专利名称：阻燃压力平衡阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及如权利要求1的前序所述的一种阻燃压力平衡阀。
一种这种形式的阀，例如，是日本横滨的Niikura Kogyo公司所拥有的一种商品。这种阀，例如，可用在航运业中，用于平衡油轮装载液体舱中的不适当的过大的压力和过小的压力。特别是在充满和排空这些液体舱的过程中和在由环境条件的改变所造成的温度变化的情况下，会产生这种过大压力和过小的压力。根据IMO决议A.519(13)的MSC/Circ.373标准(该标准构成1974所通过的SOLAS协议的Ⅱ-1/5S.1.5规程的一个实施规则)，对这种阀所提出的一个重要要求是当该阀打开时，气体速度必需立即达到30米/秒，并且这个速度要一直保持至该阀再次关闭为止。如果排出的气体燃烧，则这样可防止火焰窜入该液体舱中。在向降低压力的该液体舱中充气的过程中，使一股极小的强气流进入该液体舱中是很重要的，这样，可燃气体就不能从该液体舱中逸出。因此，该阀能非常迅速地打开和非常迅速地关闭是非常重要的。这种阀一般称为“高速排气口”。
当使用这些已知的阀时，利用下述原理，可使阀迅速打开。在关闭条件下，通过相对的剩余压力在剩余压力一侧作用在阀体上的力，作用在沿阀打开方向突出的、并与第一闭合处的圆周边缘相邻接的一个表面上。当该相对的剩余压力达到超过与打开方向相反作用的关闭力的值时，该阀体在打开方向移动，并且该阀沿着该第一闭合处打开。这样，该相对的剩余压力也作用在沿着阀的打开方向突出并被第二闭合处的圆周边缘封闭的较大的表面上。结果，由该相对的剩余压力作用在该阀体上的力突然增加，使该阀非常迅速地打开。就该阀能迅速打开这点而言，一般认为，该已知的阀是足够有效的。
这种已知的阀的一个缺点是其阀体不能立即关闭，而是在关闭过程中，会再次反跳过来。这会造成一股平均速度较低的暂时中断的气流，这就带来会引起火焰前部通过该阀逆燃的实际危险。另外，该阀体的反跳会造成该阀产生相当大的磨损，从而增加了沿着闭合处的密封泄漏的机会。
另外，在该阀给定尺寸的基础上，为了使极易燃烧的气体以集聚的状态离开该阀的距离较远，因而可以进一步限制火灾、爆炸和中毒的危险，希望出口速度较高；或者，如果该出口速度保持一样，希望将阀做得较紧凑、较轻。
本发明的目的是要提供一种压力平衡阀，该阀在关闭过程中不易反跳，从而与现有的阀比较，在同样的相对剩余压力下，可得到较高的气体出口速度。
根据本发明，这个目的是这样来实现的在本文第一段所述的那种形式的阀中，该第二闭合处在阀的打开方向上与该第一闭合处隔开一定距离。
根据本发明的阀能比较恰当地关闭、阀体不会反跳是由下述原因促成的。
在该阀关闭的过程中，由于在壳体内运动的阀体所引起的仍在外溢的气体的通道尺寸改变的量较小，因此，当该阀关闭时，在阀打开方向上作用在该阀体上的力没有增加，或增加较少。
由于在阀的打开方向上，该第一和第二闭合处彼此处在互相错开的位置，因此，它们之间的腔，在阀打开方向上的长度较大。这样，当该阀体移动一个特定距离时，该第一和第二闭合处之间的该腔的相对容积变化比在已知阀的情况下较小。这又造成在该阀关闭过程中，在这个腔中的压力，比在第一和第二闭合处在阀的打开方向上位于同一高度的阀的情况下，突然增加较小。而上述该阀的关闭，在阀的第一和第二密封已经大部分被闭合的同时，又可使该第一和第二闭合处之间的该腔的容积进一步减小。
相应地，在该第一和第二闭合处之间的该腔中的较大容量的空气还形成一个大的缓冲器，使得在该阀关闭过程中，该阀体的关闭速度受到制动。因为在阀的打开方向上该腔的长度较大，在该第二闭合处封闭后，该阀体可以在一个较大范围上，逐渐地被制动，这就可以防止了该阀体反跳。在该第二闭合处再次被封闭之后，该阀的进一步缓慢关闭不会造成气流速度暂时降低，因为该阀沿着其外封闭边缘已经关闭。这样，除了在出口侧沿着该第二闭合处有轻微泄漏之后，再不会有更多气体从该阀外溢。
在根据本发明的阀中，在排出的过程中，气体通过该阀所经过的通道比在该已知阀的情况下方向改变少得多，因为气体向着上述打开的第二闭合处的径向移动是伴随着该气体在打开方向的移动同时进行的，而该在阀打开方向的移动基本上是与通道的流动方向平行的。结果，通过该打开的阀流出的气体所受到的阻力较小，因此可以得到高的出口速度。由于外溢气体的流动紊流小，因此可以使流出的气体，在一个大距离上作良好的垂直通流流动，从而可以更远地深入周围环境中。另外，气流中的有限制的紊流还是有利的，因为，这样可以进一步限制火焰前部通过该阀的逆燃的危险。
下面，将在目前认为是最优选的实例的基础上，参照附图来进一步说明本发明，其中
图1～3为在图4的Ⅰ-Ⅰ线上所取的根据本发明的一个示例性实施例的阀在不同的工作状态下的截面侧视图；和图4为在图3的Ⅳ-Ⅳ线上所取的一个截面图。
根据所示的示例性实施例的阻燃压力平衡阀由具有一个通道2的一个壳体1和一个阀体3组成。该阀体3利用肋条4在该壳体1中导向，肋条4的外边缘5紧靠在该壳体1圆柱形内壁6上。在该阀大致安装在图1～3所示位置的工作条件下，在剩余压力作用下，克服该阀体重量形式的关闭力的作用，该阀体3可以相对于该壳体1在阀的打开方向(箭头7)上从图1所示的关闭位置移动至图3所示的排出位置。
在关闭位置时，该壳体1和该阀体3形成该通道2的第一闭合处8，和与该闭合处串联的该通道2的第二闭合处9，而在该二个闭合处之间为一个腔10，在根据所示的示例性实施例的阀的圆柱形结构中，在该第一闭合处8和第二闭合处9之间的腔10，除了由径向方向的肋条4形成的阻断以外，均为环形形状。
在阀打开方向7上突出的、并被该第二闭合处9的圆周边缘封闭的表面比在该阀打开方向7上突出的、并被该第一闭合处8的圆周边缘封闭的表面大些。另外，该闭合处8和9设计成使得，如果该阀体3处在该壳体1中的关闭位置和排出位置之间的一个过渡位置时，该第一闭合处8打开，而该第二闭合处9关闭。图2表示根据本示例性实施例的阀体3处在这个过渡位置的阀。
当在该第一闭合处8的上游，通道2中的相对的剩余压力增加，使作用在该阀体3上的力超过该阀体3的重量时，则可克服重力的作用，将该阀体推至图2所示的位置。因为该第一闭合处8打开，因此，相对的剩余压力此后也可以深入至构成该腔10的通道2的部分中。结果，该阀体3的在阀打开方向7上突出的、并有剩余压力作用在其上的表面，突然从直径等于该第一闭合处下面的通道直径的表面，增加至其直径等于在该腔10的区域内壳体1的外壁6的内径的表面。这种有剩余压力作用在其上的该阀体3的表面的突然的相当大的增加可使该阀体3以非常高的速度移动至图3所示的排出位置。
为了防止在阀打开过程中，该阀体3从该壳体1中脱出，该壳体1包括几个挡肩11，它们与肋条4上的凹部12配合工作。为了防止该阀体3在该壳体1内转动，从而使该肋条4可以沿着该挡肩11通过，例如可以在该阀体3放置定位后，设置一些卡爪(没有示出)。
该壳体1还包括一个凸缘18，该壳体可以利用该凸缘安装在一个管路的凸缘上。
该第二闭合处9在阀的打开方向7上与该第一闭合处8隔开一定距离。
结果，气体通过该阀的通道方向只有较有限的改变。流向该第二闭合处9的气流的径向向外偏转是伴随着着气流在阀打开方向7的进一步移动同时发生的，而该移动基本上是与通道2的流动方向平行的，因此可使气流继续其流动过程。
由于沿着具有一个流动过程的通道通过该打开的阀流出的气体所受到的阻力小，因此可以得到高的出口速度。另外，由于该外溢的气流紊流小，因此还可以促使在一个大距离上在周围环境中形成该流出气体的一股集聚的通流流动，从而可以更远地深入至周围环境中。另外，由于气流的有限的紊流，因此，可以进一步限制通过该阀的火焰前部的逆燃的危险。
在该阀关闭过程中，外溢气体的通道与该阀体3在该壳体1中的位置关系很小。更具体地说，在该阀关闭过程中，气体的偏转，如果不是完全没有增加的话，其增加也非常小。结果，由气流偏转增强引起的在阀打开方向7上作用在该阀体3上的力没有增加，或增加非常少。
由于在阀打开方向7上，该第一和第二闭合处8,9彼此处在相互错开的位置上，因此，在阀打开方向7上，上述腔10的长度较大。这样，在该阀体3移动一个特定距离的过程中，该腔10的容积变化较小。反过来，在该阀关闭过程中，随着该腔10的容积减小，该腔10中的压力不会突然增大，而这种突然增大往往会促使该阀体3反跳。
另外，由于在阀打开方向7上，该闭合处8和9彼此处在相互错开的位置，因此该腔10的容积较大。该腔10中的空气形成一个大的缓冲器，使得在该阀关闭过程中，向后运动的该阀体3的速度受到制动。因为该腔10在阀的打开方向7上的长度大，因此，该阀体3可以在一个大范围内逐渐被制动，这就可以在该第二闭合处9关闭后，防止该阀体3反跳。反跳是由于气体速度突然减小，而不是逐渐减小，因为，该第二闭合处刚一关闭，该阀就关闭了，完全不漏气或至少是实际上不漏气。
我们发现，在关闭状态下，该第二闭合处9最好不是完全不漏气的，这样，该第一闭合处8的关闭不会受到该腔10中的残留的剩余压力的阻碍。在过渡状态下，甚至允许相当大的气流通过该第二闭合处。重要的只是在该阀体3下面，必需建立足够的压力，以便迅速地将该阀体3移动至图3所示的排出位置。
在本发明的框架范围内，该第二闭合处可以位于该壳体的外面或内面。为了限制气流所受的阻力和限制紊流，该第一和第二闭合处8,9中的每一个，最好分别由该阀体3的关闭表面13和14和与上述关闭表面13,14配合工作的、分别在该壳体1中的阀座15和16构成。该关闭表面相对于阀的打开方向7是沿径向向外的，而该阀座15,16相对于阀的打开方向7是沿径向向内延伸的。结果，在排气过程中，气流只偏转得很有限。
为了使该第一闭合处8比该第二闭合处打开更瞬时和更迅速，从而在阀打开过程中有利于该阀体3非常迅速地向着排出位置移动，最好，在该壳体1中，该第一闭合处具有面向阀打开方向7的一个锥形或平的阀座15，而该第二闭合处9，在壳体1中具有与阀打开方向7平行的一个阀座16。这还有一个优点，即在阀打开方向7上，该阀座与该第一和第二闭合处8,9的封闭表面之间的尺寸变化，对该阀的动作没有实质性的影响。
另外，假如该第二闭合处的阀座事实上略呈锥形，但比该第一闭合处的阀座更加与阀的打开方向7平行，则也可使该阀体3迅速移动。
该阀体3的横截面在阀打开方向7上是向着该第二闭合处9的关闭表面14逐渐增大的。这点进一步限制了在该阀中的气流所受到的空气阻力，并可以形成强烈集聚的、紊流小的、能以集聚形式更远地深入至周围空气中的外溢气流。
另外，末端朝向阀的打开方向的该阀体3的末端17的锥形结构，有助于在排气过程中集聚和远远地深入至周围空气中的气流的形成。
由于该闭合处8,9在阀打开方向7上是处在互相错开的位置，因此，根据所示例子的该阀形状是细长的，其壳体1不突出在凸缘18之外。这意味着，当安装装有根据本实施例的阀的管路时，不需要在管路的相邻末端之间保持附加的距离，以便为要安装的阀提供空间。
根据本发明的阀所能达到的低阻力可通过试验结果说明。对于一个使用一根ND-100连接管路的阀，在压力下降为0.17巴时，可以得到3000米3/时的流量，气体速度可达到大约100米/秒。因为在一个特定极限之上的剩余压力关系到以非常大的流量排气，这种排气一般只需要较短的时间，从而，使得在每一种情况下，在从油轮的液体舱中排出气体的过程中可能产生的潜在危险状况，相应地也只占一个较短的时间。
在本发明的框架范围内，可以有许多其他的实施例。例如，可以利用不同的力(例如，弹簧力或磁力，而不是重力)来在与阀打开方向相反的方向上，推压该阀体。另外，该阀体的上游末端也可作成锥形形状，相应地，该通过壳体的通路可以进一步用来限制该阀中的空气阻力。
权利要求
1.一种阻燃压力平衡阀，它包括一个具有一个通道(2)的壳体(1)，该通道(2)在出口方向上向周围环境敞开；和一个阀体(3)，它在该壳体(1)内导向，在工作条件下在剩余压力作用下克服一个关闭力，该阀体(3)可以相对于该壳体(1)，在基本上与所述排出方向平行的阀打开方向(7)上，从一个关闭位置向着一个排出位置移动；其中，该壳体(1)和该阀体(3)形成该通道(2)的一个第一闭合处(8)，以及与该闭合处串联的该通道(2)的一个第二闭合处(9)，同时在该二个闭合处之间为一个腔(10)；又其中，在该阀打开方向(7)上突出并被该第二闭合处(9)的圆周边缘封闭的表面，比在阀的打开方向(7)上突出并被该第一闭合处(8)的圆周边缘封闭的表面大些；和又其中，该闭合处(8,9)设计成，如果该阀体(3)处在位于该关闭位置和排出位置之间的一个过渡位置上时，该第一闭合处(8)打开，而该第二闭合处(9)至少部分地关闭；其特征在于，在阀打开方向(7)上，该第二闭合处(9)与该第一闭合处(8)隔开一定距离。
2.如权利1所述的一种阀，其特征为，该第一和第二闭合处(8,9)中的每一个均为由该阀体(3)的一个关闭表面(13,14)和该壳体(1)中的一个阀座(15,16)所构成，该关闭表面相对于阀的打开方向(7)是沿径向朝向外部的，而该阀座与该关闭表面配合工作，并且是相对于阀的打开方向(7)沿径向朝向内部的。
3.如权利要求1或2所述的一种阀，其特征为，该第一闭合处(8)在该壳体(1)中具有一个锥形或平的阀座(15)，阀座(15)面对阀的打开方向(7)，而该第二闭合处(9)在该壳体(1)中具有一个阀座(16)，阀座(16)比该第一闭合处(8)的阀座(15)更加平行于阀的打开方向(7)。
4.如权利要求3所述的一种阀，其特征为，该第二闭合处(9)的阀座(16)与该阀的打开方向(7)平行延伸。
5.如上述权利要求中任何一条所述的一种阀，其特征为，该第二闭合处(9)是由该阀体(3)的一个关闭表面(14)和该壳体(1)中的一个阀座(16)互相配合形成的，并且该阀体(3)的横截面在阀的打开方向(7)上是向着该关闭表面逐渐增大的。
6.如上述权利要求中任何一条所述的一种阀，其特征为，该阀体(3)具有一个朝向该阀打开方向(7)的锥形的末端。
全文摘要
一种阻燃的压力平衡阀,包含一个在一个壳体(1)中导向的阀体(3)。在剩余压力作用下,该阀体(3)可从一个关闭位置移动至一个排出位置。该壳体(1)和该阀体(3)形成一个第一闭合处(8)和与之串联的一个第二闭合处(9)。在阀打开方向(7)上突出的该第二闭合处(9)的表面比在阀打开方向(7)上突出的该第一闭合处(8)的表面大些。因此,在阀打开过程中,该第一闭合处(8)在该第二闭合处(9)之前打开,从而,在阀打开过程中,剩余压力作用在一个增大的表面上,使该阀迅速打开。在阀的打开方向(7)上,该第二闭合处(9)与该第一闭合处(8)隔开一定距离。结果,可得到较好的关闭性能,并且和流出气体出口速度增大。
文档编号F16K17/04GK1214762SQ97193410
公开日1999年4月21日 申请日期1997年3月3日 优先权日1996年3月1日
发明者艾德·阿尔伯特·范德费尔德 申请人:艾德·阿尔伯特·范德费尔德