專利名稱：用于壓力容器的失效保護(hù)排氣閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于像壓力容器或充氣鋼瓶一樣的儲存容器的排氣閥，該壓力容器或充氣鋼瓶設(shè)有多道防止容器中的物質(zhì)意外泄漏的保護(hù)裝置。
許多工業(yè)加工和生產(chǎn)的實施都需要使用劇毒流體。半導(dǎo)體材料的生產(chǎn)就是一種這種實施的例子，其中劇毒含氫的或含鹵素的氣體的安全儲存和盛放是必不可少的。這樣的氣體包括硅烷、鍺烷、氨水、磷化氫、胂(砷化氫)、銻化氫、硫化氫、硒化氫、碲化氫以及其它的鹵素化合物。由于考慮到劇毒性和安全性，這些氣體必須小心地儲存和盛放在工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中。半導(dǎo)體工業(yè)在離子移入技術(shù)中特別依賴于作為砷(As)和磷(P)的來源的氣態(tài)砷化氫(AsH3)和磷化氫(PH3)。離子移入技術(shù)系統(tǒng)通常使用壓力高為10.4MPa(1500psig)的AsH3和PH3的稀薄混合物。由于這些氣體的劇毒性和較高的蒸氣壓力，所以對于半導(dǎo)體工業(yè)來說，在這些氣體的使用、運輸以及儲存過程中就要提高對安全性的關(guān)注。
將胂的盛放作為一個非常具體的例子來說明半導(dǎo)體工業(yè)是怎樣來使用一種劇毒氣體的，胂通常儲存在一個壓力為1825KPa(250psig)的壓力容器中。在生產(chǎn)環(huán)境中胂氣鋼瓶處理具有各種各樣的危險情況。一個140克氣瓶內(nèi)胂的泄漏能夠污染一個帶有高為3米天花板且面積為3,500平方米的建筑物的全部體積空間并達(dá)到立即致命(IDLH)的水平。如果泄漏量較大，這可能會在僅僅一兩分鐘內(nèi)發(fā)生，這將意味著在泄漏源的附近區(qū)域內(nèi)將有數(shù)小時處于極度致死的濃度。
一種胂的容器通常是使用一種一端帶有一個閥的容量為500cc的氣瓶。被增壓到1825KPa(250psig)的液態(tài)胂將氣瓶填充到其容量的20％(140克的胂)。一旦充氣完畢，就將閥門關(guān)閉且將安全帽蓋安裝到閥的出口上。該氣瓶比較輕(約2.5公斤)且該閥與氣瓶的重量相比要結(jié)實一些，因此使氣瓶閥端朝下從距離水泥地板上方3米或6米處落下將不會破壞閥或氣瓶的整體性。這些小容量的氣瓶的強度消除了使用通常出現(xiàn)在大容量氣瓶上的保護(hù)閥的必要性。
一個獲得該容器的最終用戶將在通風(fēng)良好的區(qū)域內(nèi)去掉安全帽蓋，并以通常的垂直方式將該容器安裝一個最終使用裝置上并將閥門打開。接著該容器則根據(jù)閥端的位置來排送液態(tài)或氣態(tài)的胂。如果閥端向下，將排送胂液。如果閥端向上，將排送胂氣。不管閥的位置怎樣，最終使用裝置使用的總是處于氣相狀態(tài)的胂，這種氣態(tài)或者從氣瓶中排出就是氣體，或者在最終使用裝置中將液體轉(zhuǎn)換為氣體。
在室溫(22℃)下液態(tài)胂的飽和壓力是1825KPa(250psig)。這意味著與裝置的接頭連接的容器中的任何泄漏或最終使用裝置自身內(nèi)的泄漏都將使胂以1825KPa的壓力排到大氣中。因此，那些對1825KPa或更高的壓力保持絕對的密封的接頭必須將這些裝置的所有部件和供給容器連接起來。如果最終用戶先開啟閥門并接著去掉安全冒蓋，則140克的胂將在短短的一兩秒鐘內(nèi)全部噴出，特別的是閥端向下的情況下更是如此。如果有人以足夠大的力矩旋轉(zhuǎn)閥柄使之完全開啟，以至閥柄緊緊卡住而使其它人誤認(rèn)為閥門是關(guān)閉的，在這種情況下，前述事件就可能會發(fā)生。將安全帽蓋去掉或在錯誤地認(rèn)為閥門是關(guān)閉的情況下將氣瓶斷開都可能導(dǎo)致胂的迅速的釋放。
由于存在因為這些流體的不經(jīng)意的釋放會導(dǎo)致一種極其嚴(yán)重的潛在傷害和致死的原因，現(xiàn)有技術(shù)公開了一些用于防止劇毒流體出現(xiàn)災(zāi)難性釋放的系統(tǒng)。目前通常常用的系統(tǒng)是將胂或其它劇毒的參雜劑保持在吸附劑上。例如US-A-4,744,221講解了一種胂的儲存及后續(xù)輸送，它是通過使溫度在-30℃到+30℃的胂與沸石相接觸以使胂吸附在用于儲存的沸石上來進(jìn)行的。通過加熱可以使胂從溫度上升到175℃的沸石上分離出來。US-A-4,744,221所述的方法使得胂的輸送具有一個需要加熱的缺陷。加熱的一個問題是儲存容器通常具有一個相當(dāng)大的熱容量。儲存容器的熱容量在輸送操作中會導(dǎo)致一個遲滯時間。而且，加熱可能會分解胂而產(chǎn)生具有潛在的爆炸危險的氫氣。胂的熱解也可能對加工系統(tǒng)造成在氣體壓力方面的不必要的增加。
US-A-5,704,965、US-A-5,704,967、US-A-5,707,424和US-A-5,518,528也公開了一種用于含氫的和含鹵素的氣體的儲存和排送系統(tǒng)，該系統(tǒng)是在室溫下通過利用壓力降低來將劇毒流體從對這些氣體具有較高儲存(吸附)能力的沸石材料上分離出來起作用的。更仔細(xì)地看專利US-A-5,518,528，該專利使用了一個排送組件來提供一個低于儲存容器的內(nèi)部壓力的壓力。該降低后的壓力使吸附上的氣體從固態(tài)的有形的吸附劑介質(zhì)上分離出來。為了將吸附劑上的大部分胂回收回來，就必須使用非常低的壓力。當(dāng)(氣瓶是完全)充滿時，排送壓力是可能是79.8kPa(600乇)。當(dāng)(氣瓶是)半充滿時，將會降低到9.3kPa(70乇)。大多質(zhì)量流率控制器估計會降低20kPa(150乇)的工作壓力。在25kPa(150乇)壓力下，吸附在吸附劑上的60％的胂仍留在吸附劑上。因此有必要對設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)以安裝用于利用高于40％的吸附劑型氣瓶中的胂所需的具有非常低的壓力的質(zhì)量流率控制器。
US-A-4,936,877講解了借助于擴(kuò)張到轉(zhuǎn)運氣體中的胂的輸送。在該系統(tǒng)中，胂經(jīng)位于混合腔中的流率控制薄膜離開蓄積容器，該混合腔使轉(zhuǎn)運氣體與胂相接觸。
閥鎖裝置提供了許多限制來自于轉(zhuǎn)運氣體儲存裝置的流體流動的方向機構(gòu)。US-A-4,723,867以及US-A-4,738,693具體地公開了薄膜和隔膜元件在閥塊中的使用，該閥塊含有幾個多路閥來防止在用于半導(dǎo)體工業(yè)的添加劑的輸送中的流體的排放。
閥門的設(shè)計的常用技術(shù)公開了一種用于控制一個閥件的密封波紋管元件的使用。US-A-4,157,072公開了一種用于船用燃料油箱的排油閥。該專利講解了如何安裝一個密封波紋管來對較高的水壓提供一個響應(yīng)，該響應(yīng)阻止燃油從沉沒的輪船中排出。
本發(fā)明的一個主要的目的是降低劇毒流體或氣體的意外噴出或釋放發(fā)生的可能性。
本發(fā)明的另一個目的是消除采用吸附劑來控制劇毒流體的盛放、儲存以及輸送的必要性。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種用于氣罐或氣瓶的閥，這種氣罐或氣瓶只有在處于供應(yīng)狀態(tài)下才排出其所容裝的物質(zhì)。
本發(fā)明的裝置提供了一個調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器能夠自動地限制任何從儲存容器出口輸出的劇毒流體釋放。該調(diào)節(jié)器在儲存容器出口處或出口下游使用了一個條件響應(yīng)閥件來防止流體的排出，除非在容器的外部存在適當(dāng)?shù)呐懦鰲l件或者給壓力調(diào)節(jié)器施加一個適當(dāng)?shù)呐懦鰲l件。排出條件是一個預(yù)定條件，該預(yù)定條件在通常的儲存和處理過程中閥的儲存和處理期間和在正常的大氣條件下極不可能出現(xiàn)。這樣的條件可能包括調(diào)節(jié)器的加熱、或者給調(diào)節(jié)器或在其周圍加載電流、電壓、磁場或異常的機械力。比較好的是，該調(diào)節(jié)器含有一個壓力傳感元件，直到出現(xiàn)預(yù)選的壓力條件，或者更好的是，在調(diào)節(jié)器的下游存在一個真空條件之前該傳感元件將始終防止流體排出。作為一種更進(jìn)一步的保護(hù)裝置，可以使排出條件滿足受最終使用裝置的專門控制，從而直到將容器恰當(dāng)?shù)匕惭b在最終使用裝置的內(nèi)面或周圍或安全地與最終使用裝置相連，才會出現(xiàn)排出條件。采用這種方式，本發(fā)明能夠提供一種用于到毒流體從儲存容器中輸出的失效保護(hù)系統(tǒng)。
為了(起到有效的保護(hù))效果，容器的閥門或容器自身將安裝有調(diào)節(jié)器。該調(diào)節(jié)器可以位于容器閥門的上游或下游。容器閥門上游位置對該調(diào)節(jié)器及其失效保護(hù)操作提供了主要的保護(hù)。
本發(fā)明最有效的使用是在儲存容器中安裝一個內(nèi)部流量限制的附加保護(hù)裝置。該流量限制將可靠地把來自于容器的氣態(tài)流體的排量限制到一個較低的質(zhì)量流率。該質(zhì)量流率通常等于或大于容器必須采用的向最終使用裝置供應(yīng)氣體的最大的理想流率，但該質(zhì)量流率足以嚴(yán)格地限制任何意外地排出量。任何現(xiàn)有的流量限制裝置都能起到流量節(jié)流器的作用。適當(dāng)?shù)牧髁肯拗瓶梢园ǎ瑔为毜鼗蛞越Y(jié)合的方式，堆積管、薄膜元件、或細(xì)小的有孔篩或濾網(wǎng)材料。一個細(xì)微的毛細(xì)管能夠提供一種較好的流量限制，在此處，在長度和直徑上的變化將容許對最大流體排出量進(jìn)行校正。有用的流量限制可以位于容器出口或容器閥出口的上游的任何位置。流量限制最好位于供應(yīng)氣體的氣罐或氣瓶內(nèi)部。
由于流體的質(zhì)量流速排量將極大地超過經(jīng)過相同節(jié)流后的開口的相應(yīng)氣體的質(zhì)量流速排量，來自于容器的流體的排量會形成一個特殊的危險。因此，流量限制的進(jìn)口的位置將有助于控制流量的排出。一個特別有利的方案是以防止流體從容器中排出的方式布置流量節(jié)流器進(jìn)口。對于典型的胂缸體的20％充入體積，將流量節(jié)流器進(jìn)口布置在氣瓶的中點就可以在氣瓶上端向下或向上條件下防止流體排出。而且，將進(jìn)口安裝在氣瓶的徑向中心，對于部分充氣的氣瓶的任何垂直或水平位置都將能夠防止流體排出。
因此，在一個優(yōu)選實施例中，本發(fā)明是一個用于控制來自于壓力容器的出口的壓縮流體的排出的裝置。該裝置包括一個用于與一個壓力容器相聯(lián)通的孔體以限定一個來自于容器的流體排出管道。安裝在孔體內(nèi)或孔體的前頭的壓力調(diào)節(jié)器含有一個閥件，該閥件用來在堵塞流體流經(jīng)流體排出管道的密封位置和容許流體沿流體排出管道流動的開啟位置之間運動。一個隔膜限定內(nèi)部體積，該體積與孔體上游的壓力條件分離并與閥件相配合，該閥件以下述方式來控制閥件的運動，即使閥件停留在密封位置上直到隔膜內(nèi)側(cè)相對于隔膜外側(cè)之間的壓力差使閥件移動到開啟位置為止。
在另一個限定的裝置的實施例中，本發(fā)明是一個氣瓶和一個閥的組件，該組件是用于容納壓縮流體和控制壓縮流體從氣瓶中排出的。氣瓶和閥組件包括一個瓶體和一個瓶口。該閥組件包括一個用來與瓶口密封裝配的孔體。流體的進(jìn)口由該孔體限定并與氣瓶口相通。流體的出口由該孔體限定并位于氣瓶外側(cè)。流體的排出管道由位于流體進(jìn)口和流體出口之間閥體限定。人工操縱的截止閥控制流體沿著流體排出管道流動。一個自動閥含有一個被偏壓到一個密封位置的閥件，該密封位置阻止流體沿著流體排出管道流動。一個密封的波紋管位于流體排出管道的下游處，其一部分相對于孔體固定連接，另一部分可運轉(zhuǎn)地與閥件相連以便在波紋管內(nèi)外部之間的相對壓力差使得波紋管伸長時將閥件從密封位置推向開啟位置。
在一個主要的實施例中，本發(fā)明是一個方法和控制系統(tǒng)，用于將流體從流體容器中排出并防止流體從流體容器中非控制性的排出。該方法包括將流體容器裝滿壓縮流體；設(shè)置一個排出管道，用于從與流體容器的內(nèi)部相通的出口流向位于容器外側(cè)的輸送口的受控排出流體的流動；通過一個控制閥來堵住流體流過排出管道，該控制閥對熱、機械力或在正常大氣條件范圍之外的壓力條件作出響應(yīng)；給控制閥施加一個必要的熱、機械力或壓力條件以使之在需要時有選擇地開啟排出管路并釋放壓縮流體。
例如，控制閥能夠?qū)ψ鳛榭刂茥l件的電脈沖作出響應(yīng)。直到電流到達(dá)閥門才有流出閥門的流動發(fā)生。脈沖電流起動僅使周期性的氣體脈沖進(jìn)入系統(tǒng)。該系統(tǒng)導(dǎo)管具有用于氣體的充分的供給的足夠的體積來滿足脈沖之間的供給需求。如果工作期間在管路內(nèi)發(fā)生泄漏，脈沖則限制任何可能的排出量。


圖1是氣瓶和頂置閥細(xì)件的斷面圖。
圖2是氣瓶和頂置閥組件的放大圖。
圖3是氣瓶的內(nèi)部的另一種方案。
圖4是圖3沿截面線3-3的斷面圖。
參見附圖1，本發(fā)明從外側(cè)看像一個典型的排送裝置，它包括一個在頂端帶有氣瓶頂置閥12的容量為500cc氣瓶10，并具有一個出口16。內(nèi)部或氣瓶含有一個毛細(xì)管13，該毛細(xì)管具有一個進(jìn)口14，該進(jìn)口14將胂氣供應(yīng)到閥門進(jìn)口11。位于氣瓶10的底部的液態(tài)胂儲蓄池15直到枯竭為止將在胂氣一離開氣瓶就補充胂氣并保持氣瓶內(nèi)的蒸氣壓力。位于閥門12內(nèi)的調(diào)節(jié)器17含有一個波紋管組件28，該波紋管組件能夠自動地控制胂氣從氣瓶中排出。手柄18使得能夠手動控制主要的閥門元件19。
圖2詳細(xì)地表示出了調(diào)節(jié)器17和頂置閥12的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。順著胂氣排出頂置閥12的管道，氣體首先通過導(dǎo)管13的毛細(xì)流動面積進(jìn)入閥門進(jìn)口11。頂置閥12的殼體含有調(diào)節(jié)器17。進(jìn)入的氣體首先與提升頭20形狀的閥件相接觸。彈簧21將提升閥20偏壓在閥座22上以便在氣體流動管道上形成一種封閉狀態(tài)。提升閥20的頂部可以頂住一個彈性墊片或其它的密封元件以保持經(jīng)過閥座22的可靠的密封。彈簧21通常將提升閥20壓靠在閥座22直到具有波紋管23形狀的調(diào)節(jié)器隔膜元件伸長而推動一個接觸板24為止。接觸板24作用在一個控制銷25上，控制銷25則將提升頭20推離閥座22。胂氣接著流過圍繞著控制銷25的銷孔通道26并進(jìn)入容納有波紋管組件28的波紋管腔27。
波紋管組件28包括一個波紋管導(dǎo)向件29，該導(dǎo)向件29封閉形成一個具有支撐波紋管23內(nèi)側(cè)的側(cè)壁31的內(nèi)部壓力腔30；一個包圍著波紋管23的外部的外部導(dǎo)套32；以及一個底部導(dǎo)板33。在波紋管23的上端處與波紋管導(dǎo)向件29的密封接觸以及在波紋管23的下端處與接觸板24的密封接觸，通常將波紋與腔室27以及氣體流動管道內(nèi)的壓力隔離開來。內(nèi)部腔室30通常在大氣壓力下就被密封住從而使波紋管腔室27內(nèi)的壓力下降會造成波紋管內(nèi)腔30內(nèi)的氣體使波紋管膨脹并推動接觸板24向下頂動控制銷25。波紋管導(dǎo)向件29使其外側(cè)邊緣與導(dǎo)套32保持接觸。導(dǎo)套32對導(dǎo)板33進(jìn)行定位。波紋管導(dǎo)向件29、導(dǎo)套32以及導(dǎo)板33一起將波紋管23封閉保護(hù)起來?？刂其N25穿過導(dǎo)板33內(nèi)的中心孔以保持其與接觸板24相連結(jié)。
穿過波紋管腔室27的胂氣流經(jīng)閥門進(jìn)口34并經(jīng)過密封表面35。螺紋套管36將多層金屬隔膜夾在閥體50上由此形成一個可靠的密封以防止流體經(jīng)閥桿38泄漏。手柄18結(jié)合螺紋閥桿38一起操作，迫使活塞51經(jīng)位于隔膜48上的磨擦墊52使主要的閥門柱塞37向下移動以克服彈簧53的抵抗力。閥門柱塞37的向下運動將由螺帽55承載的聚四氟乙烯密封件54壓在閥體50上以形成對表面35的密封。后退閥桿38離開隔膜48使得彈簧53迫使閥門柱塞37向上運動，由此分離密封表面35并容許氣體流過孔口34。一旦經(jīng)過密封表面，胂氣則從腔室40流向出口41并流向閥門出口16。
設(shè)置調(diào)節(jié)器17使之能可靠地防止提升閥20開啟直到閥體內(nèi)的壓力降低到真空狀態(tài)。這種狀態(tài)通常為500乇或更小。在調(diào)節(jié)器的這種設(shè)置條件下，無論安全帽蓋是否移走，主閥的開啟將不會排送來自于氣瓶的胂。由于通常的最終使用裝置是在小于100乇的壓力下運轉(zhuǎn)，所以在真空狀態(tài)下以及特別是在500托或更小的壓力下排送胂具有一些特殊的優(yōu)點。例如，在所有胂氣的連接處都是負(fù)壓，所以，泄漏只會泄漏到最終使用裝置中，這些泄漏會在最終使用裝置處被裝置自身立刻檢測到?？梢詿o需逐個檢查接頭來確定它們不泄漏。而且不需要外部壓力調(diào)節(jié)器來將容器內(nèi)壓力降低到適于質(zhì)量流量控制器的壓力。更重要的是，在該胂氣系統(tǒng)中的管路連接的意外開啟所造成危險的程度要比在安全帽蓋去掉情況下將氣瓶閥門開啟所造成的危險小得多。
在需要時，使用受到限制的流動管道能夠在萬一調(diào)節(jié)器17不能檢測氣體流動的情況下進(jìn)一步增強安全性。在前面提到的限制器之外，許多形式的毛細(xì)尺寸流動區(qū)域具有像流動限制器的靈活性和可靠性。無論由一個或多個小直徑的孔還是由緊緊疊在一起的部件來提供，這種類型的適當(dāng)?shù)南拗破鲗⒈容^好地將氣態(tài)流體的輸送限制到一個非常低的流率而通過毛細(xì)現(xiàn)象作用使得流體以較高流率流動。
例如，單孔毛細(xì)管能夠?qū)⒊弘舷拗频?個標(biāo)準(zhǔn)立方厘米(sccm)的胂。再參見圖1以對這種形式的流動限制器進(jìn)行更詳細(xì)的解釋，毛細(xì)管13提供了氣瓶10的唯一的出口。毛細(xì)管13的卷繞形狀使進(jìn)口14位于氣瓶10的徑向和軸向中心。毛細(xì)管的內(nèi)徑通常不會超過0.02mm(0.001inch)，該直徑將1825kPa(250psig)的胂的飽和壓力能夠使得胂流過管道的流率限制到60毫克/分鐘。通常最終使用裝置只需要3-10毫克/分鐘(1-3sccm)。在60毫克/分鐘流率下，將會花40個小時才能使容器排空。對于具有高為3米的天花板面積為10米×10米的房間將會花1個小時達(dá)到胂的立即致命(IDLH)的程度。一個小時應(yīng)該為警告人們撤離的報警和為采取必要行動的快速反應(yīng)小組提供了足夠的時間。更重要的是，在胂氣系統(tǒng)中的意外的開啟或管路連接失敗在真空運轉(zhuǎn)系統(tǒng)中所造成危險的程度比在壓力運轉(zhuǎn)系統(tǒng)中所造成的危險程度要小得多。
毛細(xì)管的長度以及直徑可以調(diào)節(jié)以提供一個通過限制器的最大的理想流率。在胂氣以前面提到的流率輸送的情況下，毛細(xì)管通常為15厘米長且孔的直徑為12微米。如果毛細(xì)管的直徑降低到9微米而保持其長度不變，將需要四根平行的毛細(xì)管來供應(yīng)等量的流量。這種尺寸的毛細(xì)管可以由各種玻璃材料制造。適當(dāng)?shù)娜莘e能克服玻璃的任何易碎度。
可以構(gòu)造出各種各樣的適合的毛細(xì)管。圖3所示的是一個容器，它使用了一種由玻璃棒構(gòu)成毛細(xì)管的改進(jìn)形式，以提供一種直線毛細(xì)管裝置13，其進(jìn)口位于氣瓶10的徑向和軸向的中點。正如通過圖4中的橫斷面視圖更清除清楚地表示出來的，一根通常由不銹鋼構(gòu)成的金屬管42保護(hù)性地將玻璃管46包圍起來。玻璃管46的內(nèi)徑容納有一個圍繞在一根中心玻璃棒44周圍的六根玻璃棒43構(gòu)成的六角結(jié)構(gòu)。且其中所有玻璃棒具有幾乎相等的直徑。玻璃棒43和玻璃管46的內(nèi)側(cè)面之間的縫隙45提供了用來計量流經(jīng)毛細(xì)結(jié)構(gòu)13′的氣體的毛細(xì)尺寸的過流面積。將玻璃管熱裝在玻璃棒43和44上就提供一個剛性的管和棒的組件。因此，即使內(nèi)部的玻璃棒斷了，由玻璃管46將這些碎塊牢固地包裹起來將保持經(jīng)過玻璃管46內(nèi)徑的毛細(xì)流動。金屬管42在熱裝在玻璃棒43和44周圍時會對剛度和耐用性有幫助并提供一個加強裝置。由于非必要的金屬管42加強元件，玻璃棒或玻璃棒周圍的玻璃管的破裂基本上不會改變經(jīng)過毛細(xì)管結(jié)構(gòu)13′的受限制的流動管道的功能。
由于毛細(xì)管是唯一的出口，用來填充氣瓶的胂則必須經(jīng)毛細(xì)管進(jìn)入。氣瓶的填充通常需要將液態(tài)胂泵送到氣瓶中。液態(tài)胂的密度約比氣態(tài)胂大500倍。因此對于大多數(shù)液態(tài)填充氣態(tài)回抽的系統(tǒng)，填充所花的時間要比氣瓶的排空時間短得多。
在使用中填充時間必須縮短，一個專用于氣瓶填充的較大的孔口，可以減少在需要或必要時用于向用于其它氣/氣或液/氣系統(tǒng)的填充/輸送的氣瓶再填充的時間。在這樣的結(jié)構(gòu)中，氣瓶或閥門可以含有一個獨立的進(jìn)口，該進(jìn)口繞過毛細(xì)管或其它流動限制。進(jìn)入旁通孔口的流動可以受將列舉到的壓力、電或磁、或機械裝置等幾種可能性來控制。
也有可能利用可替代的限制來對氣瓶填充。采用這樣一種結(jié)構(gòu)，一個能夠起到限制元件作用的濾芯在兩個不同的位置之間往復(fù)移動，其中一個位置用來填充容器，另一個位置用來從容器中回抽氣體。對于這種限制器，它可以采用一種密封件的形式，其中密封件適于從密封表面離開以形成一個起始于限制流經(jīng)閥體的流動的容器處的流體流動通道，以及適于移向密封表面以建立一個從容器到閥門出口的流體流動通道，該通道使流體流經(jīng)限制器并限制來自于容器的流體流動。采用這種方式，單一孔口可以用于使流體自動地以不同的流率流進(jìn)和流出容器。通過使孔口具有一個較大的經(jīng)過大多數(shù)容器狹窄頸部的過流面積，使用一個單一的穿過容器的孔口就簡化了容器氣體的填充。一個可移動的限制器元件可還具有閥密封件，該密封件與限制元件一起移動以將氣體的任何排出都堵住，除非限制器完全與密封面相接觸。
權(quán)利要求
1.一種用于控制壓縮流體從壓力容器的出口排出的裝置，該裝置包括一個孔體用于與一個壓力容器相聯(lián)通以限定一個流體排出管道；一個閥件，安裝在孔體內(nèi)或孔體的上游，并適于在堵塞流體流經(jīng)流體排出管道的密封位置和容許流體沿流體排出管道流動的開啟位置之間運動；一個用來限定內(nèi)部體積的隔膜，該體積與閥件上游的壓力條件分離并與閥件相連接來以下述方式來控制閥件的運動，即讓閥件停留在密封位置上直到隔膜內(nèi)側(cè)相對于隔膜外側(cè)之間的壓力差使閥件移動到開啟位置為止。
2.根據(jù)敘利要求1所述的裝置，其特征在于所述的孔體將一個手動閥安裝到閥件上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于一個帶有限制流動管路的導(dǎo)管構(gòu)成了流體排出管道的一部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于導(dǎo)管中的密封件提供了該限制流動管路。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于該導(dǎo)管由內(nèi)徑不超過0.2mm的毛細(xì)管構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于隔膜含有一個波紋管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于一個殼體限定了一個容納波紋管的波紋管腔室，該波紋管腔室與位于閥件下游的一部分流體排出管道相通，且當(dāng)與排出管道的聯(lián)通在波紋管腔室中產(chǎn)生真空狀態(tài)時，波紋管密封有足夠的內(nèi)部壓力來將閥件推到開啟位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于閥件包括一個提升閥，且波紋管的膨脹使得銷將提升閥推到開啟位置。
9.一種用于容納壓縮流體和控制壓縮流體從氣瓶中排出的氣瓶和閥組件，該氣瓶和閥組件包括一個確定一個瓶口的氣瓶；一個用于與瓶口密封裝配的孔體；一個由孔體限定并與位于氣瓶內(nèi)的流體進(jìn)口；一個由孔體限定并位于氣瓶外的流體出口；一個由位于流體進(jìn)口和流體出口之間閥體限定的流體排出管道；一個用于控制流體沿著流體排出管道流動的人工控制的截止閥；和一個自動閥，它含有一個被偏壓到一個密封位置的閥件，該密封位置阻止流體沿著流體排出管道流動；一個密封的波紋管位于流體排出管道的下游處，其一部分相對于孔體固定連接，另一部分可運轉(zhuǎn)地與閥件相連，以使在波紋管內(nèi)外部之間的相對壓力差使得波紋管伸長時將閥件從密封位置推向開啟位置，該閥件開啟位置使流體可沿流體排出管道流動。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于孔體限定了包圍波紋管的波紋管腔。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于波紋管宜使閥件響應(yīng)波紋管腔的真空條件而移向開啟位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中該閥件包括一個提升閥。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其特征在于孔體限定了一條沿流體排出管道長度的限制流動管路。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的裝置，其特征在于該限制流動管路包括內(nèi)徑小于0.2mm的毛細(xì)管。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的裝置，其特征在于該毛細(xì)管限定了一個流體進(jìn)口，該流體進(jìn)口位于氣瓶長度的中點附近。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的裝置，其特征在于該毛細(xì)管使進(jìn)口管保持在氣瓶的徑向中點附近。
17.一種從容器中排出流體并防止流體非控制性地從容器中排出的方法，該方法包括將壓縮流體裝入一個容器；設(shè)置一個排出管道，用于從與流體容器內(nèi)部相通的出口流向位于容器外側(cè)的輸送口的受控排出流體的流動，通過一個控制閥來堵住流體排出通道，該控制閥對正常大氣條件范圍之外的磁、電、熱或機械力作出響應(yīng)；和給控制閥施加一個必要的磁、電、熱、壓力或機械力，以開啟排出管路并釋放壓縮流體。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其特征在于該控制閥對磁場作出響應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明裝置使用一個壓力響應(yīng)閥件以提供一個有效的失效安全系統(tǒng)，用來防止來自于壓力氣瓶或氣罐的流體的危險性排出。一個隔膜控制閥件的運動以防止氣體從氣罐中排出，直到有預(yù)定壓力狀況出現(xiàn)在單向閥的下游為止。該系統(tǒng)對胂氣的輸送特別有利且對意外排出提供多道安全保護(hù)。
文檔編號F17C13/04GK1493803SQ0313841
公開日2004年5月5日 申請日期1999年8月10日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月17日
發(fā)明者戴維·A·勒費伯勒, 小托馬斯·B·馬丁, 戴維 A 勒費伯勒, 斯 B 馬丁 申請人:普拉塞爾技術(shù)有限公司