專利名稱：高效蒸發(fā)焰炬閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于焰炬的閥裝置，更具體來說，涉及用于通過控制閥的流體流量來促進(jìn)高效蒸發(fā)的閥組件和方法。
背景技術(shù)：
各種手持式焰炬采用丁烷-丙烷混合物作為工作燃料源。這種混合物一般含有大約70％至大約60％的丁烷和大約30％至大約40％的丙烷。另一種常用的燃料是MAPP氣體(甲基乙炔-丙二烯、1，3-丁二烯、N-丁烷、異丁烯和丙烷的混合物)。丁烷-丙烷燃料混合物具有顯著高于丙烷(-42℃/-44°F)或MAPP氣體(-40℃/-40°F)的沸點(diǎn)。例如，60/40丁烷/丙烷混合物在-29℃沸騰，70/30丁烷/丙烷混合物在-25℃沸騰。這會(huì)給以丁烷-丙烷燃料混合物工作的焰炬的用戶帶來問題。具體來說，較高的沸點(diǎn)可能引起未蒸發(fā)燃料燃燒的危險(xiǎn)。
燃料混合物一般在能使燃料以液態(tài)存在的足夠高的壓力下儲(chǔ)存在罐中。罐借助一個(gè)控制燃料流量的閥連接于焰炬設(shè)備的燃燒室。為了使焰炬最佳地工作，燃料必須首先沸騰并蒸發(fā)-從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，才能均勻地燃燒。當(dāng)焰炬以倒轉(zhuǎn)位置工作時(shí)，丁烷-丙烷燃料混合物較高的沸點(diǎn)會(huì)引起問題。在倒轉(zhuǎn)的位置上，手持式焰炬的罐中的液體燃料的增高的壓力迫使燃料快速通過閥，從而使燃料沒有足夠的時(shí)間和能量蒸發(fā)。這導(dǎo)致液-氣混合物從閥排入燃燒室，產(chǎn)生火球。這種結(jié)果稱為驟燃，這對(duì)手持式焰炬的使用者會(huì)帶來潛在的嚴(yán)重安全危害。另外，驟燃可能使焰炬的火焰熄滅，以及使焰炬使用者浪費(fèi)時(shí)間。
使用丁烷-丙烷混合物的手持式焰炬常用于管道工程中。在這種應(yīng)用中，使用者通常在狹小結(jié)構(gòu)包圍中工作，并必須經(jīng)常倒轉(zhuǎn)焰炬。因此，驟燃的危險(xiǎn)可能對(duì)使用者和附近的可燃材料造成經(jīng)常的、潛在的危害。
已有人提出過解決驟燃問題的若干方案。一種過去的方法使用安裝于燃料罐上的燃料壓力調(diào)節(jié)器。一旦焰炬構(gòu)件在使用中溫度升高，來自構(gòu)件的熱量有助于蒸發(fā)。焰炬使用者可以調(diào)節(jié)燃料壓力，從而減少可流入焰炬燃燒室的燃料量。但是，這種方法有幾個(gè)缺陷(1)壓力調(diào)節(jié)器在15.5℃(60°F)或以下的溫度不對(duì)驟燃提供保護(hù)；(2)為了使焰炬構(gòu)件升溫得使燃料充分蒸發(fā)，需要準(zhǔn)備時(shí)間，才能倒轉(zhuǎn)焰炬；(3)在燃料壓力減小時(shí)，燃燒率降低，因而使冷燃料能夠通過，從而使焰炬構(gòu)件變冷。這樣形成的熱量不足會(huì)降低蒸發(fā)效率，使未蒸發(fā)的液體燃料通過，從而引起驟燃。
另一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的方法是使燃料流過一根小管，該小管在焰炬的火焰中或附近通過，從而使燃料被加熱后才流入燃燒室。這種方法也有若干嚴(yán)重的缺陷(1)如果該管有損傷或泄漏，可能發(fā)生嚴(yán)重的火災(zāi)或爆炸；(2)這種燃料轉(zhuǎn)向管設(shè)備顯著比基本由燃料缸、閥和焰炬組件構(gòu)成的傳統(tǒng)手持式焰炬更為昂貴；(3)使用者必須經(jīng)過至少一分鐘的升溫準(zhǔn)備階段才能夠倒轉(zhuǎn)焰炬。
另一種現(xiàn)有技術(shù)的方法涉及一種燃燒室結(jié)構(gòu)，它使顯著的熱量可被轉(zhuǎn)送至其它焰炬構(gòu)件。通過其它焰炬構(gòu)件傳送的熱量使流過熱構(gòu)件的燃料更充分地蒸發(fā)才能達(dá)到燃燒室。這種方法也有若干缺陷(1)在工作期間，送至焰炬構(gòu)件的額外熱量會(huì)影響與焰炬操作者接觸的部件，可能燒傷操作者；(2)這種方法也需要最少一分鐘的升溫準(zhǔn)備時(shí)間才能防止驟燃。
因此，需要一種可靠防止手持式焰炬驟燃而不需要升溫準(zhǔn)備時(shí)間的裝置和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供用于防止驟燃的裝置和方法的新穎和有用的改進(jìn)。我們已經(jīng)發(fā)明了一種用于防止焰炬驟燃的裝置和方法，可基本上防止未蒸發(fā)的液體燃料進(jìn)入焰炬的燃燒室而無需升溫準(zhǔn)備階段。這是通過采和一個(gè)過濾器、一個(gè)局部密封的閥機(jī)構(gòu)或兩者來促進(jìn)燃料的蒸發(fā)。在典型的應(yīng)用中，流體燃料在壓力下從燃料罐通過一個(gè)閥經(jīng)由一個(gè)入口進(jìn)入一條通道。在通道相反端的一個(gè)出口使流體能夠流出閥，然后通過一個(gè)頸部流至焰炬的燃燒室，在那里發(fā)生燃燒。在本說明書中描述的實(shí)施例提供一種比現(xiàn)有技術(shù)中使用的其它裝置更快速、更安全及更經(jīng)濟(jì)的防止驟燃的裝置。這些實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，它們無需升溫準(zhǔn)備時(shí)間，生產(chǎn)及使用更為安全和經(jīng)濟(jì)。
一個(gè)實(shí)施例是使用過濾器的閥。該閥具有一個(gè)閥體，包括一個(gè)入口、一個(gè)出口和一條在閥體內(nèi)的通道，該通道連接入口和出口。通道的基本橫剖面被一個(gè)過濾器占據(jù)。該過濾器包括多個(gè)孔道，其中每個(gè)孔道具有大約0.5微米至大約50微米的直徑。
閥的另一個(gè)實(shí)施例具有一個(gè)閥體，包括一個(gè)入口、一個(gè)出口和一個(gè)將入口連接于出口的閥體內(nèi)的通道，還包括一個(gè)流量控制元件/腔室組件。流量控制元件/腔室組件包括一個(gè)活動(dòng)的流量控制元件和限定一個(gè)腔室的通道內(nèi)表面?；顒?dòng)的流量控制元件設(shè)置在由通道內(nèi)表面限定的腔室內(nèi)。在這個(gè)實(shí)施例中，活動(dòng)的流量控制元件是用與通道內(nèi)表面相同的材料制成的，并具有類似的表面。流量控制元件設(shè)置在通道內(nèi)，使其表面形成與通道內(nèi)表面的連續(xù)的透氣接觸，從而形成一種連續(xù)的接觸，使氣態(tài)的蒸發(fā)燃料可以通過，而使液態(tài)燃料不能通過。
閥的另一個(gè)實(shí)施例包括一個(gè)流量控制元件/腔室組件和一個(gè)過濾器。該閥具有一個(gè)閥體，包括一個(gè)入口、一個(gè)出口和一條將入口連接于出口的閥體內(nèi)的通道，還包括一個(gè)流量控制元件/腔室組件。通道的實(shí)際橫剖面被一個(gè)過濾器占據(jù)。該過濾器包括一個(gè)多孔金屬塊，該金屬塊具有至少一個(gè)表面和包含多個(gè)孔道，其中每個(gè)孔道具有大約0.5微米至大約50微米的直徑。流量控制元件/腔室組件包括一個(gè)活動(dòng)的流量控制元件和限定一個(gè)腔室的通道內(nèi)表面。活動(dòng)的流量控制元件設(shè)置在由通道內(nèi)表面形成的腔室內(nèi)。在這個(gè)實(shí)施例中，活動(dòng)的流量控制元件由與通道內(nèi)表面相同的材料制成，并具有基本類似的表面。流量控制元件設(shè)置在通道內(nèi)，使其表面形成與通道內(nèi)表面的連續(xù)的透氣接觸，從而形成一種使氣態(tài)的蒸發(fā)燃料能夠通過，而液態(tài)燃料不能通過的連續(xù)接觸。
在具有過濾器的閥的另一個(gè)實(shí)施例中，過濾器的至少一個(gè)表面涂覆一種不可濕的碳氟化合物。另一個(gè)實(shí)施例包括在焰炬組件內(nèi)的閥，還包括一個(gè)燃料容器和一個(gè)燃燒室。一個(gè)實(shí)施例是用于上述包括一個(gè)過濾器的閥中的一個(gè)的過濾器，其中過濾器的形狀配合在閥通道內(nèi)，并且過濾器包括一個(gè)多孔金屬塊，該金屬塊具有至少一個(gè)表面，并含有多個(gè)孔道，每個(gè)孔道具有大約0.5微米至大約50微米的直徑。在過濾器的另一個(gè)實(shí)施例中，過濾器的至少一個(gè)表面涂覆不可濕的碳氟化合物。
另一個(gè)實(shí)施例是用于制造上述閥之一的方法。該實(shí)施例包括下述步驟形成一個(gè)閥，該閥具有一個(gè)入口、一個(gè)出口和一條將入口連接于出口的通道；將一個(gè)流量控制裝置組裝在閥上；為過濾器在通道內(nèi)提供一個(gè)空間；以及在該空間內(nèi)放置一個(gè)過濾器，該過濾器包括一個(gè)多孔金屬塊，該金屬塊具有至少一個(gè)表面，其中多孔金屬塊含有多個(gè)孔道，每個(gè)孔道具有大約0.5微米至大約50微米的直徑。
該方法的另一個(gè)實(shí)施例包括形成一個(gè)閥，該閥具有一個(gè)入口、一個(gè)出口和一條將入口連接于出口的通道；將通道的內(nèi)表面形成一個(gè)腔室，該腔室的尺寸和形狀可容納一個(gè)活動(dòng)的流量控制元件；將一個(gè)流量控制裝置組裝在閥上；將活動(dòng)的流量控制元件組裝在腔室上，該流量控制元件的至少一個(gè)表面形成與通道內(nèi)表面的連續(xù)的透氣接觸。該方法的另一個(gè)實(shí)施例，除了提供一個(gè)活動(dòng)的流量控制元件以外，還包括在通道內(nèi)為過濾器提供一個(gè)空間，以及在該空間內(nèi)放置一個(gè)過濾器，該過濾器包括一個(gè)多孔金屬塊，該金屬塊具有至少一個(gè)表面，其中多孔金屬塊含有多個(gè)孔道，每個(gè)孔道具有大約0.5微米至大約50微米的直徑。


在附圖、說明書及權(quán)利要求書中使用的附圖標(biāo)記并不限定所公開的和要求保護(hù)的內(nèi)容的范圍；它們的唯一作用是便于理解附圖、說明書和權(quán)利要求書。在本說明書中說明的實(shí)施例只能表示要求保護(hù)的內(nèi)容，并不限定本發(fā)明的范圍。
圖1是完整的焰炬組件的側(cè)視圖；圖2是過濾器的立體圖；圖3是裝有過濾器和球體組件的閥實(shí)施例的側(cè)剖圖；圖4A和4B是裝有過濾器和流量控制元件組件的另一個(gè)閥實(shí)施例的剖面圖。圖4A表示處于閉合/關(guān)閉位置上的閥實(shí)施例。圖4B表示與燃料罐接合且處于“打開/接通”位置上的閥實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖1表示包括一個(gè)燃料罐101的焰炬組件100的實(shí)施例。該焰炬組件包括一個(gè)閥組件103，該閥組件進(jìn)一步包括一個(gè)閥體104，該閥體具有一個(gè)入口105、一條通道107、一個(gè)設(shè)置在通道107內(nèi)的過濾器117的出口109。其它構(gòu)件包括一個(gè)調(diào)節(jié)手柄111、一個(gè)頸部113和一個(gè)在頸部113頂端的燃燒室115。在這個(gè)實(shí)施例中，在燃料罐101中壓縮的流體燃料流過閥組件103。燃料經(jīng)由入口105流過包括過濾器117的通道107，然后，通過出口109流過頸部113，流至燃燒室115，通過速率在閥組件103中借助調(diào)節(jié)手柄111至少部分地受到控制。由于在燃料罐內(nèi)高度加壓，流體燃料為液相，當(dāng)流出罐101時(shí)由于壓力下降，流體狀態(tài)變至也包括氣體和液-氣混合物。
圖2表示過濾器201的一個(gè)實(shí)施例的不成比例的放大視圖，該過濾器用于使流體放慢通過閥，并促進(jìn)高效蒸發(fā)。過濾器201只是許多可能的實(shí)施例之一，基本是一個(gè)圓柱體，其高度和直徑分別為4毫米。頂緣和底緣最好分別包括一個(gè)斜表面205和206。斜表面205和206與限定過濾器201的外圓周的表面成大約45°角，在器201的頂端207和底端208向著過濾器201的垂向中心軸線傾斜?？梢允褂闷渌男泵?。過濾器201最好包括一個(gè)多孔燒結(jié)金屬塊。在一個(gè)實(shí)施例中，孔道203具有大約0.5微米至大約50微米的平均直徑。在另一個(gè)實(shí)施例中，孔道203具有大約1微米至大約20微米的平均直徑。在另一個(gè)實(shí)施例中，孔道203具有大約5微米至大約7微米的平均直徑。使過濾器形成具有上述孔道尺寸所需要的那種精密燒結(jié)方法可從幾個(gè)商業(yè)來源取得(例如，包括Janesville，Wis.的SSI燃結(jié)特殊產(chǎn)品)。
在過濾器201的一個(gè)實(shí)施例中，過濾器201的至少一個(gè)表面涂覆不可濕碳氟化合物膜。在另一個(gè)實(shí)施例中，過濾器201的所有表面，包括由孔道203形成的那些表面涂覆不可濕碳氟化合物膜。在過濾器201的一個(gè)實(shí)施例中，不可濕碳氟化合物是Nyebar(Mass.Fairhaven的Nye碳氟化合物膜公司)。在過濾器201的各實(shí)施例中，過濾器201的形狀使得當(dāng)放置在閥的通道中以便基本占據(jù)通道的整個(gè)橫剖面時(shí)，流過閥的流體的一個(gè)顯著比例流經(jīng)過濾器。
進(jìn)入過濾器201的流體可以由液體、氣體或液-氣混合物構(gòu)成。在過濾器的一個(gè)實(shí)施例中，通過底面208進(jìn)入過濾器201的流體是焰炬燃料的液-氣混合物，例如，丁烷-丙烷混合物。過濾器201的孔道203在過濾器201上或過濾器201中提供了大量的表面積。流過過濾器201的流體要比流體流過敞開的閥通道的情形緩慢。液-氣混合物的緩慢通過使氣體部分比液體部分更快地移過過濾器201。
在這個(gè)實(shí)施例中，過濾器201的多孔性由于改善了流體蒸發(fā)而提供了超過現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。具體來說，由過濾器201提供了大的表面積當(dāng)流過過濾器201的流體橫過過濾器的表面擴(kuò)散時(shí)可促進(jìn)高效的蒸發(fā)。流體在過濾器201的表面上擴(kuò)散可顯著增加流體的表面積，這可改善蒸發(fā)效率。在表面涂覆不可濕碳氟化合物膜的過濾器201的實(shí)施例中，碳氟化合物膜通過促進(jìn)液體在過濾器201表面上的成珠/成粒而有助于使液體與氣體分離。這又可進(jìn)一步增加流過過濾器201的流體的表面積而促進(jìn)蒸發(fā)。
在一種應(yīng)用中，過濾器201被放置在一個(gè)閥組件中，使來自燃料罐的流體燃料流過過濾器201后才進(jìn)入燃燒室燃燒。在這種應(yīng)用中，一些熱量可以從燃燒室經(jīng)由焰炬的實(shí)心構(gòu)件通過頸部傳至過濾器201。所述熱量可以提高液體燃料在過濾器201表面上已經(jīng)提高了的蒸發(fā)效率。
在過濾器201內(nèi)，液體燃料在過濾器201表面上的存在是動(dòng)態(tài)而非靜態(tài)的。具體來說，在焰炬工作過程中，當(dāng)來自液-氣混合物的液體在過濾器201表面上沉積時(shí)，液體吸收足夠的能量以便蒸發(fā)。超過過濾器201則作為氣體繼續(xù)下去。這可減少可能阻止流體通過過濾器201的液體的聚集。更具體來說，即使沒有來自燃燒室的熱量，流體在過濾器201內(nèi)的擴(kuò)散/成粒(particulation)顯著提高閥內(nèi)的蒸發(fā)效率。這個(gè)最后的特征提供了超過現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，這是由于無需升溫準(zhǔn)備時(shí)間來提高過濾器201提供的蒸發(fā)效率。
圖3以剖面圖表示閥的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)用作焰炬組件的一部分時(shí)，它占據(jù)的位置類似于圖1所示閥組件103在焰炬中的位置。
圖3表示裝有過濾器301的閥組件300的一個(gè)實(shí)施例的剖面圖。在這個(gè)實(shí)施例中，流體燃料從燃料罐302通過閥300的通過受到直接連通于一閥桿307的調(diào)節(jié)手柄305的控制。手柄305和閥桿307借助螺母304固定在閥體303。如圖所示，閥桿301借助上部O形圈308密封于閥體303。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)手柄305時(shí)，針式閥桿307相應(yīng)地轉(zhuǎn)動(dòng)，允許或阻止流體從燃料罐302經(jīng)由閥體303通過出口311流至頸部313，該頸部通至燃燒室。
閥組件300通過螺紋連接312利用下部O形圈315密封于燃料罐302以防止流體損耗。在這個(gè)實(shí)施例中，過濾器301嵌裝在一個(gè)探針套環(huán)317內(nèi)，該探針套環(huán)包圍過濾器301。探針套環(huán)317則裝在一個(gè)基本呈圓筒形的閥通道319內(nèi)，該通道從在閥體303底部的入口309延伸至焰炬頸部313底部的出口311。這個(gè)實(shí)施例的探針套環(huán)317密封于閥體303，流體非經(jīng)由探針套環(huán)317的中空通道321和過濾器301的穿通。在一個(gè)實(shí)施例中，探針套環(huán)317與燃料罐301互鎖，燃料罐301的頂部適于形成與探針套環(huán)317的密封。
在圖3所示實(shí)施例中，在過濾器301的出口側(cè)，閥通道319的內(nèi)表面形成腔室325。在這個(gè)實(shí)施例中，腔室325基本呈圓筒形，在其出口端由斜面327界定。斜面327呈截圓錐形，截圓錐形的頂點(diǎn)與過濾器301相反。腔室325內(nèi)裝活動(dòng)的流量控制元件，這里流量控制元件體現(xiàn)為基本呈球形的金屬構(gòu)件(球體)323，該球體放置在過濾器301的頂部上。在其它實(shí)施例中，活動(dòng)的流量控制元件可以是非球形的。例如，流量控制元件可以是部分地倒圓的圓柱形、橢圓體、圓環(huán)形(toroid)或四面體；在優(yōu)選實(shí)施例中，流量控制元件的形狀構(gòu)成與通道內(nèi)表面的連續(xù)的透氣接觸。在一個(gè)實(shí)施例中，球體323由黃銅構(gòu)成，斜面319也由黃銅構(gòu)成。另外，球體323的黃銅具有與斜面319的黃銅相同的硬度。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)斜面的及活動(dòng)流量控制元件，球體323的硬度為大約洛氏硬度B(RHB)60至大約RHB90。在另一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)的硬度為大約RHB75至大約RHB80。在另一個(gè)實(shí)施例中，斜面319的硬度為大約RHB60，活動(dòng)的流量控制元件，球體323的硬度為大約RHB90。在另一個(gè)實(shí)施例中，斜面319的硬度為大約RHB90，活動(dòng)的流量控制元件，球體323的硬度為大約RHB60。另外，球體323的表面具有粗糙的表面光潔度。在一個(gè)實(shí)施例中，球體323的表面光潔度為大約1.6微米至大約6.4微米。在另一個(gè)實(shí)施例中，球體323的表面光潔度為大約2.4微米至大約6.4微米。在另一個(gè)實(shí)施例中，球體的表面光潔度為大約3.2微米。
斜面327的內(nèi)表面與球體323連續(xù)接觸。球體323和腔室325一起構(gòu)成球體/腔室組件329。在圖示實(shí)施例中，球體/腔室組件329構(gòu)制成使得球體/腔室組件329中的球體323和斜面327之間的連續(xù)接觸形成的密封是透氣的不完全密封，但是基本上不可滲透液體。這種透氣密封是球體323和斜面319的基本類似的硬度/成分球體323的粗糙光潔度及氣壓來自穿過閥組件300而作用的綜合結(jié)果。
在一個(gè)實(shí)施例中，由穿過閥的液-氣混合物構(gòu)成的流體燃料穿過過濾器301后才穿過球體/腔室組件329。如上所述，來自流體的液體由于過濾器301提供的增大的表面積而基本上蒸發(fā)后才流出過濾器301的出口側(cè)。在這個(gè)實(shí)施例中，在球體/腔室組件329內(nèi)形成的密封可防止能夠穿過過濾器301的液體的通過。另外，球體/腔室組件329的不完全密封形成的流體流的遲滯在流體穿過過濾器301后為剩余的液體蒸發(fā)提供了額外的時(shí)間。防止液體燃料流出閥，這可防止液體燃料在燃燒室中燃燒引起的驟燃，這是本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，閥組件300內(nèi)裝一個(gè)過濾器301，但未裝球體/腔室組件329。在另一個(gè)實(shí)施例中，閥組件內(nèi)裝一個(gè)球體/腔室組件329，但是未裝過濾器301。在另一個(gè)實(shí)施例中，閥組件300裝有一個(gè)球體/腔室組件329和一個(gè)過濾器301，兩者組裝成使流體在穿過過濾器301之前穿過球體/腔室組件329。在一個(gè)實(shí)施例中，手柄305和閥桿307以逐漸的方式調(diào)節(jié)，從而能夠精細(xì)控制通過閥400的流體流量。在另一個(gè)實(shí)施例中，手柄305和閥桿307可調(diào)節(jié)至一個(gè)或多個(gè)分度的位置。也可采用其它的實(shí)施例。
圖4A和4B以兩個(gè)剖面圖表示一個(gè)實(shí)施例。圖4A表示裝有過濾器401的閥組件400的一個(gè)實(shí)施例的剖面圖。閥組件400表示為一個(gè)穿透閥組件，其中出口403相對(duì)于入口405成大約90°角。閥組件400的底部包括一個(gè)閥適配器407，其上部包圍并限定一個(gè)基本呈圓筒形的活塞腔室409。閥適配器407有一個(gè)適配器殼體411，該殼體密封于閥體413。一個(gè)具有中央通道417的活塞415可滑動(dòng)地安裝在活塞腔室409中。一個(gè)扁平的T形針419從活塞腔室409的頂端穿過中央通道417，因而針419的橫向構(gòu)件421安裝在閥體413的底部上，針尖423終止于活塞415的底部。針419由一個(gè)彈簧425圍繞，該彈簧具有抵靠T形針419的橫向構(gòu)件421設(shè)置的一端和抵靠活塞415的上表面設(shè)置的另一端。彈簧425被構(gòu)制及取向成使它可彈性地反抗活塞415向著活塞腔室409的頂部的壓縮?；钊?15借助下部O形圈可移動(dòng)地密封于適配器殼體411。另外，活塞415在底部上已安裝一個(gè)橡膠墊圈427，該墊圈有一個(gè)包圍閥組件400的入口405的中心孔428。如圖所示，針419的針尖425終止在中心孔428中。
在這個(gè)實(shí)施例中，閥組件400可以按照下述方式安裝在可刺穿的燃料罐429上閥組件400安裝在焰炬手柄結(jié)構(gòu)(在圖4A和4B中未畫出)中；焰炬手柄結(jié)構(gòu)具有用于安裝在燃料罐429(也未在圖4A或4B中畫出)上的裝置。當(dāng)將閥組件400安裝在燃料罐429上時(shí)，燃料罐401的一個(gè)可刺透的表面435阻抗式接觸活塞415底部上的墊圈427。這種阻抗式接觸形成在墊圈427和可刺透表面435之間的密封。當(dāng)將含有閥組件400的焰炬手柄組件安裝在燃料罐429上時(shí)，隨著活塞415被較深地推入腔室409，阻抗式接觸也壓縮彈簧425。當(dāng)活塞415由于閥400在燃料罐429上的提前安裝而被推回時(shí)，針419的針尖423穿過中心孔428露出，被驅(qū)動(dòng)而刺穿可刺穿的表面435。針尖423所產(chǎn)生的孔使流體燃料通過入口405流入閥400。由墊圈427在活塞415和可刺穿表面435之間形成的密封可防止在閥400安裝在燃料罐429上時(shí)燃料非穿過入口405的通過。這種密封是借助由推動(dòng)活塞415的彈簧425提高的阻抗而被保持的，使密封墊圈427抵靠在可刺穿表面435的未被刺穿的部分上。然后，流體燃料通過針419產(chǎn)生的孔進(jìn)入入口405。
一旦閥400裝在燃料罐429上時(shí)，流體燃料從閥體413底部的燃料罐429穿過出口403的通過，是由安裝在閥桿439上的調(diào)節(jié)手柄437控制的。手柄437和閥桿439的組合被螺母441固定在閥體413上。如圖所示，閥桿439借助上部O形圈密封于閥體413。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)手柄437時(shí)，針狀閥桿439相應(yīng)地轉(zhuǎn)動(dòng)，允許或阻止流體從燃料罐429經(jīng)由閥體413穿過出口403的流動(dòng)。允許穿過閥400的流體穿過出口403流向燃燒室。
一條中央通道445從閥體413的底部延伸至出口403。過濾器401設(shè)置在通道445內(nèi)，使流過通道445的顯著比例的氣體穿過過濾器401。
在圖4A和4B所示的實(shí)施例中，如圖4A中可最清楚地看出，閥通道445的內(nèi)表面在過濾器401的出口側(cè)形成腔室447。腔室447與過濾器401相對(duì)的端部由一個(gè)向內(nèi)斜面449界定。在這個(gè)實(shí)施例中，腔室447基本呈圓筒形，在出口端由斜面449界定。斜面449形成截圓錐形，截圓錐形的頂點(diǎn)與過濾器401相對(duì)。腔室447內(nèi)裝一個(gè)活動(dòng)的流量控制元件，這里流量控制元件體現(xiàn)為基本呈球形的金屬構(gòu)件(球體)451，該球體放置在過濾器401的頂部上。在其它實(shí)施例中，活動(dòng)的流量控制元件可以是非球形的。例如，流量控制元件可以是部分倒圓的圓柱形、橢圓體形、圓環(huán)形(toroid)或四面體形的；在優(yōu)選實(shí)施例中，流量控制元件的形狀與通道內(nèi)表面形成連續(xù)的透氣接觸。在一個(gè)實(shí)施例中，流量控制元件451由黃銅構(gòu)成，斜面449也由黃銅構(gòu)成。另外，流量控制元件451的黃銅具有與斜面449的黃銅基本相同的硬度，構(gòu)成流量控制元件451的黃銅具有粗糙的光潔度。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)斜面449和流量控制元件451的硬度為大約洛氏硬度(RHB)60至大約RHB90。在另一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)的硬度為大約RHB75至大約RHB80。在另一個(gè)實(shí)施例中，斜面的硬度為大約RHB60，流量控制元件451的硬度為大約RHB90。在另一個(gè)實(shí)施例中，斜面449的硬度為大約RHB90，流量控制元件451的硬度為大約RHB60。另外，流量控制元件451的表面具有粗糙的光潔度。在一個(gè)實(shí)施例中，流量控制元件451的表面光潔度為大約1.6微米至大約6.4微米。在另一個(gè)實(shí)施例中，表面光潔度為大約2.4微米至大約6.4微米。在另一個(gè)實(shí)施例中，表面光潔度為大約3.2微米。
斜面449的內(nèi)表面與流量控制元件451的表面連續(xù)接觸。流量控制元件451和腔室447一起構(gòu)成一個(gè)流量控制元件(FCE)/腔室組件453。在這個(gè)實(shí)施例中，F(xiàn)CE/腔室組件453被構(gòu)制成使FCE/腔室組件453內(nèi)的流量控制元件451和斜面449之間的連續(xù)接觸所形成的密封是不完全密封，這種不完全密封是透氣的，但是不能透過液體。這種透氣密封是流量控制元件451和斜面449的基本類似硬度、流量控制元件451的粗糙光潔度及穿過閥組件400的流體燃料所施加的工作氣體壓力的組合結(jié)果。
在這個(gè)實(shí)施例中，由穿過閥的液-氣混合物構(gòu)成的流體燃料穿過過濾器401后才穿過FCE/腔室組件453。如上所述，流體的任何液體部分由于過濾器401提供的增大的表面積而基本蒸發(fā)。在這個(gè)實(shí)施例中，在FCE/腔室組件453內(nèi)形成的密封可防止能夠穿過過濾器401的液體的通過。另外，由FCE/腔室組件453的不完全密封形成的流體流動(dòng)的遲滯在流體通過過濾器401后，為任何小量剩余液體的蒸發(fā)提供了額外時(shí)間。防止液體燃料流出閥，這有助于防止液體燃料在燃燒室內(nèi)燃燒而引起的驟燃。
圖4A表示實(shí)施例處于“閉合/關(guān)閉”位置上且未安裝在燃料罐429上。閥桿439完全接合在閥體413內(nèi)，從而阻止流體燃料通過通道445流至出口403。圖4B表示閥的相同的實(shí)施例，圖中閥400處于“打開/接通”位置，閥桿439設(shè)置成使流體燃料可通過閥400流至出口403。這個(gè)實(shí)施例安裝在燃料罐429上。穿過圖示實(shí)施例的流體燃料的大部分經(jīng)過的通路如下壓力下的流體從燃料罐429流出刺穿的表面435，通過由墊圈427包圍的入口405圍繞針419流動(dòng)。然后，流體流過活塞中央通道417，以及閥中央通道445。在通道445中，流體流過過濾器401和FCE/腔室組件453，在閥桿439末端附近左轉(zhuǎn)大約90°，通過出口403流出閥400。
在另一個(gè)實(shí)施例中，閥組件裝有一個(gè)過濾器401，但未裝FCE/腔室組件453。在另一個(gè)實(shí)施例中，閥組件400裝有一個(gè)FCE/腔室組件453，但未裝過濾器401。在另一個(gè)實(shí)施例中，閥組件400裝有FCE/腔室組件453和過濾器401，兩者組裝成使得燃料流過FCE/腔室組件453之后才流過過濾器401。在一個(gè)實(shí)施例中，手柄437和閥桿439可以按照逐漸的方式調(diào)節(jié)，從而能夠進(jìn)行穿過閥400的流體流量的精細(xì)控制。在另一個(gè)實(shí)施例中，手柄437和閥桿439可被調(diào)節(jié)至一個(gè)或多個(gè)增量分度位置，也可使用其它的實(shí)施例。
另一個(gè)實(shí)施例是制造在焰炬中防止驟燃的閥的方法。在這個(gè)實(shí)施例中，該方法包括形成一個(gè)閥，該閥具有一個(gè)入口、一個(gè)出口，以及一條可連通地連接入口至出口的通道；在該通道內(nèi)為過濾器提供一個(gè)空間；將過濾器放置在通道內(nèi)，該過濾器是涂覆不可濕碳氟化合物膜的多孔金屬塊，并具有平均直徑為大約0.5微米至大約50微米的孔道；將一閥桿和一手柄組裝在閥上，使用戶操縱手柄可控制流體的流量，使閥桿中斷或允許流體的流動(dòng)；在通道內(nèi)形成內(nèi)表面，該內(nèi)表面限定一個(gè)容納流量控制元件的腔室，流量控制元件的表面與通道內(nèi)表面形成連續(xù)的透氣接觸?？梢詷?gòu)想與該實(shí)施例等同的該方法的其它實(shí)施例，但是不組裝過濾器或活動(dòng)的流量控制元件，或者該方法有其它的變化，但是卻導(dǎo)致一個(gè)等同的閥組件。
另一個(gè)實(shí)施例是組裝閥的方法。該實(shí)施例的一個(gè)步驟是，將黃銅鑄造成具有由一通道連接的入口和出口的形狀，從而形成一個(gè)閥體。該閥體在其入口端具有一個(gè)螺紋表面，用作將閥安裝在流體燃料容器上的裝置。另外，上述形狀具有一條通路，以便將用于控制通過閥的流體的流量的一閥桿和一手柄組裝在閥上。另一個(gè)步驟是，將一個(gè)流量控制裝置組裝在閥上，該流量控制裝置的形式是安裝在一閥桿上的手柄。該手柄和閥桿借助螺母緊固在閥體上，并借助一個(gè)受潤滑的O形圈密封于閥體，以便防止流體圍繞手柄或閥桿流出閥。另外，通道為過濾器提供一個(gè)空間，將過濾器插入通道，從而將過濾器組裝在閥上。在這個(gè)實(shí)施例中，過濾器是多孔金屬塊，其中孔道具有大約0.5微米至大約50微米的平均直徑。在這個(gè)實(shí)施例中，通道的另一個(gè)方面在于，它具有一個(gè)在過濾器空間的出口側(cè)上的向內(nèi)斜面。該向內(nèi)斜面形成截圓錐形，截圓錐形的頂點(diǎn)更靠近出口而非入口。在截圓錐形底部和過濾器空間之間，通道呈圓筒形。所述向內(nèi)斜面和通道的圓筒形部分一起形成一個(gè)腔室。一個(gè)活動(dòng)流量控制元件，例如，一個(gè)硬度基本類似于通道硬度的黃銅球體組裝在該腔室上。該流量控制元件在其出口側(cè)滑配合在斜面上，在其入口側(cè)滑配合在過濾器上。流量控制元件在斜面上的這種配合使得在流量控制元件的表面和通道的斜面之間形成一條連續(xù)接觸線。
在該方法的另一實(shí)施例中，閥按上述方式組裝，但是并不為過濾器提供空間，或不將過濾器組裝在閥上。在另一個(gè)實(shí)施例中，閥按上述方式裝有一個(gè)過濾器，但是不形成一個(gè)斜面，或不將一個(gè)流量控制元件組裝在閥上。在另一個(gè)組裝一個(gè)裝有流量控制元件的閥的實(shí)施例中，活動(dòng)的流量控制元件是非球形的。
上述詳細(xì)說明是描述性而非限定性的，權(quán)利要求書顯然包括全部等同物，目的是限定本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種閥(103，300)，它包括一個(gè)閥體(104，303)，該閥體包括一個(gè)入口(105，309)和一個(gè)出口(109，311)；以及一條在閥體(104，303)內(nèi)的通道(107，309)，該通道將入口(105，309)連接于出口(109，311)，其中通道(107，319)的基本橫截面被一個(gè)過濾器(117，201，301)占據(jù)，該過濾器包括一個(gè)多孔金屬塊，該多孔金屬塊具有至少一個(gè)表面，其中該多孔金屬塊含有多條孔道(203)，每條孔道具有大約0.5微米至大約50微米的直徑。
2.一種閥(103，300)，它包括一個(gè)閥體(104，303)，該閥體包括一個(gè)入口(105，309)和一個(gè)出口(109，311)；一條在閥體(104，303)內(nèi)的通道(107，319)，該通道將入口(105，309)連接于出口(109，311)；通道(107，319)的內(nèi)表面限定一個(gè)腔室(325)；一個(gè)設(shè)置在腔室(325)內(nèi)的活動(dòng)流量控制元件(323)，其中活動(dòng)流量控制元件(323)的表面硬度基本相似于通道(107，319)內(nèi)表面的表面硬度；以及其中活動(dòng)流量控制元件(323)的至少一個(gè)表面形成與通道(107，319)內(nèi)表面的連續(xù)透氣接觸。
3.一種閥(103，300)，它包括一個(gè)閥體(104，303)，該閥體包括一個(gè)入口(105，309)和一個(gè)出口(109，311)；以及一條在閥體(104，303)內(nèi)的通道(107，319)，該通道將入口(105，309)連接于出口(109，311)；其中通道(107，319)的基本橫截面被一個(gè)過濾器(117，201，301)占據(jù)，該過濾器包括一個(gè)多孔金屬塊，該多孔金屬塊具有至少一個(gè)表面，其中該多孔金屬塊含有多個(gè)孔道(203)，每個(gè)孔道具有大約0.5微米至大約50微米的直徑；通道(107，319)的表面限定一個(gè)腔室(325)；一個(gè)設(shè)置在腔室(325)內(nèi)的活動(dòng)流量控制元件(323)，其中活動(dòng)流量控制元件(323)的表面硬度基本相似于通道(107，319)的內(nèi)表面的表面硬度；以及其中活動(dòng)流量控制元件(323)的至少一個(gè)表面形成與通道(107，319)內(nèi)表面的連續(xù)透氣接觸。
4.如權(quán)利要求1或3所述的閥(103，300)，其特征在于過濾器(117，201，301)的至少一個(gè)表面具有不可濕碳氟化合物膜。
5.如權(quán)利要求1至3所述的閥(103，300)，其特征在于還包括一個(gè)焰炬組件(100)，該焰炬組件包括一個(gè)燃料容器(101，302)和一個(gè)燃燒室(115)。
6.如權(quán)利要求1至3所述的閥，其特征在于還包括一個(gè)燃燒室。
7.一個(gè)過濾器(117，201，301)，它包括一個(gè)多孔金屬塊，該多孔金屬塊具有至少一個(gè)表面，其中多孔金屬塊含有多個(gè)孔道(203)，每個(gè)孔道具有大約0.5微米至大約50微米的直徑，所述多孔金屬塊的尺寸和形狀適于配合在閥(103，300)的一條通道(107，319)內(nèi)。
8.一種制造如權(quán)利要求1或3所述的閥(103，300)的方法，包括以下步驟形成一個(gè)閥(103，300)，該閥具有一個(gè)入口(105，309)和一個(gè)出口(109，311)，以及一條將入口(105，309)連接于出口(109，311)的通道(107，319)；將一個(gè)流量控制裝置組裝在閥(103，300)上；為過濾器(117，201，301)提供一個(gè)在所述通道內(nèi)的一個(gè)空間；以及將一個(gè)過濾器(117，201，301)放置在所述空間內(nèi)，該過濾器包括一個(gè)多孔金屬塊，該多孔金屬塊具有至少一個(gè)表面，其中所述多孔金屬塊含有多個(gè)孔道(203)，每個(gè)孔道具有大約0.5微米至大約50微米的直徑。
9.一種制造如權(quán)利要求2或3所述閥(103，300)的方法，它包括形成一個(gè)閥，該閥具有一個(gè)入口(103，300)、一個(gè)出口(109，311)和一條將入口(105，309)連接于出口(109，311)的通道(107，319)；將通道(107，319)的內(nèi)表面形成一個(gè)腔室(325)，該腔室的尺寸和形狀適于容納一個(gè)活動(dòng)流量控制元件(323)；將一個(gè)流量控制裝置組裝在閥(103，300)上；將活動(dòng)流量控制元件(323)組裝在腔室上，該活動(dòng)流量控制元件具有的表面硬度相似于通道(107，319)的內(nèi)表面的表面硬度，其中活動(dòng)流量控制元件(323)的至少一個(gè)表面形成與通道(107，319)的內(nèi)表面的連續(xù)透氣接觸。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于還包括為過濾器(117，201，301)，在通道(107，319)內(nèi)提供一個(gè)空間；以及在所述空間內(nèi)放置一個(gè)過濾器(107，319)，該過濾器包括一個(gè)多孔金屬塊，該多孔金屬塊具有至少一個(gè)表面，其中多孔金屬塊含有多個(gè)孔道(203)，每個(gè)孔道具有大約0.5微米至大約50微米的直徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高效蒸發(fā)焰炬閥(103，300)，用于增加流體燃料的蒸發(fā)以防止液體燃料的燃燒引起的驟燃；一種使用這種閥的焰炬(100)；以及一種組裝這種閥的方法。這種閥具有將一入口(105，309)連接于一出口(109，311)的一條中央通道(107，319)。在該通道內(nèi)，該閥包括一個(gè)由多孔金屬塊制成的過濾器(117，301)，其中孔道具有大約0.5微米至大約50微米的平均直徑；一個(gè)與閥的通道內(nèi)表面形成透氣密封的活動(dòng)流量控制元件(323)；或者包括在一起使用的過濾器和活動(dòng)流量控制元件。該活動(dòng)流量控制元件可防止液體流至出口。所述方法包括用于組裝上述閥的步驟，包括組裝上述各構(gòu)件。
文檔編號(hào)F23N1/00GK1648528SQ200410002528
公開日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2004年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月30日
發(fā)明者邁克爾·里德利, 肯尼思·尼特雷 申請(qǐng)人:歐文工業(yè)用具公司