CN114738527A - 一种舰船用喷气燃料舱高速透气阀及透气系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种舰船用喷气燃料舱高速透气阀，包括压力阀组件和真空阀组件，所述压力阀组件包括压力阀体、压力阀杆、阀盘和冲升盘，所述压力阀体包括自上而下依次竖直布置且连通的压力阀上阀体、压力阀中阀体和压力阀下阀体；所述压力阀上阀体的顶部与外界连通，所述压力阀下阀体的底部安装在竖直的透气管路上，且与透气管路连通；所述压力阀杆安装于压力阀体的中心轴线上，且可在压力阀体内部竖向移动；所述冲升盘和阀盘均位于压力阀中阀体内，二者中心固定在压力阀杆上。本发明还公开了一种舰船用喷气燃料舱透气系统。本发明的有益效果为：增加冲升盘，实现了中小流量时阀门快速启跳和排气，排气后也能平稳回落，大大提高了高速透气阀作业安全。

Description

一种舰船用喷气燃料舱高速透气阀及透气系统
技术领域
本发明涉及一种透气阀，具体涉及一种舰船用喷气燃料舱高速透气阀及透气系统。
背景技术
为了保障船载或舰载飞机的持续出动作战，在一些大型舰船上通常设置有能够装载数量较大的喷气燃料舱群，并通过喷气燃料舱透气系统来确保喷气燃料在舰上注入、调驳等作业时的贮存安全。
我国的载机舰船主要采用常规油舱呼吸阀与防火透气头相结合的透气方式，油舱内可燃混合气体在透气出口处的排放慢，容易积聚，大大增加了透气部位可燃气体的燃爆风险。在一些民用油船上，也常采用油舱呼吸阀和透气头结合的透气系统，或采用普通高速透气阀系统。然而，对于油舱靠下、透气出口偏上且透气管较长的水面舰船，采用普通高速透气阀会发生频跳等问题。高速透气阀中的气体通常以超过30m/s的速度垂直向上排出，在气体迅速扩散同时，气体排放速度大于燃烧传播速度，从而可避免危险内延。目前国内普通高速透气阀的开启压力为0.014MPa，主要应用于透气管路长度不超过20m、管路规格在DN5O以上、排气流量大于120m3/h的工作场合，但是，在透气管路长、排气流量小(排气量不超过120m3/h的中小流量油舱)、启跳范围窄、回落压力低等各类特殊使用环境下时，现有的普通透气阀难以满足要求。出于油舱安全考虑，大型喷气燃料舱内一般都填充惰性气体，在考虑充填压力上限和波动裕量后，高速透气阀开启压力也由普通高速透气阀的0.014MPa提高至0.017MPa～0.019MPa范围内，设计难度大大增加。
国外的美国、韩国、瑞典、加拿大等国具有比较成熟的高速透气阀设计制造和使用经验，经查阅资料和咨询国内相关代理厂商知悉，国外舰船油舱透气管长度通常小于20m、透气量大于125m3/h，目前我国尚无国外关于长管路、小流量高速透气阀的应用信息。
鉴于目前国内、外的高速透气阀在具有防爆安全和特殊工作环境要求下大型油舱透气方面的局限性，无法直接参考使用。而喷气燃料舱高速透气阀在透气管长达70m、透气量不超过120m3/h、启跳压力范围小于2kPa等特殊条件下的高速排气问题，是影响我国大型水面舰船喷气燃料舱透气安全性的重要瓶颈，解决该问题能够扩大高速透气阀的应用范围，有效填补我国在该技术领域的空白。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种安全可靠的舰船用喷气燃料舱高速透气阀及透气系统。
本发明采用的技术方案为：一种舰船用喷气燃料舱高速透气阀，包括压力阀组件和真空阀组件，所述压力阀组件包括压力阀体、压力阀杆、阀盘和冲升盘，所述压力阀体包括自上而下依次竖直布置且连通的压力阀上阀体、压力阀中阀体和压力阀下阀体；所述压力阀上阀体的顶部与外界连通，所述压力阀下阀体的底部安装在竖直的透气管路上，且与透气管路连通；所述压力阀杆安装于压力阀体的中心轴线上，且可在压力阀体内部竖向移动；所述冲升盘和阀盘均位于压力阀中阀体内，二者中心固定在压力阀杆上，所述阀盘向下运动时，可堵塞压力阀中阀体与压力阀下阀体的连通口，压力阀中阀体与压力阀下阀体不连通；当阀盘向上运动时，压力阀中阀体与压力阀下阀体的连通口打开，压力阀中阀体与压力阀下阀体连通；所述真空阀组件的出口端与压力阀下阀体的侧部相连且内部连通。
按上述方案，所述压力阀上阀体的顶部安装有导流器，压力阀杆的上部穿过导流器后，与导流器顶部的连接件相连；当压力阀杆向上运动时，压力阀杆顶部的导流器随之向上运动脱离压力阀上阀体的顶部，压力阀上阀体的顶部与外界连通。
按上述方案，所述真空阀组件包括真空阀上阀体、真空阀下阀体、真空阀顶升杆、阀瓣和阀座，所述真空阀上阀体的顶部设有驱气盖，真空阀上阀体的侧部与压力阀下阀体的侧部相连，且二者内部连通；真空阀上阀体的底部设于真空阀下阀体的顶部，二者连接处配置有阀座；所述真空顶升杆沿真空阀的中心轴线布置，所述阀瓣位于阀座上部的上阀体内，且固定在真空顶升杆上；所述阀瓣上部的真空顶升杆上还设有配重块；当阀瓣向上运动脱离阀座时，真空阀上阀体与真空阀下阀体连通；当阀瓣向上运动至阀座处时，阀座关闭，真空阀上阀体与真空阀下阀体不连通。
按上述方案，在阀座下方的真空阀下阀体内设有第一防火网，在阀座上方的真空阀上阀体内设有第二防火网。
按上述方案，压力阀组件的启跳压力不大于0.019MPa；真空阀组件的启跳负压不低于0.006MPa。
按上述方案，所述压力阀上阀体下端设有卡槽，压力阀中阀体的上端可插入卡槽，二者配合连接；所述压力阀中阀体的下端设有卡槽，压力阀下阀体的上端可插入卡槽，二者配合连接。
按上述方案，所述压力阀下阀体的下端设有一体式法兰，压力阀下阀体通过法兰与透气管路连接。
按上述方案，所述述真空阀上阀体与驱气盖通过螺栓连接；所述真空阀上阀体的侧部通过法兰与压力阀下阀体的侧部相连。
本发明还提供了一种舰船用喷气燃料舱透气系统，包括喷气燃料舱、透气管路和如上所述的高速透气阀，所述透气管路竖直布置在喷气燃料舱的顶部，透气管路的下端口与喷气燃料舱相连，透气管路的上端口通过法兰与高速透气阀的压力阀组件底部相连；透气管路设有支路，支路上安装有压力表组件。
本发明的有益效果为：
(1)、本发明增加冲升盘，实现了阀门快速启跳和排气，排气后也能平稳回落，且回落压力满足标准规定的大于65％启跳压力设定值的要求，安全可靠，能够有效避免高速透气阀常见的频跳、震颤和撞击现象，大大提高了高速透气阀作业安全；并且，冲升盘与阀杆组件配套设计，有效规避了普通高速透气阀采用凸轮或连杆机构的动摩擦在危险油品应用中潜在的静电燃爆风险，可用于贮存喷气燃料的易燃易爆的0类危险区域。
(2)、本发明中喷气燃料舱高速透气阀的压力阀组件和真空阀组件采用高度集成的一体化理念，阀门整体设计精巧、结构紧凑，总体空间占用小，提高了阀门设备互换性和安装布置的灵活性。
(3)、本发明主要用于装载有喷气燃料易燃易爆油品的水面舰船，以及具有特殊使用要求的各类油船、油驳、液化气船等，可实现向甲板露天区域的高速排气，排出的气体能够快速扩散、不会积聚，从而有效提高喷气燃料在注入、调驳等工况下的贮运安全性，解决了中小流量喷气燃料舱高速透气问题，能够适应透气管路长、启跳范围窄等特殊作业环境，有效扩大了高速透气阀使用范围，填补了我国在该技术领域空白。
附图说明
图1为本发明一个具体实施例的整体结构示意图。
图2为本实施例的组成结构图。
图3为本实施例的透气原理图。
图4为本实施例的安装示意图。
其中：1、压力阀组件；1.1、导流器；1.2、压力阀上阀体；1.3、冲升盘；1.4、阀盘；1.5、压力阀杆；1.6、压力阀下阀体；1.7、压力阀中阀体；2、真空阀组件；2.1、驱气盖；2.2、第一防火网；2.3、真空阀上阀体；2.4、配重块；2.5、阀瓣；2.6、阀座；2.7、真空阀下阀体；2.8、第二防火网；2.9、真空顶升杆；3、透气管路；4、喷气燃料舱；5、压力表组件。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。
如图1和图2所示的一种水面舰船用喷气燃料舱高速透气阀，具体包括压力阀组件1和真空阀组件2，所述压力阀组件1包括压力阀体、压力阀杆1.5、阀盘1.4和冲升盘1.3，所述压力阀体包括自上而下依次竖直布置且连通的压力阀上阀体1.2、压力阀中阀体1.7和压力阀下阀体1.6；所述压力阀上阀体1.2的顶部与外界连通，所述压力阀下阀体1.6的底部安装在竖直的透气管路3上，且与透气管路3连通；所述压力阀杆1.5安装于压力阀体的中心轴线上，且可在压力阀体内部竖向移动；所述冲升盘1.3和阀盘1.4均位于压力阀中阀体1.7内，二者中心固定在压力阀杆1.5上，所述阀盘1.4向下运动时，可堵塞压力阀中阀体1.7与压力阀下阀体1.6的连通口，压力阀中阀体1.7与压力阀下阀体1.6不连通；当阀盘1.4向上运动时，压力阀中阀体1.7与压力阀下阀体1.6的连通口打开，压力阀中阀体1.7与压力阀下阀体1.6连通；所述真空阀组件2的出口端与压力阀下阀体1.6的侧部相连且内部连通。本发明中，所述冲升盘1.3为盘状结构。
优选地，所述压力阀上阀体1.2的顶部安装有导流器1.1，压力阀杆1.5的上部穿过导流器1.1后，与导流器1.1顶部的连接件相连；当压力阀杆1.5向上运动时，压力阀杆1.5顶部的导流器1.1随之向上运动脱离压力阀上阀体1.2的顶部，压力阀上阀体1.2的顶部与外界连通。
在压力阀组件1中，所述压力阀上阀体1.2下端设有卡槽，压力阀中阀体1.7的上端可插入卡槽，二者配合连接；所述压力阀中阀体1.7的下端设有卡槽，压力阀下阀体1.6的上端可插入卡槽，二者配合连接；所述压力阀下阀体1.6的下端设有一体式法兰，压力阀下阀体1.6通过法兰与透气管路3连接。
优选地，所述真空阀组件2包括真空阀上阀体2.3、真空阀下阀体2.7、真空阀顶升杆、阀瓣2.5和阀座2.6，所述真空阀上阀体2.3的顶部设有驱气盖2.1，真空阀上阀体2.3的侧部与压力阀下阀体1.6的侧部相连，且二者内部连通；真空阀上阀体2.3的底部设于真空阀下阀体2.7的顶部，二者连接处配置有阀座2.6；所述真空顶升杆2.9沿真空阀的中心轴线布置，所述阀瓣2.5位于阀座2.6上部的上阀体内，且固定在真空顶升杆2.9上；所述阀瓣2.5上部的真空顶升杆2.9上还设有配重块2.4；当阀瓣2.5向上运动脱离阀座2.6时，真空阀上阀体2.3与真空阀下阀体2.7连通；当阀瓣2.5向上运动至阀座2.6处时，阀座2.6关闭，真空阀上阀体2.3与真空阀下阀体2.7不连通。
优选地，在阀座2.6下方的真空阀下阀体2.7内设有第一防火网2.2，在阀座2.6上方的真空阀上阀体2.3内设有第二防火网2.8。
在真空阀组件2中，所述述真空阀上阀体2.3与驱气盖2.1通过螺栓连接；所述真空阀上阀体2.3的侧部通过法兰与压力阀下阀体1.6的侧部相连。
本发明中，流体在所述高速透气阀内的流向如图3所示。高速透气阀的压力设定值范围减小为标准限值(-0.007MPa～0.021MPa)的90％，即正压不大于0.019MPa(压力阀组件1的启跳压力不大于0.019MPa，优选0.017MPa～0.019MPa)，负压不低于0.006MPa(真空阀组件2的启跳负压不低于0.006MPa)，当油舱注油时舱内压力超过透气阀启跳压力向外排气，反之油舱向外抽油时舱内负压使得油舱向内吸气，这种提前启跳的设计更有利于喷气燃料舱4安全，同时也能够克服因透气管路长、管阻压降大带来的客观不利条件。出于油舱安全考虑，大型喷气燃料舱4内一般都填充惰性气体，在考虑充填压力上限和波动裕量后，高速透气阀开启压力也由普通高速透气阀的0.014MPa提高至0.017MPa～0.019MPa范围内，设计难度大大增加。本发明能够很好解决因透气阀启跳压力范围窄带来的设计精确度增高的难题。
本发明通过大量仿真计算和样机试验支撑，通过高速透气阀的内腔结构和气体流道的全优化设计，使得高速透气阀能够适应中小流量下的油舱快速排气，从而确保油舱的安全。经验证，使用本发明所述高速透气阀，配套的透气管最大长度可提高至70m以上，打破了常规高速透气阀透气管最多只有20m的局限，更便于舰船总体透气管线的布置、施工。
本发明结构新颖、集成度高，能有效解决透气管路3长、排气流量小、启跳范围窄、回落压力低等各类特殊使用条件下的喷气燃料舱4高速透气问题，能实现喷气燃料舱4以超过30m/s速度快速排气的目的，大大提高了喷气燃料在注入、调驳、外界温度变化等不同工况下的油舱贮存安全性。
如图4所示的一种舰船用喷气燃料舱透气系统，包括喷气燃料舱4、透气管路3和如上所述的高速透气阀，所述透气管路3竖直布置在喷气燃料舱4的顶部，透气管路3的下端口与喷气燃料舱4相连，透气管路3的上端口通过法兰与高速透气阀的压力阀组件1底部相连；透气管路3设有支路，支路上安装有压力表组件5。具体安装过程如下：
首先，根据喷气燃料在补给、调驳等不同工况下的油舱透气需要，设计选取与之匹配的相应规格喷气燃料透气管路3，并按照总体布置线路，完成透气管路3从油舱顶部至透气部位的管线施工安装。具体管路实施过程中需注意以下几点：
(1)从油舱顶部至透气部位的透气管路3，一般不允许有上凸下凹的情况，如不可避免可视情在管路较低端增加放泄旋塞。
(2)透气管路3的管口需垂直向上，透气管路3出口端焊接与高速透气阀进气端法兰相匹配的法兰；管口法兰面距甲板高度要恰当，需考虑安装高速透气阀后的上部透气距离。
(3)为保证透气作业安全，整段透气管路3上不许设置截止阀。
其次，在透气管路3出口末端通过法兰与高速透气阀连接，并在透气管路3的支路表管上安装压力表组件5，用于实时观察透气阀管路末端的压力变化。
在完成管系设备安装后，在进行喷气燃料舱4透气作业时，当油舱压力达到高速透气阀启跳压力时阀门开启排气，当油舱压力不足以支持配重重量时阀门回落、停止向外排气。在进行油舱抽吸作业时，油舱顶部惰性气体会跟进充填，当惰性气体充填失效时，高速透气阀的真空阀组件2才开始工作，有效提高了喷气燃料油舱的安全性。
最后应说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种舰船用喷气燃料舱高速透气阀，其特征在于，包括压力阀组件和真空阀组件，所述压力阀组件包括压力阀体、压力阀杆、阀盘和冲升盘，所述压力阀体包括自上而下依次竖直布置且连通的压力阀上阀体、压力阀中阀体和压力阀下阀体；所述压力阀上阀体的顶部与外界连通，所述压力阀下阀体的底部安装在竖直的透气管路上，且与透气管路连通；所述压力阀杆安装于压力阀体的中心轴线上，且可在压力阀体内部竖向移动；所述冲升盘和阀盘均位于压力阀中阀体内，二者中心固定在压力阀杆上，所述阀盘向下运动时，可堵塞压力阀中阀体与压力阀下阀体的连通口，压力阀中阀体与压力阀下阀体不连通；当阀盘向上运动时，压力阀中阀体与压力阀下阀体的连通口打开，压力阀中阀体与压力阀下阀体连通；所述真空阀组件的出口端与压力阀下阀体的侧部相连且内部连通。
2.如权利要求1所述的舰船用喷气燃料舱高速透气阀，其特征在于，所述压力阀上阀体的顶部安装有导流器，压力阀杆的上部穿过导流器后，与导流器顶部的连接件相连；当压力阀杆向上运动时，压力阀杆顶部的导流器随之向上运动脱离压力阀上阀体的顶部，压力阀上阀体的顶部与外界连通。
3.如权利要求1所述的舰船用喷气燃料舱高速透气阀，其特征在于，所述真空阀组件包括真空阀上阀体、真空阀下阀体、真空阀顶升杆、阀瓣和阀座，所述真空阀上阀体的顶部设有驱气盖，真空阀上阀体的侧部与压力阀下阀体的侧部相连，且二者内部连通；真空阀上阀体的底部设于真空阀下阀体的顶部，二者连接处配置有阀座；所述真空顶升杆沿真空阀的中心轴线布置，所述阀瓣位于阀座上部的上阀体内，且固定在真空顶升杆上；所述阀瓣上部的真空顶升杆上还设有配重块；当阀瓣向上运动脱离阀座时，真空阀上阀体与真空阀下阀体连通；当阀瓣向上运动至阀座处时，阀座关闭，真空阀上阀体与真空阀下阀体不连通。
4.如权利要求3所述的舰船用喷气燃料舱高速透气阀，其特征在于，在阀座下方的真空阀下阀体内设有第一防火网，在阀座上方的真空阀上阀体内设有第二防火网。
5.如权利要求1所述的舰船用喷气燃料舱高速透气阀，其特征在于，压力阀组件的启跳压力不大于0.019MPa；真空阀组件的启跳负压不低于0.006MPa。
6.如权利要求1所述的舰船用喷气燃料舱高速透气阀，其特征在于，所述压力阀上阀体下端设有卡槽，压力阀中阀体的上端可插入卡槽，二者配合连接；所述压力阀中阀体的下端设有卡槽，压力阀下阀体的上端可插入卡槽，二者配合连接。
7.如权利要求1所述的舰船用喷气燃料舱高速透气阀，其特征在于，所述压力阀下阀体的下端设有一体式法兰，压力阀下阀体通过法兰与透气管路连接。
8.如权利要求4所述的舰船用喷气燃料舱高速透气阀，其特征在于，所述述真空阀上阀体与驱气盖通过螺栓连接；所述真空阀上阀体的侧部通过法兰与压力阀下阀体的侧部相连。
9.一种舰船用喷气燃料舱透气系统，其特征在于，包括喷气燃料舱、透气管路和权利要求1～8中任意一项所述的高速透气阀，所述透气管路竖直布置在喷气燃料舱的顶部，透气管路的下端口与喷气燃料舱相连，透气管路的上端口通过法兰与高速透气阀的压力阀组件底部相连；透气管路设有支路，支路上安装有压力表组件。
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