專利名稱：過流關閉器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于家用水系統及類似系統的過流關閉器。
背景技術：
在家用和其他水系統中，可以使用柔性連接器將水供應至例如馬桶和龍頭的設備。柔性連接器可有眾多類型和長度，并且便于安裝。使用美國專利5,375,887公開的通用連接套件(hookup kit)還可以進一步簡化安裝。因為方便且成本低廉，現在柔性連接器被廣泛使用。
柔性連接器安裝裝置的缺點在于，當連接器破裂或分離時其會失效。如果發生這樣的情況，則會產生大量不可控的水流。這就造成了溢水的重大威脅以及昂貴的水漬損失。
在水系統之外的應用中已經認識到需要防止不可控的過流。美國專利5,215,178公開了一種快速作用的安全閥，用于防止由于加壓的液壓管路故障而導致的問題。如果由于液壓管路故障而產生過流，則滑閥(spool)50抵制彈簧45的力移動以抵靠閥座69來實現關閉。
如美國專利5,215,178中公開了一種快速作用的關閉器，如果其被用于家用水系統中的柔性連接器，則會面臨煩人的過早關閉。在水系統中，管道系統內可能存有空氣。當空氣從柔性連接器流經龍頭或者馬桶注入閥時，可能會產生水流涌動(flow surge)。該快速作用的關閉器可能會響應這種涌動而關閉，使該供應設備不能工作，直到通過重新打開關閉裝置將關閉狀態修正了為止。
美國專利No.3,735,777認識到這個問題并且公開了一種關閉器，其具有用于防止快速閉合的阻尼性能。隨著閥構件25向關閉位置移動，借助于閥構件25上的O形環31進入缸體22來實施阻尼。受限通道32僅允許閥體25逐漸移動進入缸體22。
美國專利No.3,735,777中公開的關閉器復雜且昂貴，并且需要眾多部件。另外，尤其是在長期的熱水狀態下，這種設計會遇到密封的障礙(sealdrag)。在美國專利No.3,735,777的關閉器中，阻尼效應在閥的關閉運動中實現。
發明內容
希望提供一種過流關閉器，其中，在突然的閥關閉之前，由阻尼效應產生延遲期(delay period)。本發明的主要目的是提供一種改進的過流關閉器。其他的目的是提供一種用于避免由于水系統中柔性連接器失效而導致的水漬損失的過流關閉器；提供一種不會面臨由于水系統中的空氣所產生的瞬時增大的流動而導致煩人的過早關閉的過流關閉器；提供一種在受阻尼控制的延遲期之后從打開位置快速運轉到關閉位置的過流關閉器；以及提供一種可靠、結實、簡單且廉價的過流關閉器。
簡要地講，根據本發明，提供了一種過流關閉器，其包括本體，該本體具有帶有入口通道的流路、擴大的中央空腔以及從該空腔延伸的出口。在該入口通道和該出口之間的流路上設置有關閉器座。在該本體內安裝有關閉器套管，其在上游的打開位置以及下游的關閉位置之間移動，并且具有上游桿部，該桿部以一定間隙可滑動地容置于該入口通道內，該間隙限定了阻尼流路(damper flow path)。該關閉器套管具有可與關閉器座接合的下游閉合部，以在關閉位置阻擋穿過該流路的流體。該空腔內的彈簧將該關閉器套管向打開位置偏壓。穿過該關閉器套管的流量計量通道響應過量的液流而產生促使該關閉器套管抵制該彈簧從打開位置向關閉位置的偏壓力的流體響應壓降。彈性阻尼囊狀物部分地限定了一可變容積的阻尼腔。受限通道從該阻尼流路延伸到該阻尼腔，以響應穿過該流路的增大的流動而增加該阻尼腔內的壓力。
從下面對附圖中示出的本發明優選實施例的詳細描述中，可以最佳地理解本發明上述的及其他的目的和優點，其中圖1是根據本發明構造的包括過流關閉器的柔性連接器的軸側圖；圖2是該過流關閉器的放大的軸向剖視圖，其示出了處于打開位置的過流關閉器；圖3是與圖2類似的視圖，其示出了處于關閉位置的過流關閉器；以及圖4是該過流關閉器的組件的分解軸側圖。
具體實施例方式
現在參考附圖進行說明，首先參考圖1，其示出了整體上用附圖標記10表示的、適用于將諸如龍頭或者馬桶水箱注入閥的設備連接到家用或其他水系統的柔性連接器。該柔性連接器10包括在入口14和出口16之間延伸的具有一定長度的柔性導管12。柔性導管12可由諸如覆蓋有編織尼龍(braidednylon)的乙烯-丙烯塑料的任意傳統材料制成。在出口16處，導管12通過帶褶皺的套箍(crimped ferrule)18與被設計成同諸如龍頭或馬桶等設備的入口相配合的傳統連接螺母接頭(fitting)20連接。在入口14處，導管12通過帶褶皺的套箍22與整體上用附圖標記24表示并且根據本發明原理構造的過流關閉器連接。
諸如連接器10的柔性連接器可能會發生故障。典型的故障模式是，導管12的壁破裂以及該導管與帶褶皺的套箍18或22中的一個分離。這樣的故障會帶來可能因為大量非受控流體流入家里或其他結構而導致損害的問題。根據本發明，通過將水經由過流關閉器24供給至柔性連接器10來解決該問題。
在附圖所示的本發明的實施例中，過流關閉器24永久地結合到柔性連接器10的入口14內。這種設置的優點在于，安裝者僅需要使用單個柔性連接件10就可以獲得由所包含的過流關閉器提供的保護。不過，如果需要，該過流關閉器可以設置為單獨的單元，并與例如在水系統和傳統柔性連接器或其他連接器裝置的入口之間的傳統接頭相連。作為另一可選方案，過流關閉器可以結合到例如角式截止閥(angle stop)的供水接頭內。
在圖2-4中可以看到過流關閉器24的結構。該過流關閉器24具有本體26，該本體26包括基部28和旋擰到基部28上的帽30。水通過入口32進入本體26，并通過出口34離開本體26。從入口32到出口34貫通本體26的流路36包括入口通道38、擴大的中央空腔40以及出口通道42。在所示出的本發明的實施例中，入口通道38延伸穿過本體26的基部28的接頭或終端部44。終端部44可以是在此援引作為參考的美國專利5,375,887所公開的管道連接套件(plumbing hookup kit)的終端。該專利可用于終端部44進一步描述的參考。可選擇地，入口通道可與任意的傳統接頭組件結合，例如與諸如角式截止閥的傳統供水接頭相配合的接頭。
在所示出的本發明的實施例中，出口通道42延伸穿過本體26的帽部30的帶倒鉤的柄部46。導管12的入口14通過帶褶皺的套箍22與帶倒鉤的柄部46相連。可選擇地，出口通道42可與用于與其他裝置連接的諸如螺紋柄的傳統接頭結合。
安裝在空腔40內的關閉器構件48包括基部50，該基部50由彈簧52支撐并抵靠位于下游的空腔壁54。可選擇地，基部50可以固定地安裝到壁54上。由基座58從基部50向上游(upstream)支撐的頭部56包括關閉器座60。在圖2所示的過流關閉器的打開位置處，水可以繞過關閉器座60沿基座58流動，并且穿過基部50進入出口通道42。
關閉器套管62在本體26中可以在圖2所示的上游的打開位置和圖3所示的下游的關閉位置之間移動。在圖2的打開位置處，水流過穿過關閉器套管62延伸的軸向流量計量(flow metering)通道64。過濾器(strainer)66形成為與套管62一體的部分。彈簧52通常將關閉器套管62保持在打開位置。流體流過流量計量通道64產生的壓降使關閉器套管62移向關閉位置，這將在下面結合過流關閉器24的操作進行描述。在圖3的關閉位置處，關閉器套管62的環形閉合表面或環形閉合部68與關閉器構件48的關閉器座60接合，以阻擋穿過過流關閉器24的本體26的流動。
整體上用附圖標記70表示的阻尼組件防止由于諸如可能由水系統中的空氣所產生的瞬時流動峰值而導致的過流關閉器24過早煩人的操作。阻尼組件70包括優選由橡膠或其他彈性體制成的柔性囊狀物72。囊狀物72包括大致呈圓柱形的本體部74、在其下游端部徑向向外定向的密封凸緣76以及在其上游端部徑向向內定向的安裝凸緣78。囊狀物72安裝在空腔40內，且整體的密封凸緣76設置在基部28和帽30之間以密封本體26，而不需要單獨的密封件。安裝凸緣78與關閉器套管62的凸緣80的上游側接合。
囊狀物72的圓柱形本體74封閉并圍繞彈簧52，并且如圖2所示，其通常與彈簧52的外徑徑向向外間隔開。該囊狀物與本體26配合以限定位于囊狀物72徑向外側的可變容積的阻尼腔82。囊狀物72將本體26的空腔40分成兩部分，即囊狀物72內的流動區域84以及囊狀物72外側的阻尼腔82。
穿過流量計量通道64的流體導致流量計量通道64的上游端和下游端之間產生壓降。流動區域84承受較低的下游壓力。入口通道38承受較高的上游壓力。高壓入口通道38通過受限流動通道86與阻尼腔82連通。關閉器套管62包括可在入口通道38的擴大直徑段90內滑動的桿部88。前端88和通道段90的壁之間的徑向間隙(clearance)允許流體從入口通道38向阻尼腔82流動。
在關閉器套管62的面向上游的肩部94和空腔40的面向下游的端壁96之間設置有墊圈92。彈簧52通常壓緊墊圈92的上游表面使之面對面緊靠著壁96。這些交界面限定了受限流動通道86。可以使用諸如溝槽、拱座或其他各種特征的表面結構以允許受控制的受限流體橫穿這些交界面。一種優選的方法是通過同時使用金屬制造的基部28和墊圈92來形成兩個金屬表面。這樣得到的金屬與金屬的接觸提供了具有期望的受限流動特性的受控泄漏路徑。
在操作中，通過將接頭(fitting)20連接至諸如龍頭或抽水馬桶注入閥的設備并通過將所述終端或其他接頭44連接到角式截止閥或其他供水連接裝置上，來將柔性連接器10安裝在家用或類似的水系統中。彈簧52沿上游方向對關閉器套管62施加偏壓力，將關閉器套管62保持在圖2的打開位置，并壓緊墊圈92使之抵靠住空腔40的壁96。在正常的打開位置處(圖2)，水可以從所述水系統穿過過流關閉器24和導管12流向所連接的設備。
然后，例如通過打開包含在所述水系統的角式截止閥內的閥向連接器10施加加壓的水。當所連接的設備使用水時，水流經連接器10和過流關閉器24。流入典型水系統的典型設備中的最大流速約為每分鐘兩加侖。在這種正常流速下，橫穿關閉器套管62的壓降產生趨于使關閉器套管移動遠離打開位置的力，但該力小于由彈簧52施加的沿打開方向的力。結果，在所連接設備的正常操作中，關閉器套管保持在圖2的打開位置處。
例如連接器10的導管12的破裂或者導管12與帶褶皺的套箍18和22中任一處的接頭分離可能導致過流狀態。增大的流速使得過流關閉器24關閉，防止持續的非受控流動、溢流以及水漬損失。如果流體增大到例如超過每分鐘三加侖的持續增大的流速，則橫穿關閉器套管內的流量計量通道64的壓降增大到導致關閉力大于彈簧52所施加的打開力的值。
阻尼組件70在關閉操作中提供時間延遲，并且過流關閉器24不會由于流速增加而立即移動或關閉。入口通道38內的上游壓力通過受限流動通道86與阻尼腔82連通。當壓力由于過流的速度而增大時，隨著水通過受限流動通道86逐漸進入阻尼腔82，最初的效果是逐漸地增加阻尼腔82的容積。結果，如圖3所示，阻尼腔82的容積增加了，并且囊狀物72的本體74逐漸皺縮而緊靠彈簧52的外徑。如果所述過流是例如由夾帶空氣的流體穿過連接的設備所產生的瞬時現象，則流速在阻尼腔達到其最大容積之前會返回到正常情形，并且關閉器套管62不會從其圖1中的打開位置移開。
如圖3所示，如果由于柔性連接器10發生故障而產生持續的過流，則阻尼腔82膨脹至其最大容積，并且囊狀物本體部74抵靠住彈簧52。在阻尼腔82的膨脹過程中，囊狀物72的柔性使得阻尼腔82中的壓力和囊狀物72內的流動區域84內的壓力逐漸相等。當阻尼腔82達到其最大容積時，由于與彈簧52的抵靠接觸阻擋了囊狀物的進一步移動，所以阻尼腔82內的壓力增加了。這樣，關閉器套管62遠離圖2所示的打開位置移動。閉合表面部68靠近關閉器構件48的關閉器座60，在閉合部68和關閉器座60之間進行截流。由于這種截流作用導致的增大的壓降致使關閉器套管快速向圖3所示的關閉位置移動。
在中度過流狀態下部分地由柔性囊狀物72限定的阻尼腔82的這種效果提供了最初的時間延遲，在該時間延遲期間，關閉器套管62并不移動。在該阻尼延遲期內，瞬時過流不會造成套管移動。如果持續過流，則在該延遲期結束時，關閉器套管62會突然從打開位置移動到關閉位置。入口壓力將套管62壓緊關閉，直至在過流故障狀態修復之后，通過去除入口壓力而使過流關閉器24復位。
使用阻尼腔的柔性囊狀物避免了使用其他阻尼系統可能出現的密封障礙的問題。過濾器66阻擋大到足以妨礙關閉器套管62抵靠關閉器座60關閉的顆粒。關閉器套管62的關閉速度通過前端88和通道段90之間的流動間隙而變得緩和以避免水錘效應。
盡管已經參考附圖所示的本發明實施例的細節對本發明進行了說明，但這些細節并非旨在限制如所附權利要求書所請求保護的本發明的范圍。
權利要求
1.一種過流關閉器，包括本體；關閉器套管，其安裝在該本體內，以在允許流體穿過該本體的打開位置和限制流體穿過該本體的關閉位置之間移動；以及彈性阻尼囊狀物，其位于該本體內，并限定了一可變容積的阻尼腔，從而該囊狀物響應該阻尼腔容積增加的運動提供了該關閉器套管響應流速的增加而朝向該關閉位置移動的時間延遲。
2.如權利要求1所述的過流關閉器，其中，該本體具有包括入口通道的流路，且該關閉器套管具有上游桿部，該桿部以一定間隙可滑動地容置于該入口通道中，該間隙限定了與該可變容積的阻尼腔液體相通的阻尼流路。
3.如權利要求2所述的過流關閉器，其中，還限定有從該阻尼流路延伸到該阻尼腔的受限通道，其響應穿過該流路增大的流動而增加該阻尼腔內的壓力。
4.如權利要求3所述的過流關閉器，其中，該受限通道由該空腔的金屬表面和金屬墊圈之間的交界面限定。
5.如權利要求4所述的過流關閉器，其中，該金屬墊圈位于該金屬表面和該關閉器套管之間。
6.如前述權利要求中任一項所述的過流關閉器，其中，還包括位于該本體內的關閉器座。
7.如權利要求6所述的過流關閉器，其中，該關閉器套管包括下游閉合部，該下游閉合部可與該關閉器座接合，以在關閉位置限制穿過主流路的流動。
8.如權利要求7所述的過流關閉器，其中，還包括關閉器構件，該關閉器構件包括該關閉器座；彈簧，所述彈簧由在該關閉器構件和該關閉器套管之間壓縮的卷簧構成。
9.如權利要求8所述的過流關閉器，其中，該彈性阻尼囊狀物圍繞并封住該彈簧。
10.如前述權利要求中任一項所述的過流關閉器，其中，該本體限定了一擴大的中央空腔以及從該空腔延伸的出口。
11.如權利要求10所述的過流關閉器，其中，還包括彈簧，該彈簧位于該空腔內將該關閉器套管向打開位置偏壓。
12.如權利要求1-10中任一項所述的過流關閉器，其中，還包括彈簧，該彈簧將該關閉器套管向打開位置偏壓。
13.如權利要求11或12所述的過流關閉器，其中，還包括穿過該關閉器套管的流量計量通道，其響應過量的液流而產生促進該關閉器套管抵抗該彈簧從打開位置向關閉位置的偏壓力的流體響應壓降。
14.如前述權利要求中任一項所述的過流關閉器，其中，該本體包括基部和帽，該彈性阻尼囊狀物包括以密封關系壓緊在該基部和該帽之間的凸緣部。
15.如前述權利要求中任一項所述的過流關閉器，其中，該阻尼腔被限定在該彈性阻尼囊狀物的外側和該本體的壁之間。
全文摘要
一種過流關閉器(24)，其被結合在柔性連接器(10)的入口(14)處，以防止在該連接器出現諸如破裂或分離等故障時產生非控制流動。關閉器套管(62)在本體(26)內于上游的打開位置和下游的關閉位置之間移動。彈簧(52)將該關閉器套管向打開位置偏壓。該套管包括流量計量通道(64)，并且由穿過該通道的過流產生的壓降將該套管向關閉位置移動并緊靠關閉器座(60)。通過阻尼組件(70)提供時間延遲，該阻尼組件(70)包括部分地由柔性囊狀物(72)限定的可變容積的阻尼腔(82)。通過由墊圈(92)緊靠本體表面(96)的金屬與金屬接點所提供的受限流動通道將上游壓力傳遞到阻尼腔。
文檔編號F16K17/20GK1802530SQ200480015125
公開日2006年7月12日 申請日期2004年5月5日 優先權日2003年5月6日
發明者N.·約翰遜·德懷特 申請人:安全流體有限公司