專利名稱：阻燃壓力平衡閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如權(quán)利要求1的前序所述的一種阻燃壓力平衡閥。
一種這種形式的閥，例如，是日本橫濱的Niikura Kogyo公司所擁有的一種商品。這種閥，例如，可用在航運業(yè)中，用于平衡油輪裝載液體艙中的不適當(dāng)?shù)倪^大的壓力和過小的壓力。特別是在充滿和排空這些液體艙的過程中和在由環(huán)境條件的改變所造成的溫度變化的情況下，會產(chǎn)生這種過大壓力和過小的壓力。根據(jù)IMO決議A.519(13)的MSC/Circ.373標(biāo)準(zhǔn)(該標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成1974所通過的SOLAS協(xié)議的Ⅱ-1/5S.1.5規(guī)程的一個實施規(guī)則)，對這種閥所提出的一個重要要求是當(dāng)該閥打開時，氣體速度必需立即達(dá)到30米/秒，并且這個速度要一直保持至該閥再次關(guān)閉為止。如果排出的氣體燃燒，則這樣可防止火焰竄入該液體艙中。在向降低壓力的該液體艙中充氣的過程中，使一股極小的強(qiáng)氣流進(jìn)入該液體艙中是很重要的，這樣，可燃?xì)怏w就不能從該液體艙中逸出。因此，該閥能非常迅速地打開和非常迅速地關(guān)閉是非常重要的。這種閥一般稱為“高速排氣口”。
當(dāng)使用這些已知的閥時，利用下述原理，可使閥迅速打開。在關(guān)閉條件下，通過相對的剩余壓力在剩余壓力一側(cè)作用在閥體上的力，作用在沿閥打開方向突出的、并與第一閉合處的圓周邊緣相鄰接的一個表面上。當(dāng)該相對的剩余壓力達(dá)到超過與打開方向相反作用的關(guān)閉力的值時，該閥體在打開方向移動，并且該閥沿著該第一閉合處打開。這樣，該相對的剩余壓力也作用在沿著閥的打開方向突出并被第二閉合處的圓周邊緣封閉的較大的表面上。結(jié)果，由該相對的剩余壓力作用在該閥體上的力突然增加，使該閥非常迅速地打開。就該閥能迅速打開這點而言，一般認(rèn)為，該已知的閥是足夠有效的。
這種已知的閥的一個缺點是其閥體不能立即關(guān)閉，而是在關(guān)閉過程中，會再次反跳過來。這會造成一股平均速度較低的暫時中斷的氣流，這就帶來會引起火焰前部通過該閥逆燃的實際危險。另外，該閥體的反跳會造成該閥產(chǎn)生相當(dāng)大的磨損，從而增加了沿著閉合處的密封泄漏的機(jī)會。
另外，在該閥給定尺寸的基礎(chǔ)上，為了使極易燃燒的氣體以集聚的狀態(tài)離開該閥的距離較遠(yuǎn)，因而可以進(jìn)一步限制火災(zāi)、爆炸和中毒的危險，希望出口速度較高；或者，如果該出口速度保持一樣，希望將閥做得較緊湊、較輕。
本發(fā)明的目的是要提供一種壓力平衡閥，該閥在關(guān)閉過程中不易反跳，從而與現(xiàn)有的閥比較，在同樣的相對剩余壓力下，可得到較高的氣體出口速度。
根據(jù)本發(fā)明，這個目的是這樣來實現(xiàn)的在本文第一段所述的那種形式的閥中，該第二閉合處在閥的打開方向上與該第一閉合處隔開一定距離。
根據(jù)本發(fā)明的閥能比較恰當(dāng)?shù)仃P(guān)閉、閥體不會反跳是由下述原因促成的。
在該閥關(guān)閉的過程中，由于在殼體內(nèi)運動的閥體所引起的仍在外溢的氣體的通道尺寸改變的量較小，因此，當(dāng)該閥關(guān)閉時，在閥打開方向上作用在該閥體上的力沒有增加，或增加較少。
由于在閥的打開方向上，該第一和第二閉合處彼此處在互相錯開的位置，因此，它們之間的腔，在閥打開方向上的長度較大。這樣，當(dāng)該閥體移動一個特定距離時，該第一和第二閉合處之間的該腔的相對容積變化比在已知閥的情況下較小。這又造成在該閥關(guān)閉過程中，在這個腔中的壓力，比在第一和第二閉合處在閥的打開方向上位于同一高度的閥的情況下，突然增加較小。而上述該閥的關(guān)閉，在閥的第一和第二密封已經(jīng)大部分被閉合的同時，又可使該第一和第二閉合處之間的該腔的容積進(jìn)一步減小。
相應(yīng)地，在該第一和第二閉合處之間的該腔中的較大容量的空氣還形成一個大的緩沖器，使得在該閥關(guān)閉過程中，該閥體的關(guān)閉速度受到制動。因為在閥的打開方向上該腔的長度較大，在該第二閉合處封閉后，該閥體可以在一個較大范圍上，逐漸地被制動，這就可以防止了該閥體反跳。在該第二閉合處再次被封閉之后，該閥的進(jìn)一步緩慢關(guān)閉不會造成氣流速度暫時降低，因為該閥沿著其外封閉邊緣已經(jīng)關(guān)閉。這樣，除了在出口側(cè)沿著該第二閉合處有輕微泄漏之后，再不會有更多氣體從該閥外溢。
在根據(jù)本發(fā)明的閥中，在排出的過程中，氣體通過該閥所經(jīng)過的通道比在該已知閥的情況下方向改變少得多，因為氣體向著上述打開的第二閉合處的徑向移動是伴隨著該氣體在打開方向的移動同時進(jìn)行的，而該在閥打開方向的移動基本上是與通道的流動方向平行的。結(jié)果，通過該打開的閥流出的氣體所受到的阻力較小，因此可以得到高的出口速度。由于外溢氣體的流動紊流小，因此可以使流出的氣體，在一個大距離上作良好的垂直通流流動，從而可以更遠(yuǎn)地深入周圍環(huán)境中。另外，氣流中的有限制的紊流還是有利的，因為，這樣可以進(jìn)一步限制火焰前部通過該閥的逆燃的危險。
下面，將在目前認(rèn)為是最優(yōu)選的實例的基礎(chǔ)上，參照附圖來進(jìn)一步說明本發(fā)明，其中

圖1～3為在圖4的Ⅰ-Ⅰ線上所取的根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的閥在不同的工作狀態(tài)下的截面?zhèn)纫晥D；和圖4為在圖3的Ⅳ-Ⅳ線上所取的一個截面圖。
根據(jù)所示的示例性實施例的阻燃壓力平衡閥由具有一個通道2的一個殼體1和一個閥體3組成。該閥體3利用肋條4在該殼體1中導(dǎo)向，肋條4的外邊緣5緊靠在該殼體1圓柱形內(nèi)壁6上。在該閥大致安裝在圖1～3所示位置的工作條件下，在剩余壓力作用下，克服該閥體重量形式的關(guān)閉力的作用，該閥體3可以相對于該殼體1在閥的打開方向(箭頭7)上從圖1所示的關(guān)閉位置移動至圖3所示的排出位置。
在關(guān)閉位置時，該殼體1和該閥體3形成該通道2的第一閉合處8，和與該閉合處串聯(lián)的該通道2的第二閉合處9，而在該二個閉合處之間為一個腔10，在根據(jù)所示的示例性實施例的閥的圓柱形結(jié)構(gòu)中，在該第一閉合處8和第二閉合處9之間的腔10，除了由徑向方向的肋條4形成的阻斷以外，均為環(huán)形形狀。
在閥打開方向7上突出的、并被該第二閉合處9的圓周邊緣封閉的表面比在該閥打開方向7上突出的、并被該第一閉合處8的圓周邊緣封閉的表面大些。另外，該閉合處8和9設(shè)計成使得，如果該閥體3處在該殼體1中的關(guān)閉位置和排出位置之間的一個過渡位置時，該第一閉合處8打開，而該第二閉合處9關(guān)閉。圖2表示根據(jù)本示例性實施例的閥體3處在這個過渡位置的閥。
當(dāng)在該第一閉合處8的上游，通道2中的相對的剩余壓力增加，使作用在該閥體3上的力超過該閥體3的重量時，則可克服重力的作用，將該閥體推至圖2所示的位置。因為該第一閉合處8打開，因此，相對的剩余壓力此后也可以深入至構(gòu)成該腔10的通道2的部分中。結(jié)果，該閥體3的在閥打開方向7上突出的、并有剩余壓力作用在其上的表面，突然從直徑等于該第一閉合處下面的通道直徑的表面，增加至其直徑等于在該腔10的區(qū)域內(nèi)殼體1的外壁6的內(nèi)徑的表面。這種有剩余壓力作用在其上的該閥體3的表面的突然的相當(dāng)大的增加可使該閥體3以非常高的速度移動至圖3所示的排出位置。
為了防止在閥打開過程中，該閥體3從該殼體1中脫出，該殼體1包括幾個擋肩11，它們與肋條4上的凹部12配合工作。為了防止該閥體3在該殼體1內(nèi)轉(zhuǎn)動，從而使該肋條4可以沿著該擋肩11通過，例如可以在該閥體3放置定位后，設(shè)置一些卡爪(沒有示出)。
該殼體1還包括一個凸緣18，該殼體可以利用該凸緣安裝在一個管路的凸緣上。
該第二閉合處9在閥的打開方向7上與該第一閉合處8隔開一定距離。
結(jié)果，氣體通過該閥的通道方向只有較有限的改變。流向該第二閉合處9的氣流的徑向向外偏轉(zhuǎn)是伴隨著著氣流在閥打開方向7的進(jìn)一步移動同時發(fā)生的，而該移動基本上是與通道2的流動方向平行的，因此可使氣流繼續(xù)其流動過程。
由于沿著具有一個流動過程的通道通過該打開的閥流出的氣體所受到的阻力小，因此可以得到高的出口速度。另外，由于該外溢的氣流紊流小，因此還可以促使在一個大距離上在周圍環(huán)境中形成該流出氣體的一股集聚的通流流動，從而可以更遠(yuǎn)地深入至周圍環(huán)境中。另外，由于氣流的有限的紊流，因此，可以進(jìn)一步限制通過該閥的火焰前部的逆燃的危險。
在該閥關(guān)閉過程中，外溢氣體的通道與該閥體3在該殼體1中的位置關(guān)系很小。更具體地說，在該閥關(guān)閉過程中，氣體的偏轉(zhuǎn)，如果不是完全沒有增加的話，其增加也非常小。結(jié)果，由氣流偏轉(zhuǎn)增強(qiáng)引起的在閥打開方向7上作用在該閥體3上的力沒有增加，或增加非常少。
由于在閥打開方向7上，該第一和第二閉合處8,9彼此處在相互錯開的位置上，因此，在閥打開方向7上，上述腔10的長度較大。這樣，在該閥體3移動一個特定距離的過程中，該腔10的容積變化較小。反過來，在該閥關(guān)閉過程中，隨著該腔10的容積減小，該腔10中的壓力不會突然增大，而這種突然增大往往會促使該閥體3反跳。
另外，由于在閥打開方向7上，該閉合處8和9彼此處在相互錯開的位置，因此該腔10的容積較大。該腔10中的空氣形成一個大的緩沖器，使得在該閥關(guān)閉過程中，向后運動的該閥體3的速度受到制動。因為該腔10在閥的打開方向7上的長度大，因此，該閥體3可以在一個大范圍內(nèi)逐漸被制動，這就可以在該第二閉合處9關(guān)閉后，防止該閥體3反跳。反跳是由于氣體速度突然減小，而不是逐漸減小，因為，該第二閉合處剛一關(guān)閉，該閥就關(guān)閉了，完全不漏氣或至少是實際上不漏氣。
我們發(fā)現(xiàn)，在關(guān)閉狀態(tài)下，該第二閉合處9最好不是完全不漏氣的，這樣，該第一閉合處8的關(guān)閉不會受到該腔10中的殘留的剩余壓力的阻礙。在過渡狀態(tài)下，甚至允許相當(dāng)大的氣流通過該第二閉合處。重要的只是在該閥體3下面，必需建立足夠的壓力，以便迅速地將該閥體3移動至圖3所示的排出位置。
在本發(fā)明的框架范圍內(nèi)，該第二閉合處可以位于該殼體的外面或內(nèi)面。為了限制氣流所受的阻力和限制紊流，該第一和第二閉合處8,9中的每一個，最好分別由該閥體3的關(guān)閉表面13和14和與上述關(guān)閉表面13,14配合工作的、分別在該殼體1中的閥座15和16構(gòu)成。該關(guān)閉表面相對于閥的打開方向7是沿徑向向外的，而該閥座15,16相對于閥的打開方向7是沿徑向向內(nèi)延伸的。結(jié)果，在排氣過程中，氣流只偏轉(zhuǎn)得很有限。
為了使該第一閉合處8比該第二閉合處打開更瞬時和更迅速，從而在閥打開過程中有利于該閥體3非常迅速地向著排出位置移動，最好，在該殼體1中，該第一閉合處具有面向閥打開方向7的一個錐形或平的閥座15，而該第二閉合處9，在殼體1中具有與閥打開方向7平行的一個閥座16。這還有一個優(yōu)點，即在閥打開方向7上，該閥座與該第一和第二閉合處8,9的封閉表面之間的尺寸變化，對該閥的動作沒有實質(zhì)性的影響。
另外，假如該第二閉合處的閥座事實上略呈錐形，但比該第一閉合處的閥座更加與閥的打開方向7平行，則也可使該閥體3迅速移動。
該閥體3的橫截面在閥打開方向7上是向著該第二閉合處9的關(guān)閉表面14逐漸增大的。這點進(jìn)一步限制了在該閥中的氣流所受到的空氣阻力，并可以形成強(qiáng)烈集聚的、紊流小的、能以集聚形式更遠(yuǎn)地深入至周圍空氣中的外溢氣流。
另外，末端朝向閥的打開方向的該閥體3的末端17的錐形結(jié)構(gòu)，有助于在排氣過程中集聚和遠(yuǎn)遠(yuǎn)地深入至周圍空氣中的氣流的形成。
由于該閉合處8,9在閥打開方向7上是處在互相錯開的位置，因此，根據(jù)所示例子的該閥形狀是細(xì)長的，其殼體1不突出在凸緣18之外。這意味著，當(dāng)安裝裝有根據(jù)本實施例的閥的管路時，不需要在管路的相鄰末端之間保持附加的距離，以便為要安裝的閥提供空間。
根據(jù)本發(fā)明的閥所能達(dá)到的低阻力可通過試驗結(jié)果說明。對于一個使用一根ND-100連接管路的閥，在壓力下降為0.17巴時，可以得到3000米3/時的流量，氣體速度可達(dá)到大約100米/秒。因為在一個特定極限之上的剩余壓力關(guān)系到以非常大的流量排氣，這種排氣一般只需要較短的時間，從而，使得在每一種情況下，在從油輪的液體艙中排出氣體的過程中可能產(chǎn)生的潛在危險狀況，相應(yīng)地也只占一個較短的時間。
在本發(fā)明的框架范圍內(nèi)，可以有許多其他的實施例。例如，可以利用不同的力(例如，彈簧力或磁力，而不是重力)來在與閥打開方向相反的方向上，推壓該閥體。另外，該閥體的上游末端也可作成錐形形狀，相應(yīng)地，該通過殼體的通路可以進(jìn)一步用來限制該閥中的空氣阻力。
權(quán)利要求
1.一種阻燃壓力平衡閥，它包括一個具有一個通道(2)的殼體(1)，該通道(2)在出口方向上向周圍環(huán)境敞開；和一個閥體(3)，它在該殼體(1)內(nèi)導(dǎo)向，在工作條件下在剩余壓力作用下克服一個關(guān)閉力，該閥體(3)可以相對于該殼體(1)，在基本上與所述排出方向平行的閥打開方向(7)上，從一個關(guān)閉位置向著一個排出位置移動；其中，該殼體(1)和該閥體(3)形成該通道(2)的一個第一閉合處(8)，以及與該閉合處串聯(lián)的該通道(2)的一個第二閉合處(9)，同時在該二個閉合處之間為一個腔(10)；又其中，在該閥打開方向(7)上突出并被該第二閉合處(9)的圓周邊緣封閉的表面，比在閥的打開方向(7)上突出并被該第一閉合處(8)的圓周邊緣封閉的表面大些；和又其中，該閉合處(8,9)設(shè)計成，如果該閥體(3)處在位于該關(guān)閉位置和排出位置之間的一個過渡位置上時，該第一閉合處(8)打開，而該第二閉合處(9)至少部分地關(guān)閉；其特征在于，在閥打開方向(7)上，該第二閉合處(9)與該第一閉合處(8)隔開一定距離。
2.如權(quán)利1所述的一種閥，其特征為，該第一和第二閉合處(8,9)中的每一個均為由該閥體(3)的一個關(guān)閉表面(13,14)和該殼體(1)中的一個閥座(15,16)所構(gòu)成，該關(guān)閉表面相對于閥的打開方向(7)是沿徑向朝向外部的，而該閥座與該關(guān)閉表面配合工作，并且是相對于閥的打開方向(7)沿徑向朝向內(nèi)部的。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種閥，其特征為，該第一閉合處(8)在該殼體(1)中具有一個錐形或平的閥座(15)，閥座(15)面對閥的打開方向(7)，而該第二閉合處(9)在該殼體(1)中具有一個閥座(16)，閥座(16)比該第一閉合處(8)的閥座(15)更加平行于閥的打開方向(7)。
4.如權(quán)利要求3所述的一種閥，其特征為，該第二閉合處(9)的閥座(16)與該閥的打開方向(7)平行延伸。
5.如上述權(quán)利要求中任何一條所述的一種閥，其特征為，該第二閉合處(9)是由該閥體(3)的一個關(guān)閉表面(14)和該殼體(1)中的一個閥座(16)互相配合形成的，并且該閥體(3)的橫截面在閥的打開方向(7)上是向著該關(guān)閉表面逐漸增大的。
6.如上述權(quán)利要求中任何一條所述的一種閥，其特征為，該閥體(3)具有一個朝向該閥打開方向(7)的錐形的末端。
全文摘要
一種阻燃的壓力平衡閥,包含一個在一個殼體(1)中導(dǎo)向的閥體(3)。在剩余壓力作用下,該閥體(3)可從一個關(guān)閉位置移動至一個排出位置。該殼體(1)和該閥體(3)形成一個第一閉合處(8)和與之串聯(lián)的一個第二閉合處(9)。在閥打開方向(7)上突出的該第二閉合處(9)的表面比在閥打開方向(7)上突出的該第一閉合處(8)的表面大些。因此,在閥打開過程中,該第一閉合處(8)在該第二閉合處(9)之前打開,從而,在閥打開過程中,剩余壓力作用在一個增大的表面上,使該閥迅速打開。在閥的打開方向(7)上,該第二閉合處(9)與該第一閉合處(8)隔開一定距離。結(jié)果,可得到較好的關(guān)閉性能,并且和流出氣體出口速度增大。
文檔編號F16K17/04GK1214762SQ97193410
公開日1999年4月21日 申請日期1997年3月3日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月1日
發(fā)明者艾德·阿爾伯特·范德費爾德 申請人:艾德·阿爾伯特·范德費爾德