本申請(qǐng)要求美國臨時(shí)專利申請(qǐng)No.62/003743的優(yōu)先權(quán)，其申請(qǐng)日為2014年5月28日，該文獻(xiàn)的內(nèi)容被本文參引。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施例總體上涉及用于充裝流體容器的系統(tǒng)和方法，例如增壓流體缸、罐等。

背景技術(shù)：

增壓流體缸用于多種設(shè)備中。例如，獨(dú)立呼吸裝置(SCBA)通常包括空氣缸，該空氣缸用于向個(gè)人提供安全、清潔的空氣，用于呼吸。SCBA設(shè)置成由個(gè)人穿戴，例如救生員、消防員等，以便在危險(xiǎn)或其它不安全的大氣中提供可呼吸的空氣。當(dāng)設(shè)置成用于水下時(shí)，SCBA通常稱為獨(dú)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(diào)節(jié)器連接，該壓力調(diào)節(jié)器再連接吸入連接件，例如嘴件、口罩或面罩。罐、調(diào)節(jié)器和吸入連接件中的至少一個(gè)可以固定在承載框架上，該承載框架使得個(gè)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(tǒng)和方法包括多個(gè)儲(chǔ)存缸。例如，四個(gè)儲(chǔ)存缸可以連接在一起。在儲(chǔ)存缸內(nèi)的流體可以順序地從該儲(chǔ)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(chǔ)存缸。不過，人工錯(cuò)誤可能導(dǎo)致例如流體罐未充滿。

因此，發(fā)展了自動(dòng)系統(tǒng)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(nèi)的流體壓力和在儲(chǔ)存缸內(nèi)的流體壓力，然后順序地從儲(chǔ)存缸來充裝流體缸。

已知的自動(dòng)系統(tǒng)提供了用于充裝流體缸的自動(dòng)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)。典型的自動(dòng)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)包括連貫在一起的多個(gè)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(nèi)。裝配典型的自動(dòng)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的方法通常勞動(dòng)強(qiáng)大。而且，典型的自動(dòng)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)易于泄漏(由于大量配件和連接件)。還有，典型的自動(dòng)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)很難維護(hù)。而且，典型的自動(dòng)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)較龐大，通常安裝在氣動(dòng)控制系統(tǒng)的外部，并通過多個(gè)高壓軟管而與它連接。

已知的系統(tǒng)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(tǒng)使用在盒閥之間的外部管件以及通向氣動(dòng)控制系統(tǒng)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(huán)，這些徑向密封O形環(huán)易于在高壓下泄漏。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)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(guān)止回閥，從而不需要外部管件。個(gè)體的硬件部件可以直接裝配至歧管塊體內(nèi)(而不是作為盒)，且所有外部開口例如可以通過O形環(huán)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(huán)接頭來密封，從而還不需要外部管件。這種結(jié)構(gòu)使得整個(gè)歧管能夠快速拆卸，用于維護(hù)或更換。

本發(fā)明的特定實(shí)施例提供了模塊式自動(dòng)級(jí)聯(lián)歧管塊體構(gòu)造，它取代了例如大量的管道配件和管。

本發(fā)明的特定實(shí)施例提供了一種模塊式歧管組件，它設(shè)置成與自動(dòng)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的歧管塊體連接，它可以用于充裝單個(gè)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(gè)或多個(gè)順序閥以及流體導(dǎo)管。順序閥可以設(shè)置成允許從多個(gè)流體儲(chǔ)存缸順序地抽吸流體。該一個(gè)或多個(gè)順序閥可以包括多個(gè)順序閥，這些順序閥呈圓形圖形布置在主殼體內(nèi)。模塊式歧管組件還可以包括一個(gè)或多個(gè)止回閥，該止回閥與該一個(gè)或多個(gè)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(chǔ)存重新充裝通道，該儲(chǔ)存重新充裝通道與儲(chǔ)存缸配件連接；以及布置在儲(chǔ)存缸配件和儲(chǔ)存重新充裝通道之間的至少一個(gè)止回閥。

附圖說明

圖1表示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的順序閥的端視圖。

圖2表示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)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(jù)本發(fā)明實(shí)施例的自動(dòng)級(jí)聯(lián)歧管系統(tǒng)的正視透視圖。

圖4表示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的自動(dòng)級(jí)聯(lián)歧管系統(tǒng)的后視透視圖。

圖5表示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模塊式歧管組件的側(cè)視圖。

圖6表示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模塊式歧管組件在儲(chǔ)存缸接口端處的正視圖。

圖7表示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)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(jù)本發(fā)明實(shí)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(jù)本發(fā)明實(shí)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(jù)本發(fā)明實(shí)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(jù)本發(fā)明實(shí)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(jù)本發(fā)明實(shí)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(jù)本發(fā)明實(shí)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(jù)本發(fā)明實(shí)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(jù)本發(fā)明實(shí)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(jù)本發(fā)明實(shí)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(jù)本發(fā)明實(shí)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(jù)本發(fā)明實(shí)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(shí)施方式

當(dāng)結(jié)合附圖來閱讀時(shí)，將更好地理解前面的概括以及下面對(duì)特定實(shí)施例的詳細(xì)說明。這里，以單數(shù)表示的和在措辭“一”或“一個(gè)”后面的元件或步驟應(yīng)當(dāng)理解為不排斥多個(gè)元件或步驟，除非明確說明這種排斥。而且，涉及“一個(gè)實(shí)施例”將并不解釋為排斥也包含所述特征的另外實(shí)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(gè)元件(該元件有特殊特征)的實(shí)施例可以包括沒有該特征的另外元件。

本發(fā)明的特定實(shí)施例提供了自動(dòng)級(jí)聯(lián)歧管組件，該自動(dòng)級(jí)聯(lián)歧管組件可以用于控制壓縮氣體從多組儲(chǔ)存缸向用戶流體缸(例如SCBA或SCUBA罐)的分配。自動(dòng)級(jí)聯(lián)歧管組件還可以設(shè)置成用于控制由壓縮機(jī)和/或壓縮氣體儲(chǔ)存缸向儲(chǔ)存缸組的重新充裝。

對(duì)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(chǔ)存缸組的控制氣體流出。閥的內(nèi)部部件可以安裝在公共歧管塊體組件中。

圖1表示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)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(nèi)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(jìn)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?；钊?2可以包括下表面28和上表面30。

當(dāng)沒有壓力作用在閥11上時(shí)，偏壓彈簧26推動(dòng)活塞22，該活塞22對(duì)著閥11壓迫控制桿16，從而使得閥11打開。為了開始進(jìn)行缸充裝的處理，通向儲(chǔ)存缸的閥打開，來自下一個(gè)低壓儲(chǔ)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(guān)閉該閥11。因此，在歧管組件內(nèi)的全部順序閥10都可以關(guān)閉。

在缸組內(nèi)的最低壓力儲(chǔ)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(jìn)行充裝的流體缸中的壓力穩(wěn)定增加。在歧管組件內(nèi)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(jié)果是，在充裝處理的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)，在第一儲(chǔ)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(dāng)達(dá)到這樣的點(diǎn)時(shí)，活塞將推動(dòng)控制桿，從而打開下一個(gè)順序閥，以便允許空氣流從該缸流入進(jìn)行充裝的缸。止回閥可以用于防止空氣從第二儲(chǔ)存缸流回至第一儲(chǔ)存缸。當(dāng)空氣壓力耗盡時(shí)，對(duì)于各連續(xù)儲(chǔ)存缸，可以繼續(xù)進(jìn)行上述處理。

對(duì)于重新充裝儲(chǔ)存缸而言，用于重新充裝儲(chǔ)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(nèi)，除非壓力高于缸的壓力。結(jié)果是，供給的空氣(來自于壓縮機(jī)或大儲(chǔ)存缸)首先開始充裝最低壓力的缸，直到在系統(tǒng)中的壓力達(dá)到下一個(gè)止回閥打開的點(diǎn)，然后，將有兩個(gè)儲(chǔ)存缸一起充裝。該處理最終包括全部?jī)?chǔ)存缸。

圖3包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的自動(dòng)級(jí)聯(lián)歧管系統(tǒng)40的正視透視圖。圖4表示了自動(dòng)級(jí)聯(lián)歧管系統(tǒng)40的后視透視圖。參考圖3和4，系統(tǒng)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(gè)或多個(gè)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(shè)置成用于控制從儲(chǔ)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(gè)量表54、開/關(guān)閥56和調(diào)節(jié)器58，該調(diào)節(jié)器58設(shè)置成允許調(diào)節(jié)所供給的空氣壓力。

模塊式歧管組件44還可以包括多個(gè)軟管配件48。圖中表示了四個(gè)軟管配件48。不過，根據(jù)儲(chǔ)存缸的數(shù)目，可以使用更多或更少的軟管配件48。各軟管配件48設(shè)置成與相應(yīng)的儲(chǔ)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(gè)軟管配件48而與四個(gè)儲(chǔ)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(nèi)的一個(gè)或多個(gè)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(chǔ)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(cè)視圖。圖6表示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模塊式歧管組件44在儲(chǔ)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(nèi)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(shè)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(jù)本發(fā)明實(shí)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(jù)本發(fā)明實(shí)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(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模塊式歧管組件44在圖8的細(xì)節(jié)M處的部分的詳細(xì)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(huán)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(chǔ)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(gè)閥組件，這些閥組件通過內(nèi)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(gè)不同的止回閥。止回閥防止回流。順序閥允許流體從各儲(chǔ)存缸供給到SCBA缸，例如根據(jù)它們之間的壓力差。順序閥例如根據(jù)在各儲(chǔ)存缸內(nèi)的壓力相對(duì)于在SCBA缸內(nèi)的壓力而打開和關(guān)閉。

圖11表示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)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(jù)本發(fā)明實(shí)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(chǔ)存缸的空氣通道。通道106可以用于重新充裝儲(chǔ)存缸。如圖所示，四個(gè)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(chǔ)存缸首先被充裝。當(dāng)多個(gè)儲(chǔ)存缸內(nèi)的壓力平衡時(shí)，兩個(gè)儲(chǔ)存缸都可以同時(shí)充裝。當(dāng)一個(gè)儲(chǔ)存缸內(nèi)的壓力相對(duì)于另一儲(chǔ)存缸而增加時(shí)，另一儲(chǔ)存缸開始充裝，且更高壓力的缸通過例如相應(yīng)的止回閥而關(guān)閉。

圖13表示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)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(jù)本發(fā)明實(shí)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?jí)毫Γ€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(jù)本發(fā)明實(shí)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(jù)本發(fā)明實(shí)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(chǔ)存空氣連通通道110，該儲(chǔ)存空氣連通通道110與一個(gè)或多個(gè)順序閥112連接。

圖17表示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)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(jù)本發(fā)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(chǔ)存缸通向下一個(gè)更高壓力儲(chǔ)存缸順序閥活塞的下部腔室的儲(chǔ)存空氣連通通道。應(yīng)當(dāng)知道，第一儲(chǔ)存缸可以并不與順序閥連接。

參考圖1-18，本發(fā)明的實(shí)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(gè)或多個(gè)順序閥，該順序閥用于從儲(chǔ)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(shù)語(例如頂部、底部、下、中間、側(cè)向、水平、豎直、前部等)可以用來描述本發(fā)明的實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些術(shù)語只是相對(duì)于附圖所示的方位來使用。該方位可以顛倒、旋轉(zhuǎn)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(yīng)當(dāng)理解，上述說明將是示意性，而非限制性。例如，上述實(shí)施例(和/或其各方面)可以相互結(jié)合使用。此外，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例教導(dǎo)的特定情況或材料進(jìn)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(fā)明各個(gè)實(shí)施例的參數(shù)，但是該實(shí)施例絕不是限制，而是示例實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過閱讀上述說明將清楚多個(gè)其它實(shí)施例。因此，本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的范圍將參考附加權(quán)利要求以及該權(quán)利要求的等效物的全部范圍來確定。在附加權(quán)利要求中，術(shù)語“包括”和“其中”用作相應(yīng)術(shù)語“包括”和“其中”的普通英語等效形式。而且，術(shù)語“第一”、“第二”和“第三”等只是用于標(biāo)記，而并不是強(qiáng)加于這些物品上的數(shù)字要求。而且，下面的權(quán)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(jù)35U.S.C 112(f)來解釋，除非這些權(quán)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(jié)構(gòu))來限定。

書寫的說明書利用實(shí)例來公開本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，包括最佳模式，并且還使得本領(lǐng)域任何技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，包括制造和使用任意裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任意結(jié)合的方法。本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例的可專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的其它實(shí)例。當(dāng)實(shí)例具有與權(quán)利要求的文字語言相同的結(jié)構(gòu)元件時(shí)，或者當(dāng)這些實(shí)例包括與權(quán)利要求的文字語言沒有實(shí)質(zhì)區(qū)別的等效結(jié)構(gòu)元件時(shí)，這些實(shí)例將處于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。