CN103827501A - 用于预起动离心泵吸入口的起动阀系统 - Google Patents

Abstract

一种起动离心泵（14）的起动阀（18）包括阀组件（46），该阀组件将入口室（40）与出口室（42）分隔开。入口室流体地接合至离心泵的吸入口，并且出口室流体地接合至起动泵（12）。控制阀（36）被提供以操作阀组件，以使入口室与出口室流体地连接。在阀组件将入口室与出口室流体地连接的同时，起动泵可操作，以用水取代吸入口和离心泵中的空气。

Description

用于预起动离心泵吸入口的起动阀系统

相关申请的交叉引用

根据美国法典第35篇第119条（e）款，本申请要求于2011年9月2日提交的美国临时专利申请序列第61/530,622号的优先权，并且将该美国临时专利申请通过引证结合到本文中。

背景技术

为了使离心泵恰当地工作，使用起动（priming）系统以用水来取代泵的吸入管线中的空气。在水输送系统（诸如消防卡车上所使用的那些水输送系统）中，当前起动系统包括起动泵和相应的起动阀，以用水来取代吸入管线和离心泵中的空气。在一些情况中，离心泵包括定位在卡车上的单独位置（例如，前部、后部、侧部）中的多个吸入口。为了通过多个吸入口来处理起动离心泵，当前起动系统包括用于每个吸入口的单独起动泵。这些起动系统实现和维护起来可能是昂贵的。在其它当前起动系统中，使用联接装置（例如，机械的或电的）将操作者控制面板与每个相关联的起动阀接合。机械联动装置操作起来可能是繁琐的，而与电磁阀的电联接装置操作起来可能需要大量的电流（例如，约70安培的数量级）。因此，对起动系统的改进将是有益的。

概要

本文提供的一个构思涉及一种用于起动离心泵的起动阀，该起动阀包括将入口室与出口室分隔开的阀组件。入口室流体地接合至用于离心泵的吸入口，并且出口室流体地接合于起动泵。控制阀被提供以操作阀组件，以使入口室与出口室流体地连接。在一个特定的实施例中，控制阀可以操作成在阀组件上设置大气压力，该阀组件又使入口室与出口室流体地接合。在阀组件使入口室与出口室流体地连接的同时，起动泵可操作，以用水取代吸入口和离心泵中的空气。

在另一个构思中，一种起动阀系统包括起动泵和多个起动阀，这些多个起动阀与起动泵和具有多个吸入口的离心泵流体地接合。每个起动阀与多个吸入口中的一个流体地接合。控制系统接合于多个起动阀中的每个以控制其操作。当所选的起动阀选择性地操作至打开位置并且起动泵选择性地操作至接通位置时，空气从与所选的起动阀相对应的吸入口抽出，并且水通过该吸入口到达离心泵。

在又一个构思中，一种起动离心泵的方法包括接通（access）起动阀系统，该起动阀系统具有起动泵和与起动泵流体地接合的多个起动阀。将起动阀中的一个选择性地转换到打开位置。操作起动泵，以便通过所选的起动阀从吸入口抽取空气并且将水抽入吸入口中。

附图的简述

图1是起动系统的示意图。

图2是起动阀的等距视图。

图3是处于第一关闭位置中的图2的起动阀的剖视图。

图4是处于第二打开位置中的图2的起动阀的剖视图。

图5是用于操作起动系统的开关的侧视图。

图6是操作起动系统的示例性方法的流程图。

详述

图1是起动阀系统10的示意图，该起动阀系统具有与离心泵14接合的起动泵12。多个吸入口16（表示为I1-I4）与起动泵12和离心泵14流体地接合。特别地，多个导管或管线（总体地表示在17处）在多个吸入口16中的每个与离心泵14之间延伸。此外，多个导管或管线（总体地表示在19处）使多个吸入口16与起动泵12流体地接合。多个起动阀18（表示为V1-V4）流体地定位在多个吸入口16中的每个与起动泵12之间，以便有助于选择性起动相应的吸入口16和离心泵14。

多个阀18中的每个可在打开位置与关闭位置之间操作，打开位置允许起动泵12从阀的相应吸入口去除空气，关闭位置关闭从相应吸入口到起动泵12的流体流动。控制系统20与起动泵12和多个起动阀18可操作地连接。在一个特定的实施例中，控制系统20被构造成将信号提供给起动泵12以控制操作并且将信号提供给多个阀18以选择性地打开和关闭每个阀。

在一个实施例中，系统10是与消防卡车的水输送系统一起使用的起动系统。各个吸入口I1-I4中的每个可以定位在卡车的不同位置上。例如，吸入口I1-I4可包括主罐吸入口、前部吸入口、侧部吸入口、后部吸入口和/或它们的组合。在可替代的实施例中，吸入口的数量可以是单个吸入口或任何数量的多个吸入口而不需要包括4个吸入口。无论吸入口的数量是多少，起动系统10（并且特别是控制系统20）能够独立地操作每个吸入口I1-I4，以起动待使用的离心泵14和各个吸入口。在一个示例性的实施例中，起动泵12是这样的正排量泵（positive displacement pump，容积式泵），即，该正排量泵操作以从待使用的吸入口去除空气。一旦阀被选择且被操作，则其它阀保持关闭，以允许起动泵12起动与所选的阀相对应的吸入口。当完成起动离心泵14时，相关联的起动阀被关闭。

离心泵14可采用各种形式并且如传统离心泵那样操作，该传统离心泵具有向通过多个吸入口16中的一个进入离心泵的水提供离心力的叶轮，所述水最终通过出口24流出。当与消防卡车一起使用时，离心泵14可根据期望从消防卡车发动机获取旋转动力或者被单独地驱动。

在操作起动系统10之前和之后，起动泵12处于断开位置中，并且多个阀18中的每个均处于关闭位置中。因此，起动泵12以及延伸到多个阀18中的每个的导管19被保持在恒定的压力下并且与环境空气流体地隔离开。在操作期间，多个吸入口16中的至少一个接合于水源，以向离心泵14提供水。另外，起动泵12被切换至接通位置，并且多个阀18中的一个转换到打开位置。例如，为了起动吸入口I1和离心泵14，相应的起动阀V1被转换到打开位置。起动泵12然后操作以从离心泵14和吸入口I1、以及在离心泵与吸入口之间延伸的任何导管去除空气。特别地，操作者触发接合于起动阀VI和起动泵12的控制开关。该开关接通起动泵12并打开阀VI，使得空气可从吸入口I1到达起动泵12并且排出到环境空气。起动泵12的操作迫使空气离开吸入口I1，使得离心泵14被起动。在离心泵14被起动之后，起动阀VI可被关闭，离心泵14进而可被正确地操作以根据期望连续地输送水。

图2-4示出了示例性的起动阀18，该起动阀可用作上面讨论的起动系统10中的阀V1-V4中的任一个。起动阀18包括壳体30，该壳体限定多个入口端口32（这些入口端口中的一个示出于图2中）、出口端口34和控制阀36。虽然阀18被示出为具有多个入口端口32，但是阀18可仅包括单个入口端口。在一个实例中，多个端口可用于提供与各种尺寸的阀18的连接。在任何情况下，端口32中的一个或多个流体地接合于系统10的相应吸入口16（图1）。此外，出口端口34通过导管19（图1）流体地接合于起动泵12。控制阀36通过合适的连接器38电连接于控制系统20（图1），并且被构造成流体地接合于环境空气。连接器38电接合于操作者开关（在图5中示出），以便促进阀的操作。当操作开关时，控制阀36操作以使入口端口32与出口端口34流体地连接。因此，起动泵12可被操作，以用水取代接合于入口端口32的吸入口16中的空气。

如最佳地示出于图3和4中的，壳体30进一步限定入口室40、出口室42和控制室44。多个入口端口32流体地接合于入口室40。类似地，出口端口34流体地接合于出口室42，而控制阀36流体地接合于控制室44。控制阀36可选择性地使控制室44暴露于环境空气（并因此暴露于大气压力），以选择性地打开和关闭阀组件46。当控制阀36处于如图3中所示的关闭位置中时，控制室44与环境空气隔离开。进而，阀组件46也处于关闭位置中，使得出口室42与入口室40流体地隔离开。相反地，当控制阀36处于如图4中所示的打开位置中时，控制室44通向环境空气。进而，阀组件46处于打开位置中，使得出口室42通向入口室40。因此，空气可通过第一室40、第二室42并进入起动泵12中。

所示实施例中的控制阀36是这样的电磁阀，即，该电磁阀操作以使控制室44与环境空气选择性地流体地连接/断开。为此，控制阀36包括入口50、轴52、活塞54和偏压元件56（例如，弹簧）。活塞54利用合适的卡环（snap ring）57接合于轴52。在活塞54的与入口50相对的侧部上，通路58使控制阀36与出口室42接合。第一密封件（例如，O形环）60被提供，以使活塞54密封流体地接合于空气入口50的台肩62。以类似的方式，第二密封件（例如，O形环）64被提供，以使活塞54密封流体地接合于通路58的台肩66。

当控制阀36处于如图3中所示的关闭位置中时，偏压元件56作用在台肩68上，以推动密封件60抵靠台肩62，从而密封空气入口50，从而阻止环境空气通过通路70进入控制室44。控制室44因此通过通路58与出口室42流体地接合。当控制阀36处于打开位置中时，如图4中所示，控制阀36工作，以推动轴52和活塞54远离入口50，将密封件64压在台肩66上。因此，环境空气可通过通路70进入通过入口50并到达控制室44中。该环境空气在向下方向上推动阀组件46，使入口室40通向出口室42。

特别地，阀组件46包括将出口室42与控制室44流体地分隔开的隔膜80、板82、偏压元件84（例如，弹簧）、保持元件86、阀杆88和阀座90。紧固件92和垫圈94使隔膜80和板82接合于阀杆88。偏压元件84定位在保持元件86与板82之间。当控制阀36处于图3的关闭位置中时，密封件60被压在台肩62上，使输出室42和控制室44流体地接合。在出口室42与控制室44之间没有压力差的情况下，偏压元件84朝向控制阀36推动板82和隔膜80，迫使室44中的空气进入通路58中。

当控制阀36处于图4的打开位置中时，密封件64被压在台肩66上。当出口室42经受来自起动泵12的负压时，环境空气进入入口50并且通过通路70，以迫使隔膜80偏斜且压缩偏压元件84，移动阀杆88以脱离与阀座90的接触。因此，在起动泵12的操作期间，空气被允许通过入口端口32中的一个从相应的吸入口进入入口室40中、进入出口室42中并且通过出口端口34。特别地，在控制阀36处于打开位置中且泵12处于操作中的情况下，出口室42中的由起动泵12造成的负压在控制室44（其通过入口50而通向环境空气）与出口室42之间形成压差。该压差促使隔膜80向下偏斜，将阀杆88从与阀座90的接合中释放，使入口室40流体地接合于出口室42。

图5示出了在操作起动阀18和起动泵12中的一个时使用的开关100。如所示的，开关100是按钮开关，其中操作者可按下并保持开关100，以实现控制阀36的打开以及起动泵12的操作。为此，开关100可为单掷双极开关，其包括连接器102、104和106。在一个实例中，连接器102与连接器38（图3和4）接合以操作控制阀36。只要开关100被按下，控制阀36保持打开以允许离心泵14的起动。以类似的方式，连接器104连接于起动泵12，使得开关100的操作启动起动泵12的操作。连接器106可与控制系统20接合，以提供开关100处于操作中的信号。

图6是用于操作起动系统10的示例性方法的流程图，其中使用阀V1和吸入口I1来起动离心泵14。附加地参照图1，方法150开始于步骤152，其中起动泵12处于断开位置中，并且多个起动阀18中的每个都处于关闭位置中。因此，起动系统10与环境空气流体地隔离开并且保持恒定的压力。在步骤154，将吸入口I1接合于水源。吸入口I1用点划线示出，以表明其与水源接合。

在步骤156，使控制开关100（图5）操作以打开阀V1（也以点划线示出）并将起动泵12切换到接通位置。在该步骤中，使相应的控制阀36打开以使阀V1的相应控制室44暴露于环境空气，允许空气从入口室40到达出口室42。接着，在步骤158，起动泵12操作以从吸入口I1去除空气。特别地，起动泵12操作，以沿空气路径A1、A2和A3泵送空气，如图1中所示。

在步骤160，当空气离开吸入口I1时，沿水路径W1和W2从水源泵送水以到达离心泵14。水将继续沿路径W1和W2流动，直到离心泵14内的压力达到表明离心泵14被起动的值。在步骤162使离心泵14接通，以沿水路径W3将水泵送至出口24。一旦离心泵14处于操作中，方法150可回到步骤152，其中，起动泵12处于断开位置中，并且起动阀18处于关闭位置中。在一个实例中，开关100可由操作者释放，所述操作者关闭相应的控制阀36，使阀V1移动到图3的关闭位置。

虽然已参照优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将认识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可对形式和细节进行改变。

Claims (18)

1.一种用于起动离心泵的起动阀，包括：

壳体，限定入口室和出口室，所述入口室适于接合至所述离心泵的吸入口，并且所述出口室适于接合至起动泵；

阀组件，流体地定位在所述入口室与所述出口室之间；以及

控制阀，能操作地接合至所述阀组件，以使所述入口室流体地连接至所述出口室，使得所述起动泵能从所述吸入口和所述离心泵去除空气。

2.根据权利要求1所述的起动阀，其中，所述控制阀是接合在所述壳体中的控制室与环境空气之间的电磁阀。

3.根据权利要求1所述的起动阀，其中，所述壳体进一步限定能选择性地与所述出口室和环境空气接合的控制室。

4.根据权利要求3所述的起动阀，进一步包括将所述出口室与所述控制室流体地分隔开的隔膜。

5.根据权利要求4所述的起动阀，其中，所述隔膜接合于所述阀组件，使得当所述隔膜远离所述控制室而偏斜时，所述阀组件打开以允许空气从所述入口室到达所述出口室。

6.根据权利要求3所述的起动阀，其中，所述控制阀包括具有第一密封件和第二密封件的活塞，所述第一密封件被构造成相对于所述出口室密封所述控制室，所述第二密封件被构造成相对于环境空气密封所述控制室。

7.一种能与具有多个吸入口的离心泵接合的起动阀系统，包括：起动泵；

多个起动阀，每个起动阀均与所述离心泵的所述多个吸入口中的一个吸入口流体地接合，所述多个起动阀中的每个起动阀均与所述起动泵流体地接合；

控制系统，接合至所述多个起动阀中的每个起动阀，以选择性地使所述多个起动阀中的每个起动阀在打开位置与关闭位置之间转换，其中，当所述多个起动阀中的一个起动阀转换到所述打开位置时并且在所述起动泵的操作期间，空气从与所述多个起动阀中的所述一个起动阀相对应的吸入口抽出。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述多个起动阀中的每个起动阀均包括控制室和控制阀，所述控制阀被构造成当所述起动阀处于所述打开位置中时将所述控制室流体地接合至环境空气。

9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述多个起动阀中的每个起动阀均包括出口室和导管，所述导管将所述出口室与所述起动泵流体地接合，并且此外其中，当所述多个起动阀中的每个起动阀均处于所述关闭位置中并且所述起动泵处于断开位置中时，每个导管、每个出口室和所述起动泵与环境空气流体地隔离开。

10.根据权利要求7所述的系统，其中，所述控制系统包括与所述多个起动阀中的每个起动阀和所述起动泵接合的多个开关。

11.根据权利要求7所述的系统，其中，所述多个起动阀中的每个起动阀均包括：

壳体，限定入口室和出口室，所述入口室适于接合至所述离心泵的相关联的吸入口，并且所述出口室适于接合至所述起动泵；

阀组件，流体地定位在所述入口室与所述出口室之间；以及

控制阀，连接至所述控制系统，所述控制阀能操作地接合至所述阀组件以使所述入口室流体地连接至所述出口室，使得所述起动泵能从所述相关联的吸入口和所述离心泵去除空气。

12.一种起动具有多个吸入口的离心泵的方法，包括：

提供具有起动泵和多个起动阀的起动系统，所述多个起动阀中的每个起动阀均流体地接合至所述多个吸入口中的一个吸入口；

使所述多个起动阀中的一个起动阀通向环境空气；以及

操作所述起动泵，以从与所述多个起动阀中的所述一个起动阀相对应的吸入口去除空气。

13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：

使所述吸入口接合至水源；以及

通过所述吸入口将水提供给所述离心泵。

14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：

操作所述离心泵，以使水转移到出口。

15.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：

关闭所述多个起动阀中的所述一个起动阀；以及

使所述起动泵切换到断开位置。

16.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：

使所述多个起动阀和所述起动泵与环境空气流体地隔离开。

17.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：

操作控制系统的开关，以打开所述多个起动阀中的所述一个起动阀并且接通所述起动泵。

18.根据权利要求12所述的方法，其中，所述多个起动阀中的每个起动阀均包括：

壳体，限定入口室和出口室，所述入口室适于接合至所述离心泵的相关联的吸入口，并且所述出口室适于接合至所述起动泵；

阀组件，流体地定位在所述入口室与所述出口室之间；以及

控制阀，能操作地接合至所述阀组件，以使所述入口室流体地连接至所述出口室，使得所述起动泵能从所述相关联的吸入口和所述离心泵去除空气。

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