完全打开且可再关闭的防爆门装置的制作方法

专利名称：完全打开且可再关闭的防爆门装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及适于竖直或水平、或相对于竖直或水平成某一角度安装的防爆 门，该防爆门设置成关闭经受在诸如爆炸、快速燃烧火灾等情况下可能发生的 快速过压的封闭区域上的卸压开口。各种工业方法和装置已可将可爆炸或点燃 产生重大爆炸或火灾的特定的材料、气体和/或细分流体封闭住。爆炸或不受控 制的火灾会导致危险的过压情况。因此就要求保护封存有危险性材料的区域免 受否则可能是灾难性爆炸或火灾的快速燃烧。
更具体地说，本发明涉及一种完全打开和可再关闭防爆门装置，其当由防 爆门保护的区域经受预定量值的压力生成时一直打开，而当发生低于防爆门的 设定打开压力的过压时不会过早打开。该防爆门装置构造和设计成可在延长时 段内承受低于实现防爆门打开压力的持续压力，而不会不利地影响防爆门的卸 压性能。
本发明的防爆门装置的防爆门面板当经受一个量值的过压情况时可打开 到第一卸压部打开位置，而装置的防爆门面板不会破裂，在经受更大量值的过 压情况时可打开到第二完全打开卸压位置，同样防爆门面板不会破裂。该防爆 门装置的尤其重要的优点是当过压情况消除时能够从其打开位置再关闭，由此 可防止环境空气再进入通向可能引起次生爆炸或增加火灾强度的受保护区域 的开口。通过气动装置、扭转弹簧或弹性带来实现防爆门的再关闭。
相关技术描述
防爆门通常用于覆盖诸如袋式集尘室、过滤设备、干燥系统、箱体、 处理容器和管道系统之类的封闭物的卸压开口以防止在这些受限区域内产 生危险的过压情况。例如袋式集尘室、过滤设备、干燥系统一直处于爆炸 的风险下，因为可能存在高浓度的细分物质、气体和液体。为了保护这些 危险区域免受可形成极快过压情况的爆炸或快速反应火灾所造成的损害，
常规的做法是在设备上设置一个或多个卸压开口，这些开口将受保护区域 与受保护区域外部周围环境密封隔开。当设备或系统在规定限制内常规压 力下运行时，这些防爆门密封卸压开口。当所封闭的区域经受预定量值的 过压情况时，通常关闭卸压开口的各防爆门破裂或爆裂，以使高压物质能 够通过卸压开口逸出。防爆门一直设计成可在特定压力水平下总是爆裂， 基本上与防爆门在一段时间内经受的压力循环的次数无关。
包含具有产生快速过压情况的爆炸或快速反应火灾的材料的区域还常常 要经受真空情况。因此，设计成当发生预定量值的过压时爆裂的现有防爆门面 板还必须能够承受一定的真空而不会失效。此外，例如袋式集尘室和过滤设备 还经常在加压、真空情况之间循环，从而造成防爆门前后挠曲。 一种常见的做 法是将空气脉冲直接冲抵将尘粒收集在其上的袋式集尘室过滤器的表面，以从 过滤器的表面除去尘粒，从而使尘粒落到过滤袋下方的收集区域。因此，防爆 门必须构造成可承受或抵抗真空压力并在加压和真空情况之间循环而不会向 内塌陷入受保护区域。
现有技术防爆门通常设有相对薄的金属板，其边缘嵌入相对的框架件之 间。防爆门面板本身已应用在多种不同的实施例中，用构成材料、材料厚度以 及诸如由狭缝或刻痕限定的弱化线或者弱化线的构造之类的各种特征控制爆 裂压力。尽管在各种情况下通常还都是通过使防爆门面板沿弱化线(如果有的 话)破裂或裂开而完成压力释放。
某些具有限定弱化线的狭缝的现有技术防爆门已设有附连到诸狭缝上的 多个连接件或爆裂凸片以在防爆门的关闭位置将面板的中心区域保持在弱化 线的范围内，直到经受预定量值的压力生成为止。由于该爆裂凸片的构造，很 难确保防爆门面板在规定的过压水平爆裂或破裂，因为爆裂凸片受力不均匀， 就会导致一些爆裂凸片提前断裂。在这方面应当认识到，当一个或多个爆裂凸 片提前断裂时，其余爆裂凸片以不确定的相继顺序断裂。尚未证明提供附加数 量的爆裂凸片是成功的，因为防爆门面板会倾向于延迟破裂且不能提供防止受 到爆炸或初期火灾的充分保护。
提供跨越狭缝线的凸片还会限制防爆门面板的真空支承特性，这是因为已 发现很难提供如下这样的凸片它能对面板向内凹面提供充分抵抗力，同时又
能够控制防爆门在预定的正量值的压力下向外破裂。在高度真空情况下，在某 些情况下有必要对防爆门面板提供加固，这就会使面板的前行动作爆裂特性变 复杂，同时还会增加面板组件的复杂度、重量和成本。

发明内容
本发明的防爆门装置不同于常规防爆门，常规防爆门中防爆门面板破裂以 释放由爆炸或快速燃烧的火灾所产生的压力。通常设置限定弱化线的刻痕线或 一系列狭缝来控制防爆门面板的开口构造。在本防爆门装置中，防爆门面板在 预定的较低水平过压下部分打开，并然后在较高过压下完全打开。在两种情况 下，未破裂的防爆门面板都可返回到其关闭位置，因而不再需要每次在过压情 况下致动防爆门时更换防爆门。
防爆门装置设有适于设置在要受过压情况保护的区域的出口上的防爆门 支撑框架单元。框架单元限定适于与受保护区域的出口对齐的防爆门开口。防 爆门面板在堵塞所保护区域出口的正常关闭位置可枢转地安装在框架单元上 防爆门面板可从其正常关闭位置枢转到打开的卸压位置。框架单元上的结构连 接到防爆门面板并将防爆门面板保持在其关闭位置直到预定量值的过压情况 通过出口施加到面板上为止。该结构可操作以使防爆门面板能够在施加抵靠防 爆门面板的一个量值的过压时从其关闭位置枢转到部分打开过压释放位置，同 时使面板能够在施加抵靠防爆门面板的较高过压时枢转到完全打开位置。在较 佳实施例中，设有用于在卸压后再关闭防爆门面板的机构。
通常将防爆门面板保持在其关闭位置的结构包括将框架单元与防爆门面 板互连的至少一个可破裂凸片部件。凸片部件在设置上定向成使得当对防爆门 面板施加过压时在凸片部件上施加张力。当预定的较低量值压力的过压施加到 防爆门面板上时，凸片部件抵抗破裂而同时可使防爆门面板经过有限的弧枢转 到第一部分打开过压释放位置。当在防爆门面板上施加第二较高过压时，凸片 部件经受破裂并使防爆门面板能够枢转到完全打开位置。
较佳的是，在防爆门面板和框架单元之间设有多个侧向隔开的凸片部件。 设置多个间隔开的凸片部件确保由过压情况形成的凸片部件上的张力分布在 整个凸片部件的排列上。巻簧与各凸片部件相关联设置并位于相应的凸片部件
和框架单元之间，由此提供用于凸片结构的部件之间公差不同的补偿。
在弹簧压縮到足以使防爆门面板枢转运动到使防爆门面板能够摆动到部 分打开的卸压位置之前当在防爆门面板上施加过压时，必须克服将防爆门面板 保持在其关闭位置的所有巻簧的总的合力。与各凸片部件相关联的巻簧的压縮 特性以及在防爆门装置安装期间弹簧压縮的程度控制进一步将弹簧压縮到防 爆门可摆动到其部分打开卸压位置所需要的施加到防爆门面板的过压的量。
各凸片部件具有由宽度比两端部节段小的中间腰部分开的两端部节段。实 现所有单个凸片部件的腰部破裂所需要的张力必须超过整个凸片部件排列的 腰部节段的总的破裂阻力。使每个凸片部件破裂所需要的力是制造凸片的材料 的类型、凸片材料制造的方式、凸片材料的厚度、凸片材料是否已处理过(例 如热处理)、以及凸片部件的腰部的尺寸、尤其是腰部的宽度的函数。
承载防爆门面板的第二框架组件可枢转地安装到防爆门支承框架单元上。 可松开的连接件将框架组件固定到防爆门面板关闭在框架单元上的开口的位 置。通过松开连接件，其上安装有防爆门面板的框架组件可人工摆过一段弧而 离开出口，以允许观察出口和出口下游的区域。


图1是本发明的完全打开并可再关闭的防爆门装置处于完全打开状态的 立体图2是示出组成图1所示组件的部件的分解立体图； 图3是图1所示的处于关闭状态的组件的正视图； 图4是沿箭头方向向上看的、通过图3的线4-4的水平剖视图； 图5是沿图3的向上方向看的通过由狭缝限定的防爆门面板的弯曲线截取 的水平剖视图6是包括安装凸片部件的构件以及相关弹簧组件的破裂凸片结构的放 大局部分解立体图7是图3所示防爆门面板的左上角的局部放大视图，更详细地示出间隔 的狭缝弯曲线；
图8是沿箭头方向向上看的穿过图3的线8-8的水平剖视图；图8A是穿过如图3所示的弹簧组件和凸片部件结构中的一个结构截取的 放大局部垂向剖视图8B是沿图8A的线8B-8B截取并沿箭头方向看的放大局部剖视图9是类似于图8的剖视图的垂向剖视图，不同之处在于其示出防爆门面 板处于其部分打开卸压位置，而各个弹簧被压縮；
图9A是穿过弹簧组件和凸片部件结构中的一个结构截取的局部放大垂向 剖视图，其弹簧被压縮且防爆门面板部分打开以进行卸压；
图9B是沿箭头方向看的、穿过图9A的弹簧组件和凸片部件结构并沿图 9A的线9B-9B截取的剖视图10是类似于图8和9的垂向剖视图，示出在所有凸片部件破裂之后立 即开始打开的防爆门面板的位置；
图10A是在凸片部件破裂之后且面板开始打开时穿过弹簧组件和凸片部 件结构中的一个结构截取的局部放大剖视图；图IOB是沿图10A的线10B-10B 截取并沿箭头方向看的放大局部剖视图11是类似于图8的防爆门组件的垂向剖视图，示出防爆门面板处于其 朝向完全打开位置运动的中间位置；
图12是类似于图11的垂向剖视图，并示出防爆门面板处于其完全打开位
置；
图13是类似于图12的垂向剖视图，并示出防爆门面板处于其完全打开位
置；
图14是类似于图13的垂向剖视图，并示出流体致动防爆门再关闭机构与 部分再关闭防爆门面板之间刚开始接触；
图15是带有处于破裂状态的凸片结构的再关闭防爆门面板的竖直剖视 图，该防爆门面板还设有在将防爆门面板切换回到其关闭位置之后延伸的流体 再关闭件；
图16是切中可切换防爆门面板组件在人工打开以对所保护区域进行检査 时防爆门面板的垂向剖视图17是完全打开且可再关闭的防爆门装置的正视图，该装置具有由防爆 门框架承载并可操作地连接到防爆门面板支承结构作为用于再关闭防爆门面
板的替代结构的扭矩弹簧；
图18是沿箭头方向向上看的、基本上通过图17的线18-18截取的局部垂 向剖视图19是完全打开且可再关闭防爆门装置的侧视图，该装置具有固定到防 爆门支承框架并包裹在防爆门面板支承结构上而作为用于再关闭防爆门面板 的结构的另一替代结构的一对弹性带，移除了防爆门支承单元的侧面板并打开 了结构以更好地示出将相应弹性带固定到防爆门支承框架的金属环；以及
图20是沿箭头方向向上看的、基本上通过图19的线20-20截取的垂向剖
视具体实施方式
结构说明
根据本发明较佳实施例的防爆门装置在各图中都用标号20表示。装置20 尤其可用来安装在要使其免受损害性过压而进行保护的系统的竖直壁上，这种 系统包括诸如袋式集尘室、过滤设备、干燥单元、箱体和其它储存设备、处理 容器或各种管道结构之类的处于爆炸或诸如火灾的快速燃烧事件的风险下的 封闭物。尽管装置20的竖直设置是较佳地，但装置也可水平安装，或以相对 于水平面的任何所要求的角度安装。仅为了简化和说明目的，将装置20示出 为固定到具有凸缘24的管道22上。凸缘24具有过压排气出口 26，该出口例 如是大致圆形构造。使用诸如螺栓和螺母28之类的一系列常规固定件将装置 20安装到凸缘24上。
观察图2的总体分解图，装置20具有例如直接安装到管道22的凸缘24 的防爆门支承单元30、防爆门支承框架32、垫圈34、防爆门面板36、防爆门 支承结构38、以及用于将防爆门面板36在其开口卸压之后返回到其关闭位置 的再关闭机构40。
防爆门支承单元30包括沿相反方向向外开口且当装置20安装到支承表面 上时通常竖直设置的一对侧边沟道42和44 (图5)。向下开口的底部沟道46 在沟道42和44的下端之间延伸并将其连结，而向上开口的顶部沟道48连接 到沟道42和44的通常最上端并在其间延伸(图8)。矩形板50固连至四个沟
道42-48的最内部腹板。板50具有适于与其上安装有装置20的表面的排气出 口 26对齐的中心开口 52。尽管示出开口 52为与管道22的圆形排气出口 26 相应的圆形，但开口 52可以是取决于排气出口的形状的任何所要求的构造。 在板52上设有一系列孔54以接纳螺栓和螺母连接件28。
两竖直侧面板56和58沿侧边沟道42和44的长度在侧边沟道远离板50 的表面上固定和延伸，而顶部面板60连结面板56和58的相应端。两细长侧 条62和24连结到沟道42和44的腹板部分并从沟道42和44的最内部腿向内 突出。底部条66类似地固定到底部沟道46的腹板并从该沟道向内突出，而顶 部条68固定到顶部沟道46的腹板并从该腹板向内突出。条62-68端对端连结 以形^K沟道42-48内向外延伸并从沟道腹板突出离开的矩形轨道70，如图2-5 中所观察的那样。
参见图8，可以看出板72固定到侧面板56和58的下端以及侧沟道42和 44的向下突出的最内部腿的边缘。竖直板74附连到顶部沟道48的最内部腿的 边缘并在其间延伸并连结到侧面板56和58的最上端以及顶部面板60。因此， 部件42-74包括组成防爆门支承单元30的焊接件。
防爆门支承框架32的这些部件包括具有一体式侧腿82和84、底部腿86 以及顶部腿88的扁平面板80。腿82-88的最内部边缘限定中心开口 90。例如 从图2可以看出，底部腿86的宽度大于腿82、 84和88的宽度。细长侧杆92 和94附连到侧腿82和84的最外边缘并从其向外突出。最上部的窄板件96固 定到防爆门支承框架32的顶部腿88的最上部边缘。板件96具有最外部的、 向外开口的槽口 98和100。邻近槽口 98和100在板件96上分别设有细长开口 102和104。铰接筒106和108在相应的开口 102和104内固定到面板80的顶 部腿88。
面板80的底部腿86的前边缘具有各安装有向外延伸U形手柄114的两个 一体式向外突出部分110和112。在底部腿86的最外部边缘上手柄114的相对 两侧之间设有方向向内间隔开的槽口 116。槽口 116接纳固定到板72的最外部 表面的螺柱118，螺母119拧到各螺柱118上。
具有四个横向U形腿的垫圈34适配在防爆门支承框架32的开口 90内， 垫圈的内部和外部腿分别抵靠面板80的腿82-88的上表面和下表面。垫圈提
供围绕防爆门面板36的中心部分的整个周界的密封。从图8A发现，当防爆门 面板36处于其关闭位置时，垫圈34的腿34a的最内部表面抵靠轨道70的外 部边缘。从图8A还可看出，垫圈34的从垫圈34的曲线部分34c向内突出的 腿部分34b与垫圈34的腿部分34d协作以提供与防爆门面板36的相对外边缘 表面的密封。如图9A所清楚示出的，垫圈34的腿34d具有当防爆门面板38 处于其关闭位置时增强垫圈34和防爆门36的相对边缘之间密封的面向外的向 内弯曲的沟槽34e。
防爆门支承结构38具有一对细长管状侧边构件120和122。横向U形底 部沟道件124在侧边构件120和122之间延伸并连接到其相应端部。从图2和 8可以看出，管120和122的远离沟道构件124的端部随着靠近顶部腿88和板 96而倾斜。
在底部沟道构件124的外表面上设有一系列凸片部件和弹簧组件结构 126。尽管应当理解如果需要可提供更多或更少的组件126，但图2中示出五个 组件126沿沟道构件124的长度等间距隔开。各组件126包括具有水平腿130 和竖直腿132的安装支架128。防爆门面板36的最下部边缘134围绕沟道构件 124的外表面包裹，如图6和8A所示。其上具有螺母的螺栓136延伸穿过相应 支架128的相应水平腿130，并穿过防爆门面板36的边缘134和沟道构件124 的弯转部分，以将各组件126牢固地固连至沟道构件124。
各支架128的竖直腿132具有用于清洁外部凸片固定件140的开口 138， 外部凸片固定件140包括保持组件126的构件142的外部凸片。构件142具有 细长的、横向呈六角形的主要部分144，并设有向内开口的中心螺纹沟道146、 环形向外突出的中心凸缘部分148以及最内部的分叉部分150。开口 138设有 其间限定有槽口的多个方向向内的突起，槽口构造成与凸片保持构件142的主 要部分144的角互补地配合。主要部分144的角和开口 138的限定槽口的突起 之间的相互配合可防止保持构件142相对于相应的安装支架128旋转。
防爆门支承框架32的底部腿86具有用于各凸片部件和弹簧组件126的横 向八角形孔152，各孔152等间距隔开，孔152的数量与组件126的数量对应。 各孔152接纳设有分叉主要部分156的内部凸片保持件154。向外突出的环形 凸缘部分158处于八角形构造的中心部部分160的外部。凸片保持件154适于
接纳在相应孔152内，中心部分160与孔152的小平面互补地配合。当凸片保 持件154安置在相应孔152内时，通过中心部分160的角与孔152的槽口区域 的配合来限制凸片保持件154旋转。
在部件150内轴向延伸的狭槽162和在凸片保持件154内轴向延伸的狭槽 164适于彼此对齐以接纳破裂凸片部件166。例如从图8B中可以看出，各凸片 部件166具有被比端部节段168和170宽度减小的腰部172分开的两个相对的 端部节段168和170。凸片部件166的各节段168可拆除地容纳在凸片保持件 142的狭槽162内，而凸片部件166的端部节段170可拆除地容纳在凸片保持 件154的狭槽164内。螺栓174延伸穿过突出保持件142上用于该螺栓的对准 的开口并穿过各凸片部件166的端部节段168上的开口 176。类似地，螺栓178 延伸穿过突出保持件154的分叉部分156上用于该螺栓的对准的开口并穿过各 端部节段170上的开口 180。这样，螺栓174和178就用于将凸片部件166可 松开地连接到凸片保持件142和154。
在将各凸片部件166连接到保持件142和保持件154、且主要部分144已 插入开口 138之后，巻簧182就位于定位配合在相应安装支架128的腿132内 保持件142的主要部分144上方。放置在巻簧182的整个外部边缘上的垫圈184 通过拧入保持件142的主要部分144内的开口 146的螺栓186而保持在位。各 螺栓186将其相应的弹簧182保持在部分压縮状态。设置在防爆门支承框架32 的底部腿86下的凸片保持件154的环形凸缘部分158抵抗巻簧182的弹性力。 从图8A可以看出，凸片保持件142的中心凸缘部分148保持成与各组件126 的安装支架128的腿132的底部表面间隔的关系。但是，如将解释的那样，在 凸片部件166破裂时，凸片保持件142就脱开以向上移动到图IOA所示的位置， 而中心凸缘部分148与相应安装支架128的腿130的下侧配合。
在本发明的较佳实施例中由防爆门面板支承结构38承载的防爆门面板36 呈附图中所示的矩形构造并具有支承结构38的范围内的中心部分194。如图3 和4所清楚示出的，防爆门面板36的中心部分194沿向外方向隆起，隆起的 过渡区域由标号248表示。如前所述，防爆门面板36的最下部边缘134围绕 支承结构38的面向上的沟道124部分包裹，防爆门面板的最下部唇边其自身 反向弯曲并设置在沟道124的最外部边缘上方。类似地，防爆门面板36的侧
边缘196包裹在管状件120的外侧上，而防爆门面板36的侧边缘198则包裹 在管状件122的外侧上。防爆门面板36的边缘196和198其自身还反向弯曲 并位于管状件120和122的最上部顶部边缘上方。防爆门面板36的边缘196 和198与管状侧构件120和122的倾斜上端的倾斜一致，如图8所清楚示出那 样。
防爆门面板36的最上部边缘200向上弯曲，如图2、 4、 5和8所示，并 具有其自身就弯曲并朝向防爆门面板36的部分194内部的最外部边缘部分 202。防爆门面板36的向外突出的最上部边缘200由板96支持。位于防爆门 面板36顶部上与其最上部边缘相邻的细长条204具有沿条204的长度方向的 一系列开口 206 (图2)，这些开口接纳用螺纹拧入竖直腿88的固定件208， 竖直腿88固定到向外突出的板件96。
防爆门面板36的最上部平面边缘部分210具有一系列隔开的、细长的对 齐的狭缝212，该狭缝限定越过防爆门面板36的顶部的面板弯曲弱化线214。 较佳的是，各狭缝212的相对端具有小圆形开口216，两小圆形开口协作以防 止在防爆门面板36打开期间狭缝216的相邻间隔端部之间的材料被撕裂。
防爆门支承单元30设有安装在顶部沟道48的外表面上的两对耳状物218 和220，各相邻的一对耳状物载带有容纳在相应铰接筒106和108内的铰接销 222。因此防爆门支承框架32可围绕铰接销222的对准轴线摆动。
在防爆门装置20顶部处的与支承单元30和防爆门支承框架32相对侧上 设有两个再关闭机构40和40'。再关闭机构40和40'各包括设有分别在面板60 与侧面板56和58接合区域固连至顶部面板60的内表面的腿。每个支架224 具有一对销支承耳状物226。再关闭机构40和40'构造相同。因此，每个机构 40和40'包括一个三角形再关闭杆支承件228。各杆支承件228的内部顶点中 具有用于接纳由支架224上相应一对耳状物226载带的枢转销的开口 。三角形 支承件228的外部顶点载带有细长横向杆230，该横向杆在防爆门支承框架32 的整个宽度上延伸，并具有在横向杆230的外端上的辊子231。两个相对水平 对准的三角形支架232和234固定到侧杆92和94的外侧，与上部板96为间 隔关系，支架用作流体致动缸组件236和238的一端的安装座。每个各组件236 和238都具有一个可枢转地附连到相应支承支架232和234的缸体240、以及可枢转地附连到相应三角形再关闭支承件228的最上部顶点的活塞杆242。活 塞杆32縮回到再关闭件40和40'的缸240内使再关闭支承件228枢转经过一 段弧以将杆230移到靠近由防爆门支承框架32所载带的防爆门面板36。 装置的运行
将破裂凸片部件166制成符合防爆门装置20的给定防爆应用场合的破裂 规格。为了该目的，材料选择成用于制造特定类型金属的、选定厚度的单个凸 片166，且将凸片制成具有预定厚度的腰部172，从而使得各凸片166的腰部 在预定力下破裂。这些参数是相关的，使得用于每个防爆门装置20的给定数 量的凸片166在给定值下一起破裂。
类似地，在用于给定爆炸保护规格的防爆门装置20的构造中，螺栓186 的扭矩达到预定值，以使对抗所有弹簧182的压缩的总地抵抗力能抵得过必须 施加到防爆门面板36的中心部分194以实现其打开和防爆的力。
然后构造成用于特定应用场合的防爆门装置20用螺栓固定就位在要保护 免受指定过压的区域上。 一般而言，装置20会如图8所示竖直设置，而再关 闭机构40放置在装置顶部处，而凸片部件和弹簧组件126定位在装置底部。 在图中所示装置20的示例性实施例中，将防爆门装置20示为连接到管道22。 但是，在很多情况下，装置20可安装到袋式集尘室、过滤设备、干燥单元、 储存箱体、处理容器或需要保护以免受爆炸或失控火灾的过压损坏的设备的壁 上的竖直开口上的竖直位置。
例如在图1和8中示出防爆门装置20的待用位置。防爆门面板36的周界 保持成通过施加到嵌入凸片保持件142和凸片保持件154之间的凸片部件166 而与垫圈34的底部腿244密封配合，在这方面注意，保持件154的凸缘部分 158与防爆门支承框架32的底部腿86的下侧配合。承载杆230的再关闭机构 40和40'处于其縮回位置，如图2和8所示。
在足以沿着凸片保持件142的相应部分144的长度将所有弹簧182压縮到 防爆门面板支承结构38可围绕铰接筒106和108的轴线枢转到如图9所示防 爆门面板部分打开的位置的预定量的过压情况下，在防爆门面板36的下侧和 由防爆门支承框架32的面板82载带的垫圈34的顶部腿34d之间打开有间隙， 允许释放抵靠防爆门面板36的中心部分194的下侧的过压，而防爆门面板36
完全不会破裂。 一旦释放了过压，防爆门面板就在弹簧182的弹簧压力的推压
下再关闭到图8所示的位置。因此，很明显可以释放比实现防爆门装置20完 全打开的过压小的预定过压。此外，在释放过压后，防爆门装置20立即关闭 并返回到其过压保护状态。于是，防爆门面板36的立即再关闭就可防止将空 气回抽到受保护区域，这会再引起爆炸或恶化火灾情况。
另一方面，如果在防爆门装置20的下游发生预定量的过压，实现防爆门 面板36打开所需要的压力是使如图10所示的所有破裂凸片部件166的腰部 172破裂所需要的总的预定压力的函数。在所有凸片部件166破裂时，防爆门 面板支承结构38开始围绕由间隔狭缝212限定的防爆门面板36的中心部分 194的线214弯曲。使用用于防爆门面板36的弯曲的弱化线来代替铰接结构可 消除由于铰链的卡阻而产生失效的风险，尤其是在大多数实例中装置20会在 各种气候条件下较长时间保持在位的情况下更是如此。
在该高过压操作顺序中，组件126的凸片保持件142在弹簧182的力作用 下向外移动，直到保持件142的中心凸缘部分148静止抵靠支架128的相应腿 130的下表面为止，如图10、 10A和10B所示。在图11所示的防爆门装置20 的打开期间承载防爆门面板36的防爆门面板支承结构38继续运动直到达到图 12所示的打开位置为止。由此将过压完全放出。值得注意的是在所有的凸片部 件166上施加纯拉伸载荷而没有显著的剪切力施加到凸片上，由此来确保面板 在打开期间不会扭曲且防爆门面板会在预设过压下脱开而移动到其打开位置。
承载防爆门面板36的防爆门面板支承结构可通过再关闭机构40和40'的 选择的致动而返回到其关闭位置。当沿縮回活塞杆242的方向向组件238的缸 240施加气动或液体压力时，三角形支承件228沿顺时针方向从如图13所示的 其待用位置转动到使辊子231和横向杆230与防爆门支承结构38的相应管状 件20和22配合。在结构38如图14所示关闭期间辊子231沿相应构件120和 122的上表面骑跨。活塞杆242继续縮回到相应缸240内使横向杆230将防爆 门面板支承结构38返回到其关闭位置，而防爆门面板36的周界与垫圈34的 顶部腿246配合。可通过提供诸如磁力开关、感应开关或感测由防爆门面板36 的完全打开而释放的压力的破裂条之类的破裂指示器来自动实现机构40和40' 的运行，流体缸组件238的致动受PLC或EPC的控制。防爆门面板36的快速
关闭(较佳的是在约5至30秒内，且最佳的是在约5秒内)防止空气回流到 受保护区域，这可引起二次爆炸或在此发生失控火灾。或者，在认为不需要自 动控制防爆门面板36返回到其关闭状态的情况下，个人可人工控制启动这种 致动。防爆门装置20可通过替换单个凸片部件166而返回到其初始过压保护 状态。
在如图17和19所示的替代性防爆门装置250中，提供两个扭矩弹簧组件 252和254代替流体致动缸组件238来用于再关闭承载防爆门面板36的防爆门 支承结构38。各组件252和254包括固定到相应侧杆92和94并从其向内突出 的悬臂安装销256。各弹簧252和254的向外突出的端部腿258处在板件96 的下方，而各弹簧252和254的相对向内突出的L形腿260分别处在防爆门面 板支承结构38的管状侧构件120和122的上方。在防爆门面板支承结构38 和防爆门面板39如前所述由于相应凸片部件166的破裂而打开时，扭转弹 簧252和254的腿260随着侧边构件120和122旋转，由此增加各扭转弹 簧中的张力。 一旦排气出口 26处的过压状态释放后，扭矩弹簧252和254的 力就使防爆门面板支承结构38迅速关闭到其完全关闭位置。
在图19和20所示的替代性防爆门装置262中，缸组件238由两个弹性带 单元264和266所代替。各单元264和266包括橡胶、合成橡胶或其它弹性材 料制成的弹性带268。固定到各弹性带268的相对端的金属环270具有分别穿 过防爆门支承框架32的侧腿82和84的螺纹延伸部272。相应的腿82和84 的相对侧上的螺母274和276将弹性带268的相应端固定到腿82和84。从图 20可以看出，弹性带268穿过并跨骑在管状侧构件120和122的上表面上。两 个T形弹性带保持件278和280在比防爆门面板支承结构38的枢转轴线稍微 更靠近弹簧组件126的位置安装到各侧构件120和122。构件278和280限制 弹性带268使其不会在防爆门面板支承结构38打开期间转向弹簧组件126。在 出口 26内的过压情况释放时，且由于弹性带268的拉伸，弹性带协作而使防 爆门面板支承结构38的立即再关闭。较佳的是，提供两根弹性带268作为在 防爆门装置20致动期间其中一根弹性带失效的情况下的备用，并提供防爆门 在压力释放时关闭的保证。
防爆门装置20的另一特征是能够打开用于检查其后面的受保护区域的单
元。这通过去除螺柱118上的螺母119并将手柄114向上拉来实现，由此承载 防爆门面板支承结构38的防爆门支承框架可围绕铰接筒106和108的轴线枢 转到如图16所示的打开位置，允许视察防爆门装置20下游的区域。还应当注 意，通过使防爆门面板36的中心部分194隆起，中心部分194就能够承受装 置20后面受保护区域内的相当大的真空情况而不会使防爆门面板36变形。防 爆门面板36的中心部分194的隆起还有助于防止由于在受保护区域中的正压 和负压之间循环、正压的循环和/或负压的循环而损坏或穿破所引起的中心部 分194的失效。
防爆门面板36的总体尺寸取决于防爆门装置20的具体商业应用场合。例 如，防爆门面板36可从200mmX200mm变化到lllOXlllO咖。典型的防爆门面 板可以是566mmX900mm。制成面板36的板材厚度可从约0. 25mm变化到约3mm， 较佳厚度为1. 5mm。当装置20用一些材料来制成并构造成在例如100毫巴的典 型压力下如图12所示完全打开时，较佳的是支承防爆门面板36的防爆门支承 框架32克服弹簧182的压力打开，而单个凸片部件126不会在完全打开过压 的约30%至约90%的压力下、较佳地在约30%至约40%的压力下破裂。
凸片部件166较佳地由厚度约lmm至约2mm、更佳地为2mm的不锈钢板材 制成。在2mm厚的凸片部件166的情况下，减小的腰部172较佳地约lmm宽。 在使用lram厚片材来制造凸片部件166时，减小的腰部172较佳地约2mm宽。 凸片部件166可由除了不锈钢之外的其它材料制成，尤其在需要增加抗腐蚀性 的情况下，包括但不限于诸如因康镍合金、镍基合金、因科镍铬不锈钢、蒙乃 尔合金、钛、钯、金及类似金属之类的不随温度而变化的材料。在装置20中 使用特种金属是可行的，这是因为凸片部件166只占防爆门装置总体结构的非 常小的百分比。
在具有1000mmX IOOO腿并适于在100毫巴下完全打开、在完全打开压力 的30%至40%下部分打开的防爆门面板36的装置20的示例性实施例中，可 采用长度约67. 5mrn、直径28. 5腿的弹簧182，且制成弹簧182的棒料直径为 4.5mm。这些示例性弹簧182的压縮弹力较佳地约为每毫米32. 8牛顿。为了符 合防爆门面板36的部分打开的30-40毫巴规格，各弹簧182较佳地在约1牛 顿米的力下预张紧。
可再关闭的防爆门装置20包括多个显著特征和独特改进，包括 ，对破裂凸片部件166加载有可造成能很好地控制的、可预测的爆裂压力
的纯张力强度。可对特定凸片部件166设计方案进行的张力强度测试来代替常
规采用的标准面板爆裂测试，根据材料的类型、金属的厚度、弱化刻痕线或狭 缝线的构造(如果有的话)以及防爆门面板的形状和尺寸来确定用于特定破裂 类型防爆门的破裂值。可使用由已知多种金属板材制成的样品凸片的张力强度 测试的测试数据来准备制造凸片而无需测试由这么多材料制成的预定数量的 凸片。
，使用用于控制面板的部分打开且必须在相应的凸片部件可破裂之前压縮 的弹簧、尤其是多个弹簧来使诸如凸片部件和用于凸片部件的附连结构之类的 部件之间的制造公差之差别最小。
，本发明的装置还防止当单元为水平而不是竖直安装时行走在这些单元上 的人跌落。
，在防爆门装置20内没有死角或死空间，且垫圈34是单件式构造，因此 可提供符合无菌应用场合的CEP (当场清洁)标准的组件。
装置20的移动部件质量较轻且因此Pred (压降)较低。由狭缝212限定 的防爆门面板36的弱化弯曲线214形成当防爆门打开时可控制的铰接点并可 降低防爆门面板36的中心部分194的变形，并还可提高用诸如机构40、 40' 的气动或液压致动器来再关闭的方便性。当防爆门装置20在竖直位置安装时， 防爆门面板支承结构与防爆门面板36 —起可通过重力来部分关闭。
*爆炸后，大部分常规防爆门严重变形或甚至破裂且它们保持打开。这就
会导致空气、包括氧气的连续供应，这就会再助长火焰或造成二次爆炸。防爆 门装置20的迅速再关闭和垫圈34和轨道70之间密封的再形成可排除氧气/空 气侵入到受保护区域并显著限制火的继续发展或二次爆炸的发生。
只有很有限个数的移动部件，由此增加装置的可靠性。
可方便地观察防爆门装置的受保护的过程和情况。
防爆门装置20耐完全真空。
装置20易于组装且运行独立。
这些装置具有高的运行比并以类似于过压阀的方式运行。 与过程温度和介质不相关而可确保打开压力。
，除了制成符合特定共作规格的破裂凸片部件以外，模块化设计使制造商 能够库存所有的部件。
，设置U形构造的单件式垫圈可确保由垫圈提供的密封基本不泄漏，即使 当装置长时间保持在待用的非工作状态时也是如此，尤其是考虑到了轨道70
与垫圈34的腿34a的连续无间断的边缘密封。
权利要求
1.一种防爆门装置，包括防爆门支承单元，所述防爆门支承单元适于设置在所要保护以免受过压情况的区域的出口上，所述防爆门支承单元限定与所述出口对齐的防爆门开口；防爆门面板，所述防爆门面板在堵塞所述出口的关闭位置可移动地安装到所述防爆门支承单元上，所述面板可从所述关闭位置移动到打开的释放过压位置；以及所述防爆门支承单元上的、连接到所述防爆门面板的结构，所述结构在正常情况下将所述防爆门面板保持在其所述关闭位置，当对所述防爆门面板施加第一个量值的压力的过压时，所述结构可操作以使所述防爆门面板移动经过第一位移从所述关闭位置到达第一打开释放过压位置，且当对防爆门面板施加比所述第一个量值的压力大的第二个量值的压力的过压时，使所述面板能够移动经过比所述第一位移大的第二位移到达第二打开释放过压位置。
2. 如权利要求1所述的防爆门装置，其特征在于，当对所述防爆门面板施 加所述一个量值的压力的过压时，所述面板可从所述关闭位置移动到第一部分 打开的释放过压位置，且在对所述防爆门面板施加所述第二个量值的压力的过 压时，所述面板可从所述关闭位置移动到第二完全打开的释放过压位置。
3. 如权利要求1所述的防爆门装置，其特征在于，所述防爆门面板构造成 当对所述防爆门面板施加所述第一个量值的压力时抵抗其破裂。
4. 如权利要求1所述的防爆门装置，其特征在于，所述防爆门面板构造成 当对所述防爆门面板施加所述第二个量值的压力时抵抗其破裂。
5. 如权利要求1所述的防爆门装置，其特征在于，所述防爆门面板可操作 以在释放所述一个量值和所述第二个量值的压力后返回到堵塞所述出口的其 所述关闭位置。
6. 如权利要求1所述的防爆门装置，其特征在于，在正常情况下将所述防 爆门面板保持在其所述关闭位置的所述结构包括至少一个可破裂凸片部件，所 述可破裂凸片部件在设置上定向成使得当对所述防爆门面板施加过压时在所 述凸片部件上施加张力，在对所述防爆门面板施加所述第一个量值的压力的过 压时，在所述防爆门面板移动经过所述第一位移到达所述第一打开释放过压位 置的同时所述凸片部件不破裂，当对所述防爆门面板施加所述第二个量值的压 力的过压时,所述至少一个凸片破裂并使所述防爆门面板移动经过其所述第二 位移到达所述第二打开的释放过压位置。
7. 如权利要求6所述的防爆门装置，其特征在于，其中设有集体地破裂的 多个间隔开的、侧向对齐的凸片部件，以使所述防爆门面板移动到其所述第二 打开的释放过压位置。
8. 如权利要求7所述的防爆门装置，其特征在于，所述凸片部件各具有两 个端部部分和所述两端部部分之间的中心部分，所述中心部分限定宽度比所述 凸片部件的所述端部的宽度窄的腰部。
9. 如权利要求8所述的防爆门装置，其特征在于，所述凸片部件各具有相 对的侧边缘，以及从各侧边缘向内延伸的槽口，所述槽口与所述凸片部件的侧 边缘侧向对齐并协作以限定所述凸片部件的所述腰部。
10. 如权利要求7所述的防爆门装置，其特征在于，其中设有插入在各凸 片部件和所述防爆门面板之间的弹性件，所述弹性件集中地对所述防爆门面板 施加足够的压縮力，使得直到对所述防爆门面板施加所述第一个量值的压力的 过压时所述防爆门面板才移动经过所述第一位移。
11. 如权利要求1所述的防爆门装置，其特征在于，其中设有可与所述防 爆门面板相关联操作的返回结构，用于在所述防爆门面板移动经过其所述第二 位移以释放所述第二个量值的压力的过压之后，使所述防爆门面板返回到所述 关闭位置。
12. 如权利要求11所述的防爆门装置，其特征在于，所述返回结构包括用 于在过压情况下打开之后再关闭所述防爆门面板的流体压力致动装置。
13. 如权利要求12所述的防爆门装置，其特征在于，所述流体压力致动装 置包括空转机构，所述空转机构具有仅在所述防爆门面板打开到预定程度之后 才致动所述压力致动装置并在压力释放时就使所述防爆门面板返回到其关闭 位置的部件。
14. 如权利要求11所述的防爆门装置，其特征在于，所述返回结构在设置上包括扭矩弹簧，且所述扭矩弹簧可操作以在压力释放时使所述防爆门面板返 回到其关闭位置。
15. 如权利要求11所述的防爆门装置，其特征在于，所述返回结构在设置 上包括弹性带单元结构，且弹性带单元结构可操作以在压力释放时使所述防爆 门面板返回到其关闭位置。
16. 如权利要求1所述的防爆门装置，其特征在于，其中设有承载所述防 爆门面板的框架，所述框架可枢转地安装到所述支承单元上，可松开连接件用 于将所述框架固定到所述支承单元，所述框架和所述防爆门面板可枢转到允许 观察其下方的所述出口的位置。
17. 如权利要求1所述的防爆门装置，其特征在于，所述防爆门面板设有 一系列狭缝，所述一系列狭缝限定远离所述结构的线，所述线沿所述防爆门面 板提供一弱化线，用于所述防爆门面板在从所述关闭位置移动到所述第二打开 的释放过压位置时沿所述弱化线弯曲移动。
18. 如权利要求1所述的防爆门装置，其特征在于，所述防爆门面板具有 中心隆起部分。
19. 一种防爆门装置，包括防爆门支承单元，所述防爆门支承单元适于设置在所要保护以免受过压情 况的区域的出口上，所述防爆门支承单元限定与所述出口对齐的防爆门开口；防爆门面板，所述防爆门面板在堵塞所述出口的关闭位置可枢转地安装到 所述防爆门支承单元上，所述面板可从所述关闭位置枢转到打开的释放过压位置；以及所述单元上的、连接到所述防爆门面板的结构，所述结构将所述防爆门面 板保持在其所述关闭位置，所述结构可操作以在对所述防爆门面板施加过压时使所述防爆门面板从 所述关闭位置枢转经过足够的位移而到达打开的释放过压位置，以释放所述过 压而不使所述防爆门面板破裂，所述防爆门面板还可操作以在所述过压状态释 放后返回到堵塞所述出口的其所述关闭位置。
20. 如权利要求19所述的防爆门装置，其特征在于，所述结构包括至少一 个凸片部件，所述凸片部件在正常情况下将所述防爆门面板保持在其所述关闭 位置，所述凸片部件在设置上定向成使得当对所述防爆门面板施加过压时在所 述凸片部件上施加张力，当对所述防爆门面板施加所述预定量的过压时所述凸 片部件破裂，使所述防爆门面板移动过一个位移以到达所述打开的释放过压位 置来释放所述过压状态。
21. 如权利要求20所述的防爆门装置，其特征在于，所述凸片部件包括具 有至少两个部分的凸片，其中一个部分的宽度比另一部分的小。
22. 如权利要求21所述的防爆门装置，其特征在于，所述凸片部件的所述 一部分的所述宽度可变化以控制实现所有所述凸片部件破裂所需要的施加到 所述防爆门面板的所述过压的量值。
23. 如权利要求20所述的防爆门装置，其特征在于，所述凸片部件包括具 有两个端部部分和中间部分的凸片，所述中间部分的宽度比所述端部部分的 小。
24. 如权利要求20所述的防爆门装置，其特征在于，设有能够集体地破裂 的多个间隔开的、侧向对齐的凸片部件以使所述防爆门面板移动到其所述第二 打开的释放过压位置。
25. 如权利要求24所述的防爆门装置，其特征在于，其中设有插入在各凸片部件和所述防爆门面板之间的弹性件，所述弹性件集中地对所述防爆门面板 施加足够的预定压縮力，使得直到对所述防爆门面板施加所述第一量的压力的 过压时所述防爆门面板才移动经过一个位移而到达所述打开的释放过压位置。
26. 如权利要求25所述的防爆门装置，其特征在于，所述弹性件各包括设 置在相应凸片部件和所述防爆门面板之间的弹簧，所述弹簧的所述压縮力可调 节以控制在其打开之前必须施加到所述防爆门面板的所述过压的量值。
27. 如权利要求19所述的防爆门装置，其特征在于，其中设有可与所述防 爆门面板配合的、用于使所述防爆门面板在所述防爆门面板移动到其所述打开 释放过压位置之后返回到其关闭位置的机构。
28. 如权利要求19所述的防爆门装置，其特征在于，其中设有将所述防爆 门面板的周界密封在其关闭位置的垫圈。
29. 如权利要求28所述的防爆门装置，其特征在于，所述垫圈是U形横截 面构造。
30. 如权利要求19所述的防爆门装置，其特征在于，其中设有将所述防爆 门面板的一个边缘连接到所述支承单元的铰链，使所述防爆门面板能够人工枢 转经过一段弧，允许观察所述出口和其下游区域。
31. —种防爆门装置，包括防爆门支承单元，所述防爆门支承单元适于设置在所要保护以免受过压情 况的区域的出口上方，所述支承单元限定与所述出口对齐的防爆门开口 ；防爆门面板，所述防爆门面板在堵塞所述出口的关闭位置可枢转地安装到 所述单元上，所述面板可从所述关闭位置枢转到打开的释放过压的位置；以及连接在所述防爆门面板和所述支承单元之间的可破裂凸片结构，所述可破 裂凸片结构将所述防爆门面板保持在其所述关闭位置，直到通过所述出口对所 述面板施加预定量的过压为止，所述凸片结构在设置上定向成使得当通过所述出口对所述防爆门面板施 加过压时在所述凸片结构上施加张力，所述凸片结构抵抗所述张力，直到对所 述防爆门面板施加足够量值的过压以使所述凸片结构破裂为止，由此使所述防 爆门面板能够枢转运动到打开的释放过压位置。
全文摘要
提供了一种防爆门装置，该装置包括；防爆门支承单元，其限定适于与所保护免受过压状态的区域对齐的防爆门开口；防爆门面板，其可移动地在堵塞出口的正常关闭位置安装到所述支承单元并可在施加一定量值压力的过压时从其关闭位置移动经过第一位移而到达第一释放过压位置，而在施加较大过压时使所述防爆门面板移动经过较大的第二位移而到达第二释放过压位置。在打开时防爆门面板不变形或破裂，并在卸压之后再关闭，在较低的第一压力作用下打开后在弹簧压力作用下再关闭，或者在较高的第二压力下防爆门面板完全打开后由流体致动的再关闭机构来再关闭。
文档编号E04H9/00GK101370997SQ200780002782
公开日2009年2月18日 申请日期2007年1月11日 优先权日2006年1月19日
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