CN106659916A - 用于从流体储罐顺序地抽吸流体的模块式歧管组件 - Google Patents

Abstract

一种模块式歧管组件，其设置成与自动级联系统的歧管块体连接，用于充装单个流体罐。该模块式歧管组件可以包括主壳体，该主壳体包含一个或多个顺序阀以及流体导管。顺序阀设置成允许从多个流体储存缸顺序地抽吸流体。

Description

用于从流体储罐顺序地抽吸流体的模块式歧管组件

相关申请的交叉引用

本申请要求美国临时专利申请No.62/003743的优先权，其申请日为2014年5月28日，该文献的内容被本文参引。

技术领域

本发明的实施例总体上涉及用于充装流体容器的系统和方法，例如增压流体缸、罐等。

背景技术

增压流体缸用于多种设备中。例如，独立呼吸装置(SCBA)通常包括空气缸，该空气缸用于向个人提供安全、清洁的空气，用于呼吸。SCBA设置成由个人穿戴，例如救生员、消防员等，以便在危险或其它不安全的大气中提供可呼吸的空气。当设置成用于水下时，SCBA通常称为独立水下呼吸装置(SCUBA)。

SCBA通常包括高压罐(例如4500psi)，该高压罐与压力调节器连接，该压力调节器再连接吸入连接件，例如嘴件、口罩或面罩。罐、调节器和吸入连接件中的至少一个可以固定在承载框架上，该承载框架使得个人能够例如将SCBA承载在他/她的背上。

在使用后，流体罐或缸需要重新充装以便将来使用。用于充装流体容器的一种系统和方法包括多个储存缸。例如，四个储存缸可以连接在一起。在储存缸内的流体可以顺序地从该储存缸抽吸至流体容器。充装流体罐的已知方法包括人工操作储存缸。不过，人工错误可能导致例如流体罐未充满。

因此，发展了自动系统和方法来充装流体罐。顺序阀可以用于确定在要充装的流体缸内的流体压力和在储存缸内的流体压力，然后顺序地从储存缸来充装流体缸。

已知的自动系统提供了用于充装流体缸的自动级联系统。典型的自动级联系统包括连贯在一起的多个管道螺纹配件，该管道螺纹配件具有管，并在金属板外壳的框架内。装配典型的自动级联系统的方法通常劳动强大。而且，典型的自动级联系统易于泄漏(由于大量配件和连接件)。还有，典型的自动级联系统很难维护。而且，典型的自动级联系统较庞大，通常安装在气动控制系统的外部，并通过多个高压软管而与它连接。

已知的系统和方法包括一系列的盒式顺序阀，这些盒式顺序阀插入歧管块体中，以线性方式布置。不过，这种歧管系统使用在盒阀之间的外部管件以及通向气动控制系统的其它部件的外部管件。而且，盒阀通常包括较大直径的径向密封O形环，这些径向密封O形环易于在高压下泄漏。

发明内容

本发明的实施例提供了单件、整体的歧管块体或组件，该歧管块体或组件可以包括布置成圆形图形的顺序阀以及呈径向图形的相关止回阀，从而不需要外部管件。个体的硬件部件可以直接装配至歧管块体内(而不是作为盒)，且所有外部开口例如可以通过O形环塞而密封。歧管可以直接安装在主控制器歧管面上，在该主控制器歧管面上，它通过面式O形环接头来密封，从而还不需要外部管件。这种结构使得整个歧管能够快速拆卸，用于维护或更换。

本发明的特定实施例提供了模块式自动级联歧管块体构造，它取代了例如大量的管道配件和管。

本发明的特定实施例提供了一种模块式歧管组件，它设置成与自动级联系统的歧管块体连接，它可以用于充装单个流体罐。该模块式歧管组件可以包括主壳体，该主壳体包含一个或多个顺序阀以及流体导管。顺序阀可以设置成允许从多个流体储存缸顺序地抽吸流体。该一个或多个顺序阀可以包括多个顺序阀，这些顺序阀呈圆形图形布置在主壳体内。模块式歧管组件还可以包括一个或多个止回阀，该止回阀与该一个或多个顺序阀连接。主壳体可以没有外部管件。

顺序阀可以与主流体供给管线连接。模块式歧管组件还可以包括：储存重新充装通道，该储存重新充装通道与储存缸配件连接；以及布置在储存缸配件和储存重新充装通道之间的至少一个止回阀。

附图说明

图1表示了根据本发明实施例的顺序阀的端视图。

图2表示了根据本发明实施例的顺序阀沿图1中的线A-A的横剖图。

图3表示了根据本发明实施例的自动级联歧管系统的正视透视图。

图4表示了根据本发明实施例的自动级联歧管系统的后视透视图。

图5表示了根据本发明实施例的模块式歧管组件的侧视图。

图6表示了根据本发明实施例的模块式歧管组件在储存缸接口端处的正视图。

图7表示了根据本发明实施例的模块式歧管组件在块体连接接口端处的后视图。

图8表示了根据本发明实施例的模块式歧管组件沿图6中的线G-G的横剖图。

图9表示了根据本发明实施例的模块式歧管组件沿图8中的线L-L的轴向剖视图。

图10表示了根据本发明实施例的模块式歧管组件在图8中的部分M的详图。

图11表示了根据本发明实施例的模块式歧管组件沿图5中的线A-A的剖视图。

图12表示了根据本发明实施例的模块式歧管组件沿图11的线K-K的剖视图。

图13表示了根据本发明实施例的模块式歧管组件沿图5中的线E-E的剖视图。

图14表示了根据本发明实施例的模块式歧管组件沿图13中的线N-N的剖视图。

图15表示了根据本发明实施例的模块式歧管组件沿图5中的线B-B的剖视图。

图16表示了根据本发明实施例的模块式歧管组件沿图15中的线P-P的剖视图。

图17表示了根据本发明实施例的模块式歧管组件沿图5中的线D-D的剖视图。

图18表示了根据本发明实施例的模块式歧管组件沿图17中的线R-R的剖视图。

具体实施方式

当结合附图来阅读时，将更好地理解前面的概括以及下面对特定实施例的详细说明。这里，以单数表示的和在措辞“一”或“一个”后面的元件或步骤应当理解为不排斥多个元件或步骤，除非明确说明这种排斥。而且，涉及“一个实施例”将并不解释为排斥也包含所述特征的另外实施例的存在。而且，除非有相反的明确说明，否则，“包括”或“有”元件或多个元件(该元件有特殊特征)的实施例可以包括没有该特征的另外元件。

本发明的特定实施例提供了自动级联歧管组件，该自动级联歧管组件可以用于控制压缩气体从多组储存缸向用户流体缸(例如SCBA或SCUBA罐)的分配。自动级联歧管组件还可以设置成用于控制由压缩机和/或压缩气体储存缸向储存缸组的重新充装。

对于充装流体缸的方法，可以通过一系列顺序阀和止回阀来管理储存缸组的控制气体流出。阀的内部部件可以安装在公共歧管块体组件中。

图1表示了根据本发明实施例的顺序阀10的端视图。图2表示了顺序阀10沿图1中的线A-A的横剖图。图1和2表示和介绍了顺序阀10的内部部件。参考图1和2，顺序阀10可以包括阀11，该阀11具有阀进口通道12和阀出口通道14。顺序阀10还可以包括控制杆16、第一密封件18、第二密封件20、活塞22、第三密封件24和偏压弹簧26。活塞22可以包括下表面28和上表面30。

当没有压力作用在阀11上时，偏压弹簧26推动活塞22，该活塞22对着阀11压迫控制杆16，从而使得阀11打开。为了开始进行缸充装的处理，通向储存缸的阀打开，来自下一个低压储存缸的压力作用在各活塞下表面上，从而克服偏压弹簧26的力和关闭该阀11。因此，在歧管组件内的全部顺序阀10都可以关闭。

在缸组内的最低压力储存缸可以并不由顺序阀来控制。因此，增压空气可以首先从该缸流出。在此期间，在进行充装的流体缸中的压力稳定增加。在歧管组件内可以形成从这些缸返回至活塞上表面的连通通道。因此，所涉及的压力可以在活塞上施加力，该力与由空气压力作用在活塞下表面上的力相反。净结果是，在充装处理的某个时间点，在第一储存缸中的流体压力下降至足以使得作用在活塞下表面上的合力小于在活塞的上表面上的力。当达到这样的点时，活塞将推动控制杆，从而打开下一个顺序阀，以便允许空气流从该缸流入进行充装的缸。止回阀可以用于防止空气从第二储存缸流回至第一储存缸。当空气压力耗尽时，对于各连续储存缸，可以继续进行上述处理。

对于重新充装储存缸而言，用于重新充装储存缸所需的空气可以流过通道，它在该通道中遇到止回阀，该止回阀防止它流入缸内，除非压力高于缸的压力。结果是，供给的空气(来自于压缩机或大储存缸)首先开始充装最低压力的缸，直到在系统中的压力达到下一个止回阀打开的点，然后，将有两个储存缸一起充装。该处理最终包括全部储存缸。

图3包括根据本发明实施例的自动级联歧管系统40的正视透视图。图4表示了自动级联歧管系统40的后视透视图。参考图3和4，系统40可以包括主控制歧管、块体、本体等42以及模块式歧管组件(或者歧管模块)44，该模块式歧管组件44可以可拆卸地固定在主控制歧管42上。模块式歧管组件44包括壳体46，该壳体46包含一个或多个顺序阀、止回阀和流体通道，如后面所述。

主控制歧管42可以包括出口配件50，该出口配件50可以与装料站操作地连接。主控制歧管42还可以包括流量控制阀52，该流量控制阀52可以设置成用于控制从储存缸至要充装的流体缸的充装速率。主控制歧管42还可以包括多个量表54、开/关阀56和调节器58，该调节器58设置成允许调节所供给的空气压力。

模块式歧管组件44还可以包括多个软管配件48。图中表示了四个软管配件48。不过，根据储存缸的数目，可以使用更多或更少的软管配件48。各软管配件48设置成与相应的储存缸连接。因此，如图4中所示，模块式歧管组件44可以通过四个软管配件48而与四个储存缸连接。模块式歧管组件44包括主控制管线，该主控制管线与各供给管线操作地连接，各供给管线与各软管配件48连接。在模块式歧管组件44内的一个或多个顺序阀、止回阀等可以与流体供给管线操作地连接，以便允许流体从各储存缸通过主控制歧管42的装料站和出口配件50而顺序地供给到流体罐或缸。

图5表示了模块式歧管组件44的侧视图。图6表示了根据本发明实施例的模块式歧管组件44在储存缸接口端60处的正视图。图7表示了模块式歧管组件44在块体连接接口端62处的后视图。

参考图5和7，模块式歧管组件44可以在块体连接接口端62处包括止回阀64。止回阀64可以布置在壳体44内的主供给管线的末端处。模块式歧管组件44在块体接口端62处与主控制歧管42(图3和4中表示)连接。块体连接接口端62可以包括螺纹安装孔66，该螺纹安装孔66设置成接收螺纹紧固件，该螺纹紧固件使得块体连接接口端62与主控制歧管42连接。

图8表示了根据本发明实施例的模块式歧管组件44沿图6中的线G-G的横剖图。图9表示了根据本发明实施例的模块式歧管组件44沿图8中的线L-L的轴向剖视图。图10表示了根据本发明实施例的模块式歧管组件44在图8的细节M处的部分的详细视图。图8-10表示了例如用于充装SCBA缸的顺序阀和主供给管线70(或者空气流出通道)。图8-10还表示了O形环塞80、通向大气82的通气口、阀组件84、86、阀座88、96、止回阀90、用于充装SCBA 92的空气通道以及通向储存缸94的空气连接件。

参考图8-10，如图所示，模块式歧管组件44包括多个阀组件，这些阀组件通过内部止回阀而与主供给管线70连接。如图9中所示，组件44可以包括布置成径向图形的四个不同的止回阀。止回阀防止回流。顺序阀允许流体从各储存缸供给到SCBA缸，例如根据它们之间的压力差。顺序阀例如根据在各储存缸内的压力相对于在SCBA缸内的压力而打开和关闭。

图11表示了根据本发明实施例的模块式歧管组件44沿图5中的线A-A的剖视图。图12表示了根据本发明实施例的模块式歧管组件44沿图11中的线K-K的剖视图。参考图11和12，模块式歧管组件44还可以包括止回阀和可以用于充装储存缸的空气通道。通道106可以用于重新充装储存缸。如图所示，四个止回阀90可以布置成径向模式。在重新充装过程中，具有最低压力的储存缸首先被充装。当多个储存缸内的压力平衡时，两个储存缸都可以同时充装。当一个储存缸内的压力相对于另一储存缸而增加时，另一储存缸开始充装，且更高压力的缸通过例如相应的止回阀而关闭。

图13表示了根据本发明实施例的模块式歧管组件44沿图5中的线E-E的剖视图。图14表示了根据本发明实施例的模块式歧管组件44沿图13中的线N-N的剖视图。参考图13和14，通道100可以形成得穿过模块式歧管组件44，该通道100例如可以用于从SCBA缸提供参考压力，还表示了顺序阀控制活塞上部腔室102和与主控制歧管的安装表面104。

图15表示了根据本发明实施例的模块式歧管组件44沿图5中的线B-B的剖视图。图16表示了根据本发明实施例的模块式歧管组件44沿图15中的线P-P的剖视图。参考图15和16，模块式歧管组件44可以包括储存空气连通通道110，该储存空气连通通道110与一个或多个顺序阀112连接。

图17表示了根据本发明实施例的模块式歧管组件44沿图5中的线D-D的剖视图。图18表示了根据本发明的模块式歧管组件44沿图17中的线R-R的剖视图。参考图17和18，模块式歧管组件44可以包括从更低压力储存缸通向下一个更高压力储存缸顺序阀活塞的下部腔室的储存空气连通通道。应当知道，第一储存缸可以并不与顺序阀连接。

参考图1-18，本发明的实施例提供了模块式歧管组件，该模块式歧管组件可以包括主壳体，该主壳体容纳一个或多个顺序阀，该顺序阀用于从储存缸顺序地抽吸空气，以便充装各流体罐或容器，例如SCBA罐。

尽管各种空间和方向术语(例如顶部、底部、下、中间、侧向、水平、竖直、前部等)可以用来描述本发明的实施例，但是应当理解，这些术语只是相对于附图所示的方位来使用。该方位可以颠倒、旋转或以其他方式改变，使得上部部分成为下部部分，反之亦然，水平变成竖直，等等。

应当理解，上述说明将是示意性，而非限制性。例如，上述实施例(和/或其各方面)可以相互结合使用。此外，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对本发明多个实施例教导的特定情况或材料进行修改。尽管这里所述的材料的尺寸和类型将用于确定本发明各个实施例的参数，但是该实施例绝不是限制，而是示例实施例。本领域技术人员通过阅读上述说明将清楚多个其它实施例。因此，本发明的多个实施例的范围将参考附加权利要求以及该权利要求的等效物的全部范围来确定。在附加权利要求中，术语“包括”和“其中”用作相应术语“包括”和“其中”的普通英语等效形式。而且，术语“第一”、“第二”和“第三”等只是用于标记，而并不是强加于这些物品上的数字要求。而且，下面的权利要求的限制并不是以装置加上功能的公式来撰写，并不是根据35U.S.C 112(f)来解释，除非这些权利要求明确使用措辞“用于……的装置”和随后跟随功能描述(没有其它结构)来限定。

书写的说明书利用实例来公开本发明的多个实施例，包括最佳模式，并且还使得本领域任何技术人员能够实施本发明的各个实施例，包括制造和使用任意装置或系统以及执行任意结合的方法。本发明各个实施例的可专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员能够想到的其它实例。当实例具有与权利要求的文字语言相同的结构元件时，或者当这些实例包括与权利要求的文字语言没有实质区别的等效结构元件时，这些实例将处于权利要求的范围内。

Claims (6)

1.一种用于自动级联系统的模块式歧管组件，用于充装单个流体罐，该模块式歧管组件包括：

主壳体，所述主壳体包含一个或多个顺序阀以及流体导管，其中，所述一个或多个顺序阀设置成用于允许从多个流体储存缸顺序地抽吸流体。

2.根据权利要求1所述的模块式歧管组件，其中：所述一个或多个顺序阀包括多个顺序阀，这些顺序阀以圆形图形布置在主壳体内。

3.根据权利要求1所述的模块式歧管组件，还包括：一个或多个止回阀，所述止回阀与所述一个或多个顺序阀连接。

4.根据权利要求1所述的模块式歧管组件，其中：主壳体没有外部管道。

5.根据权利要求1所述的模块式歧管组件，其中：所述一个或多个顺序阀与主流体供给管线连接。

6.根据权利要求1所述的模块式歧管组件，还包括：

储存重新充装通道，所述储存重新充装通道与储存缸配件连接；以及

布置在储存缸配件和储存重新充装通道之间的至少一个止回阀。