專利名稱：卸壓閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于盛有壓力流體的容器的卸壓閥。
技術(shù)的回顧在1989年8月15日公布的美國(guó)專利4,856,547號(hào)中，發(fā)表了一個(gè)用于盛有壓力流體的容器的緊急卸壓閥，它包括一個(gè)閥體、閥座、擋板閥、支承擋板閥的軸和彈簧裝置；閥體構(gòu)成一個(gè)通過該閥體從與容器內(nèi)部連通的第一端通向與周圍大氣連通的第二端的通道，閥座包圍著該通道，支承擋板閥的軸圍繞與上述通道縱向軸線垂直的軸線、在關(guān)閉通道并與閥座維持緊密接觸的第一位置和在閥體內(nèi)部、不會(huì)妨礙通道的第二位置之間轉(zhuǎn)動(dòng)，彈簧裝置在軸和閥體之間動(dòng)作，當(dāng)在通道的第一和第二端之間的壓力差小于預(yù)先設(shè)定的數(shù)值時(shí)，彈簧裝置以足以使擋板閥保持在所述第一位置的力矩，將擋板閥推入所述第一位置；彈簧裝置包括暴露在裝有閥的容器熱環(huán)境中的彈簧，該彈簧當(dāng)由暴露在熱環(huán)境中時(shí)會(huì)喪失其彈簧特性的材料制成，這種熱環(huán)境會(huì)使壓力容器的壁的強(qiáng)度降低，從而，在該彈簧暴露在這種熱環(huán)境中之后，大大減小了由所述彈簧裝置加在閥上的總的關(guān)閉力矩。
最好，彈簧裝置包括平行作用在所述擋板閥上的多個(gè)彈簧，它包括第一個(gè)彈簧和至少一個(gè)另外的彈簧，第一個(gè)彈簧是暴露在容器熱環(huán)境中的彈簧，而另外的彈簧受到保護(hù)，不受容器熱環(huán)境的侵害，從而在所述第一個(gè)彈簧喪失其彈簧特性后，另外的彈簧可以保持作用在所述擋板閥上的預(yù)先設(shè)定的最小關(guān)閉力矩。
試驗(yàn)表明，這種閥的功能是滿意的，但在制造過程中要保證閥芯和閥座滿意的配合比較困難，并且在安裝過程和使用中，以及在閥的整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)要保持閥芯與閥座的這種配合也比較困難。
發(fā)明梗概本發(fā)明的目的就是針對(duì)這個(gè)問題。
通過將擋板閥作成兩個(gè)單獨(dú)的零件，即閥片及其支承臂，并將兩個(gè)零件用萬向接頭連接起來，防止兩個(gè)零件之間出現(xiàn)有限的游隙，這樣使取得和保持閥芯與閥體之間的精確配合就不是那么至關(guān)重要了。閥座通過O形圈放置在尺寸稍大的圓柱形孔中，O形圈不僅是圍繞閥座的氣體密封，而且允許閥座在其位置處作微小的浮動(dòng)，這樣，可以進(jìn)一步改善閥芯與閥座的配合。
本發(fā)明的其他特點(diǎn)從下面對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的說明中將會(huì)清楚。
附圖的簡(jiǎn)要說明圖中

圖1表示根據(jù)本發(fā)明的卸壓閥的平面圖，它處于關(guān)閉狀態(tài)下，并部分剖開，以顯示某些內(nèi)部零件；圖2表示在關(guān)閉狀態(tài)下的卸壓閥的垂直徑向截面，但虛線表示當(dāng)卸壓閥部分打開時(shí)，擋板閥所處的位置和某些相關(guān)的零件。
優(yōu)選實(shí)施例說明附圖所示的閥是對(duì)4,856,547號(hào)美國(guó)專利的改進(jìn)，但其在許多方面與那個(gè)閥是相似的。
參見附圖，卸壓閥具有閥體2，它通過螺釘6固定在一個(gè)法蘭4上，而附著在裝盛有壓力流體的容器的外壁的一個(gè)孔上，這種容器典型的為運(yùn)送液化石油氣或其他易揮發(fā)的易燃的和/或有毒液體的罐裝車。為了在閥和罐壁之間得到良好的密封，法蘭4的一個(gè)部分10進(jìn)入容器的孔中，法蘭4由螺釘、通過孔12固定在容器壁上，在壁和法蘭4之間的槽14中可設(shè)有密封。
閥體和法蘭構(gòu)一個(gè)縱向通道，該通道在正常情況下被擋板閥16關(guān)閉，擋板閥16具有截錐形閥表面27，截錐形閥表面27與一個(gè)閥座18上的與之互補(bǔ)的截錐形閥表面29接合，閥座18由閥體2固定在法蘭4的孔8內(nèi)。O形圈20環(huán)繞閥座18的外圓周，閥座18的直徑比孔8略小一些(例如，對(duì)于大約為10厘米的O形圈，閥座外徑減小約1毫米)，這樣，O形圈的阻力允許閥座18在其自身所在平面內(nèi)作微小浮動(dòng)。
利用放在閥座槽中、在閥16的周邊下面的O形圈22可以保證閥16和閥座18之間不漏氣的密封，但是，結(jié)構(gòu)是這樣設(shè)計(jì)的，即甚至在沒有O形圈的情況下，通過閥表面27和29的配對(duì)接合，閥16也可以得到實(shí)質(zhì)上的密封。擋板閥16由在軸28上的臂26支承，軸28與閥體的縱向通道的縱向軸線及其一個(gè)側(cè)面垂直。為了使閥16的表面27與閥座18中的表面29精確地對(duì)中，閥16設(shè)有一個(gè)帶有球頭19的軸向接頭17，軸向接頭17伸入臂26上的一個(gè)孔21中，這個(gè)孔21具有容納頭部19的半球形端部，銷子23將頭部19保持在孔中。這樣，在臂26和閥16之間形成一個(gè)萬向接頭，該萬向接頭允許閥16作微小的繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，因此閥16能適應(yīng)閥座18的微小的不對(duì)中情況。
軸28由軸承30的軸瓦支承在垂直槽32的兩側(cè)，當(dāng)擋板閥16打開時(shí)，垂直槽32包容著臂26，并且該槽32形成在靠著閥體2和用螺釘35固定在法蘭4上的支承塊34中。支承塊34使在閥座18上面的閥通道部分變成扁圓形，這樣，當(dāng)擋板閥16從閥座18向上完全打開、并靠著支承塊34時(shí)，這一部分通道的橫截面積基本上為常數(shù)。
軸28的軸承30放置在支承塊34的孔36的內(nèi)部?jī)啥松?。螺旋形扭轉(zhuǎn)彈簧70安裝在孔36內(nèi)，并與軸28同軸，彈簧70的一端固定在軸28上，而另一固定在閥體2上，彈簧70受到預(yù)先加載，以便將預(yù)先設(shè)定的關(guān)閉力矩加到擋板閥16上，使擋板閥16克服容器內(nèi)容物的壓力，保持與閥座18的密封接合。當(dāng)閥16打開時(shí)，彈簧70保持作用在閥16上的關(guān)閉力矩。固定在軸28兩端上的手柄臂42，用于控制軸28和彈簧70的位置。
當(dāng)閥關(guān)閉時(shí)，每一個(gè)手柄臂42都處于垂直位置，手柄臂42在其遠(yuǎn)端作有縱向槽44，設(shè)有槽48的滑動(dòng)橫軸46放在縱向槽44內(nèi)，槽48與兩個(gè)同心的拉力彈簧50和52的最后一圈連接?？上鄬?duì)于閥體16作繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的另一臂54由軸28平行、穿過在支承塊34的相反一側(cè)上的法蘭4的一個(gè)部分58的樞軸銷56支承著。利用作用在部分58之上的閥體壁上的調(diào)整螺釘62，可以保持這個(gè)臂54寸于閥體垂直軸線的最小傾斜度。在臂54的遠(yuǎn)端的橫桿64的每一末端形成有槽66和固定凸臺(tái)68，槽66與彈簧50和52的相反一端的最后一圈連接。臂42和槽66相對(duì)于閥體16，在橫向是偏置的，因此，彈簧50和52被支承著，與閥體不接觸。
在使用中，調(diào)整螺釘62被這樣調(diào)整，即閥16中的彈簧50、52和70所產(chǎn)生的關(guān)閉力之和，使得除非容器內(nèi)的壓力超過預(yù)先設(shè)定的數(shù)值，例如1750千帕，否則閥不會(huì)開始打開。典型的情況是，這個(gè)關(guān)閉力的大部分是由彈簧50和52產(chǎn)生的，余額才由彈簧70提供。當(dāng)容器內(nèi)的壓力繼續(xù)升高時(shí)，閥進(jìn)一步打開，彈簧所施加的返回力開始增加。然而，當(dāng)擋板閥16打開時(shí)，臂42大大地偏離其垂直位置，直至橫軸46滑向槽44下方為止，這樣，臂42的有效杠桿作用減小，隨著彈簧和臂之間的夾角減小，這種杠桿作用進(jìn)一步減小。這個(gè)減小的杠桿作用產(chǎn)生這樣的效應(yīng)，即，一旦閥達(dá)到一定的開度，閥將運(yùn)動(dòng)至全開的位置而使容器內(nèi)的壓力不會(huì)進(jìn)一步增加，這是卸壓閥理想的特性，因?yàn)樵陂y沒有完全打開時(shí)即有多余壓力的少量排出，而在緊急情況下，壓力還沒有完全超過時(shí)，閥就可完全打開。當(dāng)閥打開時(shí)，這時(shí)閥通道的近似為常數(shù)和完全沒有障礙的橫截面有助于使通過給定尺寸的閥的氣體或液體流量達(dá)到最大。正常情況下，閥的關(guān)閉特性與打開時(shí)所述的特性相反。將伸長(zhǎng)特性不同的彈簧50和52組合起來，可以進(jìn)一步控制開啟特性。
在極限溫度條件下，例如，當(dāng)容器遭受嚴(yán)重火災(zāi)時(shí)，彈簧50和52還起另外的作用。任何可能威脅容器壁結(jié)構(gòu)整體性的、席卷容器的火焰，不論它是由于非由容器中的材料燃燒引起的，或是由從容器泄出的物質(zhì)燃燒引起的，都可能侵害彈簧50和52，盡管彈簧50和52是不與閥體接觸地支承著的，并且與閥結(jié)構(gòu)的其余部分有相當(dāng)大程度的熱絕緣性。這樣，彈簧將以較小的熱慣性響應(yīng)燃燒熱的作用；但在由于容器壁的強(qiáng)度降低，嚴(yán)重威脅到容器整體性的燃燒條件下，可能達(dá)到這樣的溫度，即材料經(jīng)過適當(dāng)選擇的彈簧將喪失某些或全部彈簧特性。結(jié)果，加在閥上的關(guān)閉力降低，因此，閥的有效開啟壓力也降低，從而使容器卸壓，使壓力降至即使容器壁面強(qiáng)度受到熱損害，也能安全地承受的范圍。但是，彈簧70密閉在靠近通道15的閥體內(nèi)，彈簧在閥體內(nèi)受到保護(hù)，不直接暴露在熱的作用下，并且由通過通道15的氣體或液體冷卻。假設(shè)構(gòu)成該彈簧的鋼為正常等級(jí)的鋼，則該彈簧70甚至在火災(zāi)條件下，至少在容器中保留有壓力流體的時(shí)間內(nèi)，仍保持其彈簧特性，并且當(dāng)不再需要無限制的卸壓以使容器的內(nèi)部壓力保持在安全水平的情況下，可以重新關(guān)閉閥。這時(shí)，盡管有通過閥的流體的冷卻作用，假如閥座的溫度升高超過O形圈材料的分解或熔化點(diǎn)，則O形圈20，22可能會(huì)被燒掉，但是，通過閥、閥座、閥體和法蘭之間的金屬與金屬接觸，仍可得到相當(dāng)程度的密封?？紤]到要裝入的流體的特性，次級(jí)彈簧所加的關(guān)閉壓力應(yīng)很好地選擇，使得在某些適當(dāng)升高的溫度下，該關(guān)閉壓力至少等于流體的蒸汽壓力，這樣，當(dāng)容器中的剩余流體的溫度降至那個(gè)溫度以下時(shí)，閥可以重新關(guān)閉。通過使用不同成份和特性的彈簧50、52，例如這樣安排，使彈簧52在比彈簧50所適應(yīng)的溫度高得多的溫度下仍保持其特性，可以在暴露在火中之后，進(jìn)一步控制其關(guān)閉特性，因此可以獲得能與閥的熱暴露程度更好地適應(yīng)的關(guān)閉力。
安裝好的閥可用金屬或塑料蓋保護(hù)或屏蔽，以避免外界雜物進(jìn)入閥機(jī)構(gòu)中，并可防止第三者擅自對(duì)決定閥的起始開啟壓力的調(diào)整螺釘62進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種蓋應(yīng)該設(shè)計(jì)成當(dāng)閥打開時(shí)，能被拿掉或打開，而在出現(xiàn)包圍容器的嚴(yán)重火災(zāi)的情況下，不保護(hù)彈簧50和52免于暴露在火中。
上述實(shí)施例只是一個(gè)例子，在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的各種改進(jìn)都是可能的。例如，雖然完全相同的彈簧結(jié)構(gòu)可提供更平穩(wěn)加壓結(jié)構(gòu)，彈簧50和52及相應(yīng)的零件可以僅僅安放在閥體的一側(cè)上，或者彈簧50放在一側(cè)，彈簧52放在另一側(cè)上。只要能有相似的功能，初級(jí)彈簧和次級(jí)彈簧的形狀可以與所述的形狀不同。根據(jù)用途的不同，用于制造彈簧50和52的材料可以改變。這些彈簧是這樣安裝的當(dāng)暴露在烈度足以使容器壁強(qiáng)度大大降低的火焰中時(shí)，彈簧的中心螺旋部分很容易達(dá)到白熾火焰中時(shí)，彈簧的中心螺旋部分很容易達(dá)到白熾紅熱狀態(tài)，而使得大多數(shù)通常的彈簧鋼的彈簧特性被破壞。通過選擇其他彈性合金，可以得到在較低溫度下喪失其彈簧特性的彈簧50和/或52。
權(quán)利要求
1.一種用于裝盛壓力流體容器的緊急卸壓閥，它包括一個(gè)閥通道、閥座、擋板閥、通過一個(gè)臂支承擋板閥的軸和彈簧裝置；閥通道通過閥體從與容器內(nèi)部連通的第一端通向與周圍大氣連通的第二端，閥座在通道內(nèi)并包圍通道，通過一個(gè)臂支承擋板閥的軸用于圍繞著與通道的縱向軸線垂直的軸線、在關(guān)閉通道并與閥座有緊密接觸的第一位置和在閥體內(nèi)、不會(huì)阻塞該通道的第二位置之間轉(zhuǎn)動(dòng)，彈簧裝置在軸和閥體之間作用，當(dāng)所述通道的第一和第二端之間的壓力差小于預(yù)先決定的數(shù)值時(shí)，彈簧裝置以足以使所述的擋板閥保持在所述第一位置的力矩將擋板閥推入所述第一位置，其特征在于，所述擋板閥和所述臂為分立部件，一個(gè)萬向接頭將擋板閥和臂連接起來，以允許所述擋板閥相對(duì)于所述臂作有限制地繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，所述擋板閥和閥座具有在所述第一位置上配合的互補(bǔ)的截錐形閥表面，用于在所述閥座和擋板閥之間放有密封圈，用于在所述第一位置上建立不漏氣的密封，并且所述閥座通過一個(gè)O形圈放置在卸壓閥閥通道的孔內(nèi)，該孔的直徑比閥座的外徑稍微大一些，這樣，可允許閥座在其自身平面內(nèi)作有限度的運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的閥，其中，擋板閥具有帶球頭的軸向接頭，該接頭進(jìn)入臂的孔中，該孔的末端為與球頭配合的半球形表面，并且在球頭和孔之間設(shè)有使球頭保持在孔內(nèi)、同時(shí)可做有限度的繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的閥，其中，所述彈簧裝置包括至少一個(gè)暴露在裝有閥的容器的熱環(huán)境中的彈簧，該彈簧由暴露在熱環(huán)境中后會(huì)喪失其彈簧特性的材料制成，這種熱環(huán)境可能造成所述壓力容器壁的強(qiáng)度大大降低，從而可以大大降低在該彈簧暴露在這樣的熱環(huán)境中之后，所述彈簧裝置加在閥上的關(guān)閉力矩。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的閥，其中，所述彈簧裝置包括至少兩個(gè)暴露在容器熱環(huán)境中的彈簧，這些彈簧在不同的溫度下分別喪失其特性。
全文摘要
一種用于壓力流體的容器，如運(yùn)輸易揮發(fā)液體的鐵路罐裝車的卸壓閥具有一個(gè)擋板閥(16)，該擋板閥可以在閥通道內(nèi)、在座落在閥座(18)上并堵住通道的關(guān)閉位置和通道完全不受阻礙的開啟位置之間的轉(zhuǎn)動(dòng)，用于使閥克服有關(guān)壓力而關(guān)閉彈簧裝置(52)包括安裝在外面的彈簧系統(tǒng)，該彈簧系統(tǒng)當(dāng)暴露在可能消弱容器壁強(qiáng)度的火焰條件下時(shí)，會(huì)喪失彈簧特性，從而減小閥的關(guān)閉壓力。擋板閥由球形接頭(19)通過一個(gè)臂支承，可作有限度的繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，閥座利用O形圈(20)安放在閥通道中，使閥座在其本身平面內(nèi)可作有限度的浮動(dòng)。
文檔編號(hào)F16K17/36GK1137309SQ94194440
公開日1996年12月4日 申請(qǐng)日期1994年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月9日
發(fā)明者阿爾貝托·索拉羅利 申請(qǐng)人:赫爾威技術(shù)公司