CN108496035A - 具有伸缩活塞的高压阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于加压气体或化学试剂的阀(2)。阀(2)包括：主体(4)，具有入口(8)、出口(10)和将入口(8)与出口(10)连接并包括座(16)的通道(6)。阀(2)还包括滑动活塞(18)，其能够与所述座(16)接合以关闭所述通道(6)，和伸缩延伸部(30)，其抵靠所述通道滑动，以便至少在打开位置和关闭位置之间在所述通道(6)中引导所述活塞(18)。所述活塞的相对面上的压力差将所述活塞(18)和伸缩延伸部(30)从所述座(16)拉开以打开所述通道，所述通道(6)在压力平衡下保持关闭。本发明还涉及一种灭火系统。

Description

具有伸缩活塞的高压阀
技术领域
本发明涉及一种由流体压力打开的阀。更具体地说，本发明涉及一种用于高压气体的阀。本发明还涉及一种具有阀的灭火系统。
背景技术
现有技术专利文献US3862738A公开了一种截止阀，其包括带有座的通道和通过弹簧与所述座抵靠的穿孔阀活塞。通道具有压力平衡室，阀活塞布置在座和平衡室之间。三通导阀将排气连接到压力平衡室以降低其中的压力。以这种方式，与弹簧作用相反的流体压力移动阀活塞以打开截止阀。后者以两种方式运行，但是这种设计仍然庞大。更具体地说，增加出口直径需要增加阀高度。
发明内容
技术问题
本发明旨在提供解决现有技术中所述的至少一个问题的阀。针对技术问题，本发明改善了阀的紧凑性。本发明还旨在提供一种节省成本的解决方案，其也防止泄漏。
技术方案
本发明涉及一种阀，特别是用于加压气体，包括：主体，具有入口、出口和将入口与出口连接并包括座的通道；和具有两个相对面的滑动活塞，其能够与所述座接合以关闭所述通道；所述阀调整成使得所述活塞的相对面上的压力差将所述活塞从所述座拉开以打开所述通道；其中，所述活塞配备有伸缩延伸部，其抵靠所述通道滑动，以便至少在打开位置和关闭位置之间在所述通道中引导所述活塞。
根据优选实施例，所述活塞在所述伸缩延伸部内滑动，优选地，所述伸缩延伸部基本上是围绕所述活塞的管。
根据优选实施例，所述活塞包括在与所述伸缩延伸部的滑动界面处的密封元件，当所述活塞处于关闭状态时，所述密封元件布置在所述出口的水平处，优选地，所述密封元件与所述座之间的距离X小于出口高度Y。
根据优选实施例，所述活塞包括与所述入口流体连通的通孔，优选地，所述阀包括销，当所述活塞处于打开位置时，所述销关闭所述通孔，更优选地，所述销安装在手轮上，和/或所述销的位置由手轮调节。
根据优选实施例，在关闭位置，所述活塞主要或基本上布置在所述出口的水平处；优选地布置在延伸部内和/或出口内表面的延续部内。
根据优选实施例，所述活塞包括抵靠所述延伸部的内表面滑动的上部，所述上部沿着所述延伸部的大部分或基本上整个长度滑动。
根据优选实施例，所述活塞包括锥形部分，优选地具有朝向所述座布置的中空底座。
根据优选实施例，所述出口的内径等于或大于在所述座和所述活塞的上面之间测量的所述活塞的长度，优选地，所述活塞的直径为至少50mm，优选为至少75mm。
根据优选实施例，所述通道包括具有两个半部的腔室，即将所述入口与所述出口连接并且其中所述活塞处于关闭位置的第一半部；和其中所述活塞处于打开位置的第二半部。
根据优选实施例，所述主体包括轴向支座，当所述活塞处于关闭位置时，所述支座旨在接触所述伸缩延伸部，优选地，所述轴向支座位于所述出口的水平处。
根据优选实施例，所述阀包括弹性构件，其将所述活塞推动到关闭位置，优选地，所述阀布置成使得所述入口处的压力朝向所述座推动所述延伸部，特别地，所述入口处的压力推动所述延伸部抵靠着所述轴向支座。
根据优选实施例，所述伸缩延伸部包括当所述活塞处于关闭位置时至少部分地关闭所述出口的部分。
根据优选实施例，所述阀包括通气口，其连接到所述通道以便在所述通道中产生压降从而打开所述活塞；优选地，所述通气口包括先导装置。
根据优选实施例，所述通道包括具有上底部的释放腔室，优选地，所述释放腔室相对于所述活塞位于所述座的相对侧上，优选地，所述活塞和/或延伸部在打开状态下邻接所述上底部。
根据优选实施例，所述活塞包括垂直于封闭件和打开运动的封闭表面。
根据优选实施例，活塞包括与座接合的密封部分；优选地，活塞包括保持密封部分的支撑件。
根据优选实施例，活塞基本上是中空的和/或管状的。
根据优选实施例，延伸部包括相对于滑动方向与气体出口隔开的密封件，优选地在关闭状态，伸缩延伸部的至少一个或每个密封件远离活塞。
根据优选实施例，轴向支座形成至少一个半圆形；优选地，轴向支座是平坦的，和/或由气体出口切割。
根据优选实施例，活塞的外径大于其长度。
根据优选实施例，延伸部的内径和/或外径大于其长度。
根据优选实施例，活塞的滑动行程大于延伸部长度和/或大于其自身长度的一半。
根据优选实施例，延伸部包括围绕活塞的紧密壁，以便与活塞结合紧密地关闭通道。
根据优选实施例，腔室的第一半部是下半部分，和/或腔室的第二半部是上半部分。
根据优选实施例，在关闭状态下，延伸部在两个半部上突出，优选地，延伸部在通道腔室中轴向居中。
根据优选实施例，延伸部在活塞和通道之间形成环形界面，优选为紧密且移动的界面；和/或伸缩延伸部是滑动引导部。
根据优选实施例，活塞通常包括恒定的外径，优选地，其外径变化小于15％，更优选地小于5％。
根据优选实施例，主体包括包含通道、入口和出口的整体形成的部分。
根据优选实施例，在打开状态，活塞和/或延伸部轴向远离出口水平。
根据优选实施例，活塞比伸缩延伸部更长。
根据优选实施例，手轮适于相对于主体轴向移动销，优选地在排放位置和填充位置之间移动。
根据优选实施例，阀包括具有基本上自由和/或平坦的上表面的上盖。
根据优选实施例，盖包括凸起，其中先导装置可选地固定。
根据优选实施例，通道包括将入口与出口连接的内表面，滑动延伸部相对于所述内表面滑动。
根据优选实施例，伸缩延伸部沿着活塞的滑动方向延伸和/或增加活塞的长度。
根据优选实施例，伸缩延伸部是伸缩延长部，和/或作为滑动延长部和/或滑动延伸部，特别是相对于活塞滑动。
根据优选实施例，阀没有手轮。
本发明还涉及一种灭火系统，包括流体储存器，特别是气瓶，具有高压灭火流体；以及阀；其中，所述阀是根据本发明所述的阀；优选地，所述灭火流体是气体或气体混合物。
本发明的优点
本发明特别有意义的是，因为它提供了一种紧凑设计。阀体在出口上方的高度减小，并且独立于所述出口的直径。这意味着减轻重量并节约成本。该阀可以集成在灭火系统的较窄处。活塞的长度不是由出口的内径决定的，为了确保完全打开，出口的内径必须被扫过。事实上，活塞可以设置有多个延伸部，并且以伸缩缸的方式布置。
本发明保持可靠。它由入口气体压力驱动，所述压力维持活塞和伸缩延伸部处于打开状态。通过排放和再填充期间阀是稳定的。由于伸缩延伸部是自主的，因此不需要被活塞拉动。这防止了磨损。本发明还减小了活塞的重量。这样打开变得更快、更可靠。例如，对于42巴的压力的宽阀通道而言，本发明应首先受到关注。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的阀的剖视图，所述阀处于关闭状态并准备好排放。
图2是图1的阀的剖视图，其中阀在排放期间处于中间状态。
图3是图1和图2的阀的剖视图，其中阀在排放期间处于打开状态。
图4是图1至图3的阀的剖视图，其中阀处于关闭状态并准备好填充。
图5是图1至图4的阀的剖视图，其中阀在填充期间处于中间状态。
图6是图1至图5的阀的剖视图，其中阀在填充期间处于打开状态。
图7是根据本发明第二实施例的阀的剖视图，其中所述阀处于关闭状态。
图8是图7的阀的剖视图，其中阀处于中间状态。
图9是沿着图8中画出的轴线9-9的阀的剖视图，其中阀处于打开状态。
具体实施方式
在以下描述中，沿着活塞的滑动方向测量高度和长度，也称为轴向方向。关于所述滑动方向考虑水平。根据活塞从座的升降方向考虑上侧，下侧朝向关闭方向。横向方向垂直于滑动方向。
图1、2和3是排放期间阀的剖视图。图1示出处于关闭状态的阀2，而图3示出处于打开状态的阀。图2示出处于中间状态的阀2；在关闭状态和打开状态之间。
如在图1中可见，阀具有圆柱形的主体4。它基本上是中空的，并且可以是管状的。主体4包括将入口8连接到出口10的通道6。主体4可以由例如黄铜或黄铜合金的金属制成。阀2可以包括封闭通道6的上盖14。上盖14可以包括多个装置15，特别是手轮15。所述手轮15可以布置在上盖14的中心位置。
入口8在阀的下端处向下布置。出口10横向并垂直于阀2的打开方向布置。在出口10处点缀有帽12，当阀组装在灭火系统中时，帽12被移除。入口8和出口10都显示出内管状表面。它们的内径可以基本相等。其他孔可以设置在主体中，它们中的每一个都可以用塞子封闭。
阀2是提升阀，其包括由活塞18封闭的座16。通过从座16提升闭合构件18而打开阀。活塞18包括旨在与座16接合的下面以及与下面相对并且面对上盖14的上面。考虑到相对于活塞的滑动方向的面。弹性构件20比如螺旋弹簧20将活塞保持在关闭状态。弹性构件20在活塞18和上盖14之间突出，并且可被预加载。活塞18基本上具有圆柱形或管状，因为它是中空的。它可以包括管状外壁和下壁。后者可包括锥形部分22，可选地是中空的。活塞16的内径通常等于入口8的内径，优选地，直径差小于20％，更优选小于10％。
活塞18可以包括通孔24，例如穿过锥形部分22的顶部。通孔24在活塞18的相对面之间以及在入口8和通道6的上部之间提供压力平衡。活塞可以承载与座16接触的密封部分25，以便改善密封并减少入口8与出口10之间的泄漏。通孔不是基本特征，例如弹性构件可被预加载足够的量以将活塞保持在关闭位置。
通道6可以包括腔室，可选地是在主体4中的主腔室。腔室可以基本上是圆柱形的并且沿着活塞的打开方向突出。腔室可以包括两个半部，即第一半部26和第二半部28，例如分别为下半部26和上半部28。后者可以是释放腔室28。第一半部26从入口8开始，优选地从座16开始，并且沿着出口10突出。活塞18可以在其关闭位置主要位于第一半部26内。第二半部28从上盖14延伸并且在出口10之前结束。在关闭状态下，活塞18可以基本上处于第二半部28的外部。
阀还包括配备活塞18的伸缩延伸部30。在关闭状态下，伸缩延伸部30从活塞18延伸或伸出，以便增加后者沿其滑动方向的长度。伸缩延伸部30从活塞18轴向突出。伸缩延伸部30可以相对于活塞18滑动并且滑动至通道6。它可以抵靠腔室的内表面32滑动。伸缩延伸部在径向上呈现在活塞外部，然而可行的是将其径向布置在所述活塞内部。
活塞18和伸缩延伸部30都可以包括密封件(34；36)，例如布置在外部环形槽中的环形密封件。活塞18包括与伸缩延伸部30紧密接触并在其中滑动的密封元件34。伸缩延伸部30点缀有密封件36，密封件36抵靠腔室内表面32滑动，并以紧密的方式与其配合。活塞18、伸缩延伸部30和座16形成关闭装置，该关闭装置在关闭状态下紧密地关闭通道6。活塞18可以单独地或者与伸缩延伸部30结合地关闭通道。
主体4可以包括在关闭状态下与伸缩延伸部30轴向接合的支座38。在那里，伸缩延伸部30可以在半部(34；36)之间平均分配。它可形成从内表面32突出的弓形凸缘。支座38形成开口环，该开口环由出口10中断。在关闭状态下，入口压力作用在伸缩延伸部30上，并将其推向轴向支座38。
阀2可以与气体或液体一起使用，例如湿化学剂。流体可以是气体混合物，最终是液滴。阀入口可以与流体储存器流体连通以形成固定的灭火系统。流体储存器可以是包含灭火流体的储罐或气瓶。后者可以处于10巴和100巴之间的压力下，优选的是40巴和50巴之间。
图2示出处于中间状态的阀2。上盖14可包括与通道6连通的通气口40，优选地与第二半部28连通。通气口40可与阀2的环境流体连通，阀2优选地处于大气压下，约1巴。先导装置42例如先导阀借助于致动器打开通气口40。
先导装置42可以是电导向的。它可能会直接或间接采取行动。先导装置42可以是电磁阀，其在电动时打开，并且在没有电源的情况下保持关闭。先导装置42可以包括永磁体。它可能是双稳态的。先导装置42响应于电力供应而改变位置，并且即使当电源关闭时也在每个位置保持稳定。然后，阀门可以独立于关闭销46而在没有外部电力的情况下保持打开。然后，避免了与先导装置42的加热现象相关的风险。
然后，触发压降。然后，由于入口压力，活塞18受到例如至少40巴的压力差。该压力差意味着克服弹性构件20的作用的机械载荷。通孔24的内径允许在压力差下控制通过其的流动。结果，活塞从座16移开并且阀2打开。由于伸缩延伸部30受到相同的压力差，所以它也朝着盖14移动。它离开支座38，并且其外表面44逐渐打开出口10。
图3示出处于打开状态的阀2。伸缩延伸部30和活塞18彼此折叠。它们被镀在上盖14上，然后在其上压缩弹性元件20。阀2完全打开。作为活塞18的伸缩延伸部30远离出口10。这确保了入口8和出口10之间的宽通道。这种效果是有意义的，因为它提供最大流量，并减少压力损失。在灭火系统中，这通过在给定的入口压力下促进灭火流体的最大流量来提高安全性。
此外，上盖14可以支撑销46，该销46关闭布置在活塞18中的通孔24。因此，通过通气口40的流体损失被控制。它仅限于活塞打开行程。此外，这种现象是可靠的并且独立于先导装置42或其供电。
手轮15通过螺纹部分48连接到上盖14。该部分48与上盖14的相应部分50接合。相应部分50环绕接纳螺纹部分48的环形空间52。在打开状态下，环形空间52可以布置在滑动活塞16内和/或伸缩延伸部30内。盖14可以包括用于销46的引导部分54。它可以基本上是管状的。它可以围绕销46封闭密封环56。密封环56可以直接与销和上盖14接触。可替代地，密封环可以由销承载。作为示例，转动手轮15使销46垂直地朝向或远离座24滑动。
在排放期间，气瓶中的气体压力下降。作用在活塞18的下面上的相应机械力也减小了。压力将减小，直到由弹性构件20施加的机械力克服压力。然后，弹性构件20将活塞18向下推向座16。活塞18将处于关闭状态，如图1所示。阀2可以构造成在压力下降到2或3巴时关闭活塞18。这意味着阀2在空置之前关闭。这种现象是最先关注的，因为它在气瓶中保持残余压力。它防止杂质进入气瓶。剩余的气体例如NOVEC也保护气瓶内表面免受腐蚀。
图4、5和6示出了通过阀2填充气瓶。在填充状态下，承载销46的手轮15升起。然后，销46缩回到盖14内。
在填充期间，出口10处的压力大于入口8处的压力。如图4所示，出口10处的压力大于活塞18的上面以及伸缩延伸部30上的压力。由于在关闭状态下活塞18和伸缩延伸部30关闭通道6，因此在它们上施加压力差。所述压力差克服了弹性构件20的力，并且将活塞18从座16提升。这也将伸缩延伸部30从轴向支座38提升。相应的状态在图5中示出。由于动态压力，活塞18和伸缩延伸部30保持上升，并向上移动。
如图6所示，活塞18和伸缩延伸部30被提升直到抵靠着盖14。在那里，销46远离活塞18，并且更特别地远离通孔24。销46的尖端保持远离通孔24中的O形环，以便保持打开通过活塞18的流体连通。
填充操作直到气瓶充满或充分填充。然后，出口10处的压力接近入口8处的压力。由于通过通道6的填充流量因此减小，作用在活塞18和伸缩延伸部30上的动态压力减小。它减小直到弹性构件20克服动态压力的机械力。最后，弹性构件20关闭活塞18和伸缩延伸部30，如图4所示。值得注意的是，可以在没有电力的情况下进行填充，其可以通过手轮15手动控制。在填充之后，操作者可以启动手轮15，以便将销46沉入其下部位置，如图1所示。现在，阀准备好进行新的排放。
图7、8和9表示根据本发明第二实施例的阀102。这些图7、8和9保留了本发明第一实施例的附图标记用于相同或相似的元件，但是所述附图标记增加100。具体的附图标记用于该实施例的特定元件。
图7表示处于关闭状态的阀102，图8表示处于中间打开状态的阀102，图9表示处于打开状态的阀102。图7、8和9中的每一个可以对应于排放或填充。图9是沿着图8中所示的轴线9-9截取的剖视图，以暴露先导装置142。
第二实施例类似于第一实施例；其实质上不同之处在于手轮从上盖114移除。先导装置142可以替换销。它可以通过站立打开而维持活塞118上方的压降。先导装置142的位置已经相对于盖114的中心轴线转动了90°。
盖114包括上表面160(也称为外表面160)，其基本上是自由的。上表面160可以是大致平坦的。然而，盖114可选地示出了用于组装盖114的两个凸起162。盖114的中央部分是闭合的。然后，阀102基本上由先导阀142导向。
如图9所示，先导装置142可以位于盖114的边界上。然后，其排气口164将更短。
先导装置142可以布置在凸起162的顶部上。它也可以固定在盖的平坦部分上。先导装置142可以是先导阀。它可以包括由磁场致动的柱塞166。所述磁场可以由磁线圈(未示出)产生，以便将柱塞166从通气口140拉开。该向上移动打开通气口140并触发活塞118和伸缩延伸部130的打开移动。
可以保持通孔124。可选地，通孔被抑制，其位置被堵塞。然后，活塞是紧密的。锥形部分可以用平板代替，基本上是连续的。活塞可以没有通孔。

Claims (16)

1.一种阀(2；102)，特别用于加压气体，包括：
-主体(4)，具有入口(8)、出口(10)和将入口(8)与出口(10)连接并包括座(16)的通道(6)；和
-具有两个相对面的滑动活塞(18；118)，其能够与所述座(16)接合以关闭所述通道(6)；
所述阀(2；102)调整成使得所述活塞(18；118)的相对面上的压力差将所述活塞(18；118)从所述座(16)拉开以打开所述通道(6)；
其特征在于，
所述活塞(18；118)配备有伸缩延伸部(30；130)，其抵靠所述通道(6)滑动，以便至少在打开位置和关闭位置之间在所述通道(6)中引导所述活塞(18；118)。
2.根据权利要求1所述的阀(2；102)，其特征在于，所述活塞(18；118)在所述伸缩延伸部(30；130)内滑动，优选地，所述伸缩延伸部(30；130)基本上是围绕所述活塞(18；118)的管。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的阀(2；102)，其特征在于，所述活塞(18；118)包括在与所述伸缩延伸部(30；130)的滑动界面处的密封元件(34)，当所述活塞(18；118)处于关闭状态时，所述密封元件(34)布置在所述出口(10)的水平处，优选地，所述密封元件(34)与所述座(16)之间的距离X小于出口高度Y。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的阀(2；102)，其特征在于，所述活塞(18；118)包括与所述入口(8)流体连通的通孔(24；124)，优选地，所述阀(2；102)包括销(46)，当所述活塞(18；118)处于打开位置时，所述销关闭所述通孔(24；124)，更优选地，所述销(46)安装在手轮(15)上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的阀(2；102)，其特征在于，在关闭位置，所述活塞(18；118)主要或基本上布置在所述出口(10)的水平处。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的阀(2；102)，其特征在于，所述活塞(18；118)包括抵靠所述延伸部(30；130)的内表面滑动的上部，所述上部沿着所述延伸部(30；130)的大部分或基本上整个长度滑动。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的阀(2；102)，其特征在于，所述活塞(18；118)包括锥形部分(22)，优选地具有朝向所述座(16)布置的中空底座。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的阀(2；102)，其特征在于，所述出口(10)的内径等于或大于在所述座(16)和所述活塞(18；118)的上面之间测量的所述活塞(18；118)的长度，优选地，所述活塞(18；118)的直径为至少50mm，优选为至少75mm。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的阀(2；102)，其特征在于，所述通道(6)包括具有两个半部(26；28)的腔室，即将所述入口(8)与所述出口(10)连接并且其中所述活塞(18；118)处于关闭位置的第一半部(26)；和其中所述活塞(18；118)处于打开位置的第二半部(28)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的阀(2；102)，其特征在于，所述主体(4)包括轴向支座(38)，当所述活塞(18；118)处于关闭位置时，所述支座旨在接触所述伸缩延伸部(30；130)，优选地，所述轴向支座(38)位于所述出口(10)的水平处。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的阀(2；102)，其特征在于，所述阀包括弹性构件(20)，其将所述活塞(18；118)推动到关闭位置，优选地，所述阀(2；102)布置成使得所述入口(8)处的压力朝向所述座(16)推动所述延伸部(30；130)，特别地，所述入口(8)处的压力推动所述延伸部(30；130)抵靠着所述轴向支座(38)。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的阀(2；102)，其特征在于，所述伸缩延伸部(30；130)包括当所述活塞(18；118)处于关闭位置时至少部分地关闭所述出口(10)的部分。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的阀(2；102)，其特征在于，所述阀包括通气口(40；140)，其连接到所述通道(6)以便在所述通道(6)中产生压降从而打开所述活塞(18；118)；优选地，所述通气口(40；140)包括先导装置(42；142)。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的阀(2；102)，其特征在于，所述通道(6)包括具有上底部的释放腔室(28)，优选地，所述释放腔室(28)相对于所述活塞(18；118)位于所述座(16)的相对侧上，优选地，所述活塞(18；118)和/或延伸部(30；130)在打开状态下邻接所述上底部。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的阀(102)，其特征在于，所述阀包括具有基本上自由的上表面的上盖(114)。
16.一种灭火系统，包括流体储存器，特别是气瓶，具有高压灭火流体；以及阀(2；102)；其特征在于，所述阀(2；102)是根据权利要求1至15中任一项所述的阀；优选地，所述灭火流体是气体或气体混合物。
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