專利名稱：氣體藥筒驅(qū)動的隔離閥的制作方法
有關(guān)的發(fā)明本發(fā)明是于1999年7月2日申請的09/133,573美國專利申請的部分繼續(xù)，而此專利申請又是于1998年8月13日申請的09/133,573的繼續(xù)申請，兩個申請的題目都是氣體藥筒驅(qū)動的隔離閥(gas cartridge actuated isolation valve)。
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及改進(jìn)的通常用于化學(xué)處理或類似處理中的那類門閥裝置，它可承受需要迅速驅(qū)動閥的危險環(huán)境或失常情況，以避免災(zāi)難性的事故。尤其是，本發(fā)明涉及一種設(shè)置有一驅(qū)動器的門閥裝置，該驅(qū)動器能產(chǎn)生亞音速流速的排放氣體，以便能迅速地和平穩(wěn)地移動閥件，從而驅(qū)動門閥裝置。還可與閥件相結(jié)合地設(shè)置控制門閥減速度的結(jié)構(gòu)。
已有技術(shù)的描述長久以來，為了在發(fā)生危險狀態(tài)的事件中能迅速關(guān)閉反應(yīng)堆，將隔離類的門閥與化學(xué)反應(yīng)堆的裝置設(shè)置在一起。通常，這種門閥包括一閥體，它具有一穿過其中的通道和一在閥體內(nèi)的可移動的有孔閥件，并通常位于使流動能夠通過閥的閥打開位置。當(dāng)感知到危險狀態(tài)時，閥件就移動到阻止流動的閥關(guān)閉位置。
用于現(xiàn)有門閥的驅(qū)動器包括例如電動機(jī)或螺線管操作的機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)。但是。在某些情況下，已有技術(shù)的驅(qū)動器不能足夠快地驅(qū)動門閥，以防止火焰?zhèn)鞑?、火焰通過門、爆炸或一些其它的嚴(yán)重的事故。此外，在一些文章中，希望能避免產(chǎn)生電火花，這些電火花可能是電動機(jī)驅(qū)動的門閥組件引起的。
1967年12月19日的美國專利3,358,961敘述了另一類的用于釋放流體流動系統(tǒng)中的壓力的門閥。在這種情況下，用一種炸藥開啟滑動閥，這種炸藥能產(chǎn)生亞音速沖擊波，使閥體能從一通常的關(guān)閉位置迅速加速移動到全開位置?？扉T類(shutter-type)的閥通常只能用于相對小的孔的場合，包括尺寸受到類似限制的閥組件。閥體和有關(guān)的快門板以及活塞組件必須足夠小到在驅(qū)動爆炸裝置時所產(chǎn)生的沖擊波，或在閥關(guān)閉的過程中快門板與殼體組件的沖撞時的慣性，對諸閥構(gòu)件沒有破壞力。
因此，本領(lǐng)域需要有一種改進(jìn)的隔離門閥組件和一門閥操作的相應(yīng)方法，這樣可避免已有技術(shù)閥驅(qū)動器的問題。
發(fā)明概要一般用本發(fā)明是最有用的那種門閥關(guān)閉驅(qū)動中的管形通道，或打開該通道。通常，用門關(guān)閉的或移動門打開的門閥孔的橫截面尺寸基本與通道相同。例如，如果通道由8英寸管子構(gòu)成，那么門閥的孔直徑也應(yīng)該是8英寸。
本發(fā)明提供一種改進(jìn)的隔離門閥組件，它尤其能用于各種尺寸的門閥中，門閥中的通孔可以從2英寸直至24英寸大或更大。隔離閥可特別用于較大尺寸的場合，包括直徑在6英寸或更大的管子。
與已有技術(shù)門閥一樣，本發(fā)明的那些門閥包括一具有通過其中的通道的閥體、一包括靠近通道的一可移動的有孔門件的門部件，它可從閥件孔與閥通道對齊的閥打開位置移動到門件孔與通道錯開的閥關(guān)閉位置。本發(fā)明的改進(jìn)的驅(qū)動器具有若干構(gòu)件，這些構(gòu)件用于以一預(yù)定的可控制的加速度使門閥在其位置之間例如從閥打開位置到閥關(guān)閉位置或從閥關(guān)閉位置到閥打開位置之間迅速移動，并當(dāng)它到達(dá)其打開或關(guān)閉位置時以一預(yù)定方式控制門件的減速。設(shè)置一產(chǎn)生氣體的藥筒部件，產(chǎn)生一亞音速的增壓氣體，以根據(jù)情況選擇打開或關(guān)閉門件。門件響應(yīng)增壓氣體以從約0.2英寸至約0.33英寸/毫秒的速度移動，視門閥的尺寸，在較佳范圍內(nèi)的驅(qū)動時間隨管子直徑而變，而且管子直徑越大，時間就較長。關(guān)閉太快，會因門閥與門閥殼體沖擊而損壞閥構(gòu)件，關(guān)閉太慢，會使閥的防止來自突燃的火焰頭或燃燒產(chǎn)生的氣體到未保護(hù)區(qū)的功能失效。
在較佳形式中，驅(qū)動器包括一管形殼體、一可在殼體內(nèi)移動的活塞，活塞有一連接在活塞與門件之間的細(xì)長活塞桿。一產(chǎn)生氣體的藥筒連接于管形殼體，在活塞與藥筒的氣體排出端之間形成一可擴(kuò)大的容納增壓氣體的腔室。產(chǎn)生氣體的藥筒部件設(shè)置成能將一次裝填量的亞音速增壓氣體導(dǎo)入殼體中并抵達(dá)活塞的遠(yuǎn)離活塞桿的表面，由此使活塞在殼體內(nèi)移動，使門件對應(yīng)地移動。
較佳的產(chǎn)生氣體的藥筒部件為細(xì)長的藥筒體，其方向與殼體垂直或?qū)R，并有一出口；藥筒的腔室內(nèi)具有一定量的固體的可點(diǎn)燃的推進(jìn)燃料，點(diǎn)燃時，它以一被控制的速度燃燒，產(chǎn)生增壓的燃燒氣流，以不超過約馬赫1的速度流入腔室中。一適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火器和電線結(jié)構(gòu)伸出腔室，并可操作地與推進(jìn)燃料相連，以點(diǎn)燃它。單個的或多個的產(chǎn)生氣體的藥筒部件需要時可用于特定場合。
當(dāng)門閥到達(dá)其關(guān)閉位置時在與門閥接觸的一個位置設(shè)置一阻尼部件，以為門閥提供被控制的減速度，由此避免閥的反跳，也防止了不利的沖擊力通過門閥本體本身傳遞到閥的殼體。在本發(fā)明的門閥裝置用于直徑為8英寸或更小的管道中的情況下，阻尼部件可以是具有預(yù)定阻尼特性的彈性件。當(dāng)門閥裝置用于直徑為10英寸或更大的管道中時，一較佳的阻尼部件包括蜂窩結(jié)構(gòu)，小蜂窩能軸向接收力，由此，造成壓縮阻尼結(jié)構(gòu)的受控制的壓扁。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的隔離門閥能夠提供安全快速的閥驅(qū)動，沒有已有技術(shù)驅(qū)動器的成本高、時常損壞的缺陷。
附圖簡要說明

圖1是一部分垂直剖開的視圖，它示出了本發(fā)明的一隔離門閥組件的一種形式，其中分別以實(shí)線和虛線示出了門件的閥打開和閥關(guān)閉位置；圖2是一放大的剖視圖，它詳細(xì)示出了形成圖1閥組件的一部分的較佳的產(chǎn)生氣體的藥筒部件；圖3是沿圖1的線3-3截取的垂直剖視圖，它示出了在其閥打開位置的閥門件；圖4是一類似于圖3的垂直剖視圖，但它示出了在其閥關(guān)閉位置的閥門件；圖5是一若干零件被去掉后的局部剖開的局部視圖，它示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中產(chǎn)生氣體的藥筒部件與閥組件的門件軸向?qū)R；圖6是一若干零件被去掉后的局部剖開的局部視圖，它示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中采用了一對產(chǎn)生氣體的藥筒部件；圖7是一部分剖開局部視圖，它示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例，在用于產(chǎn)生氣體的藥筒部件的點(diǎn)火引線的周圍使用一殼體式的封閉體；圖8是一部分剖開的局部視圖，它示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中采用了一對產(chǎn)生氣體的藥筒部件，在其點(diǎn)火引線的周圍有一殼體式的封閉體；
圖9是本發(fā)明隔離門閥組件的一較佳形式的前視圖；圖10是一基本沿圖9的線10-10截取的從箭頭方向看的垂直剖視圖；圖11是一種阻尼部件的局部側(cè)視圖，它能與尺寸較大的門閥裝置一起使用，并包括一可壓扁的多孔阻尼元件；以及圖12是圖11所示的阻尼部件的局部平面圖。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明現(xiàn)在參閱附圖，尤其是圖1至4，這些圖示出了本發(fā)明的用標(biāo)號10表示的隔離門閥組件的一個形式。閥組件10包括一具有一通過其中的流動通道14的閥體12和一在殼體12內(nèi)的門部件16，部件16具有一可移動的、有孔的板式門件18。一驅(qū)動器20也形成組件10的一部分，并包括一產(chǎn)生氣體的藥筒或部件22。
具體地講，閥體12包括一對直立的隔開的矩形體支柱擋板(studinterference plate)24,26，它們相配合構(gòu)成了一直立的內(nèi)腔28，每一板上有一相當(dāng)大的圓形通孔29。每一板24,26有一固定于其內(nèi)表面的鋼襯片30,32(較佳地10號規(guī)格的鋼)。用延伸進(jìn)入側(cè)壁37的諸邊緣聯(lián)接件34將板24,26互連在一起。此外，側(cè)壁37、頂板36和底板38通過諸連接件40連接于板24,26和側(cè)壁37的上下端。一對環(huán)形凸緣42,44安裝于板24,26的孔29的周圍，以構(gòu)成一通道14。這些凸緣42,44與圖3-4中虛線所示的管子凸緣42a,44a匹配。在每一側(cè)的有螺紋的柱頭螺栓46用于將凸緣42,42a,44,44a連接在閥體12的適當(dāng)位置。將可看到，每一凸緣42,44設(shè)置有一在最里面的圓形密封圈48,50(圖3和4)。
門部件16包括細(xì)長直立的金屬門件18，它位于腔室28內(nèi)，并設(shè)計成能在里面上下移動。如圖所示，板件18有通過其中的一圓形通孔52，其尺寸與板孔29和通道14一樣。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知道的那樣，門件18可在一孔52與通道14重合的閥打開位置(圖3)與門件18在通道28內(nèi)朝下移動、使孔52完全與通道14錯開從而阻止流動的閥關(guān)閉位置(圖4)之間移動。
驅(qū)動器20包括一直立的管狀活塞缸56，活塞缸有一具有垂直通孔59的基底件58和一環(huán)形頂部固定件60?；准?8通過諸螺絲62固定于板36，而圍繞缸體56的上端的頂部固定件60通過長桿連接件64連接于基底件58。基底件58設(shè)置有一對傳統(tǒng)的可螺旋固定的排風(fēng)消聲器66，排風(fēng)消聲器與通孔59相連通。頂部固定件60具有用于容納將要描述的藥筒部件22的螺紋孔68。缸體56、基底件58和頂部固定件60相配合構(gòu)成一內(nèi)活塞腔70。一細(xì)長活塞桿71固定于門件18的上端并穿過孔59進(jìn)入腔70。一圓形活塞72固定于活塞桿71的最上端，如圖所示，并可在腔70內(nèi)滑動。
產(chǎn)生氣體的藥筒或部件22可螺旋地容納在固定件60的孔68中，圖2詳細(xì)地示出了這種連接。具體地說，藥筒部件22有一管狀的輸出部分74，該部分具有可容納在孔68內(nèi)的外螺紋以及內(nèi)螺紋75，還有一環(huán)形的有螺紋的過渡件76、一在中間的環(huán)形本體部分78和一在最后面的終端部分80。如圖所示，過渡件76可螺旋地連接于輸出部分74的后端，并具有一肩部82；本體部分78的前端具有一與肩部82鄰接的互補(bǔ)肩部84。采用一螺紋環(huán)形夾具86將本體部分78夾持抵靠在過渡件76上。中間部分78的后端如圖所示有螺紋，并容納于終端部分80的前端。因此可以看到，諸構(gòu)件74-80相配合構(gòu)成一細(xì)長的管形藥筒狀的本體，該本體構(gòu)成一內(nèi)腔88。
一具有一細(xì)長外螺紋延伸部92的管形推進(jìn)體90容納在腔88內(nèi)，并連接于輸出部分74的螺紋75。推進(jìn)體含有固體推進(jìn)燃料94，最好是顆粒形式的無煙粉末。有利的是，粉末是慣用的表示方式，粉末包括高氯酸鉀、硝化甘油、硝化纖維和硫氰酸鉛的混合物，具有約325°F的最小自發(fā)火溫度和1.4s的DOT分級和0323的UN分級。無煙粉末應(yīng)該能產(chǎn)生燃燒的氣體產(chǎn)物，如以下所述以啟動閥組件10。延伸部92的前端與一可消耗的關(guān)閉盤96配合，盤96最好包括一薄的圓形塑料或樹脂構(gòu)件，這樣能保護(hù)無煙粉末填料在分發(fā)和存放藥筒部件22的過程中避免暴露于大氣中。
一點(diǎn)火盤98位于推進(jìn)體90內(nèi)與推進(jìn)燃料94接觸。該盤最好由主要包括高氯酸鉀的點(diǎn)火合成物制成。兩對電點(diǎn)火引線100,102可操作地與盤98相連，并朝后延伸到藥筒本體的外面，如圖所示。一具有內(nèi)襯管106的管形引線引導(dǎo)件104螺旋擰入到推進(jìn)體90的后端中。每一對包括與盤98的后表面接觸的兩金屬的橋式導(dǎo)線元件。該較佳實(shí)施例是一用于更新的結(jié)構(gòu)?；蛘?，用于新的安裝設(shè)計可以略有不同。
參閱附圖中的圖1,3和4，一用99表示的阻尼部件由底板38支承，與可滑動門件18直接對齊，并設(shè)置成可與門件的下邊緣直接接觸。圖1示出了阻尼部件實(shí)施例，圖11和12詳細(xì)示出了該實(shí)施例，它包括一蜂窩元件(honeycombcellular)101，該元件101有許多六邊形小蜂窩103，其縱向軸線與門件18的滑動路徑平行延伸。在一較佳實(shí)施例中，小蜂窩103由0.010英寸厚的304不銹鋼所形成，各小蜂窩的平面至相對平面的尺寸約為1/8英寸。蜂窩元件101的高度和寬度最好約是1英寸×1英寸，其長度取決于一具體尺寸的門閥裝置的門件18的橫向?qū)挾?。阻尼部?9最好用在管子的直徑有10英寸或更大的門閥裝置中。
圖10示出了另一阻尼部件299，它包括一一彈性元件301，該彈性元件301包括一條高和寬最好是約1英寸×1英寸的彈性體，其長度約等于特定門閥裝置的門件18的橫向尺寸。一較佳的元件301是肖氏A級硬度約為60至70的氯丁橡膠。
從在此援引以作參考的美國專利5,718,294中可進(jìn)一步知道產(chǎn)生氣體的藥筒或部件的較佳形式的細(xì)節(jié)。
在使用閥組件10時，門件18一般在圖3所示的閥打開位置，此時，閥件在上升位置，其孔52與通道14對齊，在其最上位置的活塞72略微在頂部固定件60的下面。在這種情況下，密封件48,50防止流體流到閥的腔室28中。當(dāng)傳感器(未示出)探測到危險時，適量電流流到點(diǎn)火引線100,102從而啟動盤98。這樣使推進(jìn)燃料94迅速點(diǎn)火，從而通過燃燒產(chǎn)生熱的產(chǎn)物。這樣，首先在活塞72上面的固定件60內(nèi)開始產(chǎn)生壓力。因此，使活塞72在缸體56內(nèi)迅速朝下移動，如圖4所示，同樣，板件15朝下移動，直到孔52完全與通道14錯開，由此關(guān)閉通道，以阻止任何流體流過。
藥筒或部件22有一產(chǎn)生氣體的推進(jìn)燃料，其組成、燃燒速度和數(shù)量相互關(guān)聯(lián)，以產(chǎn)生大量的亞音速氣體，該速度使門閥18以約從0.2至0.33英寸/毫秒的速度朝其關(guān)閉位置移動。另一種敘述方法是，推進(jìn)燃料有這樣的速度分布，在移動過程中，門閥的每一尺寸能夠滿足如下的規(guī)定，即對于要安裝門閥組件的管子直徑的每一英寸，能夠在約3至5毫秒的時間內(nèi)從其完全打開的位置移動到其完全關(guān)閉的位置。因此，例如對于用在直徑為10英寸的管子中的門閥裝置，門閥件18關(guān)閉的時間應(yīng)不慢于約50毫秒，但不快于約30毫秒。
門閥件18在其打開過程中的受到控制的加速度防止門閥件用足以損壞其殼體的諸構(gòu)件的力沖擊這些構(gòu)件，并防止門閥件反跳到閥孔14重新打開的程度。當(dāng)在本發(fā)明的門閥裝置用于爆炸隔離系統(tǒng)時，避免閥件18再打開顯得特別重要。如果安裝了門閥裝置的管子引向可能發(fā)生爆炸的地方，必須避免的不利事件包括閥不能迅速地關(guān)閉，從而不能足以防止火焰頭或突燃產(chǎn)物在閥關(guān)閉前通過閥，以及閥再打開到這樣的程度，即火焰或突燃產(chǎn)物通過本來應(yīng)該完全關(guān)閉的閥溢散出去。
在一具體尺寸視安裝門閥裝置的管子直徑而定的門閥裝置中的阻尼部件99或299，在門閥件18到達(dá)其全關(guān)閉位置時，能夠避免沖擊到門閥裝置的殼體的有害沖擊力。門閥與阻尼部件99或299的結(jié)合能使門閥件的移動以預(yù)定的受控制的方式減速，從而在關(guān)閉閥的過程中可避免有破壞力的沖擊力從門閥件18傳遞到殼體，同時排除門閥件反跳到孔14可再打開的程度。
對于彈性阻尼部件299，該部件的特征是使門件18充分而迅速地減速，但部件299所具有的彈性程度不能使門閥件18有一次或重復(fù)的反跳，并因此而移動離開其完全關(guān)閉的位置。在制作阻尼部件299使用的較佳氯丁橡膠材料具有約60至70的肖氏A級硬度，已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)門閥件18朝其關(guān)閉位置移動時，該材料能夠為門閥件18提供基本無反跳的阻尼。
用于直徑為10英寸或更大的管子中的門閥裝置或組件10最好采用圖1,11和12中所示的蜂窩結(jié)構(gòu)101，結(jié)構(gòu)101的方向要使得當(dāng)門閥件18關(guān)閉時，各小蜂窩103的軸線平行于門閥件18的運(yùn)行路徑。門閥件18與蜂窩結(jié)構(gòu)的相鄰表明接觸使微孔以可控制的方式逐漸增多地壓扁，從而為門閥件18提供有控制的和逐步加快的減速。
圖5示出了一有變化的閥組件10a，除了頂部固定件60a能將藥筒部件22a容納和定位在一直立方向，與活塞桿71a和在下面的閥門件(未示出)基本軸向?qū)R之外，與組件10相同。因此，固定件60a包括一圍繞缸體56a的最下面螺紋塞子部分104。塞子104有一容納藥筒部件22a的螺紋延伸部92a的內(nèi)螺紋孔106。一金屬杯形覆蓋件108固定于塞子部分104，其上壁具有若干使點(diǎn)火引線100a,102a穿過的通孔110。要知道的是，組件10a的運(yùn)行在各個方面與閥組件10相同。
圖6還示出了閥組件10b的另一實(shí)施例。在該實(shí)施例中，一管形頂部固定件112可操作地連接于殼體56b的上端。一具有外螺紋管狀安裝部分116的軛架連接件114容納在固定件112的螺紋孔118中。如圖所示，連接件114包括一對分叉管形壁120,122，其每一個與前述的輸出部分74相同。藥筒本體的其余構(gòu)件可操作地固定于每一壁120,122，即過渡件76b、中間部分78b和終端部分80b，形成各容納推進(jìn)燃料的腔88b。相同的推進(jìn)器本體90b位于各腔88b內(nèi)，其延伸部92b通過螺旋擰入在支桿120,122的孔內(nèi)。
在使用組件10b時，各本體90b內(nèi)的推進(jìn)燃料同時點(diǎn)火，由此使這些燃料燃燒產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物朝下通過軛架連接件114b，從而驅(qū)動活塞72b在殼體56b內(nèi)朝下移動。當(dāng)然也移動所述的門件。
圖7示出了本發(fā)明的在許多方面與圖1所示相類似的另一實(shí)施例。即，閥124包括與前述的閥體12和門部件16相同的一閥體126和一門部件128。這樣，驅(qū)動器130與驅(qū)動器20很類似，但在軸線方向與門閥128對齊。此外，驅(qū)動器128設(shè)置有一容納在一相應(yīng)的螺紋軸套134內(nèi)的外側(cè)螺紋接頭132。一細(xì)長的管形螺紋延伸部136容納在接頭132內(nèi)，如圖所示，并支承一空心的金屬殼體138，該殼體具有管狀的端部配件140,142。與驅(qū)動器130對應(yīng)的點(diǎn)火引線144穿過接頭132和延伸部136進(jìn)入殼體138內(nèi)。然后這些引線穿過適當(dāng)連接的配件140,142至傳感器和電源(如果需要)。從圖7中可以知道，驅(qū)動器130的其余結(jié)構(gòu)和閥124與圖1的對應(yīng)結(jié)構(gòu)相同，閥的運(yùn)行也基本相同。但是，提供殼體138和其相應(yīng)的支承結(jié)構(gòu)是通過包圍點(diǎn)火引線144為閥的運(yùn)行增加了安全的措施，從而避免環(huán)境污染和/或它的退化。
圖8示出了一閥146，該閥146除了用一對并置的驅(qū)動器130代替圖7中的單個驅(qū)動器之外，與圖7的閥126相同。這里也使用軸套134、接頭132和延伸部136，以便支承適當(dāng)尺寸的、接納各驅(qū)動器130的點(diǎn)火引線組144的殼體148。如圖所示，殼體148具有管形的端部配件150,152，使點(diǎn)火引線能如前所述連接。在其它的各個方面，閥140與閥126相對應(yīng)。
圖9和10用標(biāo)號210示出了門閥組件的一個較佳形式。閥組件210有許多與圖1和5所示的閥組件10的零件相同或相類似的構(gòu)件。具體地說，門閥212具有與前面結(jié)合圖1-4的閥組件10描述的閥體12的諸構(gòu)件相同的、功能與之相同的和運(yùn)行與之相同的諸構(gòu)件。
驅(qū)動器220包括一由缸體256制成的管形殼體，它容納一連接于活塞桿271的可往復(fù)移動的活塞272，活塞桿271直接連接于作為門閥的板224。板224中有一直徑與門閥212的分別在凸緣242和244中的對齊的通道228和229相同的圓形孔214。
如圖10所示，驅(qū)動器216有一直接連接于缸體256的上圓形邊緣的頂部固定件260。固定件260有一形狀不規(guī)則的與缸體256的內(nèi)部相連通的通道262，該通道262安裝一構(gòu)造與前述的藥筒部件22相同的氣體藥筒驅(qū)動器部件222。藥筒部件222的推進(jìn)燃料的組成是如前所述的高氯酸鉀、硝化甘油、硝化纖維和硫氰酸鉛的組合物，具有同樣的性能，其說明參見藥筒部件22。
推進(jìn)燃料組成的各成分的比例、其數(shù)量和燃燒速度彼此相關(guān)聯(lián)，使得在燃燒推進(jìn)燃料時，當(dāng)推進(jìn)燃料燃燒產(chǎn)生的熱產(chǎn)物進(jìn)入一容積為32立方厘米的測試容器時，測得的壓力為從4500至約5400磅/平方英寸(表壓)(psig)。此外，推進(jìn)燃料的組分和燃燒速度相協(xié)調(diào)，使得在點(diǎn)燃推進(jìn)燃料時，燃燒產(chǎn)物從藥筒部件進(jìn)入殼體256的流速保持亞音速，并因此不超過馬赫1。合適的氣體藥筒驅(qū)動器由密蘇里州Blue Springs的Fike公司供應(yīng)，如零件號02-4134。
從圖9中也可看出，位于其最初位置的最靠近固定件260的活塞272直接面對藥筒部件222的排放端263。此外，面對固定件260的活塞272的表面272a與固定件260的表面260a配合構(gòu)成一容納增壓氣體的可膨脹腔280。
一諸電控構(gòu)件的殼體282安裝在藥筒部件222的外端，它最好包括一電連接于引發(fā)器(initiator)以形成部件222的一部分的放電組件。當(dāng)接收到一引發(fā)門閥打開或關(guān)閉通道的電信號時，使電阻引發(fā)器電線導(dǎo)電，從而形成足夠的熱量來點(diǎn)燃引發(fā)器的裝料，該裝料又點(diǎn)燃藥筒部件中的推進(jìn)燃料混合物。
在本發(fā)明隔離閥的較佳實(shí)施例中，由管形殼體256和活塞272制成的活塞和缸體組件最好采用一用在直徑為2英寸、3英寸、4英寸、6英寸、8英寸、10英寸管子內(nèi)的直徑為3英寸的活塞，而用于管子直徑為例如12英寸、14英寸、16英寸、18英寸、20英寸和24英寸的管道系統(tǒng)中的隔離閥最好采用一活塞直徑為4英寸的活塞和封閉殼體。實(shí)際上，在用于米制尺寸的各個相等直徑的管道中的門閥裝置中保持上述的關(guān)系。在這方面要知道的是，門閥裝置的結(jié)構(gòu)和尺寸做成能使門閥24或224移動一段能有效打開或關(guān)閉管道中的孔的位移。因此，對于2英寸的情況，閥板必須移動至少2英寸的位移，而對于24英寸的管子，閥板必須移動至少24英寸的位移。對于其它尺寸的管子，要求閥板移動成比例的位移。
例如，從圖1和10中可知，本發(fā)明的每一門閥裝置，無論其尺寸怎樣，都取決于使用該門閥裝置的管子的直徑，這種門閥裝置構(gòu)造成在活塞的表面與藥筒22或222的相鄰氣體排放端之間有空隙。在圖10中所示的本發(fā)明的實(shí)施例中，該空隙最小應(yīng)該至少約1/4英寸，這樣確保從產(chǎn)生氣體的藥筒22或222的輸出孔排出的氣體均勻散到活塞的鄰近表面，由此啟動活塞移動，隨后使門閥件或板18或224移動。如果例如在其最初位置的活塞272直接與藥筒222的輸出孔接觸，從輸出孔排出的燃燒氣體產(chǎn)物就不能均勻分散在活塞272的表面上，門件或板224的移動就不能漸進(jìn)地有控制地加速。因此可以看到，在本發(fā)明的所有實(shí)施例中，在藥筒22或222與活塞72或272之間有一空隙。
設(shè)置在活塞72或272的表面與相應(yīng)的藥筒22或222之間的空隙用于調(diào)制從產(chǎn)生氣體的藥筒輸出到活塞相鄰表面的增壓氣體，由此避免在藥筒啟動之后，不適當(dāng)?shù)某跏剂α⒓词┘釉诨钊稀I(yè)已發(fā)現(xiàn)，根據(jù)門閥裝置的尺寸改變藥筒與活塞之間的空隙的容積，就能嚴(yán)密地和有利地控制活塞和連接于活塞的門閥件的加速度，以保證運(yùn)行速度保持在上述所需參數(shù)內(nèi)。因此，如果一特定應(yīng)用需要在藥筒與活塞的相鄰表面之間有一較大的初始空隙，這可以通過提供一長度較長的殼體來方便地實(shí)現(xiàn)，這樣，使得活塞定位在與藥筒間隔較遠(yuǎn)的活塞未啟動位置，以增加活塞表面與產(chǎn)生氣體的藥筒之間的初始空隙。
例如，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，對于用于2英寸管子的門閥裝置，理想的是在一定長度的缸體中使用一上述的直徑為3英寸的活塞，這樣，盡管活塞只移動2英寸，但在活塞與藥筒的殼體之間有一約4英寸的初始空隙，從而在活塞上方提供增壓氣體調(diào)制區(qū)域。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在活塞與氣體藥筒之間的另一超過最小的1/4英寸空隙的約2英寸初始空隙對于用氣體藥筒驅(qū)動的用于3英寸、4英寸、6英寸和8英寸管子的隔離閥裝置足夠了?；钊诔跏嘉恢玫?、活塞與氣體藥筒之間的最小的1/4英寸空隙證實(shí)對于用氣體藥筒驅(qū)動的用在10英寸、12英寸、14英寸和16英寸閥中的閥裝置足夠了。已經(jīng)確定另一約2英寸的初始空隙適合用于20英寸管道的閥裝置。
將兩個例如圖6或圖8所示的產(chǎn)生氣體的藥筒用在尺寸做成用于直徑為12英寸或更大的管子的本發(fā)明的門閥裝置可獲得最好的結(jié)果。
在一用于6英寸管道的示意性的隔離閥中，推進(jìn)燃料的組成最好能產(chǎn)生導(dǎo)入一3英寸直徑驅(qū)動器220的燃燒的氣體產(chǎn)物，使門閥板224在一約18毫秒的時間內(nèi)移動到其被完全驅(qū)動的位置，而壓力在壓力從約600psig到0的過程中相當(dāng)均勻地衰減。
權(quán)利要求
1．一種隔離門閥組件，它包括一具有通過其中的通道的閥體；一包括靠近所述通道的一可移動的門體的門部件，該門部件可在一允許流過通道的閥打開位置與一門件位于阻止流過所述通道的閥關(guān)閉位置之間移動；一改進(jìn)的驅(qū)動器，用于使門件在所述位置之間移動，所述驅(qū)動器包括一細(xì)長的管形殼體；一可在殼體內(nèi)縱向移動的活塞；一連接于活塞與門件的細(xì)長活塞桿，響應(yīng)活塞的移動，使門件在所述閥打開位置與所述閥關(guān)閉位置之間移動；一產(chǎn)生氣體的具有氣體排放端的藥筒部件，藥筒連接于管形殼體，設(shè)置成在活塞與藥筒的氣體排出端之間能形成一可擴(kuò)大的容納增壓氣體的腔室；所述藥筒設(shè)置有可點(diǎn)燃的產(chǎn)生氣體的燃料，點(diǎn)燃時，它以一被控制的速度燃燒，產(chǎn)生增壓的燃燒氣流，以不超過約馬赫1的速度流入腔室中，活塞設(shè)置成能從與藥筒的排除端相鄰的但分開的一初始位置移動到一被驅(qū)動的位置，在從氣體藥筒進(jìn)入所述腔室的增壓氣體的作用下，能使門件從其一個位置有效移動到其另一位置，在其所述初始位置的活塞與藥筒的排出端隔開一段距離，這段距離足以防止點(diǎn)燃燃料時首先進(jìn)入腔室的增壓氣體將有破壞力的沖擊力施加到活塞、連接于活塞的所述桿或門閥上，產(chǎn)生氣體的燃料可以使活塞移動，由此門件以從約0.2至約0.33英寸/毫秒的速度從活塞的初始位置移動到所述被驅(qū)動位置。
2．如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，設(shè)置一阻尼部件，把它設(shè)置在這樣一個位置，當(dāng)活塞接近其被驅(qū)動位置與門件接觸，使門件受控制地預(yù)定地減速。
3．如權(quán)利要求2所述的組件，其特征在于，所述阻尼部件是一具有約60至70的肖氏A硬度的彈性件。
4．如權(quán)利要求2所述的組件，其特征在于，所述阻尼部件是一蜂窩件，其方向設(shè)置成其小蜂窩的軸線基本上平行于門件的運(yùn)行路徑，當(dāng)門件移動到其被驅(qū)動位置時，使得蜂窩件被壓扁，并使門件減速。
5．如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述藥筒部件包括一細(xì)長的藥筒體，所述藥筒體設(shè)置成與所述殼體垂直。
6．如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述藥筒部件包括一細(xì)長的藥筒體，所述藥筒體設(shè)置成基本上與所述殼體對齊。
7．如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，包括多個所述產(chǎn)生氣體的藥筒部件，所述部件全部面對腔室，并與之相連通。
8．如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述藥筒部件包括一細(xì)長的藥筒體，所述藥筒體設(shè)置成與所述殼體垂直。
9．如權(quán)利要求l所述的組件，其特征在于，還設(shè)置一用于藥筒部件的控制裝置，所述控制裝置安裝在管形殼體上，與藥筒單元直接相連。
10．一種可選擇地驅(qū)動一隔離門閥組件的方法，該門閥組件包括一具有通過其中的通道的閥體；一包括一可移動的靠近所述通道的門件的門部件，該門部件可在一允許流過通道的閥打開位置與一門件位于阻止流過所述通道的閥關(guān)閉位置之間移動；一改進(jìn)的驅(qū)動器，用于使門件在所述位置之間移動，所述方法包括如下的步驟產(chǎn)生一次裝填量的一速度不超過約馬赫1的燃料增壓氣體；以及使所述裝填量的增壓氣體能使門件以約0.2至約0.33英寸/毫秒的速度移動。
全文摘要
提供一種隔離門閥(10、10a、10b、124、146、210),它包括一具有一通孔(14、214)的閥體(12、126、212),一可移動的有孔的門件(18、224)位于閥體(12、126、212)內(nèi),并可在允許流過通孔(14、214)的閥打開位置與阻止流過通道(14、214)的閥關(guān)閉位置之間移動。提供一閥驅(qū)動器(20、130、220),它包括一產(chǎn)生氣體的藥筒部件(22、22a、22b、222),驅(qū)動時,產(chǎn)生一高壓亞音速氣體,使門件(18、224)以約0.2至約0.33英寸/毫秒的速度移動。最好是,驅(qū)動器包括一具有活塞(72、72a、72b、272)的活塞殼體(56、56a、56b、256),一活塞桿(71、71a、71b、271)連接在活塞(72、72a、72b、272)與門件(18、224)之間。在閥打開位置,活塞(72、72a、72b、272)與藥筒部件(22、22a、22b、222)相鄰,其方向使得來自藥筒部件(22、22a、22b、222)的增壓氣體能夠使活塞(72、72a、72b、272)移動,由此關(guān)閉閥(10、10a、10b、124、146、212)。對應(yīng)于門件(18、224)設(shè)置一阻尼部件(99、299),當(dāng)門件接近其被完全驅(qū)動的位置時,該門閥獲得預(yù)定的被控制的減速。
文檔編號F16K3/02GK1312900SQ99809607
公開日2001年9月12日 申請日期1999年8月12日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月13日
發(fā)明者W·A·斯塔格斯, J·E·戈因 申請人:法克有限公司