JPH10502437A - 閉空間と周囲大気との間の圧力平衡用圧力リリーフ弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 閉空間と周囲大気との間の圧力平衡用圧力リリーフ弁が、円錐形の弁座（１３）を形成した、上方に面する実質的に吹出し開口部（１１）を有する弁ハウジング（１）を備える。吹出し開口部（１１）に配置された滴形本体（１４）が、その下側には、弁座（１３）と協働する円錐形の弁面（１５）が形成されている。滴形本体（１４）は昇降ディスク（２１）と連結され、この昇降ディスク（２１）は弁座（１３）の面積より大きい面積を有し、自由通路スロット（２２）によって取り囲まれている。弁ハウジング（１）は、滴形本体（１４）及び昇降ディスク（２１）が全閉位置から全開位置まで持ち上げられるときに、昇降ディスク（２１）のまわりの自由通路の面積を減少させるような内部形態（８、９、１０）を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 閉空間と周囲大気との間の圧力平衡用圧力リリーフ弁 本発明は、閉空間と周囲大気との間の圧力平衡用圧力リリーフ弁に関する。こ のような圧力リリーフ弁の特に重要な使用分野は石油製品及び化学製品用のタン カーであり、以下の説明及び記載では、この使用分野が出発点として取り上げら れるが、同じ原理が他の使用分野、たとえば、液体石油製品或いは化学製品用の 定置貯蔵タンク或いは走行輸送タンクに等しく適用できることが理解されよう。 たとえば、ｍ³／ｈで計量される、単位時間当たり或る一定容量の製品をタン クに積み込む際、タンク内の圧力が予め設定した閉鎖圧力以上に上昇したときに 圧力リリーフ弁は開き、その後、もしある場合にはタンク内の液面からの蒸発の 追加で、単位時間当たり積み込まれる製品の量に対応して、特定の量のガスが単 位時間当たり吹出されることになっている。単位時間当たりの吹出し量は弁の流 れ抵抗で、それによって、弁の持ち上げ高さで、そして、タンク内の圧力で決ま る。タンク内の圧力が或る安全限度を超えることなしに得られる、蒸発の追加を 差し引いた、単位時間当たりの最大吹出し量は、「圧力リリーフ弁の容量」と称 され、かくして、これは単位時間当たりの最大許容積込み量の尺度（たとえば、 ｍ³／ｈ）である。 単位時間当たり積み込まれる製品の体積量は「積込み流量」（たとえば、ｍ³ ／ｈ）と称され、単位時間当たり吹出されるガスの体積量は「吹出し流量」（同 様に、たとえば、ｍ³／ｈ）と称される。吹出し流量は、たとえば、ｍ／ｓｅｃ で測定される、ガスを弁開口部から吹出す線速度を意味する吹出し速度と混同さ れるべきではない。 特に、本発明は、上方に面する実質的に円錐形の弁座を形成した吹出し開口部 を頂部に備えた弁ハウジングと、下側に衝突するガス流れを上向きの噴流に集中 させるのに適した滴形本体と、弁体を構成する前記滴形本体の円い表面の下方に 面した部分に形成されている、前記弁座に接して閉鎖するための実質的に円錐形 の弁面と、前記滴形本体と連結されかつハウジング内の下方レベルに位置し、前 記弁座の内径より大きい外径を有する昇降ディスクと、弁の全開位置を定める停 止手段とを備え、昇降ディスクは弁の閉鎖位置で自由通路スロットによって取り 囲まれている、圧力リリーフ弁に関する。 このような圧力リリーフ弁は国際公開番号第ＷＯ９０／１０１６８号として１ ９９０年９月７日に発行された国際特許出願第ＰＣＴ／ＤＫ９０／０００５０号 に開示されかつ請求されている。 説明されている構成により、持ち上げ圧力は開放の開始で弁座内の滴形部材の 下側の小さい方の面積から昇降ディスクの大きい方の面積に転換され、それによ って、より高い持ち上げ速度が得られる。 国際公開第ＷＯ９０／１０１６８号に開示されている実施の形態では、弁ハウ ジングは滴形本体及び昇降ディスクが持ち上げられるときに昇降ディスクのまわ りの自由通路の面積を増大させるような内部形態を有し、それによって又、増大 する吹出し量では、弁がその全開状態に近づくまで、可能であろうよりも低い圧 力が得られる。 しかしながら、ある状況では、積込まれるべき製品のタイプと積込みステーシ ョンの設備及び実施に応じて、特に、比較的低い積込み流量、これに対応して、 積込まれるタンクからの低い流出流量で、滴形弁体及び昇降ディスクからなる流 量制御要素が、たとえば、乱流即ち流れの不均一な分布によって引き起こされる ガス流量の変動を受ける状況が起こることがわかっている。その結果生じる流量 制御要素の振動運動は流量に作用し、それによって、相互増幅効果を開始し、こ の相互増幅効果により、弁を全開位置と閉鎖位置との間で行ったり来たり動揺さ せる。それによって、弁は金属対金属の急な連続の激しい衝突を受け、これは、 それ自体、機械的な理由のために望ましくなく、そのうえ、激しい騒音を生じさ せ、この騒音は反響物としてタンク壁によっていっそう増幅される。 本発明の目的は、この欠点を除くこと或いは減ずることにあり、本発明によれ ば、これは、滴形本体及び昇降ディスクが閉鎖位置から全開位置まで持ち上げら れるときに、昇降ディスクのまわりの自由通路の面積を減少させるような内部形 態を有する弁ハウジングを与えることによって達成される。 この構成によって、開放圧力に達する際、弁の高い開放速度が維持されるが、 いったん弁が開かれると、吹出し制御要素に作用する吹出し圧力は広範囲にわた って吹出し流量に依存することがなく、従って、ガス流量の変動に鈍感であり、 その結果、全開位置と閉鎖位置との間で行ったり来たりする弁の動揺を回避する ことができ、或いは、これを少なくとも和らげて、衰えさせる。 今、本発明を添付図面を参照してもっと詳細に説明する。 図１は、閉鎖位置で図示する本発明の実施の形態による圧力リリーフ弁を側面 図及び部分断面図で示す。 図２は、弁のその全開位置で示す図１に対応する図である。 図３、図４は、本発明により構成された圧力リリーフ弁の試作品について決定 された、単位時間当たりの体積吹出し量に対して記入された、タンク圧力、吹出 し速度をそれぞれ表すグラフである。 図面において、１は垂直に向けられた弁ハウジングであり、該弁ハウジングは その下端にフランジ２を有し、該フランジ２は下端にフランジ５が構成された管 状ソケット４のフランジ３にボルト止めされ、このフランジ５は石油タンクの圧 力リリーフ出口に或いは１以上のタンク区画に連結された圧力リリーフ管の上端 にボルト止めされる。図示した実施の形態では、ソケット４は真空リリーフ弁７ を連結した横向き開口部６を有する。この弁が本発明の一部を形成しないので、 弁を詳細に説明しない。 弁ハウジングはその下端に円筒壁部分８を有し、上向き方向に、円筒壁部分８ に続いて、先細の壁部分９、その後、円筒壁部分１０がある。弁ハウジングはそ の頂部が吹出し開口部１１で終わる。 マウスリング１２が吹出し開口部１１に取付けられ、円錐弁座１３がマウスリ ング１２の内側に形成されている。滴形本体１４が吹出し開口部１１に配置され 、円錐弁面１５が滴形本体１４の下側に形成され、この円錐弁面１５は弁の閉鎖 状態で弁座１３に密封係合する。密封性を改善するために、前記国際公開第ＷＯ ９０／１０１６８号に開示されているように、滴形本体１４の下側に係合する環 状の弾性ガスケットをマウスリングの下側に配置するのがよい。 ステム１８が滴形本体に連結されかつハウジングを下方に貫通し、ステム１８ はハウジング内で弁ハウジングの上部ステムガイド１９及びソケット４の下部ス テムガイド２０によって案内される。ステム１８は昇降ディスク２１を支持し、 この昇降ディスク２１は弁の閉鎖位置で円筒壁部分８の内部に位置しかつ円筒壁 部分８の直径よりわずかに小さい直径を有し、その結果、自由通路スロット２２ が昇降ディスクのまわりに形成される。ステム１８の下端には、弁の点検持ち上 げの際に使用される揺動レバー２４が取付けられている。 ステム１８は上部ステムガイド１９と昇降ディスク２１との間に重り２３を支 持する。かくして、滴形本体１４と、ステム１８と、重り２３と、昇降ディスク ２１とを備える、ここでは流出制御用部材と称される構造は、この構造の全部品 の全重量と等しい下向きの閉鎖力を受ける。前記国際公開第ＷＯ９０／１０１６ ８号に開示されているように、重り２３に圧縮ばねを補足してもよいし、あるい は、重り２３を圧縮ばねで置き換えてもよい。 そこで、もし、大気圧を超える圧力がタンクの中に生じるならば、スロット２ ２からの漏れにより、この圧力は昇降ディスク２１の上の空間に伝播し、従って 、昇降ディスク２１は上下から同じ圧力を受ける。従って、滴形本体の下側に加 わる過剰圧力の作用だけによって持ち上げ力を生じさせる。この持ち上げ力は、 過剰圧力に弁座の内側の吹出し開口部の横断面積を掛けたものと等しい。 持ち上げ力が前述した閉鎖力以上に上昇するとき、弁は開かれる。吹出しが弁 の開口部で始まるとき、昇降ディスクの上側に加わる圧力は下がり、持ち上げ力 の正味の値はタンクの圧力に昇降ディスクの面積を掛けたものと等しくなる。こ の昇降ディスクの面積は吹出し開口部の面積より大きいから、持ち上げ力を増加 させ、それによって、持ち上げ速度を増大させる。 かくして、昇降ディスクが持ち上げられるとき、弁の流れ抵抗を制御する、昇 降ディスクのまわりの通路の面積は、壁部分９の先細りのために減少する。 昇降ディスクのまわりの通路面積は弁の流れ抵抗を決定し、それによって、所 定の吹出し流量について弁の前後の圧力降下を決定するから、図３に示すように 、一定の関係がタンクの圧力と吹出し流量との間に存在し、タンクの圧力は大気 圧 に弁の前後の圧力降下を加えたものと等しく、この弁全域の圧力降下は、事実上 、昇降ディスクのまわりの通路面積内の圧力降下と同じである。 吹出しガスの速度は吹出し量及び昇降ディスクのまわりの通路面積によって決 定され、従って又、図４に図示するように、決定することができる。 図３は、ゼロから或る境界値まで変化する吹出し流量では、圧力は平らな曲線 に沿って、先ず上向きに、次に閉鎖圧力値まで変化することを図示する。境界値 を超えるとき、圧力は、点線で示す図の部分によって指示するように、もし、弁 が最初から完全に開いていたとしたならば圧力がとるであろう値と同じ値まで突 然降下する。吹出し流量の連続した増大で、弁は全開のままであり、タンクの圧 力はさらに増大し、タンクの圧力が値Ｐ_maxをとるとき、吹出し流量は最大許容 値に達していて、この最大許容値は「圧力リリーフ弁の容量」と称される。もし 、タンクの積込み中、積込み流量は、あるとすれば蒸発を差し引いて、圧力リリ ーフ弁の容量以下に保たれ、タンクは実質的な安全限界内で爆発から護られる。 吹出し流量の前記境界値は吹出し流量の利用できる範囲を、タンク圧力に及ぼ す吹出し流量の影響、それによって、弁に作用する持ち上げ力に及ぼす吹出し流 量の影響が非常に小さい低い方の範囲と、圧力リリーフ弁が常にその全開位置に ある高い方の範囲とに分ける。 どちらの範囲でも、全開位置と閉鎖位置との間を行ったり来たりする弁の動揺 の危険が、ガス流量の付随的な変動の結果、事実上除去される。 図４に図示するように、ガスの弁からの吹出し速度は、非常に低い吹出し流量 で非常に高いので、この吹出し速度を図示することはできない。吹出し流量の増 大で、吹出し速度は吹出し流量の境界値で、或いは境界値のあたりで最小値まで 減少する。寸法決めはこの最小値が高い速度値、たとえば、３０ｍ／ｓｅｃにつ いて規定された最小値Ｖ_minより十分に上にあるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ペーテルセン アンデルス イブ ダムボ ルグ デンマーク デーコ−3540 リンゲ ルネ バッケン ８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．上方に面する実質的に円錐形の弁座（１３）を形成した吹出し開口部（１１ ）を頂部に備えた弁ハウジング（１）と、下側に衝突するガス流れを上向きの噴 流に集中させるのに適した滴形本体（１４）と、弁体を構成する前記滴形本体（ １４）の円い表面の下方に面した部分に形成されている、前記弁座（１３）に接 して閉鎖するための実質的に円錐形の弁面（１５）と、前記滴形本体（１４）と 連結されかつハウジング（１）内の低いレベルに位置し、前記弁座（１３）の内 径より大きい外径を有する昇降ディスク（２１）と、弁の全開位置を定める停止 手段とを備え、昇降ディスクは弁の閉鎖位置で自由通路スロット（２２）によっ て取り囲まれている、閉空間と周囲大気との間の圧力平衡用圧力リリーフ弁にお いて、弁ハウジング（１）は、滴形本体（１４）及び昇降ディスク（２１）が全 閉位置から全開位置まで持ち上げられるときに、昇降ディスク（２１）のまわり の自由通路の面積を減少させるような内部形態（８、９、１０）を有することを 特徴とする圧力リリーフ弁。