KR940009811B1 - 폐쇄부와 주변대기 사이의 균압을 위한 압력 릴리프 밸브 - Google Patents

폐쇄부와 주변대기 사이의 균압을 위한 압력 릴리프 밸브 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

폐쇄부와 주변대기 사이의 균압을 위한 압력 릴리프 밸브
제 1 도는 본 발명의 실시예에 따른 압력 릴리프 밸브의 부분 측부 단면도.
제 2 도는 압력 릴리프 밸브의 분출 개구에 인접한 영역의 부분 단면도.
제 3 도 및 제 4 도는 본 발명에 따른 압력 릴리프 밸브의 원형에서, 단위시간당 분출량에 대한 플롯으로서, 각각 탱크압력과 분출속도를 표시하는 도표.
본 발명의 폐쇄부와 주변대기 사이의 균압을 위한 압력 릴리프 밸브에 관한 것이다. 이러한 압력 릴리프 밸브는 오일 제품 및 화학제품을 위한 탱커 등의 분야에 특별히 중요하게 사용되며, 후술되는 설명에서 상기 사용분야는 처음 개시되는 관점에서 취급되겠지만, 다른 사용분야 예를들면 액체 석유제품이나 화학제품을 위한 이동식 탱크나 고정식 저장 탱크에 동일하게 적용될 수 있다.
예를 들어 m3/h로 측정되는 단위시간당 제품의 체적측정량이 탱크에 차게되면, 압력 릴리프 밸브는 탱크압력이 예비 설정 개구압력으로 상승될 때 개방되어야 하고, 가스양은 탱크의 액체 표면으로부터 증발을 위해 적용될 수 있는 첨가물과 함께 단위시간당 로딩된 제품의 양에 대응되는 단위시간마다 분출된다. 단위시간당 분출된 양은 밸브의 흐름 저항, 밸브의 상승높이 및 탱크의 압력에 의존한다. 일정한 안정한계치를 초과하는 탱크압력없이 얻어질 수 있는 증발을 위한 첨가물의 공제와 함께 단위시간당 최대 분출량은 압력 릴리프 밸브의 용량으로서 참조되고, 그래서 단위시간당 최대의 허용 가능한 로딩양(예, m3/h)이 측정된다.
로딩이 정지되고 탱크압력이 평가치로 떨어지면, 폐쇄압력은 개방압력보다 약간 낮고, 압력 릴리프 밸브는 폐쇄된다. 탱크가 로딩되지 않을때 탱크의 가스압력은 하강된다. 안정한계치 아래로 압력이 내려가는 것을 예방하도록 압력 릴리프 밸브와 함께 설치되거나 분리 장착될 수 있는 진공밸브가 사용될 수 있다. 어떤 경우에, 질소같은 불활성 가스는 안전상 탱크의 액체 표면상의 자유공간부로 공급되며, 상기 가스는 대기압보다 높지만 압력 릴리프 밸브의 개방압력보다 낮은 예정압력으로 자동유지된다. 이 경우에도 ; 진공 릴리프 밸브가 불활성 가스의 공급이 실패할 경우 예비품으로서 사용될 수 있다.
주위온도가 저장이나 이동시 증가되거나 감소될 때, 탱크의 가스압력은 증가되거나 감소되므로, 압력 릴리프 밸브는 보다 짧은 기간과 단위시간당 보다 적은 분출량에도 불구하고, 로딩 및 언로딩의 경우에서와 동일한 방법으로 주로 개방 및 폐쇄된다. 불활성 가스 공급용 진공 릴리프 밸브 및 시스템은 언로딩의 경우와 동일한 방식으로 작동된다.
오일탱커에 사용되는 압력 릴리프 밸브는 국제적으로 공인된 규칙에 정해져 있는 엄격한 안전 규칙에 충족되야 한다. 상기 규칙중 가장 중요한 규칙들은 하기와 같다.
1. 일반적으로 플래시-백으로 참조되는, 화염이 주변으로부터 압력 릴리프 밸브를 거쳐 탱크 내부로 들어가는 것은 절대로 배제되야 한다.
2. 밸브의 개방상태에서 플래시-백에 대한 안정성이 소위 고속밸브라고 하는 고분출 속도 밸브에 의해서만 얻어질 경우, 분출속도는 밸브의 연속개방동안 언제나, 상술된 최소치 예를 들면, 30m/sec 아래로 떨어지지 않아야 한다.
3. 해롭거나 가연성인 가스를 사람들이 있는 곳으로부터 가능한 멀리 떨어지게 하도록 분출은 수직 상향으로 분출되야 한다.
4. 밸브가 착빙될 경우, 밸브에서 얼음을 신속하고 간단하게 분리시키고 정상 상태로 효과적으로 회복되는 것이 가능해야 한다.
여기에서 고려된 압력 릴리프 밸브는 특허청구 범위 제 1 항의 서론에 참조될 것이다.
이러한 종류의 압력 릴리프 밸브는 미합중국 특허 제 3,999,571호에 기술되어 있는데, 상승 디스크는 밸브 하우징의 결합 밸브시트에 대해 폐쇄된 원추형 밸브면을 갖는 밸브 본체로서 구성되며, 드롭형상의 본체는 밸브의 분출 개구의 조그만 간극에 끼워진다.
공지된 밸브에서, 상술된 안전규칙 1 내지 3은 분출이 고속으로 수직 상향 가스 분사의 형태로 발생되기 때문에 충족된다. 또한, 안전규칙 4는 가스 분사의 가이딩이 주변 가이딩 표면의 사용없이 발생되므로 어떠한 얼음형태도 외부로부터 직접 수용할 수 있기 때문에 충족된다. 비교적 작은 얼음 형태는 언제나 압력 릴리프 밸브가 제공되야만 하는 수동 체크-리프트에 의해 밸브를 상승시킴으로써 바로 절단될 수 있고, 보다큰 얼음 침전물은 밸브의 외부에 위치되므로 쉽게 절단될 수 있고 최종 잔유얼음은 상술된 바와같이 밸브의 상승에 의해 절단될 수 있다.
본 발명의 목적은 공지된 밸브와 비교하여, 개구의 초입부에서 보다 높은 상승속도와 이에 따른 보다 낮은 압력 증가 등의 장점을 가지면서 상술된 방법으로 공지된 밸브를 개조한 향상된 밸브를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 성취하기 위해서, 본 발명은 청구범위 제 1 항의 신규부분에 기술된 특성에 의해 특징된다.
이런한 배열 때문에, 상승압력은 개구의 초입부에서 밸브시트내의 드롭형상 부재의 하부의 보다 작은 영역으로부터 상승 디스크의 보다 큰 영역으로 이동되므로, 보다 높은 상승속도가 얻어진다. 그러나, 상승 디스크 영역은 한계치내에 유지되야 하고, 보다 적은 분출량의 경우라도, 분출속도는 언제나 상술된 안전한계치 즉 30m/sec보다 높다.
본 발명에 따른 압력 릴리프 밸브의 양호한 실시예에서, 밸브 하우징은 상승 디스크 주변의 자유 통로영역이 드롭형상 본체와 상승 디스크가 상승될때 증가되는 식의 내부 구조를 갖는다.
증가된 분출량에서, 밸브가 완전 개방상태로 될 때까지 보다 낮은 압력이 얻어지는 장점이 얻어진다.
예를들어 불활성 가스의 낭비를 감소시키도록 완전 폐쇄상태에서 특히 높은 정도의 밸브두께를 얻기를 원한다면, 이는 본 발명에 따라서, 밸브시트의 내주연을 따라 환상의 탄성 가스켓을 제공함으로써 얻어지고, 상기 가스켓은 드롭형상의 본체의 폐쇄위치에서 드롭형상 본체의 하부에 자체적으로 밀봉되어 있는 립을 갖는다.
지금부터, 본 발명이 첨부도면을 참조로 보다 상세히 설명된다.
도면에서, 참조번호 1은 수직으로 놓인 밸브 하우징이고, 그 하단부에는 하단부에 있는 관형 소켓(4)의 플랜지(3)에 볼트 결합된 플랜지(2)와, 하나이상의 탱크 격벽에 연결된 압력 릴리프 파이프의 상단부 또는 오일탱크의 압력 릴리프 출구에 볼트 결합될 수 있는 플랜지(5)가 제공된다. 도시된 실시예에서, 소켓(4)은 진공 릴리프 밸브(7)가 연결된 측면 개구(6)를 갖는다. 상기 밸브는 본 발명의 부분을 형성하지 않기 때문에 상세히 설명하지 않을 것이다.
밸브 하우징은 그 하단부에서, 상향으로 원통형 벽(8), 발산 벽(9) 및 밸브 하우징의 상부에서 분출개구(11)에 의해 종결되는 수렴벽(10)을 갖는다.
분출개구에는 마우스 링(12)이 장착되고, 상기 링의 내측부에는 원추형 밸브시트(13)가 형성된다. 분출개구(11)에는 드롭형상 본체(14)가 제공되고, 상기 본체 하부에는 밸브 폐쇄상태에서 밸브시트(13)에 밀봉 결합되는 원추형 밸브표면(15)이 형성되어 있다. 견고성을 향상시키기 위해, 환상의 탄성 가스켓(16)은 마우스 링(12)의 내측부상에 위치되고, 상기 가스켓은 드롭형상 본체(14)의 하부에 결합되는 립(17)을 갖는다.스템(18)으 드롭형상 본체에 연결되고 밸브 하우징의 상부 스템 가이드(19)와 소켓(4)의 하부 스템 가이드(20)에 의해 안내되는 하우징을 통해 하향 연장된다. 스템(18)은 원통형 벽(8)의 내부에 위치되고 원형형 벽보다 약간 작은 직경을 갖는 상승 디스크(21)를 가지므로, 자유 통로 슬롯(22)이 상승 디스크 주변에 형성된다. 스템(18)의 하단부 아래에는 밸브의 체크-리프트에 사용되는 로킹 레버(24)가 장착되어 있다.
압축 스프링(23)은 상부 스템 가이드(19)와 상승 디스크(21) 사이에 놓여진다. 그래서, 드롭형상 본체(14), 스템(18) 및 상승 디스크(21)를 포함하는 유출 제어 부재로서 참조된 구조는 구조물의 모든 부품의 총 중량+스프링(23)의 압력과 동일한 하향 폐쇄력을 받는다. 상기 부품이 자체중량이 적절한 폐쇄력을 제공하는 식으로 구성되면, 스르링(23)은 생략될 수 있다.
대기압 이상의 압력이 탱크에 가해지면, 슬롯(22)을 통한 누출 때문에, 상기 압력은 상승 디스크(21)상의 공간에 가해지고, 그러므로 이것은 위, 아래로부터 동일 압력을 받게 된다. 그러므로 상승력은 드롭형상 본체의 하부상의 초과압력의 작용에 의해서만 발생된다. 이 상승력은 밸브시트 내부의 분출개구의 단면 영역에 의해 배가된 초과 압력과 같다.
상승력이 상술된 폐쇄력을 초과할 때 밸브는 개방된다. 이것은 추가중량 하중에 의해 보충될 수 있는 드롭형상 본체(14), 스템(18) 및 상승 디스크(21), 또는 압축 스프링(23)의 중량에 의해 예비설정된 탱크압력 즉 개방압력이 예정치로 발생된다. 분출이 밸브의 개구에서 개시될 때, 상승 디스크 드롭의 상측부상의 압력과 상승력의 순압력은 상승 디스크의 영역에 의해 배가된 탱크압력과 동일하다. 이것이 분출개구 영역보다크므로 상승력이 증가되어 상승속도와 단위시간당 분출량이 증가된다.
밸브가 부가 상승될때, 상승 디스크(21)는 발산벽(P)의 영역에 도달되므로 분출량이 부가적으로 증가된다.
전 크기는 주어진 적용을 위해 적절한 특성선이 단위시간(F)당 분출량에 대해 플롯된 탱크압력(PT)과 분출속도(DV)를 위해 얻어지는 식으로 되어 있다. 상기 특성선의 예가 제 3 도 및 제 4 도에 도시되어 있다.
제 3 도에 도시된 바와같이, 개방압력(PO)상의 탱크압력(PT)의 증가는 적은 분출량(F)에서 발생된다. 이 상태는 밸브개방 직후에 일어나지만, 밸브의 신속한 개방으로 인해, 탱크압력은 허용가능한 한계치 PTmax내에서 유지된 비교적 높은 개방압력(PO)의 경우와 비슷하게 된다. 증가된 분출량에서, 탱크압력은 다시 하강되고 점선으로 표시된 바와같이 완전개방 밸브시 분출치에 점차 접근된다. 분출량의 연속적인 증가에서, 탱크압력은 부가로 증가되고, 값이 PTmax라면 분출량은 최대 허용 가능치 즉 압력 릴리프 밸브의 용량 C에 도달된다. 탱크의 로딩동안 증발을 위한 공제를 갖는 단위시간당 로딩된 양이 상기 값 아래에서 유지된다고 할지라도, 탱크는 안전한계성내에서 폭발로부터 보호되며, 또한 이것은 상술된 바와같이 온도의 증가가 로딩동안 보다 현저히 낮게될 때 분출량이 발생되는 것이 기대될 수 있기 때문에 이동 동안에 적용된다.
크기 변화에 의해, 다양한 형태의 압력 릴리프 밸브가 만들어질 수 있지만 용량은 다르다.
제 4 도에 도시된 바와같이, 낮은 분출량(F)에서 분출속도(D)는 매우 높고 그후 증가된 분출량에서 최소치로 하강되어 다시 증가된다. 최소치는 상술된 최소 속도 DVmin 예를들면 30m/sec이어야 하고 플래시백으로부터 안전하게 된다.
밸브의 폐쇄위치에서, 가스켓(16)에 의해 보완된 밸브시트(13)를 갖는 드롭형상 본체(14)의 밸브면(15)의 결합은 매우 높은 정도의 내밀성을 갖게 한다.
연소, 용해, 소화 및 기계적 손상으로 인해 가스켓(15)이 손상 또는 완전 파손된 경우, 밸브의 내밀성이 플래시백에 대한 안전성을 위해 충분히 제공되므로 전술된 안전규칙 1은 밸브의 폐쇄위치에서 충족된다.
완전한 가스 내밀성은 금속면의 상호 결합에 의해 결코 얻어질 수 없고, 원추형 밸브시트와 축방향 안내 밸브본체에서 누출이 평면 밸브본체의 경우보다 약간 큰 것으로 기대된다. 그러나, 가스켓이 없는 본 발명에 따른 입력 릴리프 밸브에서, 밸브의 폐쇄위치(f)의 가스누출은 통로 영역이 작기 때문에 높은 분출속도로 발생되고, 드롭형상 본체의 공기 역학적 효과 때문에 수직상향된다.
탱크압력이 대기압보다 높지 않은 상태에서 플래시백이 발생되는 것을 방지하도록, 밸브시트와 드롭형상부재 사이에서 결합되는 화상 표면은 화염이 누출로 발생된 냉각에 의해 억제되도록 폭을 갖는다. 정상적으로, 가스켓(16)은 주목할만한 단점없이 생략 가능하지만, 불활성 가스의 대기가 탱크에서 유지될 때 가스켓(16)은 불활성 가스의 손실을 감소시키도록 사용된다.
밸브가 착빙되었을 경우 착빙제거는 상술된 방법으로 실행된다.

Claims (3)

  1. 상향으로 향한 제트에 대한 하부상에 가해진 가스흐름을 집중시키기에 적절하고 분출개구(11)에 위치되는 드롭형상 본체(14)와 하우징(1)내의 하부 레벨에 위치되고 드롭형상 본체(14)에 연결된 상승 디스크(21)를 포함하며 결합 밸브시트(13)에 대해 폐쇄되기에 적합한 원추형 밸브면(15)으로 구성되는 분출제어부재(14, 18, 21)와, 상향으로 대향된 분출개구(11)로 갖는 밸브 하우징(1)을 포함하는 폐쇄부와 주변 대기 사이의 균압을 위한 압력 릴리프 밸브에 있어서, 상기 원추형 밸브면(15)는 드롭형상 본체(14)의 원형표면의 하향 대항부상에 형성되어 밸브본체를 구성하고, 상기 결합 밸브시트(13)는 분출개구(11)의 마우스에 제공되며, 상승 디스크(21)는 밸브 시트(13)의 내경보다 큰 외경을 갖고, 드롭형상 본체(14)의 폐쇄 위치의 상승 디스크(21)는 자유통로 슬롯(22)에 의해 둘러싸인 것을 특징으로 하는 압력 릴리프 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서, 밸브 하우징(1)은 드롭형상 본체(14)와 상승 디스크(21)가 상승될 때 상승 디스크(21) 주변의 자유통로가 증가되는식의 내부구성을 갖는 것을 특징으로 하는 압력 릴리프 밸브.
  3. 제 1 항에 있어서, 밸브시트(13)의 내면을 따라서, 드롭형상 본체(14)의 폐쇄 위치에서 드롭형상 본체(14) 하부에 자체적으로 밀봉된 립(17)을 갖는 환상 탄성 가스켓(16)이 제공된 것을 특징으로 하는 압력 릴리프 밸브.
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