CN1489538A - 具有可避免事故影响装置的真空防护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种改进的真空防护装置，主要用于保持油轮的油罐和周围空气的压力平衡，其中，该真空防护装置包括：一个具有两个出口的阀套(10)，其中阀套(10)通过第一出口(12)与油罐连接，第二出口(24)则装有阀体的阀座，阀体(40)可移入阀套(10)内以允许空气进入油罐中；一个机械装置(100)，使得当装有该装置(100)的油轮发生事故至少部分淹没在水中时，能够防止海水进入阀套(10)内。该装置具有：第一可动部分(160)装在阀套(10)的外部，它的移动可由海水的压力控制，第二可动部分(150)能伸进阀套内，且与第一可动部分(160)同步运动。本发明特征在于：将第二可动部分(150)设置成为通过第一可动部分(160)增大的移动而使其贴靠在阀体(40)上从而使阀体(40)回到其在阀座(30)上的贴靠位置。

Description

具有可避免事故影响装置的真空防护装置
本发明是关于一种改进的真空防护装置，其功能主要用于保持油轮的油罐和周围空气的压力平衡，其中，该真空防护装置包括：a)一个具有两个出口的阀套，其中阀套通过第一出口与油罐连接，第二出口则装有阀体的底座，阀体可移入阀套内以允许空气进入油罐中；b)一个在一旦事故发生油轮被部分浸泡在海水中时，能够防止海水进入阀套的机械装置，上述机械装置包括安装在阀套外且其运动由海水压力所控制的第一可动部分，以及能进入阀套且和第一可动部分同步移动的第二可动部分。术语“同步移动”在本文中用来指定第一部分的移动传递成为第二部分的移动。
此类真空防护装置的一个重要应用领域是用于石油产品和化学品的船上运输的油罐中。
真空防护装置用在油罐中是为了保证当罐体排空时的压力平衡以及作为一旦油罐的注入设备出现误操作时的安全措施，在美国专利号N0.5,607,001中有更详细举例说明。
美国专利No.5,607,001详细地讲述了一种真空防护装置，用参照数字50表示。该真空防护装置具有一个阀体，在该阀体在一已知的压差下能自动从阀座移开，从而允许气流进入罐中。
这种及类似的真空防护装置的一个不便之处是它们通常没有考虑特殊情况，即当事故发生后，油轮完全或部分浸没在海水中。在这种情况下，水和阀体的直接接触也许会导致阀体与阀座分离，因此会使海水进入罐内并逐渐排出油和化学制品，从而造成海水的污染。
人们以前已经尝试提供一种可在事故发生时防止海水进入油罐的真空防护装置。这种真空防护装置在美国专利号No.3,868,921中有所描述。但是，该技术方案是一个有许多组件的复杂结构，一方面使得装置生产费用昂贵，另一方面一旦众多组件中有一个损坏则提高了装置的故障风险。
如上所述，本发明是关于一种释放装置，在尽可能的情况下，通过数量合适的组件，在船失事时限制阀体离开阀座的移动范围。本发明特别适合与美国专利No.5,607,001所描述的有关的阀门装置；但是它也可应用在不是特别需要减压装置的阀门装置中。在许多情况下，该发明由于适合与后面的专利公开中描述的已经存在的重新调整的阀门装置一起使用而引人注目。
上述优点可以通过与权利1一致的装置来实现，即通过设置第二可动部分，使得它能够由第一可动部分不断增加的移动推到贴靠在阀体上，从而使阀体回到贴靠在阀座上。因此，本发明基于如下发现，即当船被海水淹没时，使阀体从贴靠的阀座移开的海水静压力，可以通过提供一个装置来关闭阀体，该装置本身受到静压力的影响，并用一个可使阀体向阀座移动的力来影响阀体。
本发明的优选实施例可从独立的权利要求中得到体现。该真空防护装置可做成像权利要求4所具特征的简单的形式。
现将参照附图详细描述本发明，其中：
图1是装在油轮上的真空防护装置优选实施例的剖面图；
图2是图1中部分放大图。
虽然图中所示本发明为包括真空防护装置的阀门装置的一个整体部分，但本发明真空防护装置显然可以做成一个装在油轮内与压力缓冲装置分开的单元。
在图中，I用于表示一个带有套筒4的最好为垂直方向的阀门装置，其中通过在套筒4的下端的法兰盘5可将其用螺钉固定在油罐卷边上或连接到一个或多个油罐上的的压力平衡管的上端。本发明的真空防护装置10通过套筒4的侧面出口6与其连接。对于装在侧面出口6上方的压力缓冲装置8没有详细地进行描述，因为它并不形成本发明的一部分。该压力缓冲装置8在美国专利号No.5,607,001中有详细举例说明。
如图所示，真空防护装置10包括阀套20，在其一端为连接部分22，通过它可将阀套用传统连接方式与侧面出口6、压力平衡管或是直接与船上的油罐相连。连接部分22确定了阀套20的第一出口12。
阀座30设在阀套20的第二出口24中，其上有一个阀杆45的导向件32。阀座30形成了阀体40的支座，阀体40带有上述阀杆45，并在对着阀套20内部的那一面具有带连接面部分44的中心区域42。在能分别产生远离或靠近阀座30的移动阀体40的分别受内部和外部压力影响的表面具有区域A3。
阀体40具有预先设定的质量且可被弹性偏压。因此，在阀体40和阀座30之间可以获得一个贴靠力F1，使得第二出口24的密封能够得到保证。可以看出，一旦油罐内的压力低于大气压，阀体40就会从与阀座30的贴靠状态被抬起，使得空气能够在正常的操作环境下从外部进入罐内，从而保持压力平衡。
在阀座30下面，按钮样的装置21也用来在普通操作环境下检查真空防护装置10的性能。
在阀套10的顶部，法兰28确定了阀套10的第三出口26，一个机械装置100被紧紧地固定在此，正如下文所述，一旦船只沉没它将自动释放。除此以外，阀体10的构造与美国专利No.5,607,001所述相对应，其中，上述第三出口被一块牢固螺接的盖板所覆盖。
机械装置100在图2中以放大形式给出，它包括一块为了和法兰28固定用的紧密贴合的底板110。从底板110向上，一个圆柱壳体120向上延伸，它具有带安装孔134的盖板130。壳体120通过密封装置116紧贴地安装在底板110上。数个杆状元件140穿过安装孔134并装在凹槽114中，将盖板130固定在底板110上。通过螺栓145可以取下盖板130，从而看到机械装置100的内部。
在壳体120的内部，做成活塞160形状的第一可动部分与做成活塞杆150形状的第二可动部分牢固地连接在一起，活塞160具有表面区域A1。在壳体120、活塞160以及底板110之间的空间定义为空间102，最好其间充满空气或其他可压缩气体。活塞杆150可通过底板110上的通孔112移动，活塞移动方向为箭头P所指方向。弹簧155使活塞160偏压向如图1和图2中的开始位置，使活塞杆150和活塞160固定的螺钉152的顶面紧贴盖板130的内侧。在弹簧155的周围，空间102的气体压力Pc在某种程度上会阻碍活塞160的向下运动。
在图示的实施例中，活塞160是刚性板形，当然，它也可以做成其它形式，例如设计为与活塞杆连接的弹性膜，在此情况下可以利用弹性膜的弹力从而去掉弹簧155。
在图示的开始位置，在盖板130和活塞160的上表面之间会产生一个空间103，该空间103通过盖板上的孔132与外界联通。在盖板130的上方最好能覆盖有透气的网状物105，其目的是为了防止昆虫等进入机械装置100。
如图所示，活塞160通过密封装置165与壳体120的内壁相密封，活塞杆150通过密封装置117与阀套20内部相封闭。如图所示，活塞杆150具有下端部152，且其表面积A2要明显小于活塞160的表面积A1。如图1清楚所示，上述下端部152伸进阀套20内部后正好在阀体的中心区域42的上方。可以看出，活塞杆150和阀体40最好控制成在活塞160和阀体40上的压力的影响下，端面152和中心区域42向着对方作线性移动。
根据本发明，活塞160的面积A1、活塞杆150的长度、弹簧155的弹力和与壳体120内部空间102的气压Pc有关的活塞160运动时所受的阻力，确定成假设罐中压力小于外界气压，活塞杆150的端部152移向阀体40的中心区域42，且在阀体40从阀座30移动微小距离在压差平衡前并没有移动很远使得端部152贴靠在中心区域42上。根据上述压力平衡，活塞160会移回到起始位置。
在这种情况下也要考虑到阀体40和阀座30间的贴靠力F1。
一旦事故发生且船沉没到离海平面一定距离之下，海水会流进盖板130和活塞160上表面之间的空间103，从而对活塞160产生一个向下的相应于海水静压力的力，使得活塞160向下移动。活塞杆150的端部152会在海水静压力下上升到使阀体40离开阀座30贴靠状态的很短时间内到达阀体40的中心区域42。当海水静压力随着船体的进一步沉没而变大时，活塞杆150的端部152会向壳体20内部移动得更深，从而把阀体40压回到在阀座30上的贴靠位置。因而阻止了海水的灌入。
为了考虑到事故的情况，机械装置100和阀体40的尺寸必须保证上述过程能够发生。在给出的示范实施例中，下列条件必须遵守：
(A3×Py)-(A3×Pi)+F1＝(A1×Py+F2)-(A1×Pc+F4)
其中，Py是海水静压力；
Pi是油罐内压力；
F2是活塞160的质量所产生的力；
F4和Pc分别是当活塞160的端部152向阀体伸出时、弹簧弹力和机械装置的内部空间102的压力。
虽然图中活塞杆150被安置在阀体40的对面，使得其与阀体40的移动方向相反，显然该机械装置可以以任何其它形式安置，只要活塞杆150能够通过其移动使阀体40贴靠在阀座30上。

Claims (7)

1.一种用于平衡油轮中油罐和外界空气的压力的真空防护装置，该装置包括：
一个具有两个出口的阀套(10)，其中阀套(10)能通过第一出口(12)与油罐联通，第二出口(24)则装有阀体(40)的阀座(30)，阀体(40)做成可移入阀套(10)内，以允许空气流入油罐；和
一个机械装置(100)做成当装有该装置(100)的油轮发生事故至少部分淹没在水中时，能够防止海水进入阀套(10)内，该装置具有：
第一可动部分(160)装在阀套(10)的外部，它的移动可由海水的液压控制，
第二可动部分(150)能伸进阀套内，且与第一可动部分(160)同步运动，
其特征在于：第二可动部分(150)做成为通过第一可动部分增大的移动使其贴靠阀体(40)上，从而使阀体(40)回到其在阀座(30)上的贴靠位置。
2.根据权利要求1的真空防护装置，其特征在于：
阀体(40)做成为可基本线性地进入阀壳体(20)；
第二可动部分(150)做成为可从相反方向线性地进入阀壳体(20)。
3.根据权利要求1或2的真空防护装置，其特征在于：
阀套(10)包括第三出口(26)；
机械装置(100)包括装置成与上述出口(26)相连的壳体(120)。
4.根据上述权利的要求真空防护装置，其特征在于：
第一可动部分(160)是活塞，第二可动部分(150)是与活塞(160)牢固连接的活塞杆；
活塞(160)和壳体(120)形成一个封闭空间(102)；
活塞(160)有一个表面，该表面做成可被上述液压直接作用；
活塞杆(150)能够通过上述出口(26)进入阀套(10)。
5.根据上述权利要求的真空防护装置，其特征在于：机械装置还包括一个设置用来提供活塞(160)运动阻力的弹簧(155)。
6.根据权利要求4或5的真空防护装置，其特征在于：壳体(120)包括一个带孔(132)的盖板(130)，使得活塞(160)能被上述液压直接作用，且盖板构成了对活塞的移动的限制。
7.根据权利要求3-6的任何一条的真空防护装置，其特征在于：
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