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用于加压流体的阀和储器

2021-03-05 04:58:30

用于加压流体的阀和储器

  本发明涉及一种阀和一种用于加压流体的储器或储器组。

  更特别地,本发明涉及一种用于加压流体的阀,该阀包括本体,该本体容纳流体回路,该流体回路具有旨在与加压流体的储备处于连通的上游端和旨在与流体的使用者处于连通的下游端,该回路包括阀闸组,该阀闸组包括至少一个截止阀闸,该至少一个截止阀闸允许该回路关闭或打开,该阀包括用于手动控制该阀闸组的机构,该控制机构被安装为具有在本体上在休止位置与活动位置之间移动的能力,在该休止位置,该阀闸组处于回路关闭的位置,在该活动位置,该控制机构致动阀闸组到回路打开到第一孔截面的位置,该控制机构包括中间打开位置,在该中间打开位置,该控制机构致动阀闸组到回路打开到小于第一孔截面的确定第二孔截面的预定中间位置。

  使用装配有阀的加压气瓶的良好做法建议在将任何装备连接到阀的出口连接器之前,使用来自气瓶的气体来吹扫阀的出口连接器。通常,通过操纵手动控制构件(手轮、杠杆等)短暂地打开阀的隔离阀闸来执行这种短暂的吹扫。

  这个吹扫还允许使用者容易地并且以受控的方式来执行冲洗阀下游装备的循环。通常,冲洗循环是加压(5巴至10巴)与吹扫(1-2巴仪表)的循环,以便去除空气中的杂质(N2/O2/H20/等)。

  然而,在阀的手动控制构件导致打开太突然的情况下(尤其是杠杆,并且在高压情况下),这种做法是不可能的或者是危险的,例如参见FR2793297A1。

  如果气瓶没有被附接或牢固地保持,则它可能倾倒并倒下。另外,所释放的高压气体的噪音(频率非常高)可能会造成听力损伤。

  回路的这种突然打开还可能会对下游连接的装备(调节器)造成损伤。在气体为燃料氧化剂(氧气)的情况下,绝热压缩(温度急剧上升)可能会发生并且导致调节器的非金属元件(密封件、塑料制座)着火。

  一种已知的解决方案包括:经由由杠杆顺序地致动的两个同心阀闸的机构来逐步打开阀,参见EP3062005A1。这个解决方案不适合吹扫操作。此外,如果阀具有允许这种短暂打开的人体工程学,则可能会促使阀的不利打开。

  这些解决方案仅对这些问题提供了不完美的答案。

  本发明的一个目的是减轻现有技术的所有或一些上述缺点。

  为此,根据本发明的阀,在其他方面,根据上述前言中给出的一般定义,其主要特征在于,该阀包括回位构件和机械止动件,该回位构件使控制机构朝向其休止位置返回,该机械止动件提供控制机构在其活动位置的稳定保持,也就是说,当控制机构处于回路部分地打开且未用手保持的中间位置时,该回位构件将阀闸组移动到回路关闭的休止位置,并且当阀闸组处于其活动位置且未用手保持时,该机械止动件抵抗该回位构件的力而维持这个活动位置。

  这种结构允许使用者容易地、完全安全地且轻松地来执行吹扫操作。

  该阀提供了吹出出口连接器中存在的颗粒的可能性,而对使用者没有风险,因为在对应的控制构件的激活期间的流量是有限的。气瓶倾倒或被推动的风险以及噪音也被降低。

  在下游装备上所执行的冲洗(压缩/扩张)循环可以在低压下执行。使用的人体工程学通过受控的流量和用于这个操作的控制机构的单稳态致动而适合于该操作。

  此外,本发明的实施例可以包括以下特征中的一个或多个:

  -第二孔截面与第一孔截面之间的比率包括在1/50与1/2之间或在1/100与1/20之间、优选在1/10与1/5之间或在1/80与1/30之间,

  -控制机构包括以下中的至少一个:铰接到本体上的杠杆、要平移移动的按钮、比如手轮或旋钮等旋转致动器,

  -控制机构包括单个手动控制构件,该单个手动控制构件致动该阀闸组,以将回路打开到第一孔截面和到第二孔截面,

  -控制机构包括两个不同的手动控制构件,这些手动控制构件致动该阀闸组,以将回路打开到第一孔截面和到第二孔截面,

  -第一手动控制构件被配置为仅致动该阀闸组到回路打开到第二孔截面的中间位置,该第二手动控制构件被配置为仅致动该阀闸组到回路打开到第一孔截面的位置,

  -该阀包括锁定机构,该锁定机构将第二手动控制构件锁定在休止位置,防止朝向回路打开到第一孔截面的活动位置的运动,该锁定机构由第一手动控制构件控制,

  -在未致动的休止位置,第一手动控制构件将第二手动控制构件锁定在休止位置,阻止第二手动控制构件运动到回路打开到第一孔截面的活动位置,当手动控制构件处于致动位置(回路中间打开到第二孔截面)时,手动控制构件解锁第二手动控制构件,允许其从该位置朝向活动位置移动并且允许回路打开到第一孔截面,

  -与第二手动控制构件从其休止位置移动朝向其致动位置的运动相比,第二手动控制构件从其休止位置朝向其活动位置的运动描述了不同性质的或在不同方向上、尤其是在相反方向上的运动,

  -该阀包括联接机构,当第二控制构件从其活动位置朝向其休止位置移动时,该联接机构联接第二手动控制构件和第一手动控制构件的运动,该联接机构自动地推动第一手动控制构件朝向其未致动的位置

  -该阀闸组包括两个不同的截止阀闸,这些截止阀闸能够相对于相应的座移动并且移动到打开位置,从而分别限定两个不同的孔截面,

  -这两个阀闸分别由第一手动控制构件和第二手动控制构件控制,

  -这两个不同的截止阀闸被串联布置在回路的同一线路上,

  -这两个截止阀闸由至少一个相同的可移动推杆控制,该可移动推杆由第一手动控制构件和第二手动控制构件控制,

  -第一手动控制构件的致动使推杆移动过第一行程,致动这两个阀闸中的第一阀闸打开到回路具有第二孔截面的打开位置,第二手动控制构件从其休止位置朝向其活动位置的后续运动使推杆移动第二行程,致动第二阀闸打开到回路打开为具有第一孔截面的位置,

  -锁定第二手动控制构件的锁定机构包括可移动机械端部止动件,

  -锁定机构作用在附接到第二手动控制构件的凸轮上,

  -经由在控制机构与阀闸组之间传递力的装置来执行一个阀闸或多个阀闸的致动,

  -这个力传递装置的至少一部分形成锁定机构的一部分,

  -锁定机构包括在凸轮轮廓与该机构的可移动构件之间的机械端部止动件,该机构的可移动构件在该凸轮与该阀闸组之间传递运动,

  -这两个手动控制构件是铰接到本体上的杠杆,每个杠杆都包括各自的凸轮,这些凸轮具有各自的凸轮轮廓并且与至少一个可移动推杆协作以控制该截止阀闸组,

  -联接运动的联接机构被并入到这些杠杆的凸轮中,

  -联接运动的联接机构包括杆,该杆附接到至少一个凸轮和形成在另一个凸轮中并且容纳且引导该杆的至少一个凹槽,

  -当第二手动控制构件处于其休止位置同时第一手动控制构件被致动时,实现该阀闸组处于回路打开到第二孔截面的位置中的配置,

  -这两个手动控制构件相邻或同心或相距一定距离,尤其是在本体的不同或相反的面上,

  -该一个或多个截止阀包括以下中的至少一个:能够相对于相应座平移运动并被回位构件朝向该座推动的阀闸、合并在对应于回路的第一孔截面的关闭位置时允许预定流量通过并且在对应于回路的第一孔截面的打开位置时允许第二流量的气体通过的校准孔口的阀闸、被回位构件推动到座上的球,

  -锁定机构可以是机械和/或磁和/或气动和/或机电和/或液压类型,

  -锁定机构至少部分位于这些杠杆的凸轮之一上,

  -锁定机构包括杆,该杆附接到至少一个凸轮和形成在另一个凸轮中并容纳该杆的至少一个凹槽,

  本发明还涉及用于加压流体、尤其是加压气体的一个储器或储器组,其包括根据以上或以下特征中的任何一个的阀。

  本发明还可以涉及包括以上或以上特征的任何组合的任何替代装置或方法。

  通过阅读以下参考附图给出的描述,其他特定的特征和优点将变得清楚,在附图中:

  -图1和图2是分别图示了处于两种使用配置下本发明的第一可能实施例的结构和操作的示意性局部截面图,

  -图3是图示了本发明第二可能实施例的结构和操作的示意性局部截面图,

  -图4是图示了本发明的第三可能实施例的结构和操作的示意性局部截面图,

  -图5是图示了本发明的第四可能实施例的结构和操作的示意性局部截面图,

  -图6是图示了本发明的第五可能实施例的结构和操作的示意性局部截面图,

  -图7是图示了处于第一使用配置下并且在本发明的第六可能实施例中的阀的结构的细节的示意性局部侧视图,

  -图8描绘了图7的细节,

  -图9描绘了与图7相似的视图,图示了处于第二使用配置下的图7的结构的细节,

  -图10描绘了处于第三使用配置下的类似于图7的视图,

  -图11是图示了本发明的操作原理的一个示例的示意性局部视图。

  图中所示的阀1以常规方式包括本体2,该本体容纳流体回路3,该流体回路具有上游端4和下游端5,该上游端旨在与加压流体的储备处于连通,该下游端旨在与流体的使用者处于连通。

  上游端4可以连接到加压气瓶11(参见图5)或者连接到与一个加压气瓶或几个气瓶(例如,气瓶架)连接的回路。为此,阀1的本体2的对应端可以是有螺纹的。

  下游端5例如通到例如出口连接器。

  回路3包括阀闸组,该阀闸组包括至少一个截止阀闸6,该至少一个截止阀闸允许回路3关闭或打开(隔离阀)。

  阀1包括用于手动控制阀闸6组的控制机构8。在这个示例中,控制构件8是安装在阀1上、能够转动的单个手轮。

  手轮8能够在本体2上在休止位置与活动位置之间移动,在该休止位置,阀闸6处于回路3关闭(参见图1)的位置,在该活动位置,阀闸6处于回路3打开到第一孔截面S1、例如完全打开(参见图2)的位置。

  手轮8经过中间打开位置,在中间打开位置,该手轮致动阀闸6到中间位置,在该中间位置,回路3打开到比第一孔截面S1小的第二孔截面S2。

  阀1包括回位构件12(例如弹簧)和机械端部止动件14,该回位构件使手轮8朝向其休止位置返回,该机械端部止动件将手轮8稳定地保持在其活动位置。

  这就是说,当阀闸6处于其中间打开位置并且不由手保持时,回位构件12将阀闸6移动到回路3关闭的休止位置。相反,当该组、手轮8处于其活动位置并且没有被手保持时,机械端部止动件14抵抗回位构件12的力而维持这个位置(参见图2)。例如,硬点机构(端部止动件14)提供这个稳定的位置。

  这就是说,只要使用者维持致动力,就可以手动地实现减小的流量(用于吹扫或其他目的)的释放。相比之下,对于在较大流量(完全打开)下的回退,该更向前的位置是稳定的(使用者可以从供应力中休息一下)。

  这为使用者提供了更好的人体工程学和安全性。

  第二孔截面(S2)与第一孔截面(S1)之间的比率(S2/S1)可以包括在1/50与1/2之间、优选地在1/10与1/5之间。

  当然,旋转构件8可以由铰接到本体2的杠杆代替。

  中间打开位置是预定位置,该预定位置例如相对于休止位置偏移确定的角度(15°至45°、尤其是20°至40°的旋转)和/或偏移确定的距离(例如2.5cm至5cm)。

  中间打开使回路3打开到上游端4与下游端5之间,打开确定的程度(例如,孔截面S2),该程度优选地小于在完全打开(第一截面S1)时建立的打开程度。

  在图1和图2的示例中,控制机构由手轮8或旋转式选择器构成,该手轮或旋转式选择器的旋转的第一部分提供中间打开,并且该手轮或旋转选择器的继续旋转提供完全打开。这两个打开程度可以通过不同的运动来实现(例如,同一构件8旋转、然后平移运动,或者相反)。

  在图3至图5的示例中,控制机构8包括两个不同的手动控制构件8、9,这些手动控制构件致动阀闸6、7组,以便提供中间打开和第一打开位置(图3和图4:杠杆8和按钮9能够平移或旋转运动,图4:两个按钮8、9能够平移和/或旋转运动)。

  两个手动控制构件8、9可以是相邻的或同心的或者相距一定距离,尤其是在本体2的不同或相反面上。

  回路3的两个打开程度S1、S2可以通过具有两个相应打开位置的单个阀闸6来实现。然而,优选地,经由两个不同的阀闸6、7来实现两个打开程度S1、S2(参见图4或图6)。

  两个不同的阀闸6、7优选地能够相对于相应的座移动,并且移动到打开位置,分别限定两个不同的孔截面S1、S2。例如,两个阀闸6、7分别由第一手动控制构件9和第二手动控制构件8来控制。

  如图所示,两个截止阀闸6、7可以被并联(参见图4)或串联布置在回路3的同一条线路上(参见图6)。

  可以经由在控制机构8、9与阀闸6、7组之间传递力的装置来执行阀闸6、7组的致动。

  例如,两个截止阀闸6、7可以由至少一个相同的推杆控制,尤其例如经由两个串联的可移动推杆13、18、由第一手动控制构件9和由第二手动控制构件8控制。

  例如,第一手动控制构件9的致动(例如,被朝向本体2推动或相应地被拉动,使得其背离本体2移动的第一杠杆9)使推杆13、18移动第一行程,从而致动这两个阀闸中的第一阀闸6打开到回路3打开成具有第二孔截面S2的位置。第二手动控制构件8的后续运动(例如,第二杠杆8被向上拉/背离本体2被拉动)使推杆13、18移动第二行程,从而致动第二阀闸7打开到回路3打开成具有第一孔截面S1的位置。

  优选地,与第一手动控制构件9从其休止位置移动朝向其致动位置的运动相比,第二手动控制构件8从其休止位置朝向其活动位置的运动描述了不同性质的或在不同方向上、尤其是在相反方向上的运动。当然,致动器9(第一控制构件9)从其锁定位置朝向其解锁位置的致动方向或运动方向可以与控制杠杆8从其休止位置朝向其活动位置的致动方向或运动方向相同或相似。例如,为了升起杠杆8(以使其背离本体移动),必须事先同样地升起致动器9(使其背离本体移动)预定的距离,例如几厘米。这两个运动(杠杆8和致动器9)可以是平行的。杠杆8和致动器9的旋转轴线可以尤其是平行的。

  同样地,致动器9返回到其锁定位置以及杠杆8返回到其关闭位置可以描述相同的或相同方向(例如,在这个示例中朝向本体)的运动。

  当然,杠杆8和致动器9可以替代地具有不同的运动(不平行和/或性质不同的旋转/平移等运动)。

  因此,杠杆8和致动器9的运动可以是朝相同方向上或朝相反方向的旋转。

  例如,当不得不拉动致动器9以便从其锁定位置转到其解锁位置时,在其第一锁定位置,致动器9可以具有用于抓握的端部,该端部沿着或面向阀1的本体2的前面(例如,在零与4cm到5cm之间、并且尤其是在1cm与3cm之间的距离处)。在解锁位置,这个端部可以与阀1的本体2的前面分隔开1cm至6cm(或更远),例如与阀1的本体的前面分隔开3cm至5cm。相反,在需要(朝向阀的本体2)推动致动器9的情况下,锁定位置可以与阀的本体分隔开1cm到6cm,并且解锁位置可以与本体2分隔开零到3cm。

  在锁定位置和/或在解锁位置,致动器9(或其用于抓握的至少一部分)可以具有相对于阀的本体2与控制构件8(或用于抓握的部分)相同的间隔。

  在关闭位置,第一阀闸6可以密封地关闭回路3。在关闭位置,第二阀闸7可以非密封地关闭回路3。这意味着第二阀闸7具有校准孔口,该校准孔口限定了回路3的第二孔截面S2。

  第二阀闸包括例如球7,该球由弹簧17朝向座推动。例如,球7以预定间距(孔截面S2)非密封地抵靠座(例如衬套)上。

  球7与座(衬套)之间的通道(第二孔截面S2)可以通过拉削或通过使用锯或其他工具敲击来破坏球与其座之间的密封线来获得。球7可以是不完美的圆柱形(带小面的球、多孔球或任何其他形状的允许气体以有限流量通过的球)。

  另一替代解决方案是将校准孔口与这个第二阀闸7平行放置,以便提供有限的气体通道。替代地,这个校准孔口可以穿过阀闸7的本体。

  在两个杠杆8、9连接到各自的凸轮14、15的情况下(参见图6至图10),当第一杠杆9被致动时(例如,通过将其朝向本体推动或相应地通过将其背离本体拉动),这个杠杆9的凸轮15经由运动传递机构来使第一阀闸6移动。运动传递机构可以尤其地包括一个或多个串联(或并联)的推杆13、18、弹性构件12(尤其是弹簧,用于补偿空隙和/或维持在凸轮与阀闸6之间传递运动的传动系统中的接触)。可以设想任何其他运动传递机构。例如可以参考文件FR2828922A1。

  第一杠杆9的致动使运动传递机构移动第一行程,进而使第一阀闸6移动,从而在第一阀闸6处打开回路3。气体被允许通过第二阀闸7的校准孔口,因此可以朝向回路3的第二端部5逸出。来自回路3的第一端部4的气体有效地在球7与衬套19之间通过,然后在本体2与阀闸6之间通过,并且可以离开阀1。

  有利地,阀1可以包括锁定机构9、10,该锁定机构将第二手动控制构件8锁定在休止位置,从而防止朝向回路打开到第一孔截面S1的活动位置的运动。这个锁定机构9、10可以由第一手动控制构件9来控制(解锁)。

  因此,在静止(未致动)位置,第一手动控制构件9可以确保第二手动控制构件8锁定在休止位置,阻止第二构件8的运动。相反,当第一手动控制构件9处于致动位置(回路3中间打开到第二孔截面S2)时,第一手动控制构件9可以解锁第二手动控制构件8,允许它移动(朝向活动位置和回路3打开到第一孔截面S1)。

  这就是说,如果使用者想要移动另一个手动控制构件8以便完全打开回路3,则使用者不得不预先致动第一手动控制构件9。

  这种配置提供了双重安全特征:1)需要解锁,限制不利的打开,2)该解锁部分地打开回路3,由此开始逐渐打开的过程并且提醒使用者在出口连接器处存在气体。

  这使得可以通过减慢连接到阀1的出口5的气体回路的下游腔室的加压速率来降低下游的压力峰。

  图11示意性地图示了阀1的操作。如果第一控制构件9未被激活(N),则回路关闭(F)。如果第一控制构件被致动(O),则回路3打开到第二孔截面S2,这然后允许杠杆8被致动。如果释放(N),则回路自动重新关闭(F)。相反,控制构件8的同时和后续的致动(O)允许回路完全打开(S1)。反之(N),阀1取决于致动构件9的位置而返回到其关闭或打开位置。

  第二杠杆8的锁定系统可以位于凸轮14处。

  例如,第二杠杆8的凸轮14的轮廓可以包括形状20,该形状与属于运动传递机构(尤其是推杆18的端部)的互补形状邻接。

  在升高位置(第一杠杆9处于锁定位置,参见图6或图7,对于推动以移动到解锁位置的情况),运动传递机构(尤其是推杆18的端部)形成防止第二杠杆8旋转的机械端部止动件。

  在降低位置(第一杠杆9处于解锁位置,参见图9),运动传递机构(尤其是推杆18的端部)缩回,并且不再形成防止第二杠杆8旋转的机械端部止动件。

  在这个第一行程结束时,第二杠杆8因此被解锁,并且减小的流量的气体被释放。

  因此,这个第一行程允许推杆18被定位在凸轮轮廓14处的邻接角度20外。

  然后,第二杠杆8可以依次枢转,以便使机构18、13再移动一点(第二行程)。这个第二行程允许第二阀闸7(球)(经由第一阀闸6的端部)被移动离开其座。

  在这种配置下,回路3打开得更宽(完全打开,第一孔截面S1)。这允许气体具有更高的流量,并且阀闸下游的压力更快地上升。

  优选地,以单个手势实现回路3的关闭(从全开位置S1开始)。

  例如,第二杠杆8(或类似物)和第一杠杆9(或类似物)经由联接它们的运动的机构被一起移动到初始(回路关闭)的位置。

  例如,当第二手动控制构件8从其活动位置朝向其休止位置移动时,这个联接机构自动将第一手动致动构件9朝向其初始位置推动。

  优选地,两个控制构件8、9可以使用一只手操作(朝完全打开的方向和/或朝回路关闭的方向)。

  如图10的示例中所示,当第二杠杆8被升起(活动位置)时,第一杠杆9可以(或者可能必须)被同样升起(例如,经由联接机构)。当然,替代地,当另一个杠杆8被升起到活动位置时,第一致动杠杆9可以保持在降低位置(靠近本体2)或相应地在升高的升起位置。

  这样,可以通过同一个运动传递机构、尤其是至少一个相同的可移动推杆18、13来控制两个阀闸6、7。

  这个运动传递机构可以实现两个不同行程的平移运动,一个行程是允许有限流量(第二孔截面S2)的短行程,而另一个行程是允许全流量(第一孔截面S1)的长行程。

  当然,本发明不限于上述附图的示例。杠杆机构8、9可以由旋转手轮或其他机构代替。例如,一个凸轮或多个凸轮14、15可以由旋转手轮致动。

  运动传递机构的两个行程可以由凸轮控制,这些凸轮具有相同(重合)或不同的杠杆8、9的旋转轴线。

  优选地,两个阀闸6、7的完全(重新)关闭可以以单个手势实现,这允许用同一个手动动作使两个阀闸6、7中立。

  例如,用于联接第二手动控制构件8和第一手动控制构件9的运动的机构可以被合并到杠杆的凸轮14、15中。

  例如,附接到至少一个凸轮8的杆21可以被容纳在形成在另一凸轮15中并且容纳且引导杆21的至少一个凹槽10中。

  因此,第二杠杆8朝向其休止位置的运动也引起另一个致动杠杆9朝向其锁定位置返回。

  相反,当第一杠杆9已经被定位在其解锁的第二位置时,另一个杠杆8朝向其活动(例如升高)位置的运动也可以引起杠杆8移动(例如被升起)。

  当然,本发明不限于上述示例。例如,锁定机构可以经由与联接机构相同类型的杆21与凹槽系统被合并到凸轮14、15中。同样,用于控制构件8的这个锁定机构可以位于阀1上的其他位置。此外,这个锁定机构可以是磁和/或气动和/或机电和/或液压类型,

  因此,应认识到,虽然本发明结构简单且便宜,但提供了许多优点。

  阀1允许使用者逐渐地打开处于高压(例如在150巴至300巴之间或更高)的气瓶或气瓶组(架),从而降低位于这个阀下游的任何设备被加压的速率。

  阀1还提供了防止不利的打开的安全性。具体地,在不利的打开的情况下(第一手动控制构件9被致动),在出口处释放有限的流量,并且在这个第一构件9上的力的释放会自动地重新关闭回路3。

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