻璃等围护结构的损坏，由于灭火过程中后期灭火剂压力迅速降低，进入防护区的灭火剂不足，将导致系统灭火失败。IG541是一种洁净的惰性混合气体灭火剂，理论上是可以用于有人值守保护区域的，但由于常规系统的灭火释放压力的高峰值问题，存在着对人体伤害的安全隐患。在一定程度上限制了IG541灭火系统的实际应用。
专利申请号：201310525549公开了一种灭火剂储瓶的容器阀，包括阀盖组件(1)、阀体(2)、阀芯组件(3)，阀芯组件(3)密封安装在阀体(2)的内孔中，阀盖组件(1)设置在阀体(2)上并与阀体(2)密封连接，该阀体(2)上还设置有一个压力表(7)，该压力表(7)安装在阀体(2)上的测压孔(a)中，阀体(2)上设置一个第一连接孔(b)、一条与第一连接孔(b)相连接且位于该阀体(2)上的输送通道(f)和一个与该第一连接孔(b)的外侧相密封连接的第一密封部件，输送通道(f)的一端开孔在阀体底面(15)，阀体(2)上还设置一个与阀体(2)的内孔相连通的第二连接孔(b′)。阀可以实现对灭火剂的快速、完全倒灌回收。该容器即传统容器阀，使用这种容器阀的气体灭火系统由高压气瓶、容器阀、集流管、选择阀、减压孔板、管道、喷头等组成，存在释放时集流管内压力瞬间升高峰值近12MPa的问题。
当前任何单纯靠减压限流的方法都无法从根本上解决上述一系列问题，因此，亟待开发一种具有调节性能的低压稳流释放容器阀应用于惰性混合气体灭火系统。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的不足，提供一种用于惰性混合气体灭火系统的低压稳流释放容器阀，采用阀体内部气体相互传导并且产生压力带动阀芯做往复运动的工作原理，高压存储的混合惰性气体灭火剂在灭火过程中，容器阀的开启具有可调节性能，并能够保证其低压稳流释放，解决了压力峰值高的问题。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现，一种用于惰性混合气体灭火系统的低压稳流释放容器阀，包括阀盖、阀芯及阀体，其特征是：所述阀体内腔包括上腔、中腔和下腔呈阶梯状的三个密封腔体，所述阀盖设置在阀体上部并与阀体密封连接构成密封的上腔，所述阀芯密封安装在阀体内腔中，所述阀芯与中腔滑动配合，所述阀芯上套装有复位弹簧，所述阀体上设有单向阀接口、泄压装置接口和释放口，所述释放口通过小孔与阀体中腔连通，所述单向阀接口密封旋接有进气单向阀组件，所述泄压装置接口密封旋接有泄压装置，所述阀体内腔设有气路通道构成上腔增压通道、上腔泄压通道和中腔增压通道，所述上腔增压通道包括依次连接的下腔、小孔A、小孔a、启动器接口小孔b、泄压装置接口小孔c、进气单向阀组件、小孔B和上腔；所述上腔泄压通道包括依次连通的上腔、小孔C、泄压装置；所述中腔增压通道包括依次连通的下腔、释放口、小孔D和中腔。
所述进气单向阀组件包括套筒顶丝、顶针和套筒，所述顶针和套筒滑动配合，所述套筒顶丝径向设有气孔，套筒顶丝与阀体的单向阀接口旋接，并将置于单向阀接口的套筒通过密封垫密封连接。
所述泄压装置包括套筒顶丝、内套、钢珠和弹簧，所述内套与套筒顶丝内腔滑动配合，内套与套筒顶丝内腔之间设有密封垫和钢珠，所述内套内腔置有弹簧，所述内套与套筒顶丝之间设有相互连通的气孔。
所述上腔的压力在释放过程中始终大于中腔的压力。
所述阀体上设有测压孔和启动器接口，所述测压孔上密封旋接压力表，压力表的测压连接采用气门芯方式；所述启动器连接口上密封旋接启动器，启动器采用刺破膜片启动方式。
所述阀体上设有保证中腔内阀芯往复运动的通气孔，所述通气孔一端与外界连通，另一端与中腔连通。
有益效果：与现有技术相比，具有可调节性能的容器阀，使高压存储的混合惰性气体灭火剂在灭火过程中低压稳流释放；去掉传统的减压孔板，也简化了系统测试和维护工作。由于是稳流释放，简化了管网计算。灭火剂存储压力从15MPa提高到20MPa，减少了存储容器数量，也节约了钢瓶间的占用面积；降低了管道材质要求和减小管道及管件口径，节省了材料和施工安装成本。彻底解决了压力峰值高的问题，在有效喷放灭火时间内，释放到保护区内的气流更加稳定持续，大大降低了保护区域内的人员及物资损坏的可能性，安全性更高，出现灭火失败的可能性大大降低，灭火效果更理想。
附图说明
图1是本发明的立体图；
图2是本发明的剖面结构示意图；
图3是阀体的结构示意图；
图4是图3的截面剖视图；
图5是接口安装装置的截面剖视图；
图6是阀体气路通路透视图；
图7是阀体上腔增压通路的示意图；
图8是阀体上腔泄压通路透视图；
图9是阀体中腔增压通路的示意图；
图10是进气单向阀组件的结构示意图；
图11是泄压装置组件的结构示意图。
图中：1、阀盖，2、阀芯，2-1、上腔，2-2、中腔，2-3、下腔，2-4、进气单向阀接口，2-5、泄压装置接口，2-6、启动器接口，2-7、测压孔，2-8、释放口，3、阀体，4、进气单向阀组件，4-1、套筒顶丝，4-2、顶针，4-3、套筒，4-4、密封垫，4-5、气孔，5、泄压装置组件，5-1、套筒顶丝，5-2、内套，5-3、密封垫，5-4、钢珠，5-5、弹簧，5-6、气孔，6、启动器，7、压力表。
轴向小孔A、B、C、D，径向小孔a、b、c，通气孔d。
具体实施方式
以下结合较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式详述如下：实施例
详见附图，一种用于惰性混合气体灭火系统的低压稳流释放容器阀，包括阀盖1、阀体2及阀芯3，所述阀体内腔包括上腔2-1、中腔2-2和下腔2-3呈阶梯状的三个密封腔体，所述阀盖设置在阀体上部并与阀体密封连接构成密封的上腔。阀盖具备三个功能，一是与阀体构成上腔，启动时为阀杆下压，开大容器阀提供压力；二是其低泄高封组件为阀体微小泄漏提供排出口，避免容器阀因此误启动；三是为充气工具提供连接接口。所述阀芯密封安装在阀体的内腔中，所述阀芯与中腔滑动配合，所述阀芯上套装有复位弹簧8。中腔相当气缸，阀芯是个活塞，阀芯能够完成活塞往复动作。所述阀体上设有通气孔d，所述通气孔一端与外界连通，另一端与中腔连通，其作用是当阀芯往复运动时可以排气或吸气。所述阀体上设有测压孔2-7和启动器接口2-6，所述测压孔上密封旋接压力表7，压力表连接阀体采用气门芯方式；所述启动器连接口上密封旋接启动器6，启动器采用刺破膜片启动方式。所述测压孔通过轴向小孔A和径向气孔a构成L形与启动器接口连通，所述阀体上还设有单向阀接口2-4、泄压装置接口2-5和释放口2-8，所述单向阀接口通过轴向气孔B与阀体上腔连通，所述单向阀接口通过径向小孔c与泄压装置接口连通，所述泄压装置接口通过径向小孔b与启动器接口连通，所述释放口通过轴向小孔D与阀体的中腔连通，阀体内腔设有气路通道构成上腔增压通道、上腔泄压通道和中腔增压通道，所述上腔增压通道包括依次连接的下腔、小孔A、小孔a、启动器接口小孔b、泄压装置接口小孔c、进气单向阀组件、小孔B和上腔；所述上腔泄压通道包括依次连通的上腔、小孔C、泄压装置；所述中腔增压通道包括依次连通的下腔、释放口、小孔D和中腔。阀体上设置的轴向及径向通孔分别与阀体内腔构成气体相互传导并为阀体上腔和中腔提供启动压力的气路通道。产生的压力作用在阀芯上、下端面的压力以及阀体中腔弹簧提供的弹力构成的力差即可带动阀芯做往复运动，在灭火过程中可以使高压存储气瓶中的混合惰性气体灭火剂低压稳流释放。上腔压力为阀芯的正向动作提供容器阀开大的压力，而中腔压力和弹簧力为阀芯的反向动作提供容器阀关小的压力。
详见附图10，所述单向阀接口密封旋接有进进气单向阀组件4，所述进气单向阀组件包括套筒顶丝4-1、顶针4-2和套筒4-3，所述顶针和套筒滑动配合，所述套筒顶丝径向设有气孔4-5，套筒顶丝与阀体的单向阀接口旋接，并将置于单向阀接口的套筒通过密封垫4-4密封连接。进气单向阀组件在容器阀气路通道中起到正向导通，反向截止的作用，即保证了在释放过程中上腔压力始终大于中腔压力。在上腔增压过程中，气体由阀体2的孔c进入进气单向阀组件4的套筒4-3，受气压作用，进气单向阀的顶针4-2沿轴向套筒顶丝4-1一侧动作，其锥面与套筒4-3的锥面之间产生空隙，使进气单向阀组件处于导通状态，气体通过径向孔流出；当上腔压力高于气瓶压力时，受到气压作用，顶针4-2沿轴向套筒4-3一侧动作，其锥面与套筒4-3的锥面接合密封，形成进气单向阀的反向截止状态。密封垫4-4的作用始终是把进气单向阀组件4与阀体2之间的缝隙密封住，不产生泄漏。
详见附图11，所述泄压装置接口密封旋接有泄压装置5，所述泄压装置包括套筒顶丝5-1、内套5-2、钢珠5-4和弹簧5-5，所述内套与套筒顶丝内腔滑动配合，内套与套筒顶丝内腔之间设有密封垫5-3和钢珠，所述内套内腔置有弹簧，所述内套与套筒顶丝之间设有相互连通的气孔5-6。当阀芯做反向动作时，阀体上腔压力增加，当上腔压力超出设计的最高工作压力时，通过泄压装置保证压力在安全范围内。在上腔增压过程中，气体通过阀体2的孔b进入泄压装置5的套筒5-2，受气压作用，钢珠与套筒5-2的锥面接合密封，气体通过套筒5-2的径向孔进入阀体2的孔c；在上腔泄压过程中，上腔气压通过阀体2的孔C与泄压装置5的套筒顶丝5-1的径向孔构成的通道导入泄压装置5，套筒顶丝5-1内的压力高于套筒5-2内的压力，气压克服弹簧5-5的弹簧力，推动钢珠向套筒5-2一侧动作，使套筒5-2与钢珠5-5之间产生间隙形成泄压的气路通道。
工作过程
容器阀的这几个工作过程靠相应的气路通道提供压力完成并交替进行，实现对释放压力和流量的控制。
采用阀体内部气体相互传导并且产生压强带动阀芯做往复运动，在释放过程中调节压力，实现稳流释放效果。气瓶中高压存储的混合惰性气体由竖向气孔A顶到启动器接口水平孔a，被启动膜片截断出路，当启动膜片被刺破时，气体经孔b、泄压组件后端，再经过孔c到达进气单向阀(反向截止)，沿竖向孔B进入阀体上腔，阀芯上端面受压力(F)向下动作，阀芯锁母与阀体下腔出气口的密封打开，灭火剂从释放口释放；当上腔压力过高时，由孔C导通至泄压装置泄压；同时，孔D将释放口与阀体中腔导通，阀芯位于阀体中腔的下端面收到释放压造成的压力(f)和弹簧力(Ft)。当F＞f+Ft时，阀芯向下动作，阀门开度增加，反之阀门开度减小。当阀芯向下运动时阀门开度的增加使阀体中腔受到的压力增加，而阀芯向上运动时使阀体上腔空间减小，受到的压力增加，当上腔压力超过设计的高限则由泄压组件泄压。阀芯往复运动对上腔和中腔的压力同时产生影响，减少了力差的变化绝对值，使阀门的开度调节更加平稳。从而有效降低灭火剂惰性气体的释放压力，同时保持稳定的流量。
上述参照实施例对该一种用于惰性混合气体灭火系统的低压稳流释放容器阀进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于惰性混合气体灭火系统的低压稳流释放容器阀，包括阀盖、阀芯及阀体，其特征是：所述阀体内腔包括上腔、中腔和下腔呈阶梯状的三个密封腔体，所述阀盖设置在阀体上部并与阀体密封连接构成密封的上腔，所述阀芯密封安装在阀体内腔中，所述阀芯与中腔滑动配合，所述阀芯上套装有复位弹簧，所述阀体上设有单向阀接口、泄压装置接口和释放口，所述释放口通过小孔与阀体中腔连通，所述单向阀接口密封旋接有进气单向阀组件，所述泄压装置接口密封旋接有泄压装置，所述阀体内腔设有气路通道构成上腔增压通道、上腔泄压通道和中腔增压通道，所述上腔增压通道包括依次连接的下腔、小孔A、小孔a、启动器接口小孔b、泄压装置接口小孔c、进气单向阀组件、小孔B和上腔；所述上腔泄压通道包括依次连通的上腔、小孔C、泄压装置；所述中腔增压通道包括依次连通的下腔、释放口、小孔D和中腔。
2.根据权利要求1所述的用于惰性混合气体灭火系统的低压稳流释放容器阀，其特征是：所述进气单向阀组件包括套筒顶丝、顶针和套筒，所述顶针和套筒滑动配合，所述套筒顶丝径向设有气孔，套筒顶丝与阀体的单向阀接口旋接，并将置于单向阀接口的套筒通过密封垫密封连接。
3.根据权利要求1所述的用于惰性混合气体灭火系统的低压稳流释放容器阀，其特征是：所述泄压装置包括套筒顶丝、内套、钢珠和弹簧，所述内套与套筒顶丝内腔滑动配合，内套与套筒顶丝内腔之间设有密封垫和钢珠，所述内套内腔置有弹簧，所述内套与套筒顶丝之间设有相互连通的气孔。
4.根据权利要求1所述的用于惰性混合气体灭火系统的低压稳流释放容器阀，其特征是：所述上腔的压力在释放过程中始终大于中腔的压力。
5.根据权利要求1所述的用于惰性混合气体灭火系统的低压稳流释放容器阀，其特征是：所述测压孔上密封旋接压力表，压力表的测压连接采用气门芯方式；所述启动器连接口上密封旋接启动器，启动器采用刺破膜片启动方式。
6.根据权利要求1所述的用于惰性混合气体灭火系统的低压稳流释放容器阀，其特征是：所述阀体上设有保证中腔内阀芯往复运动的通气孔，所述通气孔一端与外界连通，另一端与中腔连通。
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