[发明专利]用于在高压系统中控制气流的自动调节阀

说明书

发明背景

灭灾系统一直被用来保护含有贵重的设备或元器件的区域，比如艺廊、数据中心和计算机室。传统地，这些系统使用卤代烷(halon)，这对于灭灾是理想的，因为它能够非常快速地灭灾，卤代烷可以相对的低压被存储，并且仅仅需要相对少的数量。

然而，近些年中，卤代烷在臭氧上的环境负效应已经变得明显，并且许多政府机构已经禁止进一步使用卤代烷。在一些国家，现有的卤代烷系统被使用更环保友好的惰性气体的系统所替代，该惰性气体例如氮、氩、二氧化碳和它们的混合物。不像基于卤代烷的灭火系统，基于惰性气体的系统使用天然的气体并且不会造成大气臭氧的损耗。

当燃料、氧气和热量被足够数量地提供以支持易燃材料的点燃时燃烧发生了。惰性气体灭火系统基于将封闭物中的氧气含量减少到不能继续燃烧的含量。为了熄灭火，存储在大量高压圆筒中的惰性气体被释放进封闭物中以通过用惰性气体取代氧气来减少氧气的含量直到燃烧被熄灭。典型地，环境空气包括21％的氧气体积浓度。该浓度必须被减少到14％以下以有效地熄灭火。为了达到这个目的，必须释放相对大体积的气体。

特别地，一旦系统被排放涉及到空气中氧气的减少，就对于设施人员有健康和安全的牵联。需要仔细的计算以确保释放的惰性气体的浓度足以控制燃烧，而又不会高到给人员造成严重的危险。

用惰性气体替代卤代烷以用于消防对系统设计提出了两个问题。第一，在短期间内(一些国家的防火规范要求气体在小于一分钟内被传输)将大量的气体传输到要保护的房间中可能在房间中产生超压力，这可能潜在地损害房间中的设备。目前的工业惯例是在房间中使用特殊的、昂贵的通风口以防止超压力。第二，不像卤代烷，惰性气体是以气态形式，而不是液态形式存储在标准室温下。为了减少存储容器的体积，非常高的压力是优选的，典型地大约100巴(bar)。因此，气体分配系统必须能够承受极端的高压。这两个限制在新安装和翻新二者的成本上是关键因素。

要保护的房间中的超压力主要地是由来自压力容器的惰性气体的不均匀排放引起的。因为气体容器中的压力在气体释放的期间成指数地衰减，所以超压力典型地发生在排放最初的几秒中。如果在排放的持续时间中气体释放可被节流为相当均匀的压力形态，那么就可防止在要保护的房间中的超压力，而同时确保预定数量的惰性气体在需要的时间内被传输。

对气流节流需要具有可控的可变开启面积的阀。虽然这可由闭环伺服阀来执行，但是高的初始成本和维修成本使得它对于消防而言是不受欢迎的方法。而且，闭环控制所增加的系统复杂性也引入了可靠性的顾虑。

发明内容

本发明的可控减压阀控制在高压系统中的气流。该阀包括阀体、可滑式线轴、主流道、第一室和第二室、第一弹簧和第二弹簧、阀促动器以及第一通道和第二通道。阀体具有进气口和出气口，并且收容可滑式线轴。可滑式线轴具有第一端部和第二端部，并且在第一位置和第二位置之间是可滑动的。主流道连接进气口和出气口，并且随着可滑式线轴的线性移动而增加。第一室定位在邻近可滑式线轴的第一端部处，而第二室定位在邻近可滑式线轴的第二端部处。滑动的线轴通过由第二室和第二弹簧施加的气压朝着第一位置偏置。当阀促动器促动时，第一通道开启以允许气体进入到第一室中。可滑式线轴以一速率(rate)被推进到第二位置，该速率是第一弹簧力和第二弹簧力与在第一室和第二室中的气动压差的函数。

附图说明

图1是根据本发明的灭火系统的示意图。

图2是根据本发明在闭合位置处自动调节阀的第一实施例的截面图。

图2A是根据本发明在闭合位置处自动调节阀的第一实施例的横截面图。

图3是根据本发明在开启位置处自动调节阀的第一实施例的截面图。

图3A是根据本发明在开启位置处自动调节阀的第一实施例的横截面图。

图4是根据本发明在装料位置处自动调节阀的第一实施例的截面图。

图4A是根据本发明在装料位置处自动调节阀的第一实施例的横截面图。

图5是将来自现有技术的自动调节阀的气体释放速率与来自根据本发明的自动调节阀的气体释放速率相比较的图表。

图6是根据本发明自动调节阀的线轴的移动作为时间的函数的图表。

图6A是当本发明的自动调节阀的线轴从闭合位置移动到开启位置时作用在其上的力作为时间的函数的图表。

图7是根据本发明在闭合位置处自动调节阀的第二实施例的截面图。

图8是根据本发明在开启位置处自动调节阀的第二实施例的截面图。

具体描述