用于從流體儲罐順序地抽吸流體的模塊式歧管組件的制作方法

本申請要求美國臨時專利申請No.62/003743的優先權，其申請日為2014年5月28日，該文獻的內容被本文參引。

技術領域

本發明的實施例總體上涉及用于充裝流體容器的系統和方法，例如增壓流體缸、罐等。

背景技術：

增壓流體缸用于多種設備中。例如，獨立呼吸裝置(SCBA)通常包括空氣缸，該空氣缸用于向個人提供安全、清潔的空氣，用于呼吸。SCBA設置成由個人穿戴，例如救生員、消防員等，以便在危險或其它不安全的大氣中提供可呼吸的空氣。當設置成用于水下時，SCBA通常稱為獨立水下呼吸裝置(SCUBA)。

SCBA通常包括高壓罐(例如4500psi)，該高壓罐與壓力調節器連接，該壓力調節器再連接吸入連接件，例如嘴件、口罩或面罩。罐、調節器和吸入連接件中的至少一個可以固定在承載框架上，該承載框架使得個人能夠例如將SCBA承載在他/她的背上。

在使用后，流體罐或缸需要重新充裝以便將來使用。用于充裝流體容器的一種系統和方法包括多個儲存缸。例如，四個儲存缸可以連接在一起。在儲存缸內的流體可以順序地從該儲存缸抽吸至流體容器。充裝流體罐的已知方法包括人工操作儲存缸。不過，人工錯誤可能導致例如流體罐未充滿。

因此，發展了自動系統和方法來充裝流體罐。順序閥可以用于確定在要充裝的流體缸內的流體壓力和在儲存缸內的流體壓力，然后順序地從儲存缸來充裝流體缸。

已知的自動系統提供了用于充裝流體缸的自動級聯系統。典型的自動級聯系統包括連貫在一起的多個管道螺紋配件，該管道螺紋配件具有管，并在金屬板外殼的框架內。裝配典型的自動級聯系統的方法通常勞動強大。而且，典型的自動級聯系統易于泄漏(由于大量配件和連接件)。還有，典型的自動級聯系統很難維護。而且，典型的自動級聯系統較龐大，通常安裝在氣動控制系統的外部，并通過多個高壓軟管而與它連接。

已知的系統和方法包括一系列的盒式順序閥，這些盒式順序閥插入歧管塊體中，以線性方式布置。不過，這種歧管系統使用在盒閥之間的外部管件以及通向氣動控制系統的其它部件的外部管件。而且，盒閥通常包括較大直徑的徑向密封O形環，這些徑向密封O形環易于在高壓下泄漏。

技術實現要素：

本發明的實施例提供了單件、整體的歧管塊體或組件，該歧管塊體或組件可以包括布置成圓形圖形的順序閥以及呈徑向圖形的相關止回閥，從而不需要外部管件。個體的硬件部件可以直接裝配至歧管塊體內(而不是作為盒)，且所有外部開口例如可以通過O形環塞而密封。歧管可以直接安裝在主控制器歧管面上，在該主控制器歧管面上，它通過面式O形環接頭來密封，從而還不需要外部管件。這種結構使得整個歧管能夠快速拆卸，用于維護或更換。

本發明的特定實施例提供了模塊式自動級聯歧管塊體構造，它取代了例如大量的管道配件和管。

本發明的特定實施例提供了一種模塊式歧管組件，它設置成與自動級聯系統的歧管塊體連接，它可以用于充裝單個流體罐。該模塊式歧管組件可以包括主殼體，該主殼體包含一個或多個順序閥以及流體導管。順序閥可以設置成允許從多個流體儲存缸順序地抽吸流體。該一個或多個順序閥可以包括多個順序閥，這些順序閥呈圓形圖形布置在主殼體內。模塊式歧管組件還可以包括一個或多個止回閥，該止回閥與該一個或多個順序閥連接。主殼體可以沒有外部管件。

順序閥可以與主流體供給管線連接。模塊式歧管組件還可以包括：儲存重新充裝通道，該儲存重新充裝通道與儲存缸配件連接；以及布置在儲存缸配件和儲存重新充裝通道之間的至少一個止回閥。

附圖說明

圖1表示了根據本發明實施例的順序閥的端視圖。

圖2表示了根據本發明實施例的順序閥沿圖1中的線A-A的橫剖圖。

圖3表示了根據本發明實施例的自動級聯歧管系統的正視透視圖。

圖4表示了根據本發明實施例的自動級聯歧管系統的后視透視圖。

圖5表示了根據本發明實施例的模塊式歧管組件的側視圖。

圖6表示了根據本發明實施例的模塊式歧管組件在儲存缸接口端處的正視圖。

圖7表示了根據本發明實施例的模塊式歧管組件在塊體連接接口端處的后視圖。

圖8表示了根據本發明實施例的模塊式歧管組件沿圖6中的線G-G的橫剖圖。

圖9表示了根據本發明實施例的模塊式歧管組件沿圖8中的線L-L的軸向剖視圖。

圖10表示了根據本發明實施例的模塊式歧管組件在圖8中的部分M的詳圖。

圖11表示了根據本發明實施例的模塊式歧管組件沿圖5中的線A-A的剖視圖。

圖12表示了根據本發明實施例的模塊式歧管組件沿圖11的線K-K的剖視圖。

圖13表示了根據本發明實施例的模塊式歧管組件沿圖5中的線E-E的剖視圖。

圖14表示了根據本發明實施例的模塊式歧管組件沿圖13中的線N-N的剖視圖。

圖15表示了根據本發明實施例的模塊式歧管組件沿圖5中的線B-B的剖視圖。

圖16表示了根據本發明實施例的模塊式歧管組件沿圖15中的線P-P的剖視圖。

圖17表示了根據本發明實施例的模塊式歧管組件沿圖5中的線D-D的剖視圖。

圖18表示了根據本發明實施例的模塊式歧管組件沿圖17中的線R-R的剖視圖。

具體實施方式

當結合附圖來閱讀時，將更好地理解前面的概括以及下面對特定實施例的詳細說明。這里，以單數表示的和在措辭“一”或“一個”后面的元件或步驟應當理解為不排斥多個元件或步驟，除非明確說明這種排斥。而且，涉及“一個實施例”將并不解釋為排斥也包含所述特征的另外實施例的存在。而且，除非有相反的明確說明，否則，“包括”或“有”元件或多個元件(該元件有特殊特征)的實施例可以包括沒有該特征的另外元件。

本發明的特定實施例提供了自動級聯歧管組件，該自動級聯歧管組件可以用于控制壓縮氣體從多組儲存缸向用戶流體缸(例如SCBA或SCUBA罐)的分配。自動級聯歧管組件還可以設置成用于控制由壓縮機和/或壓縮氣體儲存缸向儲存缸組的重新充裝。

對于充裝流體缸的方法，可以通過一系列順序閥和止回閥來管理儲存缸組的控制氣體流出。閥的內部部件可以安裝在公共歧管塊體組件中。

圖1表示了根據本發明實施例的順序閥10的端視圖。圖2表示了順序閥10沿圖1中的線A-A的橫剖圖。圖1和2表示和介紹了順序閥10的內部部件。參考圖1和2，順序閥10可以包括閥11，該閥11具有閥進口通道12和閥出口通道14。順序閥10還可以包括控制桿16、第一密封件18、第二密封件20、活塞22、第三密封件24和偏壓彈簧26。活塞22可以包括下表面28和上表面30。

當沒有壓力作用在閥11上時，偏壓彈簧26推動活塞22，該活塞22對著閥11壓迫控制桿16，從而使得閥11打開。為了開始進行缸充裝的處理，通向儲存缸的閥打開，來自下一個低壓儲存缸的壓力作用在各活塞下表面上，從而克服偏壓彈簧26的力和關閉該閥11。因此，在歧管組件內的全部順序閥10都可以關閉。

在缸組內的最低壓力儲存缸可以并不由順序閥來控制。因此，增壓空氣可以首先從該缸流出。在此期間，在進行充裝的流體缸中的壓力穩定增加。在歧管組件內可以形成從這些缸返回至活塞上表面的連通通道。因此，所涉及的壓力可以在活塞上施加力，該力與由空氣壓力作用在活塞下表面上的力相反。凈結果是，在充裝處理的某個時間點，在第一儲存缸中的流體壓力下降至足以使得作用在活塞下表面上的合力小于在活塞的上表面上的力。當達到這樣的點時，活塞將推動控制桿，從而打開下一個順序閥，以便允許空氣流從該缸流入進行充裝的缸。止回閥可以用于防止空氣從第二儲存缸流回至第一儲存缸。當空氣壓力耗盡時，對于各連續儲存缸，可以繼續進行上述處理。

對于重新充裝儲存缸而言，用于重新充裝儲存缸所需的空氣可以流過通道，它在該通道中遇到止回閥，該止回閥防止它流入缸內，除非壓力高于缸的壓力。結果是，供給的空氣(來自于壓縮機或大儲存缸)首先開始充裝最低壓力的缸，直到在系統中的壓力達到下一個止回閥打開的點，然后，將有兩個儲存缸一起充裝。該處理最終包括全部儲存缸。

圖3包括根據本發明實施例的自動級聯歧管系統40的正視透視圖。圖4表示了自動級聯歧管系統40的后視透視圖。參考圖3和4，系統40可以包括主控制歧管、塊體、本體等42以及模塊式歧管組件(或者歧管模塊)44，該模塊式歧管組件44可以可拆卸地固定在主控制歧管42上。模塊式歧管組件44包括殼體46，該殼體46包含一個或多個順序閥、止回閥和流體通道，如后面所述。

主控制歧管42可以包括出口配件50，該出口配件50可以與裝料站操作地連接。主控制歧管42還可以包括流量控制閥52，該流量控制閥52可以設置成用于控制從儲存缸至要充裝的流體缸的充裝速率。主控制歧管42還可以包括多個量表54、開/關閥56和調節器58，該調節器58設置成允許調節所供給的空氣壓力。

模塊式歧管組件44還可以包括多個軟管配件48。圖中表示了四個軟管配件48。不過，根據儲存缸的數目，可以使用更多或更少的軟管配件48。各軟管配件48設置成與相應的儲存缸連接。因此，如圖4中所示，模塊式歧管組件44可以通過四個軟管配件48而與四個儲存缸連接。模塊式歧管組件44包括主控制管線，該主控制管線與各供給管線操作地連接，各供給管線與各軟管配件48連接。在模塊式歧管組件44內的一個或多個順序閥、止回閥等可以與流體供給管線操作地連接，以便允許流體從各儲存缸通過主控制歧管42的裝料站和出口配件50而順序地供給到流體罐或缸。

圖5表示了模塊式歧管組件44的側視圖。圖6表示了根據本發明實施例的模塊式歧管組件44在儲存缸接口端60處的正視圖。圖7表示了模塊式歧管組件44在塊體連接接口端62處的后視圖。

參考圖5和7，模塊式歧管組件44可以在塊體連接接口端62處包括止回閥64。止回閥64可以布置在殼體44內的主供給管線的末端處。模塊式歧管組件44在塊體接口端62處與主控制歧管42(圖3和4中表示)連接。塊體連接接口端62可以包括螺紋安裝孔66，該螺紋安裝孔66設置成接收螺紋緊固件，該螺紋緊固件使得塊體連接接口端62與主控制歧管42連接。

圖8表示了根據本發明實施例的模塊式歧管組件44沿圖6中的線G-G的橫剖圖。圖9表示了根據本發明實施例的模塊式歧管組件44沿圖8中的線L-L的軸向剖視圖。圖10表示了根據本發明實施例的模塊式歧管組件44在圖8的細節M處的部分的詳細視圖。圖8-10表示了例如用于充裝SCBA缸的順序閥和主供給管線70(或者空氣流出通道)。圖8-10還表示了O形環塞80、通向大氣82的通氣口、閥組件84、86、閥座88、96、止回閥90、用于充裝SCBA 92的空氣通道以及通向儲存缸94的空氣連接件。

參考圖8-10，如圖所示，模塊式歧管組件44包括多個閥組件，這些閥組件通過內部止回閥而與主供給管線70連接。如圖9中所示，組件44可以包括布置成徑向圖形的四個不同的止回閥。止回閥防止回流。順序閥允許流體從各儲存缸供給到SCBA缸，例如根據它們之間的壓力差。順序閥例如根據在各儲存缸內的壓力相對于在SCBA缸內的壓力而打開和關閉。

圖11表示了根據本發明實施例的模塊式歧管組件44沿圖5中的線A-A的剖視圖。圖12表示了根據本發明實施例的模塊式歧管組件44沿圖11中的線K-K的剖視圖。參考圖11和12，模塊式歧管組件44還可以包括止回閥和可以用于充裝儲存缸的空氣通道。通道106可以用于重新充裝儲存缸。如圖所示，四個止回閥90可以布置成徑向模式。在重新充裝過程中，具有最低壓力的儲存缸首先被充裝。當多個儲存缸內的壓力平衡時，兩個儲存缸都可以同時充裝。當一個儲存缸內的壓力相對于另一儲存缸而增加時，另一儲存缸開始充裝，且更高壓力的缸通過例如相應的止回閥而關閉。

圖13表示了根據本發明實施例的模塊式歧管組件44沿圖5中的線E-E的剖視圖。圖14表示了根據本發明實施例的模塊式歧管組件44沿圖13中的線N-N的剖視圖。參考圖13和14，通道100可以形成得穿過模塊式歧管組件44，該通道100例如可以用于從SCBA缸提供參考壓力，還表示了順序閥控制活塞上部腔室102和與主控制歧管的安裝表面104。

圖15表示了根據本發明實施例的模塊式歧管組件44沿圖5中的線B-B的剖視圖。圖16表示了根據本發明實施例的模塊式歧管組件44沿圖15中的線P-P的剖視圖。參考圖15和16，模塊式歧管組件44可以包括儲存空氣連通通道110，該儲存空氣連通通道110與一個或多個順序閥112連接。

圖17表示了根據本發明實施例的模塊式歧管組件44沿圖5中的線D-D的剖視圖。圖18表示了根據本發明的模塊式歧管組件44沿圖17中的線R-R的剖視圖。參考圖17和18，模塊式歧管組件44可以包括從更低壓力儲存缸通向下一個更高壓力儲存缸順序閥活塞的下部腔室的儲存空氣連通通道。應當知道，第一儲存缸可以并不與順序閥連接。

參考圖1-18，本發明的實施例提供了模塊式歧管組件，該模塊式歧管組件可以包括主殼體，該主殼體容納一個或多個順序閥，該順序閥用于從儲存缸順序地抽吸空氣，以便充裝各流體罐或容器，例如SCBA罐。

盡管各種空間和方向術語(例如頂部、底部、下、中間、側向、水平、豎直、前部等)可以用來描述本發明的實施例，但是應當理解，這些術語只是相對于附圖所示的方位來使用。該方位可以顛倒、旋轉或以其他方式改變，使得上部部分成為下部部分，反之亦然，水平變成豎直，等等。

應當理解，上述說明將是示意性，而非限制性。例如，上述實施例(和/或其各方面)可以相互結合使用。此外，在不脫離本發明的范圍的情況下，可以對本發明多個實施例教導的特定情況或材料進行修改。盡管這里所述的材料的尺寸和類型將用于確定本發明各個實施例的參數，但是該實施例絕不是限制，而是示例實施例。本領域技術人員通過閱讀上述說明將清楚多個其它實施例。因此，本發明的多個實施例的范圍將參考附加權利要求以及該權利要求的等效物的全部范圍來確定。在附加權利要求中，術語“包括”和“其中”用作相應術語“包括”和“其中”的普通英語等效形式。而且，術語“第一”、“第二”和“第三”等只是用于標記，而并不是強加于這些物品上的數字要求。而且，下面的權利要求的限制并不是以裝置加上功能的公式來撰寫，并不是根據35U.S.C 112(f)來解釋，除非這些權利要求明確使用措辭“用于……的裝置”和隨后跟隨功能描述(沒有其它結構)來限定。

書寫的說明書利用實例來公開本發明的多個實施例，包括最佳模式，并且還使得本領域任何技術人員能夠實施本發明的各個實施例，包括制造和使用任意裝置或系統以及執行任意結合的方法。本發明各個實施例的可專利范圍由權利要求限定，并且可以包括本領域技術人員能夠想到的其它實例。當實例具有與權利要求的文字語言相同的結構元件時，或者當這些實例包括與權利要求的文字語言沒有實質區別的等效結構元件時，這些實例將處于權利要求的范圍內。