CN109716001A - 压力释放阀 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于平衡货物箱体和周围大气之间压力的压力释放阀。该阀被布置成使得当该阀处于打开位置时，流出的气体射流的速度在任何时候都不低于预设值。该阀包括阀主体(2)，该阀主体(2)被设计成针对位于货物箱体的结构出口(5a)中的阀座(1)起作用，该阀主体(2)连接到延伸到结构出口(5a)开口(5)中的杆(7)。杆(7)由延伸到结构出口(5a)开口(5)中并固定到结构出口(5a)的框架结构(6)支撑和引导。

Description

压力释放阀
本发明涉及一种压力释放阀(pressure relief valve)，用于平衡货物箱体(cargo tank)和周围大气之间的压力，该阀布置成使得当该阀处于打开位置时，流出的气体射流(out flowing gas jet)的速度在任何时候都不低于预设值(通常为每秒30米)。该阀包括阀主体，该阀主体被设计成针对位于该货物箱体的结构出口(structural outlet)中的阀座起作用，该阀主体连接到延伸到该结构出口开口中的中心杆，该中心杆由延伸到该结构出口开口中并固定到该结构出口的框架结构支撑和引导。
本发明尤其涉及一种用于平衡封闭空间和周围大气之间的压力的压力释放阀。特别地，阀装置用作外部和内部大气之间的连通。本发明通常用于将负载从一个地方运送到另一个地方的船上的货物箱体的通风，但是也可以用于存在加压箱体通风需求的岸上箱体。
已知的现有技术由EP 2478279、WO 2000/075543、WO 2013/083832和WO 2013/068012代表。
本发明特别针对在船上的油、产品和化学品船的使用，以平衡货物箱体中的过压，并在装载和运输期间作为压力保护器。例如，当液体被填充到货物箱体中时，压力将升高，并且相对于预定压力极限，需要对湿的货物上方存在的剩余气体进行通风。
然后，本发明提供了布置竖直向外指向的气体射流从阀流出并以一定速度进入周围大气，该速度在打开程序中的任何时间点都不低于每秒30米。这种速度的原因是一分为二的。一个原因是需要将废气运走，以避免阀下方和船甲板上的贮器中的气体集中(gasconcentrations)。另一个原因是作为一种安全措施，以防阀外出现明火(fire)或火花(spark)且来自箱体的废气会被点燃。从阀流出的速度将确保火焰(flame)远离阀和相应的箱体，因为火焰要么被吹灭，要么在阀头上方一段距离处才燃烧。
来自油船(tank ships)的货物箱体的废气的通风在不同的环境中进行，且本发明考虑到了这一点。作为一个例子，在装载情况下，关于箱体的充分通风常常是有差异的。然后，通常可能需要进行全面的喷出，以覆盖负载泵移动的区域的容量，而在运输过程中，由于箱体和包含在其中的介质的加热，将只需要放出非常有限的量。因此，与装载过程中的通风相反，重要的是，运输过程中的阀具有这样一种功能，即确保阀通过接近比打开压力稍低的压力的流出而关闭，使得最小量的货物由于打开程序而消失。
已知这种性质的其它阀在预定压力下打开，但是由于在阀内产生的流动动力学和空气制动效应(air brake effect)，所以在低压下，这种性质的其它阀在不同程度上关闭。这不仅会影响流出能力，而且废气的速度也会降低。
在本发明的这一部分中，设置有过压阀，该过压阀具有两种明显不同方式的打开程序。一种方式是，开口具有最小开口面积，以及另一种方式是，如果压力上升到预定极限以上，则提供最大开口。这种具有最小开口的方式可以被认为是维护通风，其中较少量废气从箱体中排出，即限制了从箱体向大气的排放。关于各种液体货物的运输，行程(journey)期间的温度差异会影响货物，使得货物根据外部温度的变化而膨胀或收缩。
如果货物箱体外部的温度变得足够高，箱体内的液体将会膨胀，从而压力上升。阀内的第一种方式是释放，并释放较小的通风能力。如果压力增加超过该上述维护通风的极限，则需要更多的通风能力，并且然后阀将进一步提升，且最大程度的喷出将会发生。如果最后一种方式被实施，则重要的是，阀以最大程度工作且不受限制。
与过压阀结合使用的是真空释放阀(B)，该真空释放阀在这里是一种平衡封闭空间中的欠压(sub pressure)和周围大气的阀。类似于过压释放阀，并且经常与过压释放阀结合使用，这种类型的阀用于船和陆基货物箱体。
例如，当箱体外侧的压力高于内侧的压力时，使用这种阀。如果压力增加超过预定极限，阀将被提升，并让周围的空气进入内部箱体大气(internal tank atmosphere)。
如果箱体的内容物属于易燃性质，有必要保护箱体免受可能在箱体大气外侧爆发的火花和明火的影响。真空释放阀的入口区域被合适的阻火装置覆盖，这确保了没有点燃的元素(ignited elements)进入箱体中。这样一种已知的阻火装置通常由两层或更多层交织的金属花纹网(mesh ofinterweaved metal treads)组成，非常随意地说，这些交织的金属线网能够让空气通过，但不能让火焰通过。
根据本发明，提供了一种前言所述类型的压力释放阀，该压力释放阀的区别在于杆延伸到阀主体中，该阀主体相对于杆可移动并通过弹簧保持在第一位置，该弹簧阻碍阀主体从阀座的运动，直到货物箱体内达到预定的压力水平，该压力水平是启动第二阀打开步骤的阈值，提供第二阀打开步骤的元件包括分别连接到阀主体和框架结构的第一和第二磁性结构，该磁性结构被设计成通过预设磁力相互吸引，当所述磁性结构被货物箱体内的过压分开时，该预设磁力被暂停。
在一个实施例中，阀主体包括可拆卸的阀头，以便能够容易地接近该头和位于其中的弹簧。
优选地，中心杆可以包括第三磁性结构，该第三磁性结构被设计成针对固定到框架结构的第四磁性结构起作用。
第二弹簧可以作用在框架结构和第三磁性结构之间。
如上所述，压力释放阀还可以包括第二阀，真空释放阀，该阀在同一个单元中提供具有负压释放阀的组合式过压释放阀。
这种负压释放阀可以包括第二阀主体、第二阀座、包围阀主体和第二阀座的壳体，第二阀主体通过重力搁置在第二阀座上，并且与引导杆一起提供壳体和相应凸缘之间的密封，直到壳体外侧的压力增加到允许极限以上，并且阀主体从阀座升高并平衡壳体内的压力。
负压释放阀可包括测试杆，如果出现需要负压平衡的情况，该测试杆可被竖直向上推动，以检查是否有足够的提升和容量。
此外，负压释放阀可以优选地包括火焰保护元件，该元件覆盖在结构入口上，以保护货物箱体免受火花/火焰的进入。
测试杆可以延伸穿过火焰保护元件，该测试杆与引导杆分开，并且通过包括布置在测试杆上的磁体和磁性材料相互连接。
负压释放阀可以包括附接装置，以能够使整个框架结构枢转离开凸缘和壳体，以用于更换或清洁火焰保护元件。
同样作为单独的阀，优选与上述阀一起使用，负压释放阀可以包括第二阀主体、第二阀座、包围阀主体和第二阀座的壳体，第二阀主体通过重力搁置在第二阀座上，并且与引导杆一起提供壳体和相应凸缘之间的密封，直到壳体外侧的压力增加到允许极限以上，并且阀主体从阀座升高并平衡壳体内的压力。
负压释放阀还可以包括测试杆，如果出现需要负压平衡的情况，该测试杆可以被竖直向上推动，以检查是否有足够的提升和容量。
负压释放阀还可以包括火焰保护元件，该元件覆盖在结构入口上，以保护货物箱体免受火花/火焰的进入。
测试杆可以延伸穿过火焰保护元件，该测试杆与引导杆分开，并且通过包括布置在测试杆上的磁体和磁性材料相互连接。
此外，负压释放阀可以包括附接装置，以能够将整个框架结构枢转离开凸缘和壳体，以用于更换或清洁火焰保护元件。
通过出于描述目的给出的和结合附图在上下文中给出的本发明的优选实施例的以下描述，其它和进一步的目的、特征和优点将呈现，其中：
图1示出了根据本发明的组合式过压和负压释放阀的正视图，
图2示出了从上方观察的与负压释放阀分离的过压释放阀的透视图，
图3示出了从图2所示的过压释放阀的下方观察的透视图，
图4示出了图2和图3所示的并且当阀关闭时处于第一位置的过压释放阀的截面图，
图5示出了与图4所示相同的情况，但是围绕阀的中心纵向轴线旋转了90度，
图6示出了与图5相同的情况，除了阀主体从阀座稍微抬起并放出气体，
图7示出了与图6相同的情况，除了阀主体基本上从阀座抬起更多，处于第二步位置，
图8示出了与过压释放阀分离的负压释放阀的透视图，
图9示出了图8所示的负压释放阀的透视图，除了阀的下部部件(part)与主要部件分离，
图10示出了与过压释放阀和阀壳体分离的负压释放阀的正视图，
图11示出了图10所示的且处于闭合位置的负压释放阀的截面图，
图12示出了图11所示的阀的截面图，其中，主要结构部件彼此分开，
图13示出了从上方观察的图10所示的负压阀的透视图，
图14示出了图13所示的阀的透视图，其中主要结构部件彼此分开，并且
图15示出了图11所示的负压释放阀处于通风位置的截面图。
首先参考图1，图1示出了根据本发明的组合式过压和负压释放阀20的总体正视图。压力释放阀20被设计成平衡货物箱体和周围大气之间的压力。
压力释放阀20是由过压释放阀30和负压释放阀40组装成的单元。过压释放阀30的壳体32提供了货物箱体(未示出)的结构出口5’。壳体32具有适于连接到负压释放阀40的壳体42的凸缘41的凸缘31。各自的壳体32、42经由各自的凸缘31、41可释放地栓接在一起。
如图2和3中更详细地示出的，过压释放阀30包括阀主体2，该阀主体2被设计成抵靠设置在座环结构(seat ring structure)18中的阀座1密封。阀座1位于货物箱体的结构出口5a中。
参照图4至7，过压释放阀30的阀主体2连接到延伸到结构出口5a中的开口5中的中心杆7。中心杆7又由延伸到结构出口5a的开口5中并牢固地固定到结构出口5a的框架结构6支撑和引导。
中心杆7进一步延伸到阀主体2的空腔19中。阀主体2相对于杆7可移动，并通过螺旋弹簧13和固定到杆7的止动板12保持在第一位置。阀主体2包括中心毂结构11。毂结构11的内部表面或孔可滑动地容纳杆7的上部部分。螺旋弹簧13容纳在空腔19中，并且弹簧13围绕在毂结构11周围，并且以这种方式由毂11引导。
弹簧13能够阻碍阀主体2离开阀座1的运动，直到货物箱体内达到预定压力水平。这种压力水平是能够启动第二阀打开步骤的阈值。
以这种方式，阀被布置成使得当阀处于打开位置时，流出的气体射流的速度在任何时候都不低于每秒30米。
如图所示，过压释放阀30的阀主体2包括可拆卸的阀头8，以使得能够容易地接近空腔19以及位于空腔19中的弹簧13和止动板12。
阀主体2还包括位于阀主体2的底部中的第一磁性结构10，并且被设计成针对固定到周围的框架结构6的第二磁性结构9起作用。
中心杆7还包括第三磁性结构15，该第三磁性结构15被设计成针对牢固地固定到框架结构6的第四磁性结构14起作用。
第二弹簧17作用在框架结构6和第三磁性结构15之间。
参考图4至7，现在将更详细地描述过压释放阀30的操作。在起始位置，包括阀头8的阀主体2和中心杆7被保持，使得阀主体2的阀邻接表面3位于座环18中的阀座1中。这样，货物箱体压力高于周围大气。这种压力差是通过磁体9和14保持朝向磁性材料盘10、15来实现的，磁体9和14又牢固地固定到连接到阀座环18的结构框架6。
如图6所示，当货物箱体压力增加到预定水平以上时，盘10将倾向于从磁体9释放，从而试图将包括表面3的阀主体2从阀座1向上提升。然而，该运动被弹簧13阻止，弹簧13被启动并抵靠止动板12被压缩。然后向上的运动被严格限制并停止，直到放出较少量气体。
在此之后，货物箱体压力将上升或可能下降。如果货物箱体压力降低，如图5所示，弹簧13将向回推动包括阀表面3的阀主体2抵靠阀座1，并且最终盘10将针对磁体9启动。
如果在弹簧13被推靠在止动板12上之后，相反地，货物箱体压力增加，则该运动将使得整个流出区域暴露，因为盘15试图远离磁体14移动，并且包括各种相关部件的中心杆7被提升。然后，如图7所示，压力阀的完全暴露将发生。当压力降低时，如图5所示，较软的弹簧17和弹簧13将使得所有部件被推回关闭状态，在该关闭状态下，货物箱体大气和周围大气之间不存在连接。
换句话说，本发明引入了两个在不同压力下释放的磁体。此外，引入了所述的弹簧13、毂11和止动板12，它们一起增加了阀上方的压力，并且在不使用任何提升板或提升环的情况下提供了更高的提升。实际上，这意味着当第一磁体10被释放时，则毂11、弹簧13和止动板12使得包括第二磁体15的杆7被提升。因此，获得了运动的延迟，这导致阀上的压力增加。当提升最终出现时，这提供了非常高的压力阀提升。这使得获得了阀运动中的稳定性，并且避免了任何振荡。相应地，当阀即将关闭时，同样的情况也会发生，因为磁体再次受到吸引力，尽管处于不同的压力水平。
如上所述，压力释放阀20还包括第二阀，真空或负压释放阀40。
现在参考图8和9，其示出了与过压释放阀30分离的负压释放阀40的总体透视图。负压释放阀40被设计成平衡货物箱体内的相对于周围大气的可能的负压。
负压释放阀40被容纳在壳体42中，壳体42还为货物箱体(未示出)提供结构入口11A。壳体42具有适于连接到正压释放阀30的壳体32的凸缘31的凸缘41。各自的壳体42、32通过各自的凸缘41、31可释放地栓接在一起。
如图10至15中更详细地示出的，负压释放阀40包括阀主体1A，该阀主体1A设计成抵靠设置在座结构2A中的阀座2A’密封。阀座2A’位于货物箱体的结构入口11A中。
参照图11，负压释放阀40的阀主体1A连接到延伸到结构入口11A中的开口11’中的中心引导杆5A。中心引导杆5A又由可枢转的框架结构12支撑和引导，框架结构12延伸到结构入口11A的开口11’中，并牢固地固定到结构入口11A。
本发明如下操作。阀主体1A凭借其自身重量搁置在阀座2A’上，并与引导杆5A一起在壳体42和相应的凸缘4A之间提供密封，直到壳体42外侧的压力增加到允许极限以上，并且阀主体1A从阀座2A’升高并平衡壳体42内的压力。
为了能够测试上述负压平衡操作的功能，引入了测试杆6A，如果出现需要负压平衡的情况，该测试杆6A可以竖直向上推动，并且以这种方式检查是否有足够的提升和容量。
为了保护货物箱体免受火花/火焰的进入，火焰保护元件7A覆盖在结构入口11A上。测试杆6A还需要移动通过火焰保护元件7A。为了避免集合的引导和测试杆(collectiveguiding and test rod)非常精确的对中的必要性，这被分成由磁体9A和磁性材料8A互连的引导杆5A和测试杆6A。
通过释放整个附接件(attachment)10A并将整个框架结构12A枢转离开凸缘4A和壳体42，以用于更换或清洁火焰保护元件，当框架结构12A向回旋转并将附接件10A固定在凸缘4A上时，将获得自动定中心和接触。

Claims (15)

1.一种压力释放阀，用于平衡货物箱体和周围大气之间的压力，所述阀被布置成使得当所述阀处于打开位置时，流出的气体射流的速度在任何时候都不低于预设值，所述阀包括阀主体(2)，所述阀主体(2)被设计成针对位于所述货物箱体的结构出口(5a)中的阀座(1)起作用，所述阀主体(2)连接到延伸到所述结构出口(5a)的开口(5)中的杆(7)，所述杆(7)由框架结构(6)支撑和引导，所述框架结构(6)延伸到所述结构出口(5a)的开口(5)中并固定到所述结构出口(5a)，
其特征在于，所述杆(7)延伸到所述阀主体(2)中，所述阀主体相对于所述杆(7)可移动，并通过弹簧(13)保持在第一位置，所述弹簧(13)阻碍所述阀主体(2)从所述阀座(1)的运动，直到达到所述货物箱体内的预定压力水平，所述压力水平是启动第二阀打开步骤的阈值，提供所述第二阀打开步骤的元件包括分别连接到所述阀主体(2)和所述框架结构(6)的第一磁性结构和第二磁性结构(10、9)，所述磁性结构被设计成通过预设磁力相互吸引，当所述磁性结构因所述货物箱体内的所述过压而分开时，所述预设磁力被暂停。
2.根据权利要求1所述的压力阀，其特征在于，所述阀主体(2)包括可拆卸的阀头(8)，以能够容易地接近所述弹簧(13)。
3.根据权利要求1或2所述的压力阀，其特征在于，所述中心杆(7)包括第三磁性结构(15)，所述第三磁性结构(15)被设计成针对固定到所述框架结构(6)的第四磁性结构(14)起作用。
4.根据权利要求1、2或3所述的压力阀，其特征在于，第二弹簧(17)作用在所述框架结构(6)和所述第三磁性结构(15)之间。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的压力阀，其特征在于，所述压力释放阀包括第二阀，负压释放阀(40)，所述阀在同一单元中提供具有负压释放阀的组合式过压释放阀。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的压力阀，其特征在于，所述负压释放阀(40)包括第二阀主体(1A)、第二阀座(2A)、包围所述阀主体(1A)和所述第二阀座(2A)的壳体(42)，所述第二阀主体(1A)通过重力搁置在所述第二阀座(2A)上，并且与引导杆(5A)一起提供所述壳体(42)和相应凸缘(4A)之间的密封，直到所述壳体(42)外侧的压力增加到允许极限以上，并且所述阀主体(1A)从所述阀座(2A)升高并平衡所述壳体(42)内的压力。
7.根据权利要求6所述的压力阀，其特征在于，所述负压释放阀(40)包括测试杆(6A)，在出现需要负压平衡的情况时，所述测试杆6A能够被竖直向上推动，以检查是否有足够的提升和容量。
8.根据权利要求6或7所述的压力阀，其特征在于，所述负压释放阀(40)包括火焰保护元件(7A)，所述元件(7A)覆盖在结构入口(11A)上，以保护所述货物箱体免受火花/火焰的进入。
9.根据权利要求6、7或8所述的压力阀，其特征在于，所述测试杆(6A)延伸穿过所述火焰保护元件(7A)，所述测试杆(6A)与所述引导杆(5A)分开，并通过包括磁体(9A)和布置在所述测试杆(6A)上的磁性材料(8A)相互连接。
10.根据权利要求6-9中任一项所述的压力阀，其特征在于，所述负压释放阀(40)包括附接装置(10A)，所述附接装置(10A)能够将整个框架结构(12A)枢转离开所述凸缘(4A)和所述壳体(42)，以用于更换或清洁所述火焰保护元件。
11.一种与根据权利要求1-6中任一项所述的阀一起使用的负压阀，其特征在于，所述负压释放阀(40)包括第二阀主体(1A)、第二阀座(2A)、包围所述阀主体(1A)和所述第二阀座(2A)的壳体(42)，所述第二阀主体(1A)通过重力搁置在所述第二阀座(2A)上，并且与引导杆(5A)一起提供所述壳体(42)和相应凸缘(4A)之间的密封，直到所述壳体(42)外侧的压力增加到允许极限以上，并且所述阀主体(1A)从所述阀座(2A)升高并平衡所述壳体(42)内的压力。
12.根据权利要求11所述的与阀一起使用的负压阀，其特征在于，所述负压释放阀(40)包括测试杆(6A)，在出现需要负压平衡的情况时，所述测试杆6A能够被竖直向上推动，以便检查是否有足够的提升和容量。
13.根据权利要求11或12所述的与阀一起使用的负压阀，其特征在于，所述负压释放阀(40)包括火焰保护元件(7A)，所述元件(7A)覆盖在结构入口(11A)上，以保护所述货物箱体免受火花/火焰的进入。
14.根据权利要求11、12或13所述的与阀一起使用的负压阀，其特征在于，所述测试杆(6A)延伸穿过所述火焰保护元件(7A)，所述测试杆(6A)与所述引导杆(5A)分开，并通过包括磁体(9A)和布置在所述测试杆(6A)上的磁性材料(8A)相互连接。
15.根据权利要求11-14中任一项所述的负压阀，其特征在于，所述负压释放阀(40)包括附接装置(10A)，所述附接装置(10A)能够使整个框架结构(12A)枢转离开所述凸缘(4A)和所述壳体(42)，以用于更换或清洁所述火焰保护元件。
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