泄压装置的制作方法

1.本公开涉及泄压装置领域。更具体地，本公开涉及被设计为在爆破期间或响应于预定压差开口以减小损坏的泄压口、爆裂面板、破裂盘或其它装置。


背景技术：

2.泄压装置通常用作容纳气体或液体形式的加压流体的系统中或者包含可能导致潜在危险的压力增加的挥发性(例如，易燃)条件的容纳系统中的安全装置。当系统中的压力达到预定级别时(通常在达到不安全级别之前)，泄压装置将从系统排出流体。一类泄压装置(膜泄压装置)包括例如破裂盘和爆裂面板，也称为防爆口。
3.在封闭系统内发生压降的情况下，对于膜泄压装置而言可能可取的是对反向压力(例如，部分或完全真空条件)表现出阻力。矩形平板防爆口的一个示例可通过对角(例如，x形)皱褶图案来对反向压力提供一些阻力。这些皱褶可提供轻微的刚性和轻微的真空阻力。这些口的额定压力通常至多为0.1巴左右并且具有0.05巴的真空阻力(小于口的额定设定压力)。平板防爆口的另一示例可通过平行于口的外围取向的“骨架式”凸起和/或肋状特征来对反向压力提供一些阻力。同样，这些口的额定压力通常至多为0.1巴左右并且具有0.05巴的真空阻力(小于口的额定设定压力)。
4.本公开认识到需要一种具有改进的真空阻力的膜泄压装置，特别是在没有辅助构件作为真空支撑的膜泄压装置中。本公开提供了这些和/或其它优点中的一个或更多个。
附图说明
5.附图被并入本说明书中并构成本说明书的一部分，附图示出本公开的多个实施方式并且与说明书一起用于说明本公开的原理。
6.图1是具有放射肋结构的复合拱顶(compound dome)防爆口形式的膜泄压装置的例示；
7.图2示出具有放射肋结构的拱顶方形防爆口的另一实施方式；
8.图3示出具有加肋结构的矩形拱顶防爆口的实施方式；
9.图4示出具有加肋结构的圆形拱顶防爆口的实施方式；
10.图5示出具有加肋结构的方形拱顶防爆口和外围薄弱线的实施方式；
11.图6示出具有加肋结构和外围薄弱线的矩形拱顶防爆口的实施方式；
12.图7示出具有加肋结构的方形拱顶防爆口的另一实施方式；
13.图8示出具有加肋结构的矩形拱顶防爆口的另一实施方式；
14.图9示出具有加肋结构的圆形拱顶防爆口的另一实施方式；
15.图10示出具有加肋结构的方形拱顶防爆口的另一实施方式；
16.图11a和图11b示出具有加肋结构的圆形拱顶防爆口的附加实施方式。
17.图12示出具有加肋结构的防爆口的附加实施方式。
具体实施方式
18.现在将详细参考本示例性实施方式，其示例示出于附图中。
19.图1示出防爆口100形式的示例性膜泄压装置。所示的口为36英寸
×
36英寸(91.4cm
×
91.4cm)，标称爆裂压力为1.5psi(0.1巴)。图1的尺寸和爆裂压力仅是示例性的，本公开不限于任何特定尺寸或爆裂压力。如图1所示，防爆口包括角复合拱顶特征，其将真空阻力提升至全真空的一半左右。如所示，拱顶设置有相对高的坡度(即，陡峭侧面)，已发现这可提供改进的性能。
20.图1的防爆口包括八个放射肋101，其(在所示的实施方式中)终止于不到防爆口的中心/顶点102的位置(即，肋不相交)，并且口的顶点平坦。所提供的肋已被证明增加对全真空的真空阻力。图1的防爆口已被进一步测试以证明23psig的背压，这为可能暴露于标称14.7psig背压的全真空条件的产品提供了显著的(并且可取的)设计安全裕度。
21.如图1所示，放射肋图案形成凹入拱顶形状的凸面侧中的肋101(使得其从拱顶形状的凹面侧向外凸起)。然而，可以想到，肋图案可面向相反的方向(例如，凹入凹面侧中)。还可以想到，一条或更多条肋线可按不同方向的组合凹入。例如，一条肋线的一部分可凹入凹面侧中，而同一条肋线的另一部分(可以是或可以不是连续肋线)可凹入凸面侧中。作为另一示例，一条肋线可凹入拱顶形状的一侧，而不同肋线可凹入相反侧。
22.尽管图1的防爆口100被示出为具有角复合拱顶和放射肋结构的方形防爆口，但是本公开可以想到附加配置，包括以下：
23.·
形成到方形或矩形防爆口(具有或没有角复合拱顶)中的放射加肋结构；
24.·
包括方形或矩形防爆口(具有或没有角复合拱顶)上角对角的至少一组对角构件的加肋结构；
25.·
连续或间断或其组合的加肋结构(包括对角或放射加肋结构)；
26.·
形成到圆形或圆角防爆口中的放射加肋结构；
27.·
将口(例如，方形、矩形、圆形或圆角口)分成大小可相等的至少三段的加肋结构；
28.·
将口(例如，方形、矩形、圆形或圆角口)分成大小可不同的至少三段的加肋结构；
29.·
包括至少两个肋的加肋结构，其中，肋具有不同的长度、宽度、深度或其它不同的物理属性；
30.·
具有大致v形、u形或w形横截面的加肋特征，其可在防爆口上居中；
31.·
具有偏移v形、u形或w形横截面的加肋特征；
32.·
具有圆形或c形配置的加肋特征，其可环绕或部分环绕拱顶防爆口的顶点；
33.·
在拱顶防爆口的顶点处会聚的加肋特征；
34.·
在与拱顶防爆口的顶点分离的点处会聚的加肋特征；
35.·
放置在拱顶矩形结构中的至少两个放射加肋图案，其中，两个加肋图案可并排或随机放置，并且其中，这两个加肋图案可具有相同(或不同)的尺寸。
36.还可以想到，根据本公开，上述特征可彼此组合。作为一个示例，具有圆形或c形配置的中心加肋特征(1201，图12)可在拱顶防爆口(1200)上居中定位。拱顶防爆口还可包括横跨圆形或c形加肋部分与拱顶防爆口的外周之间的距离部分地延伸的放射加肋特征
(1203)，如图12所示。
37.除了提供真空阻力之外，上述一个或更多个特征可提供膜泄压装置的改进的振动稳定性。对于增加膜泄压装置的寿命而言，振动稳定性可能是可取的。另外地或另选地，一个或更多个上述特征可对由风、降水、积雪或其它环境原因导致的负载提供改进的阻力。
38.在一个实施方式中，膜泄压装置(例如，图1所示的口100)可通过压力成型工艺来制造。例如，金属片(例如，不锈钢)可被压力成型为在适当位置具有肋图案的工具。在一个实施方式中，可使用液压。尽管图1以压力成型肋结构来描绘，但可以想到，肋结构可通过其它工艺来形成，例如铸造、模制(例如，注塑成型)、冲压或其它合适的工艺。还可以想到，可通过由口的材料形成的肋以外的手段来提供加固结构。例如，拱顶口结构可设置有辅助加强构件，例如精密材料条、管状构件或其它形状件。在一个实施方式中，辅助加强构件可由金属制成；然而，可使用其它材料，例如塑料或玻璃纤维。在一个实施方式中，辅助加强构件可应用于装置的出口侧，以不增加可能在装置的内部积聚灰尘材料的缝隙。
39.尽管图1示出由金属片压力成型的防爆口100，但是可以想到，其它材料和制造方法可用于防爆口或构件。例如，膜泄压装置可由塑料或复合材料构成，其也可设置有肋结构(或辅助加强构件)。这种口可经由压力模制、成型、铸造、模制(例如，注塑成型)、冲压或另一合适的制造方法来形成。
40.还可以想到，膜泄压装置可包括不止一个材料层。在一个示例中，防爆口(或破裂盘)可以是具有入口面板和出口面板的复合口，其可协作以增强背压阻力(或提供其它优点)。入口和出口面板中的一个或更多个可设置有肋(例如图1所示)，其可例如用于通过这种结构手段来增强面板组件的真空或背压阻力。柔性密封材料膜可包括在入口和出口面板之间以实现防漏构造。
41.图1示出外围开口的防爆口100，其被设计为沿着其周边的至少一部分(例如，沿着位于口拱顶和凸缘之间的接头附近的薄弱线或激光切割线)开口。然而，可以想到，本公开的实施方式可与设计为内部开口的防爆口(或破裂盘)一起使用。例如，防爆口(或破裂盘)可设置有一条或更多条薄弱线，其在内部材料区域中创建对角或放射开口图案。在这种实施方式中，薄弱线可通过激光切割(或其它切割)来创建并且被垫圈材料覆盖，以实现无漏损口构造。
42.如上所述，在一个实施方式中，诸如图1所示的防爆口100可设置有一条或更多条薄弱线(例如，刻痕、剪切或蚀刻线或者经由激光切割或激光烧蚀形成的线)，防爆口可被配置为在过压条件的情况下在该处开口。在一个实施方式中，薄弱线可被穿孔。在提供薄弱线的情况下，防爆口还可设置有一个或更多个爆裂控制凸舌(tab)。例如，在共同拥有的美国专利no.6,792,964中描述了示例性爆裂控制凸舌特征，其整个内容通过引用并入本文。
43.爆裂控制凸舌可在薄弱线处或附近附接到防爆口。爆裂控制凸舌可用于提供附加真空阻力。另外地或另选地，爆裂控制凸舌可用于控制防爆口将开口的压力。使用这种凸舌可例如允许针对凸舌和口主体使用不同的材料。在一个实施方式中，口主体可由不锈钢、铝或一些其它成本相对低的材料构成，而凸舌可由更昂贵的材料(例如，铬镍铁合金)构成。在另一实施方式中，口主体可由性质可能不适合可靠的设定压力或寿命的材料(例如，塑料、复合材料、玻璃纤维或涂层碳钢)构成。这种实施方式中的爆裂控制可通过由不同材料制成的爆裂控制凸舌提供。
44.在另一实施方式中，诸如图1所示的防爆口可设置有被配置为远离或横穿薄弱线分布应力的一个或更多个应力分布特征。例如，在共同拥有的美国专利no.6,792,964中描述了示例性应力分布特征，其全部内容通过引用并入本文。例如，可以想到，薄弱线可设置有至少一个端点。一个或更多个应力分布特征可设置在薄弱线的端点附近。应力分布特征可以是被配置为分布应力的任何特征。例如，应力分布特征可以是狭缝、划线或从防爆口的表面突出的隆起部。应力分布特征可采取直线或曲线的形式，或者可以是直线段和曲线段的组合。应力分布特征可相对于薄弱线以各种角度取向。
45.应力分布特征可防止防爆口碎裂。如果防爆口的开口足够剧烈以导致撕裂从薄弱线的端点传播，则这种撕裂将遇到应力分布特征。应力分布特征提供设置在横穿薄弱线的方向和预期材料撕裂方向上的较弱材料线。当材料撕裂到达应力分布特征时，预期任何继续的撕裂将遵循应力分布特征的较弱材料的方向。因此，防爆口的材料的任何继续撕裂将可能在横穿薄弱线方向的方向上。
46.这样，应力分布特征可使材料撕裂方向转向或偏转。因此，应力分布特征可防止撕裂传播穿过防爆口的铰接区域。通过减少穿过未变弱的铰接区域的撕裂传播，应力分布特征可防止防爆口碎裂。
47.另外，小孔可设置在应力分布特征的任一端。各个小孔可防止防爆口材料撕裂超过应力分布特征的末端。如果流体对防爆口的力导致防爆口材料沿着应力分布特征撕裂，则撕裂可最终到达应力分布特征的末端。应力分布特征末端的小孔将使撕裂应力分布在小孔的周边上。因此，将需要更大的应力以使材料继续撕裂超过小孔。如果应力不足够大以继续撕裂材料，则撕裂将在孔处结束，从而防止防爆口碎裂。
48.图2示出方形防爆口200的另一实施方式。如所示，方形防爆口呈拱顶并且设置有四个放射交叉肋201。根据图2，放射肋在拱顶防爆口的中心/顶点202处交叉。在其它实施方式中还可以想到，放射肋可在相对于拱顶防爆口的中心/顶点偏移的点处交叉。在一个实施方式中，防爆口可设置有偏移拱顶配置，其中，拱顶的顶点相对于防爆口的几何中心偏移。在这种实施方式中，放射肋的交点可设置在偏移拱顶顶点处。另选地，放射肋可在远离偏移拱顶顶点的点处交叉。
49.图3示出具有加肋结构的矩形拱顶防爆口300的实施方式。
50.图4示出具有加肋结构的圆形拱顶防爆口400的实施方式。图4中的防爆口被示出为圆形；然而，可以想到其它圆形口(例如，椭圆形口)。
51.图5示出具有加肋结构和外围薄弱线的方形拱顶防爆口500的实施方式。
52.图6示出具有加肋结构和外围薄弱线的矩形拱顶防爆口600的实施方式。
53.图7示出具有加肋结构的方形拱顶防爆口700的另一实施方式。
54.图8示出具有加肋结构的矩形拱顶防爆口800的另一实施方式。
55.图9示出具有加肋结构的圆形拱顶防爆口900的另一实施方式。如图9所示，示出三个放射肋901的交点在拱顶的顶点902处。三个放射肋将拱顶分成三个相等的段(各段定义圆的120
°
弧)。
56.图10示出具有加肋结构1001的方形拱顶防爆口1000的另一实施方式。如图10所示，加肋结构采取间断加肋线的形式。可以想到，这种间断加肋线可替换(或添加到)本文所公开的其它实施方式中所示的加肋结构。
57.图11a和图11b示出具有加肋结构的圆形拱顶防爆口的附加实施方式。如图11a所示，例如，加肋结构1103可将防爆口1101分成不同大小的段。作为非限制性示例，三肋实施方式(例如图11a中)可定义包括圆的σ
°
的第一段、包括圆的β
°
的第二段以及包括圆的ω
°
的第三段。作为示例，在图11a中，α和β为140
°
，ω为80
°
；然而，本公开可以想到段大小的其它组合。如图11b所示，防爆口1102可设置有多个加肋结构1104，其中，一个或更多个加肋结构具有不同的形状或长度。具体地，如图11b所示，第一加肋结构具有长度l1，第二加肋结构具有长度l2，第三加肋结构具有长度l3。在图11b中，l2和l3是l1的一半；然而，本公开可以想到肋长度的其它组合。
58.尽管上述示出的多个实施方式涉及基本上横跨防爆口的整个宽度延伸的肋结构，但是本公开不限于此。例如，可以想到，防爆口(或破裂盘)上的一个或更多个肋可被截断，并且仅部分地横跨防爆口的宽度延伸。在一个实施方式中，多个肋可在中心会聚处接合，而一个或更多个肋在到达防爆口的周边之前被截断。在另一实施方式中，一个或更多个肋可具有靠近防爆口的周边的第一范围以及在不到防爆口的中心的位置停止的第二范围。可以想到，可使用这些截断肋的组合(或截断肋与非截断肋的组合)。还可以想到，防爆口可设置有多个肋，其中，肋可具有不同的长度或者可按非均匀配置分布。
59.尽管上述示出的实施方式涉及防爆口，但是本公开的原理可应用于其它膜式泄压装置，例如破裂盘。例如，所公开的肋结构可应用于反向屈曲破裂盘以实现压力阻力和爆裂压力精度的控制。在破裂盘实施方式中，例如，肋结构可与一条或更多条薄弱线组合以组合一个或更多个性能属性(例如，爆裂压力、爆裂压力精度、真空/背压阻力、开口图案、运行率、碎裂控制)。
60.本公开的原理也可应用于前向作用破裂盘。例如，前向作用破裂盘可设置有肋结构以实现真空阻力，而无需附加真空或背压支撑。例如，这种盘可以是普通实心金属盘(例如，bs&b safety systems limited市售的“b型”盘)或刻痕(scored)实心金属盘(例如刻痕“xt”和“gfn”盘)。可以想到，可制作肋和薄弱线以组合一个或更多个性能属性(例如，爆裂压力、爆裂压力精度、真空/背压阻力、开口图案、运行率或碎裂控制)。
61.先前讨论的实施方式仅作为示例性公开，并非将本公开的范围限于特定实施方式。上面所公开的每一个实施方式并非旨在为排他性的或独立的。例如，可以想到，任一个实施方式中的特定特征可被替代或替换为任何其它实施方式的特征(即使这种特定实施方式可能未明确公开)。
62.对于本领域技术人员而言通过考虑说明书和本文中的公开的实践，本公开的其它实施方式将显而易见。说明书和示例旨在仅被视为示例性的。