專利名稱:用于消防器材的加速度敏感斷流閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明一般涉及斷流閥,具體來說,涉及用于諸如便攜式噴水槍的消防器材的加速度敏感斷流閥。
背景技術(shù):
消防噴水槍用來在滅火現(xiàn)場提供大量的水或泡沫。噴水槍的入口連接于消防水龍帶或管子,在其出口裝有噴嘴。通常噴水槍本身由兩個或兩個以上剛性部分組成,它們相互之間可調(diào)整,以在垂直方向和水平方向改變流體流方向。噴水槍的目標(biāo)是用來支承噴嘴,以使噴嘴在滅火現(xiàn)場能提供大量的流體。大流量的消防噴嘴的后果是產(chǎn)生用手握持不住的大的反作用力。反作用力的變化取決于流量和壓力。反作用力總是與流體的方向相反。其結(jié)果,用來抵抗反作用力的任何裝置或噴水槍的結(jié)構(gòu)必須考慮多個變數(shù)。
便攜式噴水槍從不同的位置和角度移動滅火。便攜式噴水槍可架設(shè)在各種各樣的表面上。道釘桿和噴水槍系帶能用來固定噴水槍以阻止其運動。有些表面比另一些表面更能阻止反作用力。在光滑表面上,當(dāng)水龍帶充水時,噴水槍可能向前滑動,然而滅火時,當(dāng)流體離開噴嘴時噴水槍向后或向側(cè)邊滑動。當(dāng)仰角下降時,由于噴嘴反作用力的水平分量增加,所以便攜式噴水槍滑動傾向也增加。通常,消防隊員通過將噴水槍朝下或增大仰角來阻止噴水槍的運動,但在某些情況下,噴水槍失控滑脫,結(jié)果可能造成人員傷亡或財產(chǎn)損壞。至少,噴水槍流體應(yīng)由消防人員有意地從該處引開。
可通過對噴水槍增加重量來提高阻止滑動的趨勢,但是重量增加不便于噴水槍的重新定位。還可通過在噴水槍周圍盤上水龍帶以增加重量來阻止滑動??墒褂枚嘀厮垘娝畼尮┧蕴峁└郊拥姆€(wěn)定性,但要求價格昂貴的多頭入口。多重水龍帶比單一水龍帶需要更多的安裝時間,且重新定位帶有多重水龍帶的噴水槍較為困難。多重水龍帶管線耗費更多的空間,在燃燒的結(jié)構(gòu)內(nèi)其可利用性很有限。
控制水流量的能力有可能要求控制噴嘴的反作用力達(dá)到安全的水平,限制水或泡沫的使用,或減小水的損害。目前的便攜式噴水槍不具備手動的斷流閥。為了停止或限制通過噴水槍的流量,必須在遠(yuǎn)處(例如消防車,消火栓或在水龍帶管線上的閥門)斷流,通常,在噴水槍和斷流閥之間有相當(dāng)?shù)木嚯x,且火災(zāi)現(xiàn)場的噪聲使消防人員之間的通訊變得很困難,必須要有無線電通訊。可以在噴水槍的入口或出口加上一單一的閥,但對噴水槍單元來說增加了相當(dāng)?shù)闹亓亢腕w積。尺寸和重量的增加反過來使噴水槍的重新定位變得更為困難。有些特殊噴嘴具有裝入的斷流閥,但其尺寸和型號受到限制,因此并不是在所有情況下可依賴于它。
此外,由于通過閥的湍流可以使便攜式噴水槍較為難于操縱,并限制了噴嘴的射程,所以,對便攜式噴水槍,并非所有的閥型號都是實用的。例如美國專利4,252,278;4,470,549和4,589,439所公開的滑動型閥引入了湍流的最小化。盡管這種類型閥有其優(yōu)點,但還沒有便攜式噴水槍采用滑動型閥。
有時在便攜式噴水槍的出口添加一水龍帶或分配閥以擴(kuò)展滅火功能。因此,首先必須關(guān)閉噴水槍,然后拆下噴嘴裝上水龍帶或分配閥。
一種由美國專利No.5,593,092公開的噴水槍,由印第安那州瓦爾帕來索市的Task Force公司以Crossfire商標(biāo)銷售,這種噴水槍有裝入內(nèi)部的自動閥。該閥能用來調(diào)節(jié)水流量,但不能完全關(guān)閉水流。一旦設(shè)定在一打開位置,該閥不能手動關(guān)閉。如果噴水槍要移動,該閥自動減小流量,尤其是顛倒噴水槍的移動。這種裝置十分有用,且大大提高了使用便攜式噴水槍的安全性。然而,Crossfire有一斷開機(jī)構(gòu),當(dāng)噴水槍投入使用時,該機(jī)構(gòu)必須與地接觸。不平整或軟土地面可以造成閥的不經(jīng)意的關(guān)閉。盡管該種噴水槍比市場上有售的其它種類更為安全,但斷開機(jī)構(gòu)與地面接觸時的滑動仍可造成人員傷亡或財產(chǎn)損壞,或者單純的滅火中斷。因此,即使這樣安全的噴水槍在使用時也應(yīng)系住,這樣多少限制了噴水槍快速移位的能力。
因此,需要有一種改進(jìn)的噴水槍閥,這種閥能在噴水槍上加以控制,而不必遠(yuǎn)處操作人員的協(xié)作。此外,需要一斷流閥,其不需要與地面的相互作用,而且除了顛倒運動之外,還對加速度敏感。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種帶有閥的噴水槍,該閥可由噴水槍操作人員自行控制。閥可包括一對加速度敏感的斷流裝置,當(dāng)噴水槍加速或斷開時,該裝置就有反應(yīng)。閥由一裝置激發(fā),該裝置不要求與地面或其它外部表面接觸。
本發(fā)明的另一目的是提供一種便攜式噴水槍,其即使在燃燒的結(jié)構(gòu)內(nèi)和不同層高的面上也能容易地移位。
本發(fā)明的另一目的是能夠安全使用極小的噴射角,如果噴水槍加速,用一斷流閥達(dá)到上述目的。
本發(fā)明的另一目的是提供一便攜式噴水槍,為了更快地更換噴嘴,水龍帶和分配閥,這種便攜式噴水槍能夠在噴水槍上控制流體流量。
本發(fā)明的另一目的是包括一種加速度敏感的斷流閥,該閥在某一速度時移動閥到一關(guān)閉位置,所述速度是限制失控時噴水槍甩帶的危險。
本發(fā)明的另一目的是將斷流閥集成在噴水槍上,基本上不增加噴水槍的重量和體積。
本發(fā)明還有的另一目的是提供一噴水槍閥,該閥能在不同的閥流量位置操作,達(dá)到湍流最小而射程最大。
因此,為滿足上述和其它目的,根據(jù)本發(fā)明,提供一種具有打開位置和關(guān)閉位置的閥,該閥朝向關(guān)閉位置偏置,且包括形成一凹陷的外殼;一安裝在外殼上的可操作的手柄,用來將閥移動到打開位置;當(dāng)閥處于打開位置時,用來接合該手柄的激發(fā)扣機(jī);一扣機(jī)彈簧,當(dāng)閥處于打開位置時,用來推動扣機(jī)與手柄接合;一釋放件,用來使扣機(jī)從手柄上脫開;一承載件在閥處于打開位置時,設(shè)置在外殼的凹陷內(nèi)和釋放件的承載支承內(nèi),由此,承載件從凹陷內(nèi)的移位使承載件從釋放件的承載支承中移去,移動釋放件使扣機(jī)從手柄中脫開,從而將閥移向關(guān)閉位置。
該閥可以是滑動型閥或任何其它適用于大流量噴水槍的閥。
閥外殼的凹陷可以是一槽,承載件可以是一個或多個置于槽內(nèi)的桿。當(dāng)閥處于打開位置時,該承載件可以是端頭對端頭排列在槽內(nèi)的兩個或多個桿。
閥可有多個打開位置,手柄可適于將閥在關(guān)閉位置和任一打開位置之間移動。
扣機(jī)彈簧可以是一片簧,其第一端固定在扣機(jī)上,第二端用于經(jīng)釋放件而實現(xiàn)的接合。釋放件可樞轉(zhuǎn)地安裝在外殼上。當(dāng)閥處于關(guān)閉位置時,承載件最好借助于重力回到凹陷內(nèi)。
閥的外殼最好能包括一消防噴水槍。
閥可包括一阻尼器,在扣機(jī)釋放手柄之后,阻尼器用來減緩閥門的關(guān)閉。該阻尼器可包括一固定在外殼上的腔室;一固定在閥手柄上的樞軸,用于閥的移動和閥手柄在打開位置和關(guān)閉位置之間的移動,該樞軸設(shè)置在腔室內(nèi);設(shè)置在腔室內(nèi)且基本上圍繞該樞軸的流體,流體的粘度大于空氣的粘度。
閥釋放件可樞轉(zhuǎn)地安裝在外殼上且有一第一端在樞軸的一側(cè),第二端在樞軸的相對側(cè);第一端用來接合扣機(jī)彈簧;第二端包括一承載面,當(dāng)閥處于打開位置時,用來承載在承載件上。
按照本發(fā)明的噴水槍包括一形成水通道的外殼;一設(shè)置在水通道上的閥,其用來在打開位置和關(guān)閉位置之間移動且朝向關(guān)閉位置偏置;一閥手柄,用來將閥在打開位置和關(guān)閉位置之間移動;一扣機(jī),用來將閥手柄接合在打開位置上;一扣機(jī)彈簧,用來推動扣機(jī)將手柄接合在打開位置;一安裝在外殼上的釋放件,其具有一釋放部分,用來移動扣機(jī)使其與手柄脫開;一結(jié)合在外殼上的加速度傳感器,傳感器的設(shè)置用來接合釋放件以移動扣機(jī)使其與手柄脫開,由此,在外殼經(jīng)受加速度時,關(guān)閉閥門。
根據(jù)本發(fā)明的便攜式噴水槍包括一形成水通道的外殼;一設(shè)置在水通道上、在打開位置和關(guān)閉位置之間移動的閥;一使閥在打開位置和關(guān)閉位置之間移動的閥手柄;一與外殼結(jié)合的加速度敏感裝置,當(dāng)外殼經(jīng)受加速度時,該裝置動作而關(guān)閉閥。
附圖的簡要說明
圖1是按照本發(fā)明的消防噴水槍的立體圖;圖2是沿圖1的2-2線的噴水槍的截面圖;圖3是噴水槍和閥手柄的局部側(cè)視圖;圖4是沿圖3的4-4線的噴水槍的截面圖;圖5是按照本發(fā)明的加速度敏感閥斷流機(jī)構(gòu)的平面圖,處在打開位置或關(guān)閉位置;圖6是圖5的加速度敏感閥斷流機(jī)構(gòu)圖,處在設(shè)置位置;圖7是圖5和6的加速度敏感閥斷流機(jī)構(gòu)圖,處于瞬間斷開;圖8是圖5,6和7的加速度敏感閥斷流機(jī)構(gòu)圖,處在斷開位置,且沿圖3中8-8線剖開;圖9是根據(jù)本發(fā)明的閥關(guān)閉阻尼器的截面圖;圖10是處在斷開位置的加速度敏感閥斷流機(jī)構(gòu)的另一實施例圖;圖11是圖10中的斷流機(jī)構(gòu)圖,處在設(shè)置位置;圖12是圖10中的斷流機(jī)構(gòu)圖,處在設(shè)置位置;且片簧處于很大程度的張緊狀態(tài);圖13是圖10中的斷流機(jī)構(gòu)圖,處在正斷開的瞬間;
圖14是根據(jù)本發(fā)明的加速度敏感斷流機(jī)構(gòu)的第三實施例的立體圖,斷流機(jī)構(gòu)處于設(shè)置位置;圖15是圖14中的斷流機(jī)構(gòu)圖,處于一種“設(shè)置”位置;圖16是圖14中的斷流機(jī)構(gòu)圖,處于一種“右斷開”位置;圖17是圖14中的斷流機(jī)構(gòu)圖,處于一種“左斷開”位置。
具體實施例方式
在下面詳述的附圖中,相同的標(biāo)號用來指明各個附圖所示的本發(fā)明的相同的或類似的元件。
圖1中總體顯示了本發(fā)明的便攜式噴水槍30的立體圖。噴水槍30總體上包括一外殼32,一入口34,一出口36,多個折疊腳38以及一閥手柄40。
外殼32最好由鑄鋁制成并在入口34和出口36之間形成一流體通道。與入口34連接的是一旋轉(zhuǎn)入口連接器44,其與水龍帶或管道連接,水龍帶或管道向噴水槍30供給消防流體,例如水或泡沫。入口連接器44用來樞轉(zhuǎn)以使噴水槍30在支承面上放平,即使水龍帶取向與上述表面交有一角度。其它的入口型式也可用于本發(fā)明。
同樣地,噴水槍出口36與樞轉(zhuǎn)的出口連接器46相連接,連接器與一噴嘴(未示出)連接。樞轉(zhuǎn)出口連接器46可相對于噴水槍30調(diào)節(jié)以改變消防流體流的方向。樞轉(zhuǎn)出口連接器46適合與各種噴嘴連接,以使噴水槍30能在不同的情況下用來對付危急情況的火災(zāi)。如同入口連接器44一樣,其它的出口連接器也能用于本發(fā)明。
可折疊腿38可前后樞轉(zhuǎn),使得噴水槍在儲存和運輸時顯得更緊湊。折疊腿38最好包括鐵尖39,其可一體形成或連接于折疊腿38上。鐵尖39有助于傳遞從噴嘴到支承面的反作用力。
閥手柄40最好可樞轉(zhuǎn)地安裝在噴水槍30兩側(cè)的樞軸41處。阻擋塊43限制閥手柄40的行程,阻擋塊可以與噴水槍外殼32一體形成,或使用適當(dāng)?shù)倪B接件結(jié)合在外殼上。閥手柄40也用作一承載手柄。因此,為避免噴水槍意外的操作,閥手柄40最好包括一彈簧加載的鎖定銷45,該銷將閥手柄40鎖定在關(guān)閉位置上,直到一鎖定銷環(huán)47被向外拉出,將鎖定銷45從噴水槍外殼32上相應(yīng)的凹陷53中移出。一旦鎖定銷45從凹陷處拉出,閥手柄40不再受到約束,因而可移動到任何打開位置。彈簧加載的鎖定銷45不會約束閥手柄40,直到閥手柄40返回到關(guān)閉位置。
如圖2明白地顯示,還與噴水槍外殼32結(jié)合的是前腿49,前腿裝有鐵尖51。前腿49是固定的,但可折疊。最好有一孔59,這樣,在儲存時噴水槍30可掛在一鉤子上,或在水流動時,綁扎到一固定物,或者在展開時可用作一承載手柄。
應(yīng)予理解的是,附圖所示的便攜式噴水槍型式旨在使大量滅火液體流過。其它噴水槍型式也可用于本發(fā)明,因為本發(fā)明在于使用閥手柄40進(jìn)行操作的閥,以及下文要說明的加速度敏感斷流機(jī)構(gòu)。
圖2還示出,在入口34和出口36之間是閥48,閥最好是包括滑動管50的滑動型閥。管50具有一上游端52和一下游端54。下游端54在關(guān)閉位置上與管塞56結(jié)合。為打開這樣的閥48,如圖所示,將閥手柄移到左邊以使管50移向噴水槍入口34,遠(yuǎn)離管塞56,從而使滅火流體流過管50,通過管塞56并朝向出口36。這樣的閥結(jié)構(gòu)簡單,重量輕,并在部分打開的位置上引入低湍流。還有一優(yōu)點在于,利用流體流過管50和朝向管塞,使閥偏置于關(guān)閉位置。涉及這種滑動型閥的另外的細(xì)節(jié)已在美國專利No.4,252,278;No.4,470,549和No.4,589,439中公開,本文引用其中公開的內(nèi)容以作參考。盡管這是本發(fā)明的一優(yōu)選閥,但其它閥型也可使用,例如球閥和閘閥。為偏置這些類型的閥朝向關(guān)閉位置,可以有直接作用在閥本身上的彈簧或作用在相關(guān)的部件例如閥手柄40上的彈簧。
除了有由閥手柄40操作的閥之外,本發(fā)明還包括了如圖3至8所示的加速度敏感閥斷流機(jī)構(gòu)60。由于斷流機(jī)構(gòu)60敏感于噴水槍30的加速和減速,在噴水槍30滑動或顛倒的任何時候,都會發(fā)生上述的加速和減速,所以,當(dāng)噴水槍30僅在支承面上滑動時,本發(fā)明的加速度敏感閥斷流機(jī)構(gòu)60就會致動。當(dāng)然,并不是所有加速都應(yīng)致動該斷流機(jī)構(gòu)60。相反,只有那些有可能使操作者對噴水槍30失去控制的加速度才應(yīng)致動該機(jī)構(gòu)60。
加速度敏感閥斷流機(jī)構(gòu)60最好安裝在外殼32內(nèi),并將許多移動部件隔離在噴水槍外殼32的有蓋腔室62(圖2)內(nèi),以保護(hù)它們免遭其它元件和苛刻的火災(zāi)現(xiàn)場條件的影響。如圖2所示,腔室62位于外殼32的頂部,但也可在其它位置。斷流機(jī)構(gòu)60與外殼32之間的重要關(guān)系是機(jī)構(gòu)60必須敏感于外殼32的任何加速度,因此,相對于外殼32必須有一固定的關(guān)系。否則,外殼32的加速度不能被斷流機(jī)構(gòu)60所檢測出來。
圖3,4,5,6,7和8最清楚地顯示出斷流機(jī)構(gòu)60在其不同的操作位置,這些圖描繪了斷流機(jī)構(gòu)60在使用過程中的四個不同位置。該機(jī)構(gòu)60包括閥手柄40,一扣機(jī)66,一關(guān)閉彈簧68(僅在圖3和4中示出),一扣機(jī)彈簧69,一釋放件70,一對桿72,以及用來接納桿72的一凹陷74。
閥手柄40可樞轉(zhuǎn)地連接在噴水槍外殼32上,其包括一弧形制動齒條41,其通過閥48一側(cè)上的槽口63向上延伸進(jìn)入有蓋腔室62。閥手柄40的弧形制動齒條41包括一系列徑向取向的掣子,其做成的形狀和尺寸可釋放地容納扣機(jī)66上的舌82。當(dāng)閥手柄40前后移動時,以這種方式扣機(jī)舌82將接合最靠近的閥手柄掣子80。除了掣子80之外,閥手柄40包括一凹陷部分84,它的作用將在下面予以解釋。另外,關(guān)閉彈簧68(圖3和4)容納在外殼腔室62內(nèi)。
扣機(jī)66在外殼腔室62內(nèi)安裝在樞軸88上,樞軸偏離扣機(jī)舌82,使舌82能相對于閥手柄40移動。
扣機(jī)66用來將閥手柄40保持在所要的打開位置上,其情形極象槍中的扣機(jī),它保持擊發(fā)撞針處于準(zhǔn)備擊發(fā)狀態(tài)的位置,直到扳動擊發(fā)器。在本機(jī)構(gòu)中,扣機(jī)66將閥手柄40保持在打開的位置,直到斷流機(jī)構(gòu)60被致動,這在下文中予以說明。
一復(fù)位彈簧71(圖5至8)設(shè)置在固定壁92和偏離扣機(jī)樞軸88的位置處的扣機(jī)66之間,當(dāng)閥關(guān)閉時,使機(jī)構(gòu)60復(fù)位。以這種方式,促使扣機(jī)66一直朝向閥手柄樞轉(zhuǎn)。復(fù)位彈簧71在閥關(guān)閉時允許機(jī)構(gòu)自動復(fù)位。由于扣機(jī)舌82和閥手柄40的形狀,扣機(jī)66能抵抗關(guān)閉彈簧68、扣機(jī)彈簧69和復(fù)位彈簧71的偏置力遠(yuǎn)離閥手柄40而樞轉(zhuǎn),以在需要時重新定位手柄40。如上所述,流過閥48的水也提供了朝向關(guān)閉位置的偏置力??蹤C(jī)66將手柄40保持在最靠近的掣子80上,直到操作者想要移動手柄40,或者直到加速度敏感閥斷流機(jī)構(gòu)60致動。
扣機(jī)彈簧69的近端與扣機(jī)66連接,其遠(yuǎn)端離扣機(jī)66延伸并進(jìn)入釋放件70的一開口103。盡管所示為片簧,但扣機(jī)彈簧69也可為其它型式的彈簧。
釋放件70可樞轉(zhuǎn)地在樞軸98上安裝于外殼32。在樞軸98的一側(cè)有一開口103,其由一彈簧張緊的接片100和一支臺102所形成。在樞軸98的相對側(cè)有一承載面104。
釋放件70的承載面104在承載件上承載,在本實施例中,承載件是一對端頭對端頭排列的桿72。該承載件用作一加速度傳感器以對噴水槍外殼32的加速度作出反應(yīng)。桿72支承在槽74內(nèi),槽比桿72的直徑狹窄(見圖4)。另外,桿72的端部為錐頂?shù)箞A的圓錐(倒圓半徑最好等于桿的半徑,或在本實施例中等于1/4英寸),這樣它們能從縫槽中移位,借助重力它們擱置在所述縫槽中。倒圓的端部是合乎要求的,因為它們不阻礙桿72的移位,當(dāng)機(jī)構(gòu)60復(fù)位時,它們有助于使桿72落回到槽74中。當(dāng)桿72端頭對端頭排列時,它們組合成一長度,該長度在支承壁108和釋放件70的承載面104之間延伸。當(dāng)桿72已從縫槽移出,桿72的組合長度由此減小,因為一根桿或兩根桿已樞轉(zhuǎn)或移到側(cè)邊。在這樣的位置上,桿72不再支承釋放件70在其支承面104上,如圖7所示,釋放件70能順時針樞轉(zhuǎn)。
圖4示出了擱置在槽74中的桿72的端視圖。由圖可見,桿72的截面直徑大于槽74的寬度。與槽74不同,桿72的運動不受限制。因此,外殼32和槽74的加速度能導(dǎo)致桿72從槽74中移出。對于一給定的桿直徑來說,狹槽要求有較小力來移位桿,寬槽要求有較大力來移位桿。桿72的直徑最好為0.50英寸,而槽74寬度為5/16英寸。使用一軸向與通過噴水槍30的流體流對齊的槽74,則給予桿72足夠的穩(wěn)定性來經(jīng)受噴水槍30在軸向上微小的或非威脅性的加速度,但對橫向加速度無足夠的敏感性來確保噴水槍30的安全運行。
在優(yōu)選的實施例中,機(jī)構(gòu)60由等于或大于0.7g的橫向加速度致動。1個“g”等于因重力下落物體的理論加速度值。該優(yōu)選實施例也由垂直跌落或撞擊噴水槍引起的1g垂直加速度致動。
由于兩桿更易于樞轉(zhuǎn)出承載位置,而桿的端部在它們接觸的面上滾動,一對桿優(yōu)于單一桿(盡管單桿在本發(fā)明仍奏效)。由于桿通常滾動而不是滑動,所以摩擦和軸向荷載不會影響斷開裝置所必須的加速度數(shù)量。較佳地,桿72的端部為錐頂經(jīng)倒圓加工的圓錐。錐頂?shù)箞A半徑最好等于桿體半徑(在上述優(yōu)選實施例中為四分之一英寸)。當(dāng)桿端加工成半球形時,桿在斷開位置時可互相靠在一起,而不是在它們移位后復(fù)位到槽74中。
如本技術(shù)領(lǐng)域熟練人士將會認(rèn)識到,可使用其它類型的承載件和結(jié)構(gòu),它們起到如同成對桿72一樣的作用。例如,可使用一單一桿在槽中??墒褂靡怀休d球在一圓形凹陷中,從而在所有方向?qū)铀俣雀鼮槊舾小V匾目紤]不僅在于這些承載件和它們相應(yīng)的凹陷的形狀或數(shù)量,而且在于當(dāng)噴水槍30安全運行時,它們發(fā)揮了作為承載件能抵抗來自釋放件70的作用力的作用,在于當(dāng)過大的加速度或減速度施加在噴水槍30上時它們能移位以使釋放件70“斷開”機(jī)構(gòu)60。應(yīng)注意到這里和權(quán)利要求書中的“加速度”是廣義上的使用,其包括加速度和減速度。
還應(yīng)注意到當(dāng)遇到其它類型的情況時,承載件能夠移位。例如,一鑰匙(未示出)可與承載件接觸并用繩系在一消防隊員身上。如果該消防隊員移動或被噴水槍30擊開,該系繩將拖拉鑰匙從承載件移位并致動斷開機(jī)構(gòu)60,即使噴水槍30從未移動。
以這樣的結(jié)構(gòu),參照附圖,斷開機(jī)構(gòu)60的操作得到最好的解釋。如圖8所示,閥手柄40定位在其最右端(閥關(guān)閉),扣機(jī)66位于逆時針極端位置,復(fù)位彈簧71偏壓扣機(jī)66和扣機(jī)彈簧69導(dǎo)致釋放件70位于逆時針極端位置,同時,扣機(jī)彈簧69的末端伸出釋放件開口103,桿72擱置(由于重力)在槽74中,但由于扣機(jī)彈簧69沒有沿順時針方向推動釋放件70,所以桿72未與釋放件70的承載面104接觸。
圖5示出了閥正在打開或關(guān)閉過程中的斷開機(jī)構(gòu)60。當(dāng)閥手柄40移到左邊(如圖所示),扣機(jī)舌82從閥手柄凹陷84移動到帶有掣子80的突起部分。這個動作使扣機(jī)66沿順時針方向轉(zhuǎn)動,壓迫復(fù)位彈簧71,迫使扣機(jī)彈簧69的末端與釋放件樞軸張緊接片100接觸??蹤C(jī)彈簧69使釋放件70沿順時針方向轉(zhuǎn)動,導(dǎo)致承載面104和桿72之間的承載接觸。由于桿72的組合長度,釋放件70以有限量轉(zhuǎn)動。反過來,扣機(jī)彈簧69頂著彈簧加載片100的端頭形成彎曲(或加載)。
圖6示出閥在一個開口掣止位置的斷流機(jī)構(gòu)60。
圖7示出斷流機(jī)構(gòu)被致動或“斷開”瞬間的斷流機(jī)構(gòu)60。當(dāng)桿72從它們通常擱置的槽74中移位時,該機(jī)構(gòu)60斷開。當(dāng)噴水槍加速或減速時,則發(fā)生桿72的移位。由于沒有力克服重力和由釋放件70引起的桿72的壓力,所以恒速運動不能使桿72移位。
一旦桿72由于噴水槍外殼32的加速度而發(fā)生位移,對釋放件70不再有任何承載支承,而所述釋放件70由于扣機(jī)69對釋放件彈簧加載片100的作用趨向于沿順時針方向轉(zhuǎn)動。因此,彈簧加載片100轉(zhuǎn)動從而與片簧69末端脫開,由此釋放在扣機(jī)彈簧69上的荷載。當(dāng)扣機(jī)彈簧69釋放時,僅有來自復(fù)位彈簧71的微小的力保持扣機(jī)66與閥手柄掣子80的結(jié)合。在保持閥手柄40就位的唯一的微小力的作用下,通過推動關(guān)閉彈簧68和由流過閥48的水引起的力,閥將自動移向關(guān)閉位置。這就是說,機(jī)構(gòu)60中沒有東西保持閥門打開,但如果一消防人員控制該噴水槍30,可握持手柄40打開,直到機(jī)構(gòu)60方便地復(fù)位。在該位置上,釋放件70與支承壁108合作以形成一尺寸,該尺寸限定得很小而不能使桿72重新進(jìn)入槽74。因此,機(jī)構(gòu)60不會意外地復(fù)位,直到閥48已經(jīng)完全關(guān)閉。
如圖8所示,如果消防隊員心不在焉的操控,閥手柄40將拉向關(guān)閉(圖示中朝向右邊)。在該位置上,扣機(jī)66將逆時針轉(zhuǎn)動,推動復(fù)位彈簧71,直到扣機(jī)舌82擱在閥手柄凹陷部分84。當(dāng)這種情形發(fā)生時,扣機(jī)彈簧69逆時針轉(zhuǎn)動并與釋放件支臺102接觸,所述支臺102也造成釋放件70的逆時針轉(zhuǎn)動。一旦這種轉(zhuǎn)動完成,釋放件承載面104與支承壁108合作以形成一大的尺寸,足以容納兩桿72端頭對端頭排列在槽74中。由于重力桿72落回到槽74中,桿72被限制在一區(qū)域110內(nèi),該區(qū)域大得足夠允許桿從槽74中移位,但小得足夠確保桿72落入槽74中,只要在承載面104和壁108之間有充分的空間。
在存在有不可接受的噴水槍的加速度的情況下,快速關(guān)閉閥48是減小傷亡或財產(chǎn)損壞風(fēng)險所必須的。然而,由于當(dāng)閥太突然關(guān)閉,會引起水錘的緣故,過分迅速關(guān)閉閥會造成閥48,噴水槍30,水泵(未示出),或供給噴水槍30的水龍帶的損壞。此外,由于流體迅速地減速造成噴水槍30向前滑動,同時水龍帶伸展以吸收能量,所以過分快地關(guān)閉閥是人們所不希望的。由快速關(guān)閉閥所引起的滑動可使噴水槍移動兩或三英寸。噴水槍30快速向前滑動足以擊到附近的人員。
在現(xiàn)有技術(shù)的Crossfire的噴水槍的銷售型式中,閥比流體通道小且不能完全關(guān)閉噴水槍。一部分水將仍然流過噴水槍,這使操作人員能夠重新獲得對噴水槍的控制,不致產(chǎn)生可能的危險的水錘現(xiàn)象,水錘可損壞噴水槍或供給噴水槍的水龍帶。
為避免由水錘造成的損害,如圖9所示,本發(fā)明較佳地安裝有阻尼機(jī)構(gòu)120。阻尼機(jī)構(gòu)120安裝在噴水槍外殼32上,其包括一腔室122和一直接與閥手柄40連接的槳葉124,閥手柄40可在外殼32的兩側(cè)樞轉(zhuǎn)。
腔室122包括兩個主要槽穴128,它們通過一中心部分130連接在一起。設(shè)置在腔室122內(nèi)的是槳葉124,由于閥手柄40和槳葉124兩者連接在一起,所以隨著閥手柄40打開和關(guān)閉,槳葉124連同閥手柄40一起樞轉(zhuǎn)。槳葉124是關(guān)于中心軸126對稱,且每半個包括一具有外半徑的倒圓部分136。每個槽穴128的半徑132形成的輪廓使槳葉124和槽穴之間的間隙在閥48完全打開時大于閥48完全關(guān)閉時。以這種方式,閥將快速移動到一中間位置,然后減慢直到最后關(guān)閉。通過幾何形的修琢以及調(diào)整流體粘度,可實現(xiàn)任何要求的閥關(guān)閉特性。在優(yōu)選的實施例中,槳葉124的外半徑為1.5英寸,它與腔室122的內(nèi)半徑的間隔在從0.050英寸至0.080英寸的逐漸變化的范圍內(nèi),以提供槳葉124的逐漸的關(guān)閉。另外,腔室122最好為5/8英寸深,以提供足夠的深度和槳葉124的控制。
如上所述,為對閥的關(guān)閉提供必須的阻尼效果,腔室122內(nèi)填充具有一定粘度的流體,所述粘度至少大于空氣,最好是經(jīng)鋰皂稠化的硅酮潤滑脂。能在本發(fā)明中行得通的替代的流體,其應(yīng)有60,000厘沲(“CS”)的動力粘度,例如用高粘度的聚二甲基硅氧烷聚合物加工生產(chǎn)出的線性聚合物??蓮腄ow Corning公司購得商標(biāo)為44Light High Temperature Bearing Grease或200Fluid,60,000CS的合適的流體。因此,當(dāng)閥48企圖快速關(guān)閉時,槳葉124的運動通過粘性流體流過槳葉124而減緩。槳葉124和閥48運動得越快,潤滑脂的阻力就越大,這是因為潤滑脂的剪切取決于移動分量的速度。因此,流體的粘度越大,閥48關(guān)閉得越慢。在優(yōu)選的實施例中,關(guān)閉速度最佳約為0.5秒。
在選擇一種合適的流體時,應(yīng)考慮噴水槍30周圍的條件,例如火場的苛刻的環(huán)境,極端的溫度、臟物、碎片,或其它因素均可影響阻尼器的操作。
圖10至14示出了根據(jù)本發(fā)明的加速度敏感的斷流機(jī)構(gòu)的另一實施例。加速度敏感的斷流機(jī)構(gòu)200包括一帶有掣子204的閥手柄202,一樞轉(zhuǎn)的扣機(jī)206,一片簧208,一釋放件210,一釋放件磁體212,一樞轉(zhuǎn)的解扣機(jī)214,一第一樁216,以及一對解扣樁218。
閥手柄202和掣子204的操作如同上述第一實施例的斷流機(jī)構(gòu)。同樣地,扣機(jī)206和片簧208如同上述一樣操作。
這種加速度敏感的斷流機(jī)構(gòu)200的唯一特征在于加速度傳感器部分,其包括釋放件磁體212和樞轉(zhuǎn)的解扣機(jī)214,解扣機(jī)由諸如鋼之類的磁吸引材料制成。這種類型的加速度傳感器檢測出加速度(或減速度),加速度的強(qiáng)度足以克服釋放件磁體212和解扣機(jī)214之間的磁吸引力。
閥手柄202包括諸如手柄凹陷222和手柄平臺224的另外的操作部件??蹤C(jī)206包括一樞軸226,一舌230,以及一杠桿臂232。片簧208在近端236處懸臂于扣機(jī)206,并包括一末端238。釋放件210包括釋放件磁體212,一樞軸242以及一凹陷244。解扣機(jī)214包括一樞軸250。最后,一釋放件阻擋塊254限制釋放件210的逆時針方向行程。
首先,在圖10中,該斷流機(jī)構(gòu)200表示為“斷開”位置,閥手柄202處于關(guān)閉位置(極右端),扣機(jī)舌230設(shè)置在手柄凹陷處222,扣機(jī)杠桿臂232擱置在手柄平臺224上,片簧208未張緊,釋放件210樞轉(zhuǎn)到逆時針方向極端位置而抵靠在釋放件阻擋塊254上,解扣機(jī)214被吸引而釋放支承磁體212。在該位置上無水流動。圖11示出了機(jī)構(gòu)200在“調(diào)整”位置,手柄正在返回。閥手柄202處于一打開位置(部分朝左),扣機(jī)舌230接合到閥手柄掣子204中,片簧208由于其末端238被設(shè)置在釋放件凹陷處244內(nèi)而被加載,扣機(jī)向逆時針方向樞轉(zhuǎn),釋放件210樞轉(zhuǎn)到逆時針方向的極端位置并抵靠在釋放件阻擋塊254上,解扣機(jī)214被吸引到釋放件磁體212上。在該位置上,流體流過噴水槍。圖12示出了機(jī)構(gòu)200位于中間位置,而該閥正在移動。舌230未接合在掣子204內(nèi)。圖11示出了舌230在掣子204(閥在“調(diào)整”位置上)的“底部”。圖12示出了舌230在掣子204(由于閥移動)的“頂部”。
圖13示出機(jī)構(gòu)200在解扣的瞬間。在該位置上,閥手柄202處于打開位置(朝左),扣機(jī)舌230接合在閥手柄掣子204中,但由于片簧末端238已被釋放件凹陷244釋放,所以不再有力將舌230保持在掣子204中。釋放件210已樞轉(zhuǎn)到順時針方向的極端位置而抵靠在第一樁216上,解扣機(jī)214已逆時針樞轉(zhuǎn)到與兩解扣樁218中之一接合。解扣機(jī)214和釋放件磁體212被噴水槍外殼(未示出)的加速度拉開,該加速度克服了解扣機(jī)214和釋放件磁體212之間的磁吸引力。解扣樁218限制了解扣機(jī)214的樞轉(zhuǎn)距離。在圖13的位置中,流體仍然流過噴水槍,但由于閥手柄202將返回如圖10所示的位置,所以很快被阻住。
圖14,15,16和17示出了加速度敏感閥斷流機(jī)構(gòu)300的第三實施例。該機(jī)構(gòu)300包括一手柄40,一彈簧304,其偏壓手柄40朝向一關(guān)閉位置,一釋放桿308,以及一擺310。
如同上述實施例,手柄40在打開位置和關(guān)閉位置之間移動閥48,并使機(jī)構(gòu)300處于待擊發(fā)。在該圖示中,閥48不是滑動閥,但圖示為具有蝶形閥板311的蝶閥。
釋放桿308在樞軸312處與噴水槍外殼32連接。釋放桿308包括一內(nèi)半徑槽316和一外半徑槽318,兩槽由一壁320隔開,并在壁320的端頭處由一開通部分321相連。偏離樞軸312的是一向上延伸的鎖定銷322。
擺310在擺的樞軸328處與噴水槍外殼32連接。擺310包括一向上延伸的解扣銷334,它延伸入槽316,318,以及釋放桿308的開通部分321。解扣銷334偏離擺樞軸328,這樣,擺310的運動將使解扣銷334以下文所述方式在圓弧的槽316,318以及釋放桿308的開通部分321內(nèi)移動。
如圖15所示,機(jī)構(gòu)300處于“調(diào)整”位置,其中,手柄40處在一打開位置,流體流動,釋放桿308處在一不定穩(wěn)定位置,解扣銷334承載在壁320的端頭,鎖定銷322在凸輪槽330的臺階部分。這種位置被描述為“不定穩(wěn)定”,因為解扣銷334承載在壁320的端頭以阻止釋放桿308因彈簧304的偏壓而沿順時針方向的樞轉(zhuǎn)。在該位置上,擺310靜止且未經(jīng)受加速度。
在圖16中,擺310由于外殼32相對于擺310的加速度或減速度而擺動到右邊。這種向右的運動使解扣銷334從壁320的端頭滑落下去,這造成釋放桿308在彈簧304的推動下順時針方向樞轉(zhuǎn)。結(jié)果,解扣銷334滑入內(nèi)圈弧槽316,鎖定銷322移入手柄40的凸輪槽330,允許手柄40和蝶形閥體311移向關(guān)閉位置。鎖定銷322在凸輪槽330內(nèi)的接合阻止機(jī)構(gòu)300返回調(diào)整位置(圖14),而操作人員不必移動手柄40到打開位置。
圖17示出一類似的解扣位置,只是下列情況除外在本例中擺310已擺向左邊使解扣銷334滑入外圓弧槽318內(nèi)。再者,機(jī)構(gòu)300不會自動復(fù)位,相反,只有手柄40的操作能重新打開閥48和復(fù)位機(jī)構(gòu)300。
手柄40順時針運動到略微經(jīng)過圖15的調(diào)整位置的一位置使釋放桿308和擺310轉(zhuǎn)動到一位置,在該位置上解扣銷334借助于開通空間321的“V”形相對壁320對齊。手柄40的釋放使機(jī)構(gòu)300返回到圖15的調(diào)整位置。
本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人士會認(rèn)識到其它類型的加速度傳感器也可用于本發(fā)明中,包括但不限于下列類型電子的或測壓的傳感器,擺傳感器,或逼近傳感器。
盡管優(yōu)選實施例的裝置包括的僅是機(jī)械元件來提供動力關(guān)閉閥門,但應(yīng)予理解電的、化學(xué)的、液壓的、氣動的,或其它方法可以相同的效果應(yīng)用于本發(fā)明。
上述附圖的詳細(xì)描述旨在僅僅為了理解的清晰,其必要的限制應(yīng)從下列權(quán)利要求中去理解。
權(quán)利要求
1.具有一打開位置和一關(guān)閉位置的閥,該閥偏置于關(guān)閉位置并且包括一形成有一凹陷的外殼;一可操作地安裝于外殼的手柄,用來將閥移動到打開位置;一扣機(jī),當(dāng)閥處于打開位置時,用來接合手柄;一扣機(jī)彈簧,當(dāng)閥處于打開位置時,用來推動扣機(jī)與手柄接合;一釋放件,用來將扣機(jī)與手柄脫開;以及一承載件,其設(shè)置在外殼的凹陷處,當(dāng)閥處于打開位置時,位于釋放件的承載支承上,由此,承載件從凹陷處的移位將承載件從釋放件的承載支承上移去,移動釋放件使扣機(jī)脫開手柄,并將閥移向關(guān)閉位置。
2.如權(quán)利要求1所述的閥,其特征在于,外殼凹陷為一槽,承載件為一桿。
3.如權(quán)利要求1所述的閥,其特征在于,凹陷為一槽,承載件為一對桿,當(dāng)閥處在打開位置時,兩桿端頭對端地設(shè)置在槽中。
4.如權(quán)利要求1所述的閥,其特征在于,閥具有多個打開位置,手柄適宜于將閥在關(guān)閉位置和任何打開位置之間移動。
5.如權(quán)利要求1所述的閥,其特征在于,扣機(jī)彈簧可以是一片簧。
6.如權(quán)利要求1所述的閥,其特征在于,扣機(jī)彈簧可以是一片簧,片簧第一端固定在扣機(jī)上,第二端用來與釋放件接合。
7.如權(quán)利要求1所述的閥,其特征在于,釋放件可樞轉(zhuǎn)地安裝在外殼上。
8.如權(quán)利要求1所述的閥,其特征在于,當(dāng)閥處于關(guān)閉位置時,重力使承載件返回到凹陷處。
9.如權(quán)利要求1所述的閥,其特征在于,還包括一阻尼器,在扣機(jī)釋放手柄之后,減慢閥門的關(guān)閉。
10.如權(quán)利要求1所述的閥,其特征在于,還包括一阻尼器,在扣機(jī)釋放手柄之后,減慢閥門的關(guān)閉,該阻尼器包括一固定于外殼上的腔室;一連接于閥上的槳葉,用來連同閥一起在打開位置和關(guān)閉位置之間的移動,樞軸設(shè)置在腔室內(nèi);以及設(shè)置在凹陷內(nèi)的流體,其圍繞著槳葉,流體的粘度大于空氣的粘度。
11.如權(quán)利要求1所述的閥,其特征在于,釋放件包括一安裝在外殼上的樞軸;一在樞軸一側(cè)的第一端和在樞軸的相對側(cè)的一第二端;第一端用來與扣機(jī)彈簧接合;以及第二端包括一承載面,當(dāng)閥處于打開位置時,用來承載在承載件上。
12.一噴水槍,包括一形成有一水通道的外殼;一設(shè)置在水通道內(nèi)的閥,其可在一打開位置和一關(guān)閉位置之間移動,并偏置于關(guān)閉位置;一閥手柄,用來在打開位置和關(guān)閉位置之間移動閥;一扣機(jī),用來在打開位置時接合閥手柄;一扣機(jī)彈簧,用來在打開位置時推動扣機(jī)與手柄接合;一安裝于外殼上的釋放件,具有一釋放部分,移動扣機(jī)與手柄脫開;以及一設(shè)置在外殼上的加速度傳感器,當(dāng)外殼經(jīng)受加速度時,外殼與釋放件接合,移動扣機(jī)與手柄脫開,由此移動閥朝向關(guān)閉位置。
13.如權(quán)利要求12所述的噴水槍,其特征在于,加速度傳感器包括一在外殼上的凹陷,以及用于支承釋放件的可移動的承載件。
14.如權(quán)利要求12所述的噴水槍,其特征在于,加速度傳感器包括一對桿,當(dāng)閥處在打開的位置時,一對桿端頭對端頭地設(shè)置在槽中。
15.如權(quán)利要求12所述的噴水槍,其特征在于,閥具有多個打開位置,且手柄適宜將閥在關(guān)閉位置和任何打開位置之間移動。
16.如權(quán)利要求12所述的噴水槍,其特征在于,扣機(jī)彈簧是一片簧。
17.如權(quán)利要求12所述的噴水槍,其特征在于,扣機(jī)彈簧是一片簧,其第一端固定于扣機(jī),第二端用來與釋放件接合。
18.如權(quán)利要求12所述的噴水槍,其特征在于,釋放件可樞轉(zhuǎn)地安裝在外殼上。
19.如權(quán)利要求13所述的噴水槍,其特征在于,當(dāng)閥處于關(guān)閉位置時,重力使承載件返回到凹陷內(nèi)。
20.如權(quán)利要求12所述的噴水槍,其特征在于,外殼是消防噴水槍的一部件。
21.如權(quán)利要求12所述的噴水槍,其特征在于,還包括一阻尼器,在扣機(jī)釋放手柄之后,減慢閥門的關(guān)閉。
22.如權(quán)利要求12所述的噴水槍,其特征在于,還包括一阻尼器,在扣機(jī)釋放手柄之后,減慢閥門的關(guān)閉,該阻尼器包括一固定于外殼的腔室;一連接于閥的槳葉,用來連同閥一起在打開位置和關(guān)閉位置之間的移動,槳葉設(shè)置在腔室內(nèi);以及設(shè)置在腔室內(nèi)的流體,其圍繞著槳葉,流體的粘度大于空氣的粘度。
23.如權(quán)利要求12所述的噴水槍,其特征在于,釋放件包括一安裝在外殼上的樞軸;一在樞軸一側(cè)的第一端和一在樞軸的相對側(cè)的第二端;第一端包括一用來接納扣機(jī)彈簧第二端的凹陷;以及第二端包括一承載面,當(dāng)閥處于打開位置時,用來承載在承載件上。
24.一便攜式噴水槍包括一形成一水通道的外殼;一設(shè)置在水通道內(nèi)的閥,閥在打開位置和關(guān)閉位置之間移動;一閥手柄,用來在打開位置和關(guān)閉位置之間移動閥;以及一連接于外殼的加速度敏感裝置,當(dāng)外殼經(jīng)受加速度時,該裝置致動,將閥移向關(guān)閉位置。
25.如權(quán)利要求24所述的便攜式噴水槍,其特征在于,閥偏置于關(guān)閉位置。
26.如權(quán)利要求24所述的便攜式噴水槍,其特征在于,加速度敏感裝置包括一扣機(jī),用來在打開位置時接合閥手柄;一扣機(jī)彈簧,用來推動扣機(jī)在打開位置時接合手柄;一安裝于外殼上的釋放件,它具有用來移動扣機(jī)與手柄脫開的釋放部分;以及一加速度傳感器,其設(shè)置成與釋放件接合,推動扣機(jī)脫開手柄,由此,移動閥朝向關(guān)閉位置。
27.如權(quán)利要求24所述的便攜式噴水槍,其特征在于,加速度敏感裝置包括一在外殼上的凹陷,以及一用來支承釋放件的可移動的支承件。
28.如權(quán)利要求24所述的便攜式噴水槍,其特征在于,加速度敏感裝置包括一對桿,在閥處在打開的位置時,一對桿端頭對端頭地設(shè)置在槽中。
29.如權(quán)利要求24所述的便攜式噴水槍,其特征在于,閥具有多個打開位置,且手柄適宜將閥在關(guān)閉位置和任何打開位置之間移動。
30.如權(quán)利要求26所述的便攜式噴水槍,其特征在于,扣機(jī)彈簧是一片簧。
31.如權(quán)利要求26所述的便攜式噴水槍,其特征在于,扣機(jī)彈簧是一片簧,片簧的第一端固定于扣機(jī),第二端用來與釋放件接合。
32.如權(quán)利要求26所述的便攜式噴水槍,其特征在于,釋放件可樞轉(zhuǎn)地安裝在外殼上。
33.如權(quán)利要求27所述的便攜式噴水槍,其特征在于,當(dāng)閥處于關(guān)閉位置時,重力將承載件返回到凹陷中去。
34.如權(quán)利要求24所述的便攜式噴水槍,其特征在于,噴水槍是一種消防噴水槍。
35.如權(quán)利要求26所述的便攜式噴水槍,其特征在于,還包括一阻尼器,在扣機(jī)釋放手柄之后,減慢閥門的關(guān)閉。
36.如權(quán)利要求26所述的便攜式噴水槍,其特征在于,還包括一阻尼器,在扣機(jī)釋放手柄之后,減慢閥門的關(guān)閉,該阻尼器包括一固定于外殼的腔室;一連接于手柄的槳葉,用來在打開位置和關(guān)閉位置之間移動閥,樞軸設(shè)置在腔室內(nèi);以及設(shè)置在凹陷內(nèi)的流體,它圍繞著槳葉,流體的粘度大于空氣的粘度。
37.如權(quán)利要求26所述的便攜式噴水槍,其特征在于,釋放件包括一安裝在外殼上的樞軸;一在樞軸一側(cè)的第一端和一在樞軸的相對側(cè)的第二端;第一端用來接納扣機(jī)彈簧的一端;以及第二端在閥位于打開位置時承載在承載件上。
全文摘要
一種消防用的噴水槍,它具有一加速度敏感斷流閥,該閥響應(yīng)于噴水槍的加速度而減少通過噴水槍的水流。加速度敏感斷流閥是自備的,不需要與外界表面或裝置接觸。閥的關(guān)閉速度可由一阻尼器裝置調(diào)節(jié),該裝置減慢閥關(guān)閉的速度,從而避免水錘造成的破壞。
文檔編號A62C31/00GK1437496SQ00819252
公開日2003年8月20日 申請日期2000年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月1日
發(fā)明者D·J·科拉奇, R·麥克, S·麥克米倫, R·W·斯泰因加斯 申請人:特別信息股份有限公司