TWI505851B - 抑制劑致動器總成 - Google Patents

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David Frasure
Andrew W Phillips
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Description

抑制劑致動器總成
本發明係關於抑制劑，且更特定言之係關於一種具有一偏壓部件及一電磁閥之抑制劑致動器。
[相關申請案之交互參照]
本發明主張2011年8月2日申請之美國臨時申請案第61/514145號之優先權，該案以引用方式併入本文。
諸如滅火系統之抑制系統包含抑制劑。將此等系統之致動器移動至開啟位置可釋放該抑制劑。所釋放之抑制劑可用以熄滅或抑制火。抑制系統在許多環境中操作。
許多滅火系統包含基於煙火之活塞致動器。此等致動器尤其易因環境狀況而磨損。因此，為避免致動器故障，要定期檢測並更換該等基於煙火之活塞致動器。檢測及更換係昂貴的。
一種例示性抑制劑致動器總成包含可自約束抑制劑流動之第一位置移動至允許抑制劑流動之第二位置之一釋放部件。一偏壓部件自較大偏壓位置移動至較小偏壓位置以使該釋放部件自該第一位置移動至該第二位置。啟動一電磁閥以允許該偏壓部件移動。
一種例示性抑制系統包含一控制器及一抑制劑之供應器。一釋放部件可自第一位置移動至第二位置。與該第一位置相比，該第二位置允許來自該供應器之抑制劑之更多 流動。一偏壓部件自較大偏壓位置移動至較小偏壓位置以使該釋放部件自該第一位置移動至該第二位置。回應於來自該控制器之指令啟動一電磁閥，以起始該偏壓部件自該較大偏壓位置移動至該較小偏壓位置。
啟動抑制系統之一例示性方法包含啟動一電磁閥以允許一偏壓部件移動。該方法接著使用該偏壓部件以使一釋放部件自約束抑制劑流動之第一位置移動至允許抑制劑流動之第二位置。
熟習此項技術者自「實施方式」當可明白所揭示實施例之各種特徵及優點。「實施方式」隨附之圖式可簡要地描述如下。
參考圖1，例示性抑制系統10包含抑制劑致動器總成14，該抑制劑致動器總成14控制來自處於第二位置中之供應器22之所儲存抑制劑18之流動。該供應器22及該致動器14一起被視為(例如)滅火器。
該抑制劑致動器14使釋放部件56(圖2)在其中在壓力下儲存抑制劑18且封閉該供應器22內之開口20之第一未釋放位置與其中開口20開啟之第二釋放位置之間移動。該釋放部件56可為活塞總成24之部分或連接至活塞總成24。例如，該活塞總成24包含自該致動器14延伸至該供應器22之開口20之結構。在一些實例中，該活塞總成24可為單一結構。
該活塞總成24在該第一位置與該第二位置之間之移動係透過控制器26來控制，該控制器26將一電信號發送至該抑 制劑致動器14，以使該活塞總成24(圖2)自該第一位置移動至該第二位置。該控制器26可回應於各種事件發送該電信號。在一實例中，該控制器26回應於一特定熱能位準而起始移動。在另一實例中，該控制器26基於視覺偵測到火而起始移動。在又其他實例中，該控制器26回應於來自操作者之手動指令而起始該抑制劑18之釋放。
在使該釋放部件56自該第一位置移動至該第二位置時，該釋放部件56移動該活塞總成24使得在該供應器22中建立開口20，從而容許該供應器22內之加壓儲存之抑制劑18，透過該開口20釋放抑制劑18a至例如引擎室30中。
在此實例中，該抑制劑致動器14係僅一次性地使該活塞總成24自該第一位置移動至該第二位置之單次使用之致動器。在其他實例中，該抑制劑致動器14使該活塞總成24在該第一位置與該第二位置之間來回移動，以及移動至該第一位置與該第二位置之間之中間位置。
雖然該抑制劑致動器14在圖1中經展示為部分延伸至該供應器22外部並與該活塞總成24分離，但替代地，該致動器14及該供應器22可結合為完全置於該供應器22內部或之內之單一單元。
圖1之抑制系統10可固持於車輛34之引擎室30內。自該供應器22釋放之抑制劑18a熄滅該車輛34內之火，尤其係該引擎室30內之火。在其他實例中，該抑制劑致動器14係用於船員室、乾艙中或車輛34外部。該抑制系統10亦可抑制爆炸。
該抑制劑18可呈許多形式。在一實例中，該抑制劑包含乾燥化學品。在其他實施例中，該抑制劑可包含液體、泡沫或氣態抑制劑。
現在參考圖2至5且繼續參考圖1，該例示性抑制劑致動器14包含電磁閥總成50及偏壓總成54。本發明之偏壓總成54較佳包含偏壓部件62、徑向凸緣74、複數個滾珠軸承112及釋放部件56。該活塞總成24之第一端29係接收於該抑制劑致動器14內並連接至該釋放部件56。
當連接至該活塞總成24之釋放部件56藉由該抑制劑致動器14移動至該第二位置時，透過破裂圓盤148壓迫該活塞總成24之第二端部分144以產生孔20。所儲存之抑制劑18接著透過該破裂圓盤148中之孔20自該供應器22逸出。
該抑制劑致動器14之電磁閥51維持該釋放部件56之位置及因此該活塞總成24之位置，直到該控制器26將一電信號發送至該電磁閥51。
本發明之抑制劑致動器14具有界定鑽孔12之外殼66。連接至活塞總成24之釋放部件56可滑動地接收於該鑽孔12之第一端內。該釋放部件56具有連接至頸部21及柄部82之徑向凸緣70。該活塞總成24之第一端29之一部分在該釋放部件56之頸部21中之偏壓彈簧鑽孔23內延伸。該偏壓彈簧鑽孔23連接至延伸於該釋放銷56之柄部82之長度之腔25。該偏壓彈簧鑽孔23內存在一壓縮偏壓彈簧9，其中該彈簧9之第一端9a接觸該活塞總成24且該偏壓彈簧9之第二端9b接觸可滑動地接收於該偏壓彈簧鑽孔23內之銷導件8。一偏 壓銷7整體連接至該銷導件8，該偏壓銷7延伸於該釋放部件56之柄部82之腔25之長度之一部分。該柄部82之一端經由徑向凸緣74之頭部78之柄部88界定之鑽孔27可滑動地接收。
一偏壓部件62包圍該釋放部件56之頸部21及柄部82以及該徑向凸緣74之頭部78，其中該偏壓部件62之第一端62a接觸該釋放部件56之徑向凸緣70且該偏壓部件62之第二端62b接觸該徑向凸緣74。該偏壓部件62自該外殼66向外或在方向D上移動該釋放部件56，同時該偏壓部件62之第二端62b繼續保持靜止且接觸該徑向凸緣74。該徑向凸緣74防止撞針104接觸到該偏壓部件62(不管該撞針104之位置為何)。
在此實例中為螺旋彈簧之偏壓部件62較佳能夠施加350磅-力至405磅-力(1557牛頓至1802牛頓)。在替代性實施例中，可使用本身具有輸出力之其他類型的偏壓部件。
電磁閥總成50位於該鑽孔12之第二端內。該電磁閥總成50包含具有連接至電源(諸如控制器26)之至少一線圈136之電磁閥51、繞線管140及可移動柱塞132。該可移動柱塞132接收連接至撞針104之拉端17之頭部128。與該撞針104之頭部128對置的係藉由該柄部88內之腔25及藉由該徑向凸緣74之頭部78界定之鑽孔27接收之桿末端16。
該撞針104之拉端17具有第一外徑D1且該桿末端16具有第二外徑D2。該第一外徑D1與該第二外徑D2之間的轉變係透過傾斜區段122達成。該第一外徑D1大於該第二外徑 D2。複數個滾珠軸承112隨著該撞針104移動而自該第一外徑部分D1順著該傾斜區段122滑動至該第二外徑部分D2。
在該柄部82中界定若干鑽孔108，且其等各自接收複數個滾珠軸承112之一者。該等鑽孔108自鑽孔100徑向延伸至該柄部82之外壁(圖4)。當該等滾珠軸承112定位於該等鑽孔108內時，該等滾珠軸承112之徑向外部部分116接觸該頭部78之凸緣74，以將該活塞總成24固持在該第一位置中。
當該活塞總成24係在該第一未釋放位置中時，該撞針104將該等滾珠軸承112固持在該等鑽孔108內並抵靠於該頭部78。在此實例中，當該活塞總成24係在該第一未釋放位置中時，該等滾珠軸承112之徑向外部部分116接觸該凸緣74之有角面120。該有角面120係相對於該致動器總成14之一軸成角度。該第一未釋放位置亦可被視為鎖定位置。
如可明白，該偏壓部件62在經壓縮時係在遠離該頭部78之方向D上偏壓該活塞總成24。定位於該等鑽孔108中之滾珠軸承112限制該偏壓部件62之移動，以阻止該活塞總成24在該方向D上移動。具體言之，該等滾珠軸承112之徑向外部部分116與該頭部78之有角面120之間之接觸限制該活塞總成24朝向該第二位置移動。
當該抑制劑致動器14將該釋放部件56如圖2中所示般移動至該未釋放位置時，該釋放部件56之徑向凸緣70並未接觸該外殼66之鑽孔12之末端，且該偏壓部件62經壓縮。該撞針104之桿末端16偏壓連接至該活塞總成24之偏壓銷7及 銷導件8，進一步壓縮該偏壓彈簧9。該複數個滾珠軸承112藉由位於該徑向凸緣74之傾斜區段120、該撞針104之傾斜區段122及該釋放部件56之柄部82上之摩擦力固持在該撞針104之第一外徑部分D1上之適當位置。該未釋放位置亦可被視為未鎖定位置。
為將來自未釋放位置之機構釋放至如圖3中所示之釋放位置，賦能予該電磁閥總成50之至少一線圈136。此與該圖中之方向D相反地拉動該可移動柱塞132，亦在與方向D相對或相反之方向上拉動該撞針104之拉端17之頭部128。此運動容許該複數個滾珠軸承112自該撞針104之第一外徑部分D1順著傾斜區段122移動至該撞針104之第二外徑部分D2且離開該徑向凸緣74之傾斜區段120。該撞針104在相對於方向D之方向上之移動容許該銷導件8亦在相對於方向D之方向上移動。同時，該偏壓部件62在該方向D上偏壓該釋放部件56及該活塞總成24，直到該釋放部件56之徑向凸緣70接觸該鑽孔12之末端為止。
應注意該偏壓部件62藉由透過定位於該撞針104、釋放部件56與該徑向凸緣74之間之該複數個滾珠軸承112所傳輸之摩擦力保持經壓縮。該釋放部件56在經壓縮時產生試圖向外拉動整個釋放部件56之力。此力向量在位於該徑向凸緣74上之傾斜區段120處產生反作用力。此力向量之作用在該複數個滾珠軸承112上之垂直分量產生將該偏壓部件62固有地鎖定在經壓縮位置中之摩擦力。
為將該機構自釋放位置重設至未釋放位置，必須手動重 設該機構。為重設該機構，必須將該偏壓部件62及該釋放部件56如圖2中所示般壓縮回至其等初始位置。藉由將該釋放部件56移動至其初始位置，該偏壓彈簧9及該撞針104亦移動回至圖2中所示之初始位置。當該釋放部件56移動回至該初始位置時，該複數個滾珠軸承112保持在適當位置直到其等接觸該撞針104之傾斜區段122為止。該撞針104之傾斜區段122及該釋放銷56之移動迫使該複數個滾珠軸承112越過該撞針之傾斜區段122及該徑向凸緣74之傾斜區段120，將該複數個滾珠軸承112鎖定在該第一外徑部分D1上之適當位置。
應注意，該偏壓彈簧9之力藉由透過偏壓彈簧9提供在與該電磁閥總成50之可移動柱塞132之移動相同方向上之彈力來輔助該電磁閥總成50。此正凈力減小該電磁閥總成50必須執行之功。藉由該偏壓彈簧9提供之額外力亦容許減小自該電磁閥之力輸出，且因此可顯著減小該電磁閥之大小。換言之，該偏壓彈簧9用作等效於抗衡之力，其中少量的力具有大影響。
本發明之抑制劑致動器14提供優於習知致動器設計之數種優點。例如，與不具備25毫秒(ms)之偏壓彈簧之習知設計相比，本發明之抑制劑致動器之偏壓彈簧具有大約4 ms之快速電磁閥回應時間。本發明內亦存在於長距離的較高力輸出，其中與不具備30磅力(133牛頓)之偏壓彈簧之習知設計相比需要5磅力(22牛頓)之力。本發明之機構之力係425磅力(1890牛頓)的儲存力，用5磅力(22牛頓)之電磁閥 輸出力致動。而且，本發明之機構具有在超過0.500英寸(12.7毫米)之範圍變化之衝程。與不具備偏壓彈簧之習知設計之160瓦特電力消耗相比，此實施例之電力消耗係大約120瓦特。此外，可使封裝大小與大約0.8英寸(20.32毫米)直徑×0.8英寸(毫米)長度一樣小。
該例示性抑制劑致動器14包含周向包圍該撞針104之四個滾珠軸承112。在此實例中，該等滾珠軸承112係均勻地周向隔開。例如，該等滾珠軸承112之一者係在12：00位置，另一者係在3：00位置等等。
在此實例中，該偏壓部件62及該活塞總成24係沿一共同軸移動。
該例示性破裂圓盤148相對較薄且氣密密封焊接至該供應器22，該供應器22在此實例中係一圓柱形貯槽。在一實例中，該抑制劑致動器14係螺合至該供應器22之一接頭中且接著在區域W1及W2處氣密密封焊接至該供應器22。接著諸如MIL-DTL型圓形連接器或終止於一架空引線之基於自動化連接器之各種連接器固定至該抑制劑致動器14。
在此實例中，該偏壓總成54之外殼66係由304L不鏽鋼製成，且外殼140係430FR不鏽鋼。該外殼140係在該等區域W1及W2處焊接至該外殼66。該外殼66及該外殼140各自提供一徑向凸緣以利於氣密密封。其他實例中可使用其他材料。
該例示性抑制劑致動器14之大小係基於該抑制劑致動器14之平衡力、衝程、反應時間及封裝大小需求之計算來決 定。在一些實例中，使用較緊密容差，且使配合表面硬化或經陶瓷塗佈以減小摩擦。
該例示性抑制劑致動器14輸出3.7焦耳能量。其他設計提供9焦耳至10焦耳能量。
所揭示實例之特徵包含經歷相對較小之歸因於環境狀況之效能劣化之抑制劑致動器。一些此等實例之使用壽命接近30年，與先前技術致動器相比此極大地減小更換時間間隔。該例示性抑制劑致動器具有相對較小尺寸並提供線性致動。
先前描述本質上係例示性而非限制性。熟習此項技術者可明白不脫離本發明實質之所揭示實例之變動及修改。因此，賦予本發明之合法保護範疇僅可藉由研究下列申請專利範圍來判定。
7‧‧‧偏壓銷
8‧‧‧銷導件
9‧‧‧偏壓彈簧
9a‧‧‧偏壓彈簧之第一端
9b‧‧‧偏壓彈簧之第二端
10‧‧‧抑制系統
12‧‧‧鑽孔
14‧‧‧抑制劑致動器總成
16‧‧‧桿末端
17‧‧‧拉端
18‧‧‧抑制劑
18a‧‧‧抑制劑
20‧‧‧開口/孔
21‧‧‧釋放部件之頸部
22‧‧‧供應器
23‧‧‧偏壓彈簧鑽孔
24‧‧‧活塞總成
25‧‧‧腔
26‧‧‧控制器
27‧‧‧鑽孔
29‧‧‧活塞總成之第一端
30‧‧‧引擎室
34‧‧‧車輛
50‧‧‧電磁閥總成
51‧‧‧電磁閥
54‧‧‧偏壓總成
56‧‧‧釋放部件/釋放銷
62‧‧‧偏壓部件
62a‧‧‧偏壓部件之第一端
62b‧‧‧偏壓部件之第二端
66‧‧‧外殼
70‧‧‧徑向凸緣
74‧‧‧徑向凸緣
78‧‧‧徑向凸緣之頭部
82‧‧‧柄部
88‧‧‧頭部之柄部
100‧‧‧鑽孔
104‧‧‧撞針
108‧‧‧鑽孔
112‧‧‧軸承
116‧‧‧滾珠軸承之徑向外部部分
120‧‧‧有角面
122‧‧‧撞針之傾斜區段
128‧‧‧拉端之頭部
132‧‧‧可移動柱塞
136‧‧‧線圈
140‧‧‧繞線管/外殼
144‧‧‧活塞總成之第二端部分
148‧‧‧破裂圓盤
D1‧‧‧第一外徑
D2‧‧‧第二外徑
W1‧‧‧區域
W2‧‧‧區域
圖1展示一例示性抑制系統之示意圖。
圖2展示圖1系統中所使用之處於未釋放位置之例示性抑制劑致動器總成之截面圖。
圖3展示處於釋放位置中之圖2抑制劑致動器總成之第二圖。
圖4展示圖1抑制劑系統中之供應器及致動器之一例示性詳圖。
圖5展示圖2中標記為「圖5」之區域之近視圖。
14‧‧‧抑制劑致動器總成
22‧‧‧供應器
29‧‧‧活塞總成之第一端
56‧‧‧釋放部件/釋放銷
144‧‧‧活塞總成之第二端部分
148‧‧‧破裂圓盤

Claims (11)

  1. 一種抑制劑致動器總成，其包括：一釋放部件，其可自約束抑制劑流動之第一位置移動至允許抑制劑流動之第二位置；一偏壓部件，其自較大偏壓位置移動至較小偏壓位置以使該釋放部件自該第一位置移動至該第二位置；及一電磁閥，其經啟動以允許移動該偏壓部件；至少一軸承；及一撞針，其中，將該撞針自一接合位置移動至一脫離位置可允許該至少一軸承之移動，以允許該釋放部件移動到該第二位置。
  2. 如請求項1之抑制劑致動器總成，其包含藉由該電磁閥自接合位置移動至脫離位置之一撞針，與在該脫離位置中之撞針相比，在該接合位置中之該撞針限制該偏壓部件之更多移動。
  3. 如請求項2之抑制劑致動器總成，其包含環繞該撞針周向配置之軸承，當該撞針處於該接合位置中時，固持位置中之該等軸承介於該釋放部件之一部分與該釋放部件之一頭部之間，其中將該撞針移動至該脫離位置允許該等軸承自該固持位置移動以允許該釋放部件移動至該第二位置。
  4. 如請求項3之抑制劑致動器總成，其中該固持位置中之該等軸承直接接觸該撞針、該頭部之一有角面及該釋放部件。
  5. 如請求項1之抑制劑致動器總成，其中該釋放部件沿第一軸自該第一位置移動至該第二位置，且該偏壓部件沿對準該第一軸之第二軸自該較大偏壓位置移動至該較小偏壓位置。
  6. 如請求項5之抑制劑致動器總成，其中該第一軸係與該第二軸同軸。
  7. 如請求項1之抑制劑致動器總成，其中該偏壓部件包括一螺旋彈簧。
  8. 如請求項7之抑制劑致動器總成，其中該螺旋彈簧係經組態以施加至少667牛頓力。
  9. 如請求項1之抑制劑致動器總成，其中當該釋放部件處於該第一位置中時，該偏壓部件接收該釋放部件之至少一部分。
  10. 如請求項1之抑制劑致動器總成，其中該抑制劑包括滅火劑。
  11. 如請求項1之抑制劑致動器總成，其中該釋放部件包括一活塞。
TW101127838A 2011-08-02 2012-08-01 抑制劑致動器總成 TWI505851B (zh)

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