CN85106997A - 流量控制装置 - Google Patents

Abstract

用于由加压气体分配容器中饮料的饮料分配系统的一个超压安全流量控制装置。该装置位于连接压力源到饮料容器的线上，具有一个安全膜有第一面对着将容器增压的气体以及一个第二面对着大气。阀机构使气体从入口流入由安全膜的一面确定的第一旁路室然后通过该装置的出口向外排出。当安全膜破裂时，阀机构将自动关闭以防止气流进入第一旁路室以及流向出口。

Description

总的来说，本发明是有关于流体控制装置。特别是关于用作饮料分配系统中的一个安全装置，其确有助益地防止构成分配系统的一个部分的饮料容器超压。

在饮料分配系统中，特别是用作啤酒的分配系统中，压力源一般是连接在一个多支管的分支系统，该系统又通过一个导液机构依次连接到一个或多个啤酒桶上。导液机构在压力源提供的压力下分配桶里的啤酒。在这种类型的饮料设备中安全装置是用来控制传送到桶里的压力量的。否则，如果导液机构的上游某处发生故障，致使桶自身超压，压力高达引起爆炸至少炸裂部分桶的导液机构的程度，将造成桶所放地区灾难性后果。用作这种目的的安全装置，一般采用自动调节和可调式机械装置，经常容易发生故障和堵塞。

作为可调安全装置，最普通的是采用带各种可调装置的弹簧偏动安全阀。还曾试图在减压调节器中配上安全阀来控制压力源所提供的压力。令人遗憾的是，采用这些可调调节器，还要有一位专心的操作人员来调节，用这种方式实际上抵销了安全装置的作用。例如，当气压开始从安全阀中漏出时，操作人员听到了发出的嘶嘶声，就知道有漏气现象。他可以调节安全阀来制止漏气，这样做就完全证明了，安全阀的存在或使用都已是无效。

解决这一问题的其他先有技术，包括在饮料容器内安装安全阀。尚未证实这样做是能令人满意的。将安全阀装在饮料容器内，将不断地受到从此容器分配的饮料产品的影响，当这些产品本身非常粘稠，则不利于与饮料接触的阀起予期的作用。换句话说，当粘性饮料的原料渗入阀机构的缝隙时，机构的元件之间可能互相粘连，甚至于不能正常工作。

由于弹簧偏动安全阀系统一般用于连接装置上，它们也具有对于饮料来说经常遇到的主要缺点。如上所述，饮料可能是粘性的，当它干了之后，就构成了一种相当显著的胶状物。使阀自身的提升即驱动压力在很大范围内发生变化。由于这种变化：弹簧偏动安全系统就变得不可靠和不安全了。

另一个主要缺点是这些安全阀一般是与分配系统的其他一些部件相配用。他们通常用于与带有分配软管和龙头的饮料容器相互连接的连接器装置的连接体上。由于这些系统的尺寸和成本上的限制，有必要使安全系统小到可以在连接器内工作。由于尺寸上的限制，安全阀就不可能提供一个足够大的孔，以通过该孔从超压的或失灵的气压调节器中排除剩余气体。

用于饮料分配系统的压力系统要求气源压力达到1000磅/吋²，当然，实际上是随温度变化的，而正常压力一般约为800磅/吋²左右。万一气瓶上的减压调节器发生故障，允许整瓶的压力即气源压力流入气压供气管线，气体流率将达到每分钟60～100立方英尺左右。现有安全阀中排气孔口的尺寸是如此之小，以至在相同的压力源下，不能达到相同的流率。更为重要的是，远低于气源压力的桶压安全上限，将达到的限定流率只有每分钟17～21标准立方英尺。换言之，如果它们没有被饮料的余渣封住并且在适当的压力下可以提升，也不具有足够的流率使系统安全地排放，它们的正常起动只是将饮料容器的爆炸性破裂推迟了一秒分之几或者最长可能是两秒钟。这要取决于在发生破裂时容器内究竟是全部充满着，还是部分充满着饮料。

由于饮料容器放置在冷却器和其它贮存地方，也仍然存在着安全阀被堵塞的可能性。在一些冷却器中，六包饮料罐头或瓶、肉，蔬菜或其他食品包装常在餐厅内冷冻，并放在阀机构上面或其附近处，于是堵塞或阻止了阀的起动。

曾设想能解决这里提出的先有技术中的问题的最为有效的装置之一，是在美国专利证第4，219，040中公开的装置，已颁发给本发明的共同发明者之一。这里所描述的本发明的装置是对专利证第4，219，040号的进一步的改进，其中，通过已结合到该装置设计中的独特的安全控制阀，可以防止4，219，040号专利中将气体排放到大气中的不良性。

在饮料分配系统中，二氧化碳和氮气经常被用作增压气体气源。根据专利第4，219，040号所描述的装置，系统的超压将引起该装置的安全膜破裂，而不能令人满意地防止饮料容器的超压，但可使气源气体流向大气，一直继续到气源气体耗尽。为了供给气源气体，在使用单个或一组气体发生器，或大体积气罐的地方，如果没有及时发现安全膜已经破裂，就要消耗掉一定量的气体。这些气体大量排出本身就会造成严重的安全事故。例如，采用二氧化碳作为气源气体时，该系统若安装在一个相当小的房间内，会有显著的窒息和缺氧的危险，甚至在较大的房间内，由于二氧化碳会沉向地面，如果有一工人倒下并且在地面上躺一段时间，缺氧症会使他死亡或严重受伤。另外第4，219，040号专利的安全装置是采用其他毒性更大的气源气体安装在系统上，所以排放的气源气体更有灾害性，除非定期监测此系统。

本发明所提供的一个装置，极好地克服了先有技术中安全装置的所有缺点，该装置不仅防止了饮料容器的超压，而且防止了在该系统超压时，将气源气体排放到大气中。

本发明总的是有关于用于饮料分配系统的安全流量控制装置，以保证加压后的饮料容器不会超压。更具体地说，该装置安装在连接压力源到饮料容器的管线上。该装置含有一个安全膜其第一面受到给容器加压的气源气体的作用，其第二面暴露在大气中。安全膜用这样的方法安装，使它实质上防捣以保证它不会因不慎而破裂，直到薄膜压力面上所承受的压力达到一个不能承受的程度才破裂。

安置在该装置的压力入口和安全膜的第一面，即压力面之间的是阀机构，由安全膜将阀机构保持在一种打开的状态。阀机构处于打开状态时，允许气体从入口流进由安全膜第一面所确定的第一旁室，然后通过该装置的出口流出。当安全膜破裂时，阀机构将自动关闭，以防止气体进一步流入第一旁室，从而流向出口。阀设计成在该机构入口侧的压力释放以前，一直保持着关闭状态。

本发明的另一个目的，是提供一个具有前述特征的安全装置，通过使用在予定压力下会破裂的易碎薄膜来防止饮料容器超压。

本发明的另一个目的，是提供一个具有前述特征的安全流量控制装置，在易碎薄膜破裂时，自动停止所有通向该装置的或排放到大气中的气体流动。用这种方法，可以很好地防止大气污染和气源气体损耗。

本发明还有另一个目的是提供一个安全流量控制装置，它既是防捣的，又是可靠性很高，造价不贵，可以由不熟练工人方便地和迅速地安装。

本发明还有另一个目的，是提供一个安全装置，在起动时，除非将该系统减压和将该装置的易碎薄膜撤换，否则该安全装置就不能用其他方法来校准。

图1是总的示意图，表示压力源和依次与许多啤酒桶相连的多管系统互相连接，本发明的安全装置，位于多管系统和每个桶之间。

图2是本发明的流量控制装置的局部剖开的顶视图，表示了该装置防捣顶盖的结构。

图3是本发明流量控制装置的侧视剖面图，表示该装置的易碎薄膜未受破损。

图4是与图3相似的侧视剖面图，但表示了在通向多管系统的管线上由于超压，易碎薄膜破裂之后，该装置部件所处状态。

参照附图，特别是图1，图中表示了一个高压气源，即气瓶12，通过常规的调压器16与多管分支系统14相连。与多管分支系统14互相连接的是许多容器在此表示为啤酒桶18，装在每个桶18和多管分支系统14中间的是第二调压器20。本发明的安全装置即流量控制装置用数字22表示，装在调压器20和桶18之间。每个桶18装有一个导液机构，将啤酒从桶里分配到相隔较远的龙头24。

气源气体一般采用二氧化碳，当该系统用作分配啤酒用，其压力可达到1000磅/吋²。其他气体，例如氮气也可以用作其他用途。多管分支系统14一般采用厚壁金属做成，自身通常能够承受至少1000磅/吋²的气源压力。照此，如果调压器16发生故障，多管分支系统一般可适应气源气体的全部压力而没有突然失效的危险。

如前所述，第二调压器20是安装在每个桶18和多管分支系统14的中间，这样可以控制桶的压力。本发明的流量控制装置22安装在调压器20和桶的中间，在发生故障或滥用了调压器20时可防止桶18灾变性超压。

现在再参照图2和图3，本发明的即时流量控制装置型式包括一个外壳26，外壳26有一个用于与增压气源，如气瓶12，连通的入口28和一个用于与饮料容器或啤酒桶18连通的出口30。外壳26有一个与入口28和出口30连通的压力腔室32。外壳26还有一个通过在盖子或锁合盖38（图2）上的许多孔口36与大气相连通的排气腔室34。

分隔压力腔室32以及排气腔室34的是易碎薄膜，即安全膜40，安全膜40是由薄金属或其他耐用材料精密构成，并且特别设计成为在压力腔室32中，当压力超过予定值时，即出现失效和破裂。

构成本发明的流量控制装置的独特的一个方面是阀机构，装在与安全膜40相连的外壳26中。阀机构的作用是当安全膜发生破裂时，阀机构关闭，堵住从28入口流入的流体进入压力腔室32。在本发明的目前形式中，阀机构是由通常为圆柱形的阀体44所组成，阀体具有一个由内凸缘47所限定的圆形阀座46，如图3所示，阀座46安装于腔室32中，入口28和出口30之间。同时构成本发明实施例中阀机构的一个部分的是通常为圆柱形的阀件48，它具有一个阀座配合部分与阀座46可密封配合。阀件48还有一个通常和安全膜40（隔膜的下面如图3所示）的受压表面互相配合的间隔开的圆顶形表面50。在附图中所示的本发明的型式中，阀座配合部分包括一个弹胶性“O”形环52，当阀件48以目前所描述的方式移动进入密封位置时，“O”形环52与阀座46可密封配合。

与表面50相对的阀件48的另一端是一个受压表面，即第一表面54，其上作用有通过入口28进入该装置的流体压力，在压力下流入入口28的流体沿着图3中箭头56所示的通道进入受压表面54的区域。作用在表面54上的流体压力有把阀件48从阀机构打开的第一位置朝着阀机构关闭的第二位置移动的趋势。本发明装置的一个独特的方面是，安全膜40是这样设计和放置的，只要安全膜40保持完整无损，就能阻止阀件48朝着第二或关闭位置运动。阀件48和没有破裂的安全膜40的这种通常位置示于图3中。

按照图3中所示装置中各种部件的位置，受压的流体能通过入口28进入该装置并且按箭头56所示通入阀机构，沿着图3箭头60所示通道向上进入压力腔室32。只要进入压力腔室的受压流体保持在低于予定的压力水平，也即压力低于使安全膜破裂所需的压力，流体将沿图3箭头62所示通道继续流向该装置的出口30。在这种情况下，只要压力腔室32中的流体压力保持在低于预定的水平，则阀机构将维持在打开的位置，因为阀件48的第一表面50将与薄膜40配合，并且将阻止阀件朝着第二位置，即关闭位置作进一步的移动。

现在再参照图4，它表明了在压力腔室32出现超压足以引起安全膜40破裂的情况下，本发明装置中各种部件的位置。如图4所示，当安全膜40破裂时，作用在阀件48的第一表面即压力表面54上的流体压力，将使得阀件朝着如图4所示的第二关闭位置推进。在此位置上，弹胶性“O”形环52已被移动而与阀座46密封配合，因此防止流体通过阀机构从入口28进一步流入压力腔室32。

图4表示安全膜40破裂情况下，流经该装置的受压流体将从压力腔室32通过锁合盖38的孔口36流入大气中。这一流动一直继续到阀机构关闭处于图4的位置为止。此时，所有更多的流体流动都被阀机构所堵住。很明显阀机构下游的受压流体将通过安全膜和盖38上的孔口自由地流入大气。

附图中所示的本发明的实施例中，阀体、阀件和阀座的任何位置的横截面，通常总是圆形的，对阀件48从第一关闭位置移动到第二打开位置起导向作用的是设置在中心的圆柱形导向柱64，与外壳26构成一体。如图3和图4所示，阀件48具有一个锥形底孔66，孔径精确地可伸缩地容纳导向柱64。

当安全膜40破裂时，阀件移动进入图4所示的关闭位置，由于受作用在表面54上的受压流体的推进，阀将保持在一个关闭的位置上。因此，可防止更多的流体流入压力腔室32，或者通过孔36排放到大气中。

再参照图1，可以看到，例如万一图1所示装置22a的安全膜40发生破裂时，将停止从桶18a分配啤酒，直到此情况得到纠正。然而，必须注意的是，用如图1所示的系统，能继续通过和多管分支系统40相连接的其余的桶分配啤酒。还必须注意到，由于本发明的新颖阀机构，当装置22a的安全膜发生破裂时，不会损失气体。

为了完成流量控制装置22a的必要的校正，必需关闭调节器20a。之后，旋松用螺纹（图3中用数字70所示）与外壳26互相连接的盖38。盖38揭开后，子体72可从装置中取走。如图3所示，子体72一般是环形的，具有一个夹紧表面74，其作用在于靠着由阀体26所提供的配合环形平面夹紧一个安全膜40的环形凸缘部分40a。为了防止流体的安全膜的凸缘部分泄漏，设置第二弹胶性“O”形环76，并且在阀体26所形成的圆形槽78内保持一定位置。

一旦子体72从该装置取走，新的易碎薄膜即安全膜40能放入该装置中，把子体72放回原处后，盖38重新与阀体26用螺纹连接。当盖38被旋入到适当位置时，其下表面80将作用于子体72的凸缘82上，推动安全膜40与“O”形环76和阀体26密封配合，因此形成了一个密封，以防止受压流体从易碎薄膜泄漏到该装置的排气腔室。

本发明的装置中的另一个新颖特点是本发明的防捣性能。如图3所示，子体72的上面部分72a确定了一个环形保护盘72a，位于安全膜40和盖38上的排气孔36之间，由于这种曲折通道，在安全膜和排气孔之间构成了一个曲折通道。由于这种曲折通道，对于象改锥，碎冰之类的物体，不可能通过孔口36插入而与安全膜相接触，所以，有效地防止了在排气孔口36中插入尖状物体，而使安全膜40遭到故意的和恶意的破坏。

外壳、阀座、阀件、子体72以及顶盖可用塑料、金属或其他合适的材料制成。导向柱64可以与外壳构成为一整体，也可以是一个与外壳相连的独立元件。易碎薄膜用薄金属或其他适宜的材料制成。

按照专利要求对本发明作了详细描述，精通了本项工艺，则为了满足特殊要求和情况，对于单独部件或有关装置作一些变更和修改是没有困难的。按照下列权利要求，在不离开本发明的范围和精神的情况下，可以作一些变更和改进。

Claims (11)

1、一个流量控制装置，用来将一个加压流体源和要加压的容器互相连接起来，其中包括：

(a)一个外壳，具有一个与加压流体源相通的入口和一个与容器相通的出口，所述外壳有一个压力腔室，与所述入口和所述出口相通；以及一个与大气相通的排气腔室；

(b)一个易碎薄膜。将所述压力腔室和所述排气腔室隔开，当所述压力腔室的压力达到予定值时，所述易碎薄膜破裂；

(c)当所述易碎薄膜破裂时，位于所述外壳内的阀机构与所述易碎薄膜互相配合来阻止流体从所述入口流入所述压力腔室。

2、如权利要求1中所述的一个流量控制装置，其中所述阀机构包括：

（a）一个阀座位于所述入口和所述出口中间的所述压力腔室中;

（b）一个阀件与所述阀座和所述易碎薄膜配合动作，所述阀件在流体压力作用下移动，从所述阀件与所述阀座间隔开的第一位置移向所述阀件与所述阀座密封配合的第二位置，所述易碎薄膜制造並安排成使它能阻止所述阀件向着所述第二位置移动，直到所述易碎薄膜发生破裂。

3、按照权利要求2所述的一个流量控制装置，其中所述外壳包括一个位于中心的导向柱，其中所述阀件在第一和第二位置移动时，由所述导向柱导向。

4、按照权利要求3中所述的一个流量控制装置，其中所述阀件包括由受压流体作用的第一表面以及与所述易碎薄膜互相在压力下配合的间隔开的第二表面。

5、按照权利要求3中所述的一个流量控制装置，其中所述外壳包括一个锁合盖将排气腔室部分关闭，所述锁合盖上具有许多设在其周边的排气孔;

6、按照权利要求5中所述的一个流量控制装置，其中所述外壳还包括一个圆环形的保护盘，位于易碎薄膜和所述排气孔之间，以致在所述易碎薄膜和所述排气孔之间构成了一个曲折的通道。

7、一个流量控制装置，将加压流体源和要加压的容器互相连接起来，包括：

（a）一个外壳，具有一个与加压流体源相通的入口和一个与容器相通的出口，所述外壳具有一个压力腔室与所述入口和所述出口相通，以及一个与大气相通的排气腔室;

（b）一个安全膜将所述压力腔室和所述排气腔室分隔开，所述安全膜在所述压力腔室的压力达到予定值时，发生破裂;

（c）阀机构位于所述外壳中，与所述安全膜配合，当上述安全膜破裂时，用来阻止流体从所述入口进入所述压力腔室，所述阀机构包括：

（ⅰ）一个阀体具有一个圆形阀座，设置在介于所述入口和所述出口之间的压力腔室中。

（ⅱ）一个通常为圆柱形的阀件，具有一个阀座配合部分与所述阀座密封配合，并且具有一个与所述安全膜配合的间隔开的表面，所述阀件在流体压力作用下从所述阀机构打开的第一位置向着所述阀机构关闭的第二位置移动，所述安全膜是这样制造和安置的，只要所述安全膜完整无损，则就能阻止所述阀件向着所述第二位置移动。

8、按照权利要求7中所述的一个流量控制装置，其中所述阀件具有一个第一表面，用于受通过所述入口流入所述外壳的流体作用。所述第一表面和通常与所述安全膜配合的所述表面轴向间隔开，所述阀座配合部分位于所述表面之间。

9、一个流量控制装置，用于连接加压气源和被加压的饮料容器之间的饮料分配系统，其中包括：

（a）一个外壳，具有一个用来与加压气源相通的入口和一个用于与饮料容器相通的出口，所述外壳具有一个与所述入口和所述出口相通的压力腔室，以及一个与大气相通的排气腔室。

（b）一个易碎隔膜将所述压力腔室和所述排气腔室分隔开;所述易碎隔膜用于在所述压力腔室内的压力达到予定值时破裂。

（c）阀机构安排在与所述易碎隔膜相配合的所述外壳中，当所述易碎隔膜破裂时阻止气流从所述入口进入所述压力腔室，所述阀机构包括：

（ⅰ）一个阀体，具有一个圆形阀座置于所述入口和所述出口中间的所述压力腔室中;

（ⅱ）一个通常为圆柱形的阀件具有一个阀座配合部分，适宜于与上述阀座密封性配合，还有一个通常与所述易碎隔膜配合的间隔开的表面，所述阀件在气源压力推动下可从所述阀件打开的第一位置朝着所述阀件关闭的第二位置移动，所述易碎隔膜制造和安装成：只要隔膜完整无损即可阻止所述阀件朝着第二位置运动。

（d）一个把所述排气腔室部分关闭的锁合盖，所述锁合盖具有许多个位于其周边的排气孔口;

（e）一个环形保护盘安装在所述易碎隔膜和所述排气孔之间，故在所述隔膜和所述排气孔之间构成了一条曲折通道。

10、按照权利要求9所述的一个流量控制装置，其中所述外壳，包括一个安置在中心的导向柱，而其中所述阀件具有中心设置的轴向延伸孔，适宜于可伸缩地容纳所述导向柱。

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