DK164832B - Vakuumventil til anvendelse i et sikringsanlaeg til formindskelse af faren for udslip fra skader under vandlinien paa tankskibe - Google Patents

Description

i

DK 164832 B

30pfindelsen angår en vakuumventil til anvendelse i et sikringsanlæg til formindskelse af faren for udslip fra skader under vandlinien på tankskibe, f.eks. opstået ved grundstødning.

5 I forbindelse med forskellige tankskibsulykker, som har medført omfattende skader på det omgivende miljø, er der fra mange sider, herunder myndigheder og klassifikationsselskaber, udfoldet bestræbelser for at udvikle principper for sådanne sikringsanlæg, men det har vist sig vanskeligt at finde frem til normer, som kan overholdes 10 uden betydelige meromkostninger og gener for tankskibsfarten.

Det grundlæggende koncept, der tegner sig for sådanne sikringsanlæg, kan kort beskrives som følger: 15 Der opereres kun med begrænsning af udslip fra skader opstået under vandlinien, idet mulighederne for indgriben overfor skader opstået over vandlinien er minimale.

i

For skader opstået under vandlinien formindskes udslippet ved, at 20 man lukker alle tilgange til tanken, så at et udslip hurtigt frembringer et undertryk, som hindrer den del af lasten, som befinder sig inde i tanken, men over vandlinien, i at løbe ud i det omgivende miljø.

25 Ved foretagne studier og beregninger er man kommet frem til, at afspærringen af tilgangene til tanken skal ske indenfor 5 til 10 sekunder, og derfor må ske automatisk. Man kan forestille sig et arrangement styret af eksempelvis en niveaumåler, der ved en pludselig niveausænkning automatisk aktiverer en isolering af lasttan-30 ken, eksempelvis med hydraulisk styrede spærreventiler. For at opretholde det derved opståede undertryk i tanken kan man derefter indkoble en vakuumpumpe eller ejektor, som løbende fjerner de dampe, der udvikles på grund af ændringen i lastens kogepunkt.

35 Den mest kritiske fase er imidlertid den hurtigst mulige lukning af alle tilgange til tanken med størst mulig sikkerhed. For et tankskib under sejlads er der her først og fremmest tale om den eller de vakuumventiler, med hvilke et tankskib normalt er udrustet, og som tjener til at udligne undertryk i tanken opstået som følge af

DK 164832 B

2 termiske påvirkninger, eller ved tømning af tanken.

Opfindelsen går ud på at tilvejebringe en vakuumventil, som ved udstrømning af en stor væskemængde pr. tidsenhed, således som den 5 finder sted ved begyndende udslip fra en skade under vandlinien på et tankskib, er automatisk selvspærrende og derfor ideelt egnet til anvendelse i sikringsanlæg af den omhandlede art.

Vakuumventilen er af den kendte art, der er angivet i krav l's 10 indledning, og det for opfindelsen ejendommelige er angivet i krav l's karakteriserende del.

Ved begyndende udslip fra en skade under vandlinien på et tankskib vil en således konstrueret vakuumventil straks blive lukket i 15 direkte konsekvens af det store trykfald over ventilen, der fremkaldes af den ekstraordinært hurtige væskeudstrømning. Det store undertryk i ventilhuset bibeholdes følgelig og modvirker en fortsættelse af udslip fra lækagen. Vakuumventilen virker derfor både som sensor og som aktivator, og er således i sikringsmæssig hense-20 ende self-contained, d.v.s. ikke afhængig af den korrekte funktion-ering af andet sikringsudstyr. Den er tillige i udslipssituationen særdeles hurtigt og pålideligt virkende.

Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning 25 til tegningen, hvor fig. 1 viser et lodret snit gennem en udførelsesform for en vakuumventil ifølge opfindelsen og 9 30 fig. 2 og 3 principskitser af to ændrede udførelsesformer.

Den på tegningen viste vakuumventil har et ventil hus 1, der ved sin venstre ende er udformet som en rørstuds 2, der kan være tilsluttet soklen på en højhastighedsventil, eksempelvis som vist og beskrevet 35 i patentansøgning nr. 877/89.

Ventilhuset 1 har forneden en åbning, i hvilken der er indsat et ventilsæde 3, som bærer et ventilstyr 4. Mod ventilsædet hviler et venti 11 egerne 5, som ved hjælp af en tap 6 styres i ventil styret 4.

DK 164832 B

3

Ventil huset er foroven lukket med et dæksel 7 med en centralt over ventillegemet 5 beliggende åbning 8, i hvilken der er monteret et fjederhus 9. Mellem dette og lågets åbning er fastklemt en spræng-kapsel 10. I fjederhuset 9 er der monteret en trykfjeder 11, som 5 hviler mod en skive 12 på en stempelstang 13, hvis nederste ende hviler mod sprængkapslen 10. Stempelstangen 13 er forneden styret i et af fjederhuset 9 båret styr 14 og strækker sig foroven ud gennem et dæksel 15 på fjederhuset. Oven på dækslet 15 er der monteret en hætte 16 med låg 17. I et hul i dette låg er en stift 18 forskyde-10 ligt lejret. Stiften 18 bærer foroven et venti 11 egerne 19 til samvirken med et ventilsæde 20, der dannes af en krave 21 på låget 17's overside. En trykfjeder 22 holder under normale forhold ventillegemet 19 løftet fra sædet 20. Indenfor kraven 21 har låget et trykudligningshul 23, der sammen med et trykudligningshul 24 danner 15 en trykudligningsbane fra omgivelserne til fjederhuset 9's indre.

Den øverste ende af stempelstangen 13 er ved hjælp af en trækfjeder 25 forbundet med den nederste ende af siften 18. I delenes normal -stilling er trækfjederen 25 i det væsentlige uspændt. Låget 17 og ventilsædet 19 er overdækket af en beskyttelsesskærm 26.

20

Vakuumventilen er forneden på kendt måde konstrueret med en netring 27, der bærer et dobbelt flammenet 28 og med en skærm 29, der har et nav 30 med deri indbygget check!øftetap 31.

25 Venti 11 egernet 5 trykkes mod ventilsædet 3 af en indbygget lukkekraft, som ved den viste udførelsesform er lig med venti 11 egernets vægt. I modsat retning virker i tankens vakuumtilstand en løftekraft, som er lig med det frie areal af ventillegemets underside multipliceret med trykforskellen mellem ventillegemets underside og 30 overside, d.v.s. mellem omgivelsernes tryk og trykket i ventilhuset og dermed i den tank, med hvilken vakuumventilen er forbundet.

Opstår der i tanken et vakuum, vil venti 11 egernet 5 blive løftet, når løftekraften overstiger lukkekraften, og der sker derved en indstrømning af luft fra omgivelserne over ventilåbningen og ventilhu-35 sets indre til tanken. Når trykket i tanken derved kommer op på en værdi lig med omgivelsernes tryk minus trykfaldet over ventilen, bliver løftekraften lig med lukkekraften, og ventilen lukkes atter.

På denne måde sker en trykudligning både som følge af variationer af

DK 164832 B

4 temperatur og barometerstand under sejlads og ved tømning af tanken på et bestemmelsessted.

Hvis der ved tømning af tanken udtømmes en vis volumenmængde væske 3 5 pr. tidsenhed, f.eks. målt i m /h, skal der gennem vakuumventilen indstrømme den samme volumenmængde luft. Derved opstår der over vakuumventilen et trykfald, som på grund af strømningsmodstanden bliver desto større, jo større udtømningsmængden pr. tidsenhed er.

Ses der bort fra strømningsmodstand fra venti Thus til tank, bliver 10 tanktrykket = atmosfæretrykket minus trykfaldet over ventilen, eller med andre ord undertrykket i tanken og i ventil huset bliver = trykfaldet over ventilen.

Det er normalt, at man ved dimensioneringen af en vakuumventil 15 normerer denne for en vis udtømningsmængde pr. tidsenhed, ved hvilken undertrykket i tanken holdes på en værdi, der selv under de ugunstigste forhold ikke volder problemer ved udpumpning af væsken. Herved er der tillige fastlagt et normeret trykfald over vakuumventilen ved udtømning af væske. Overskridelser af den normerede 20 udtømningsmængde pr. tidsenhed og dermed af det normerede trykfald over vakuumventilen indtil en vis grænse skal dog kunne tolereres.

Som et eksempel kan nævnes, at en vakuumventil kan dimensioneres således, at den åbner ved et vakuum på 350 mmVS, og at den er 25 normeret for en udstrømningsmængde pr. tidsenhed svarende til et trykfald over ventilen på 700 mmVS.

Hvis der opstår en tankskade, vil der straks begynde en udstrømning fra tanken langt større end den udstrømningsmængde pr. tidsenhed, 30 for hvilken vakuumventilen er normeret. Sprængpladen 10, der på sin overside gennem trykudligningsåbningerne 23 og 24 er påvirket af atmosfæretrykket, medens den på sin underside er påvirket af trykket i vakuumventil huset 1, er nu således dimensioneret, at den brister, når trykfaldet over vakuumventilen væsentligt overskrider den 35 normerede værdi, i tal eksempi et f.eks. ved et trykfald på 1000 mmVS.

Når sprængpladen brister, vil stempelstangen 13 ved hjælp af fjederen 11 trykkes mod venti 11 egernet 5 og således udøve en tillægslukkekraft på dette, hvorved ventilen omgående lukkes. Samtidig trækkes

DK 164832B

5 ventillegemet 19 af trækfjederen 25 mod sit sæde 20 under overvindelse af trykfjederen 22's kraft og spærrer derved for adgang af yderluft gennem udligningsåbningerne 23 og 24, fjederhuset 9 og den bristede sprængplade 10 til vakuumventil huset 1. Følgelig bliver det 5 store undertryk i tanken opretholdt og modvirker en fortsættelse af udslip fra lækagen.

Fjederkraften af fjederen 11 skal være således afpasset, at tanken sikres mod kollaps.

10

Hvis hætten 16 udføres af gennemsigtigt materiale eller forsynes med en rude, eventuelt med markeringer, kan man udefra konstatere, om vakuumventilen er gået i sikringsstilling, og hvis dette er sket ved et uheld, der ikke er fremkaldt af ekstraordinært udslip i en 15 katastrofesituation, kan det efter omstændighederne være tilrådeligt, under iagttagelse af egnede sikkerhedsforanstaltninger, at demontere fjederhuset og montere en ny sprængplade, så at vakuumventilen bliver stillet tilbage til sit normale funktionsområde og i fornyet beredskab til imødegåelse af en katastrofesituation.

20

Om ønsket kan bevægelsen af stempelstangen 13 i en katastrofesituation yderligere udnyttes til udløsning af et kommandosignal til andet sikringsudstyr, f.eks. spærreventiler for andre tilgange til tanken eller en vakuumpumpe eller ejektor til opretholdelse af 25 undertrykket. Alt hvad der hertil kræves er en simpel afbryder eller kontaktor, der ind- eller udkobl es som følge af stempelstangen 13's bevægelse. I fig. 1 er som et eksempel vist en afbryder eller kontaktor 32, som er monteret på siden af fjederhuset 9 og er indrettet til at aktiveres af skiven 12 ved stempelstangen 13's 30 nedadgående bevægelse efter sprængkapslen 10's bristning.

Fig. 2 og 3 viser skematisk andre eksempler på organer, der kan benyttes til udløsning af en tillægslukkekraft på ventillegemet 5. I fig. 2 er der i stilling over ventillegemet 5 anbragt en stempels-35 tang 33, som er ført tætnende gennem ventil huset l's topvæg 34 og udenfor denne bærer en skive 35, der påvirkes af en trykfjeder 36, som hviler mod et fast vederlag 37. Oven over dette har stempelstangen en spærreskive 38, som låses af en spærrepal 39 med vippeakse 40 og stop 41.

DK 164832 B

6

Til siden for stempelstangen 33 og spærrepalen 39 er der anbragt en cylinder 42, som forneden gennem en åbning 43 er forbundet med vakuumventil huset l's indre, og foroven gennem en åbning 44 er forbundet med atmosfæren. I cylinderen 42 er lejret et stempel 45, 5 som påvirkes af en trykfjeder 46 og har en foroven udragende stempelstang 47 med en anslagsskive 48, som rager ind over palen 39's bageste ende.

Når trykket i vakuumventilen falder, trykkes stemplet 45 nedad, og 10 når trykfaldet kommer op på det foreskrevne maksimum, slår anslagsskiven 48 mod palen 39 og frigiver stempelstangen 33, således at denne af fjederen 36 trykkes mod ventillegemet 5 og dermed tilvejebringer den foreskrevne forøgelse af lukkekraften på dette.

15 Ved den i fig. 3 viste udførelsesform er cylinderen 42, stemplet 45 og trykfjederen 46 erstattet med en elastisk bælg 49.

20 25 30 35 \

Claims (4)

1. Vakuumventil til anvendelse i et sikringsanlæg til formindskelse af faren for udslip fra skader under vandlinien på tankskibe, f.eks. 5 opstået ved grundstødning, omfattende et ventil hus (1), der er indrettet til at forbindes med toppen af en tank, og har en ventilåbning med et ventilsæde (3), et i ventilhuset (1) anbragt ventillegeme (5), der tjener til at lukke og åbne den nævnte ventil åbning og er påvirket af en 10 indbygget lukkekraft, der ved tilstedeværelse af et vakuum i ventil huset modvirkes af en åbnekraft hidrørende fra den på ventillegemet virkende trykforskel mellem den omgivende admosfære og ventil husets (1) indre, kendetegnet ved, at vakuumventilen har organer 15 (11,12,13,33,35,36), der er indrettet til at påtrykke en tillægs- lukkekraft på venti 11 egernet ved forekomst af et trykfald over vakuumventilen udover en forud bestemt værdi.

2. Vakuumventil ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de 20 nævnte organer til påtrykning af en tillægslukkekraft på venti 11e- gemet omfatter et fjederpåvirket aktiveringsorgan (13,33), der er anbragt i stilling til udøvelse af en tillægs!ukkekraft på ventillegemet (5) under indvirkning af fjederspændingen, og 25 trykføleorganer (10,45,49), der er påvirket af trykforskellen mellem den omgivende atmosfære og ventilhusets (1) indre og indrettet til normalt at tilbageholde aktiveringsorganet (13,33) fra indvirkning på ventillegemet (5), men at frigive aktiveringsorganet (13,33) til aktion, hvis den nævnte trykforskel antager en værdi 30 udover den nævnte forud bestemte værdi.

3. Vakuumventil ifølge krav 2, kendetegnet ved, at trykføleorganerne omfatter en sprængplade (10), der er monteret i en åbning (8) i ventilhuset (1) og er dimensioneret til at briste ved 35 en værdi af den nævnte trykforskel svarende til den nævnte forud bestemte værdi.

4. Vakuumventil ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at den er forsynet med koblingsorganer, 5 8 DK 164832 B der ved udløsning af tillægslukkekraften samtidig udløser et kommandosignal til andet sikringsudstyr. 10 15 20 25 30 35