專利名稱：壓力閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使封閉容器或者箱子和周圍環(huán)境之間的壓差相等的壓力閥。尤其地，本發(fā)明涉及一種與海上運(yùn)輸船中的貨艙或者箱子連接使用的壓力閥。但是，本發(fā)明本身也適宜與靜止箱子或者一些輪子所支撐的箱子相連接使用。
例如，本申請(qǐng)人的美國(guó)專利No.5873384公開了一種權(quán)利要求1前序部分的特征所描述的那種壓力閥，這個(gè)專利在這里引入以作參考。
當(dāng)箱子每個(gè)時(shí)間單元裝有給定量的液體時(shí)，這種壓力閥在箱內(nèi)的氣體壓力到達(dá)預(yù)定打開壓力時(shí)打開，并且然后使每個(gè)時(shí)間單元的氣體量(該氣體量等于每個(gè)時(shí)間單元所裝入的產(chǎn)品量加上從箱內(nèi)的液體表面上蒸發(fā)出來的任何蒸發(fā)量)被排出。每個(gè)時(shí)間單元所排出的量取決于閥的流動(dòng)阻力和箱內(nèi)的主要壓力。每個(gè)時(shí)間單元的最大排出量減去任何蒸發(fā)量(在箱內(nèi)的壓力沒有超過給定的安全閾值Pmax的情況下可以產(chǎn)生這種蒸發(fā))表示壓力閥的性能。壓力閥的性能決定了每個(gè)時(shí)間單元的最大可允許裝載量。在裝載中斷時(shí)，當(dāng)箱內(nèi)的壓力降低到一定值，即降低到壓力閥的關(guān)閉壓力(該關(guān)閉壓力小于打開壓力)時(shí)，壓力閥關(guān)閉。在公知的壓力閥中，關(guān)閉壓力明顯小于打開壓力。此外，在例如石油產(chǎn)品或者化學(xué)產(chǎn)品的儲(chǔ)存或者輸送期間，周圍溫度的任何升高或者降低可以導(dǎo)致蒸發(fā)，這種蒸發(fā)在容器內(nèi)可以產(chǎn)生壓力變化，在這種情況下，壓力閥基本上以與裝載和拆載期間相同的方式打開和關(guān)閉。
出于安全原因，當(dāng)在輸送產(chǎn)品時(shí)需要把隋性氣體如氮供給到容器的自由空間中時(shí)，可以使用壓力閥。例如，該產(chǎn)品可以是易燃的液體或者材料如柑桔類和檸檬，在進(jìn)行延長(zhǎng)儲(chǔ)存之后，該液體或者材料產(chǎn)生易燃?xì)怏w。隋性氣體被自動(dòng)地保持在預(yù)定壓力下，該預(yù)定壓力可以大于大氣壓力，但是小于壓力閥的打開壓力。在這種情況下，周圍溫度的任何升高或者降低將會(huì)使容器內(nèi)的惰性氣體的壓力產(chǎn)生相應(yīng)變化，因此壓力閥一定得打開。
在公知的壓力閥中，已發(fā)現(xiàn)，閥的打開壓力和關(guān)閉壓力之間的差值由于壓力閥的設(shè)計(jì)原因而太大，以致壓力閥不能任意地適合用于輸送一些材料。因此，本發(fā)明的目的是提供一種上述那樣的壓力閥，其中打開壓力和關(guān)閉壓力之間的差值可以減少到關(guān)閉壓力的大約10％-20％。當(dāng)例如輸送水果時(shí)，在通過壓力閥進(jìn)行初始排出之后，可以減少在大氣溫度下降時(shí)一定得供給的惰性氣體量。
這個(gè)目的可以由權(quán)利要求1的特征部分所給出的特征來實(shí)現(xiàn)。
借助從屬權(quán)利要求所提供的這些實(shí)施例，可以得到壓力閥在打開過程期間的特別方便的特性曲線圖形。尤其地，借助權(quán)利要求10的特征的這些措施，可以明顯減小打開壓力和關(guān)閉壓力之間的差值。權(quán)利要求10所給出的這些關(guān)系應(yīng)該符合提升板的整個(gè)運(yùn)動(dòng)區(qū)域。
現(xiàn)在，參照附圖中所示出的實(shí)施例，更加詳細(xì)地解釋本發(fā)明。
圖1a示出了在剖視圖中所看到的本發(fā)明的壓力閥，其中該壓力閥處于閥的關(guān)閉狀態(tài)中；圖1b是圖1a所示的壓力閥的剖視圖；圖2示出了圖1a所示的普通型的壓力閥，其中該壓力閥處于閥的打開狀態(tài)中；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明而成形成的兩個(gè)不同壓力閥的特性曲線；其中容器內(nèi)的超大氣壓力被示成通過壓力閥流出的氣體量的函數(shù)。
圖4a和b示出了包括圖4c所示的現(xiàn)有技術(shù)壓力閥在內(nèi)的兩個(gè)現(xiàn)有技術(shù)壓力閥的相同特性曲線。
在圖1a中，標(biāo)號(hào)1用來表示垂直取向的閥殼體，該閥殼體在底部具有法蘭5，借助該法蘭5把閥殼體1栓接到位于充氣容器(例如船上的箱子或者貨艙)上的壓力釋放管接頭上，或者栓接到壓力釋放管的頂端上，而該壓力釋放管連接到一個(gè)或者多個(gè)這種容器中。
壓力閥具有管形壁2，而該管形壁限定出具有流出開口11的通流通道3，因此下面容器內(nèi)的氣體在特殊壓力條件下可以流到自由大氣中。流動(dòng)通道3最好具有圓形橫截面，但是也可以選擇其它的橫截面形狀，例如包括矩形橫截。如果需要的話，可以在管形壁2中設(shè)置橫向開口，真空安全閥7連接到該管形壁2上，但真空安全閥7不構(gòu)成本發(fā)明的一部分。
在流出開口11中安裝著環(huán)形閥座13，而閥座13成形成與閥體14的下表面上的閥工作面15相配合。閥體14可運(yùn)動(dòng)地軸頸安裝，從而在壓力閥的全部打開狀態(tài)和壓力閥的關(guān)閉狀態(tài)之間可以進(jìn)行移動(dòng)。合適的停止元件用來限定出閥體14的運(yùn)動(dòng)。
在圖1a中，壓力閥示成處于關(guān)閉狀態(tài)，其中閥工作面15緊緊地靠緊閥座13。閥座13和閥工作面15最好是錐形，并且閥體14最好具有表面部分16，而該表面部分16以傳統(tǒng)的方式成形成允許從容器繞著閥體14向上進(jìn)行流動(dòng)的氣流結(jié)合到位于閥殼體1上方的、聚合的向上氣體射流中。因此，符合電流安全調(diào)節(jié)。最后，閥體14最好具有所示出的下垂形狀。
桿形連接元件6剛性地連接到閥體14上，而連接元件6向下延伸通過閥殼體1。連接元件6在導(dǎo)向器30、32內(nèi)被傳送并且沿著流動(dòng)通道3進(jìn)行移動(dòng)。重力負(fù)荷體12和提升板21牢牢地安裝在連接元件6上，而在提升板21和壁2之間具有間隙22。當(dāng)流動(dòng)通道3在這個(gè)區(qū)域內(nèi)具有圓形橫截面時(shí)，提升板可以成形成盤，因此間隙22變成了環(huán)形。
優(yōu)選地，提升板21成形有連續(xù)表面，因此流動(dòng)通道3內(nèi)的氣體通過間隙22繞著提升板21流到位于提升板21上方的區(qū)域中。但是，沒有東西可以防止提升板21具有許多貫穿通道。與流動(dòng)通道3成橫向的提升板21限定出面積A2(參見圖1b)，而面積A2在流動(dòng)通道3內(nèi)的氣流中產(chǎn)生了壓力損失。
如1a所示，壓力閥還包括致動(dòng)器裝置4，該致動(dòng)器裝置4產(chǎn)生連接元件6的控制運(yùn)動(dòng)，因此而產(chǎn)生閥體14的控制運(yùn)動(dòng)。借助未示出的把手從閥殼體1的外部來操縱致動(dòng)器裝置。
與連接元件相結(jié)合的壓力閥還包括磁體8，它如所示出的一樣可以安裝在提升板21下方的流動(dòng)通道3中；及磁化體9，它成形成在壓力閥的關(guān)閉狀態(tài)時(shí)可以與磁體8相配合。磁體8和磁化體9可以任意地設(shè)置在流出開口11的區(qū)域內(nèi)，當(dāng)需要定期接近磁體8時(shí)，該區(qū)域是優(yōu)選的。這可以是永磁體或者例如是電磁體。
在圖1a所示的關(guān)閉位置上，閥體14借助向下的接合力Fc來影響閥座13，而該力含有閥體14的質(zhì)量、連接元件6的質(zhì)量、重力負(fù)荷體12的質(zhì)量、磁體8或者磁化體9的質(zhì)量及磁體8和磁化體9之間的吸引力Fm，依賴于這些零件的質(zhì)量安裝在連接元件6上。因此，接合力Fc被理解成這樣的力該力使壓力閥保持關(guān)閉，即壓力閥的關(guān)閉力。在圖1a中示出了，接合力Fc如何被改變，例如借助改變相對(duì)于磁體8和磁化體9的彼此位置來改變接合力，而給定尺寸大小的間隙10可以任意存在于壓力閥的關(guān)閉位置上。
當(dāng)容器內(nèi)的壓力升高到大于大氣壓力時(shí)，這種壓力由于間隙22而支配在提升板11和閥體14之間的空間內(nèi)。因此，這個(gè)空間內(nèi)的壓力等于容器內(nèi)的壓力，并且這個(gè)壓力借助相同的力來影響提升板21的頂表面和下表面。只要超大氣壓力在閥體14上沒有產(chǎn)生超過壓力閥的關(guān)閉力Fc的向上力，那么壓力閥將保持關(guān)閉狀態(tài)。閥體14上的向上力確定為容器內(nèi)的超大氣壓力乘以流動(dòng)通道3的開口11的面積A1，參見圖1b。
當(dāng)超大氣壓力超過壓力閥的關(guān)閉力Fc時(shí)，壓力閥打開。氣體的流出引起提升板21表面上的、朝向開口的壓力下降。然后，借助提升板21下表面上的流動(dòng)氣體所施加的力，把閥體14向著壓力閥的完全打開位置的向上運(yùn)動(dòng)控制到一定程度。這種影響可以確定為容器的超大氣壓力乘以提升板的面積A2。由于這個(gè)面積超過流出開口11的面積A1，因此提升板21上的氣體提升力增大了，并且提升板21的運(yùn)動(dòng)速度增大了，因此閥體14向著壓力閥完全打開狀態(tài)的方向的運(yùn)動(dòng)速度增大了。
在圖2中，壓力閥示出在它的全部打開狀態(tài)下，其中閥體14借助流動(dòng)氣體而被保持在打開位置上。閥體14上的向下力具有閥體14的質(zhì)量成分、連接元件6的質(zhì)量、重力負(fù)荷體12的質(zhì)量、磁體8或者磁化體9的質(zhì)量，根據(jù)這兩個(gè)零件的質(zhì)量安裝在連接元件6上。閥體14一稍稍移離圖1所示的位置，磁體8和磁化體9之間的吸引力Fm就不會(huì)明顯起作用。
在所示出的打開位置上，壓力閥允許作為容器內(nèi)的壓力函數(shù)的、每個(gè)時(shí)間單元的給定量的氣體流出。該量的大小依賴于壓力閥的尺寸大小并且根據(jù)容器的尺寸大小來進(jìn)行選擇，因此可以確保在超大氣壓力超過容器的臨界值時(shí)，允許裝在容器內(nèi)的氣體流出。注意，閥體14可以被成形有向下敞開的中空腔，該中空腔在較小范圍內(nèi)有利于把壓力閥保持在打開位置上。此外，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，壓力閥可以設(shè)置有許多更加位于上面的提升板21′，這些提升板21′具有減小的表面積A2，如附圖所示。
為了以特別高的程度實(shí)現(xiàn)壓力閥的理想效果，因此在提升板21的整個(gè)運(yùn)動(dòng)區(qū)域中，提升板21的面積A2應(yīng)該比流動(dòng)通道3的橫截面積A3小得多。這個(gè)是從提升板21區(qū)域中的流動(dòng)通道3中的自由通流面積(A3-A2)中得出的，其中該自由通流面積在任何時(shí)間為提升板21區(qū)域中的流動(dòng)通道的面積A3的大約25％和大約55％之間、優(yōu)選為大約30％和大約50％之間。參照附圖1b。雖然在圖1a中示出了這樣的實(shí)施例大約在通到真空安全閥7的橫向開口和流出開口11的區(qū)域之間的中間位置上，流動(dòng)通道3變得更窄，但是優(yōu)選的是，流動(dòng)通道3在通到真空安全閥7的橫向開口和流出開口11之間的整個(gè)長(zhǎng)度上具有相同的橫截面積，即，在這個(gè)區(qū)域中，管形壁2由圓柱形管構(gòu)成。
為了比較，圖3示出了壓力閥的兩個(gè)不同例子V1和V2的特性曲線，這些壓力閥成形成如圖1a所示一樣，但是，位于容器和提升板21上方的區(qū)域之間的自由通流面積(A3-A2)具有不同的尺寸大小。它將表明，使用磁體8提供了，小量泄漏在容器內(nèi)產(chǎn)生了適度壓力降，并且離開這個(gè)點(diǎn)的這些曲線相對(duì)于虛線曲線開始相對(duì)適度的傾斜，而該虛線曲線反映了全部打開的壓力閥的泄漏量。
它適用于閥V1，
A2＝A1×2.49 及A3＝(A1×2.1)+A2然而，對(duì)于閥V2，它適用于A2＝A1×2.99及A3＝(A1×1.46)+A2曲線A-B-C-G和G-C-B-D各自示出了閥V1的打開和關(guān)閉過程，然而曲線A-B-E-G和G-E-F各自示出了閥V2的打開和關(guān)閉過程。因此點(diǎn)D和F表示相應(yīng)壓力閥再一次關(guān)閉的壓力。在這兩種情況下，點(diǎn)A表示容器內(nèi)的超大氣壓力，而該超大氣壓力引起壓力閥打開。
圖3表明，打開壓力和關(guān)閉壓力之間的差值、即點(diǎn)A和F及A和D的超大氣壓力之間的差值各自構(gòu)成了10％-20％的打開壓力A的值。在較寬的范圍內(nèi)，這個(gè)可以通過磁體8的吸引力Fm來實(shí)現(xiàn)，而吸引力Fm限定在大約20％到大約35％的力Fc之間。
根據(jù)本發(fā)明，借助比較圖3的關(guān)閉曲線的過程和兩個(gè)傳統(tǒng)壓力閥的關(guān)閉曲線的過程，可以很好地解釋與提升板相結(jié)合地使用磁體的效果。圖4a示出了美國(guó)專利No.5873384所公開的那種壓力閥的關(guān)閉曲線C-B-D，而圖4b示出了圖4C所示那種現(xiàn)有技術(shù)壓力閥的關(guān)閉曲線D-C-E，在圖4c中，使用了用標(biāo)號(hào)8′來表示的磁體，但沒有使用提升板。它表明，點(diǎn)A和E及A和D之間的差值各自典型地大于點(diǎn)A處的壓力值的50％。
換句話說，借助本發(fā)明可以確保，當(dāng)容器內(nèi)的壓力下降一個(gè)相對(duì)較小的值時(shí)，壓力閥關(guān)閉。在圖4a和4b所示的情況下，在壓力閥關(guān)閉之前，裝在容器內(nèi)的氣體產(chǎn)生了不必要的大量流出。當(dāng)油箱受到影響時(shí)，液體可以產(chǎn)生不合適的蒸發(fā)。另一方面，在容器用來輸送儲(chǔ)存在惰性氣體環(huán)境中的水果或者類似物的情況下，在船體被冷卻時(shí)，在晚上需要供給不必要大量增補(bǔ)的所述惰性氣體。
權(quán)利要求
1.一種壓力閥，用以確保封閉容器、尤其是海上運(yùn)輸船中的貨艙或者箱子和環(huán)境大氣之間的壓力相等，該閥包括閥殼體(1)，該壓力閥具有壁(2)，它限定出流動(dòng)通道(3)，該流動(dòng)通道具有供容器中的氣體流出的、向上的開口(11)，并且與可連接到所述容器中的流出開口(11)相對(duì)；閥體(14)，它布置在流出開口(11)上，所述閥體具有表面部分(16)，該表面部分適合收集氣流，該氣流流過流動(dòng)通道和閥體(14)的周圍，從而形成向上的射流，所述閥體(14)具有向下的閥工作面(15)，該工作面成形成在閥殼體(1)的流出開口(11)中靠緊在相關(guān)的閥座(13)上，從而形成了壓力閥的關(guān)閉狀態(tài)；提升板(21)，它相對(duì)于閥座(13)布置在流動(dòng)通道(3)的更下方，該提升板(21)具有與流動(dòng)通道(3)成橫向的表面積A2，該表面積A2大于流動(dòng)通道(3)在閥座(13)上的橫截面積A1；其中，提升板(21)連接到閥體(14)上，從而在聚成閥裝置位于所述關(guān)閉狀態(tài)和壓力閥被打開的狀態(tài)之間時(shí)允許它們進(jìn)行運(yùn)動(dòng)；及其中，壓力閥成形成使容器在任何時(shí)間與提升板(21)上方的區(qū)域相連通；其特征在于，壓力閥還包括磁體(8)和磁化體(9)；及磁體(8)和磁化體(9)之間的吸引力Fm和提升板(21)的質(zhì)量有利于在壓力閥處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)限定出閥體(14)靠在閥座(13)上的接合力Fc。
2.如前述權(quán)利要求所述的壓力閥，其特征在于，流動(dòng)通道(3)和流出開口(11)具有基本上是圓形的橫截面；及閥體(14)的所述表面部分是回轉(zhuǎn)的表面。
3.如前述權(quán)利要求所述的壓力閥，其特征在于，提升板(21)被成形成盤，它的外徑大于流動(dòng)通道(3)在閥座(15)上的直徑。
4.如前述權(quán)利要求任一所述的壓力閥，其特征在于，閥體(14)的表面部分(16)基本上是下垂形狀(drop-shaped)。
5.如前述權(quán)利要求任一所述的壓力閥，其特征在于，磁體(8)固定地安裝在提升板(14)下方的閥殼體內(nèi)部中；及磁體(8)和閥裝置之間的距離可以改變，其中閥裝置由提升板(21)和閥體(14)構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1-4任一所述的壓力閥，其特征在于，磁體(8)固定地安裝在閥體(14)上；磁化體(9)布置在流出開口(11)的區(qū)域中，或者反之亦然。
7.如前述權(quán)利要求任一所述的壓力閥，其特征在于，提升板(21)和閥體(14)借助桿形連接元件(6)剛性地連接起來；壓力閥包括致動(dòng)器裝置(4)，該裝置用來產(chǎn)生閥體(14)在打開和關(guān)閉位置之間的控制運(yùn)動(dòng)。
8.如前述權(quán)利要求任一所述的壓力閥，其特征在于，在壁(2)和提升板(21)之間具有自由通道(22)，因此容器在任何時(shí)間內(nèi)與提升板(21)上方的區(qū)域相連通。
9.如前述權(quán)利要求任一所述的壓力閥，其特征在于，磁體的吸引力Fm限定出大約20％到大約35％的力Fc。
10.如前述權(quán)利要求任一所述的壓力閥，其特征在于，流動(dòng)通道(3)在提升板(21)處的自由通流面積(A3-A2)構(gòu)成了大約25％到大約55％、優(yōu)選為大約30％到大約50％的流動(dòng)通道在提升板(21)處的面積A3。
11.如前述權(quán)利要求所述的壓力閥，其特征在于，假設(shè)比率(A1/A3)的大小為0.16到0.35之間，其中A3是流動(dòng)通道(3)在提升板(21)的整個(gè)運(yùn)動(dòng)區(qū)域內(nèi)的橫截面積。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有流動(dòng)通道(3)的壓力閥，該壓力閥具有座體(14)和提升板(21)，該提升板(21)具有與流動(dòng)通道(3)成橫向的表面積A2，該表面積A2大于流動(dòng)通道(3)在閥體的閥座(13)上的橫截面積A1。所述壓力閥成形成使容器在任何時(shí)間與提升板(21)上方的區(qū)域相連通。本發(fā)明的特征在于，壓力閥還包括磁體(8)和磁化體(9)；及磁體(8)和磁化體(9)之間的吸引力Fm和提升板(21)的質(zhì)量有利于在壓力閥處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)限定出閥體(14)靠在閥座(13)上的接合力Fc。
文檔編號(hào)F16K31/08GK1511239SQ02810623
公開日2004年7月7日 申請(qǐng)日期2002年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月25日
發(fā)明者埃米爾·A·瑟倫森, 漢斯－亨利克·P·拉賈德, 嗬 恕 拉賈德, 埃米爾 A 瑟倫森 申請(qǐng)人:普瑞斯-維科工程公司