BR112016008778B1 - Sistemas e métodos para cascatear discos de ruptura - Google Patents

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Abstract

sistemas e métodos para cascatear discos de ruptura. a presente invenção fornece sistemas e métodos para armazenamento de gás e liberação segura de gás usando discos de ruptura em cascata. um recipiente para armazenar gás em comunicação pneumática com uma primeira trajetória de fluxo. um primeiro disco de ruptura está disposto na primeira trajetória de fluxo de modo que o fluxo de gás é impedido quando o disco está intacto. uma segunda trajetória de fluxo está em comunicação pneumática com a primeira trajetória de fluxo e é configurada para receber fluxo de gás quando o primeiro disco de ruptura é rompido. um segundo disco de ruptura está disposto na segunda trajetória de fluxo e é configurado para impedir o fluxo de gás enquanto o segundo disco de ruptura estiver intacto. a uma pressão operacional, o primeiro disco de ruptura pode ser perfurado por um operador, permitindo o uso normal do sistema. no caso de sobrepressurização do gás, o primeiro e o segundo discos de ruptura romperão permitindo a liberação segura do gás.

Description

REFERÊNCIA REMISSIVA A PEDIDOS DE DEPÓSITO CORRELATOS
[0001] Este pedido reivindica a prioridade do pedido provisório de patente US n° 61/893.478, depositado em 21 de outubro de 2013, cuja descrição está aqui incorporada a título de referência.
CAMPO DA INVENÇÃO
[0002] A invenção refere-se de modo geral a sistemas e métodos para armazenar gás de alta pressão e, mais particularmente, a discos de ruptura para sistemas de armazenamento de gás de alta pressão.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[0003] O armazenamento de gás a alta pressão pode exigir um mecanismo não passível de nova vedação para liberar o gás e evitar ruptura da unidade de armazenamento de gás no caso de sobrepressurização. A sobrepressurização pode ser causada por alterações da temperatura ambiente ou pelo enchimento excessivo da unidade de armazenamento de gás. Por exemplo, um incêndio nas proximidades pode mudar a temperatura ambiente adjacente à unidade de armazenamento de gás. Sem um mecanismo de liberação de gás nessa situação, a unidade de armazenamento de gás pode romper e causar dano significativo nos arredores ou ferir pessoas nas proximidades.
[0004] Vedações e válvulas móveis têm sido usadas para direcionar o fluxo de gás liberado no caso de sobrepressurização e para guiar o fluxo para trajetórias de fluxo de tamanho adequado para descarga da pressão no momento adequado. Contudo, essas vedações e válvulas móveis contêm partes móveis que aumentam o risco de falha ou defeito do sistema. O que é necessário é um novo sistema para permitir que o gás liberado saia por uma trajetória de fluxo.
BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0005] Em uma modalidade da presente revelação, é apresentado um sistema de armazenamento de gás. O sistema de armazenamento de gás compreende um recipiente que é configurado para armazenar gás sob pressão e é dotado de uma porta; uma primeira trajetória de fluxo em comunicação pneumática com a porta; um primeiro disco de ruptura disposto na primeira trajetória de fluxo de modo que o fluxo de gás na primeira trajetória de fluxo seja impedido pelo primeiro disco de ruptura, e sendo que o primeiro disco de ruptura é configurado para permitir o fluxo de gás a uma primeira pressão de ruptura; uma segunda trajetória de fluxo em comunicação pneumática com a primeira trajetória de fluxo a jusante do primeiro disco de ruptura; e um segundo disco de ruptura disposto na segunda trajetória de fluxo de modo que o fluxo de gás na segunda trajetória de fluxo seja impedido pelo segundo disco de ruptura, sendo que o segundo disco de ruptura é configurado para permitir o fluxo de gás a uma segunda pressão de ruptura, que é menor que a primeira pressão de ruptura.
[0006] Em uma outra modalidade da presente revelação, é apresentado um regulador para um sistema de armazenamento de gás. O regulador compreende: uma primeira trajetória de fluxo configurada para estar em comunicação pneumática com uma porta de um recipiente; um primeiro disco de ruptura disposto na primeira trajetória de fluxo de modo que o fluxo de gás na primeira trajetória de fluxo seja impedido pelo primeiro disco de ruptura, e sendo que o primeiro disco de ruptura é configurado para permitir o fluxo de gás a uma primeira pressão de ruptura; uma segunda trajetória de fluxo em comunicação pneumática com a primeira trajetória de fluxo a jusante do primeiro disco de ruptura; e um segundo disco de ruptura disposto na segunda trajetória de fluxo de modo que o fluxo de gás na segunda trajetória de fluxo seja impedido pelo segundo disco de ruptura, sendo que o segundo disco de ruptura é configurado para permitir o fluxo de gás a uma segunda pressão de ruptura.
[0007] Em uma outra modalidade da presente revelação, é descrito um método para fornecer um gás. O método compreende as etapas de fornecer um fluxo de gás através de um primeiro disco de ruptura ao longo de uma primeira trajetória de fluxo, sendo que uma pressão para o fluxo de gás está em um primeiro valor e um segundo disco de ruptura ao longo de uma segunda trajetória de fluxo conectada à primeira trajetória de fluxo permanece intacto; aumentar a pressão para um segundo valor maior que o primeiro valor; e romper o segundo disco de ruptura quando a pressão estiver no segundo valor.
[0008] Em uma outra modalidade da presente revelação, é apresentado um método para liberação de gás sobrepressurizado. O método compreende armazenar um gás em uma unidade de armazenamento de gás conectada a um primeiro disco de ruptura e a um segundo disco de ruptura a jusante do primeiro disco de ruptura, sendo que uma pressão para o gás está em um primeiro valor e o primeiro disco de ruptura e o segundo disco de ruptura permanecem intactos; fazer com que a pressão aumente para um segundo valor maior que o primeiro valor; romper o primeiro disco de ruptura quando a pressão estiver no segundo valor; e romper o segundo disco de ruptura depois do primeiro disco de ruptura quando a pressão estiver no segundo valor.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0009] Para uma compreensão mais completa da natureza e dos objetivos da revelação, deve-se fazer referência à seguinte descrição detalhada tomada em conjunto com os desenhos anexos, nos quais:
[0010] A Figura 1 é uma vista em seção transversal de um sistema de armazenamento de gás de acordo com uma modalidade da presente revelação;
[0011] A Figura 2 é uma vista em perspectiva do sistema de armazenamento de gás da Figura 1;
[0012] A Figura 3 representa um regulador de gás de acordo com uma outra modalidade da presente revelação;
[0013] A Figura 4 é um fluxograma de um método de acordo com uma outra modalidade da presente revelação; e
[0014] A Figura 5 é um fluxograma de um método de acordo com uma outra modalidade da presente revelação.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[0015] Um disco de ruptura, também conhecido como disco de rompimento ou diafragma de ruptura, é um dispositivo de alívio de pressão não passível de nova vedação, configurado para impedir o fluxo de gás através de uma canaleta, quando intacto, e para permitir o fluxo de gás, quando rompido (por exemplo, através da ação do operador ou devido à sobrepressurização). Discos de ruptura fornecem resposta rápida às mudanças de temperatura ou pressão. Em um exemplo, a resposta pode ser em milissegundos. Discos de ruptura são confiáveis, resistentes a vazamentos e de baixo custo. Discos de ruptura podem ser usados, por exemplo, em aplicações em que gás de alta pressão é armazenado e o sistema é não recarregável ou não reutilizável.
[0016] A Figura 1 é um diagrama em seção transversal de uma modalidade usando discos de ruptura em cascata. O sistema de armazenamento de gás 10 inclui uma unidade de armazenamento de gás 12 (ou seja, um recipiente) tendo uma porta 14. O recipiente 12 pode ser, por exemplo, um tanque, cartucho, cilindro, garrafa ou outro recipiente passível de vedação que armazena gás. O recipiente 12 pode conter oxigênio, argônio, outros gases nobres, nitrogênio, ar, outros gases inertes ou outros gases conhecidos pelos versados na técnica.
[0017] O sistema 10 compreende um regulador 20 tendo uma primeira trajetória de fluxo 22 em comunicação pneumática com a porta 14 do recipiente 12. A primeira trajetória de fluxo 22 pode ser configurada para direcionar a liberação de gás do recipiente 12 para uma máscara ou sistema de respiração. Um primeiro disco de ruptura 24 está disposto na primeira trajetória de fluxo 22 e configurado para vedar a trajetória de fluxo de gás 22 de modo que não seja possível nenhum fluxo de gás quando o primeiro disco de ruptura 24 está intacto. O primeiro disco de ruptura 24 tem uma primeira pressão de ruptura na qual o disco 24 se rompe. A primeira pressão de ruptura pode ser configurada para ser uma pressão maior que uma pressão máxima do recipiente 12. Por exemplo, a primeira pressão de ruptura pode ser 1,5 vez, 1,75 vez ou 2 vezes a pressão nominal máxima do recipiente 12. Em outras modalidades, a primeira pressão de ruptura é maior que a pressão operacional do sistema 10. Por exemplo, se o sistema 10 se destina a operar fornecendo gás para respiração de um passageiro de avião em pressão operacional, o primeiro disco de ruptura 24 pode ser configurado para romper a uma primeira pressão de ruptura que é maior que a pressão operacional.
[0018] O sistema 10 pode compreender uma ponta (dispositivo de liberação de gás deliberada 16) configurada para perfurar o primeiro disco de ruptura 24 por ação de um operador ou atuador. Na modalidade representada nas Figuras 1 e 2, a ponta 16 é configurada com uma mola de inclinação pré-carregada 17 e um pino 18 é usado para manter a carga da mola. Dessa maneira, assim que o pino 18 é removido, a mola 17 faz com que a ponta 16 perfure o primeiro disco de ruptura 24 de modo que o gás possa fluir através da primeira trajetória de fluxo 22. O gás pode fluir através da primeira trajetória de fluxo 22 para uma terceira trajetória de fluxo 40 (ou seja, a saída 41 para uma máscara ou outro sistema/dispositivo), que pode ser parte da primeira trajetória de fluxo 22. Esse uso pode ser considerado "uso normal" ou "liberação deliberada".
[0019] O regulador 20 compreende uma segunda trajetória de fluxo 26 em comunicação pneumática com a primeira trajetória de fluxo 22 e a jusante do primeiro disco de ruptura 24 (ou seja, no lado oposto do primeiro disco de ruptura 24 a partir do recipiente 12). Um segundo disco de ruptura 28 está disposto na segunda trajetória de fluxo 26 de modo que o fluxo de gás seja impedido através da segunda trajetória de fluxo 26 quando o disco 28 está intacto.
[0020] O fluxo através da terceira trajetória de fluxo 40 pode ser restringido porque a terceira trajetória de fluxo 40 pode ter dimensões que são configuradas para fornecer uma taxa de fluxo menor do que a da segunda trajetória de fluxo 26. Em outras modalidades, a terceira trajetória de fluxo 40 tem um regulador de pressão adicional ou outro dispositivo para limitar a pressão operacional do sistema 10. Essa restrição da pressão operacional pode ser destinada à aplicação específica para a qual o sistema 10 é usado. Contudo, em caso de emergência, como, por exemplo, ruptura do primeiro disco de ruptura 24 devido à sobrepressurização do recipiente 12, a terceira trajetória de fluxo 40 pode ter capacidade de fluxo inadequada para possibilitar a liberação do gás ou pode ter volume insuficiente para garantir a liberação segura do gás. A terceira trajetória de fluxo 40 pode ter um local de descarga ou outras desvantagens que a tornam indesejável para liberação de gás em uma situação de emergência.
[0021] Nesse caso, quando o gás é liberado como resultado do rompimento do primeiro disco de ruptura 24 devido a uma sobrepressurização no recipiente 12, a alta pressão do gás rompe o segundo disco de ruptura 28 e o gás é ventilado através da segunda trajetória de fluxo 26. O diâmetro ou outras dimensões da segunda trajetória de fluxo 26 pode ser configurado para possibilitar ventilação em um período de tempo determinado ou para atender outras especificações. Por exemplo, a uma dada pressão de teste, como 0,7 MPa (100 psia), a segunda trajetória de fluxo 26 pode precisar permitir o fluxo a uma taxa mínima que uma é função do tamanho do recipiente 12. Os requisitos de ventilação através da segunda trajetória de fluxo 26 podem ser definidos, por exemplo, por grupos comerciais ou organizações governamentais.
[0022] A primeira trajetória de fluxo 22 e a segunda trajetória de fluxo 26 podem ser canos, condutos, canaletas formadas no regulador 20, etc. A primeira trajetória de fluxo 22 e a segunda trajetória de fluxo 26 podem ser posicionadas em ângulo ou podem conter outras partes ou componentes. Dessa forma, a geometria do fluxo real pode variar como ficará evidente para os versados na técnica à luz da presente descrição. Uma conexão entre a primeira trajetória de fluxo 22 e a segunda trajetória de fluxo 26 pode ser perpendicular ou em outros ângulos.
[0023] Um primeiro disco de ruptura 24 é posicionado na primeira trajetória de fluxo 22. Esse primeiro disco de ruptura 24 é exposto ao gás armazenado na unidade de armazenamento de gás 12. O primeiro disco de ruptura 24 tem uma primeira pressão de ruptura na qual ele será perfurado, rompido, ou de outro modo, quebrado. Em algumas modalidades, o primeiro disco de ruptura 24 pode ser parte de um conjunto. Esse conjunto pode ser integrado à vedação ou tampa da unidade de armazenamento de gás 12 ou pode ser integrado à própria unidade de armazenamento de gás 12.
[0024] Um segundo disco de ruptura 28 é posicionado na segunda trajetória de fluxo 26. Esse segundo disco de ruptura 28 está a jusante do primeiro disco de ruptura 24 em relação ao fluxo de gás a partir do recipiente 12. O segundo disco de ruptura 28 tem uma segunda pressão de ruptura na qual ele será perfurado, rompido, ou de outro modo, quebrado, que é menor do que a primeira pressão de ruptura. Dessa forma, o segundo disco de ruptura 28 rompe a uma pressão mais baixa do que o primeiro disco de ruptura 24. O segundo disco de ruptura 28 pode ser despressurizado até que o gás na unidade de armazenamento de gás 12 seja liberado através ou para a primeira trajetória de fluxo 22 (e, quando presente, para a terceira trajetória de fluxo 40). O segundo disco de ruptura 28 é projetado para manter sua integridade quando exposto a pressões operacionais normais, como ocorre quando o gás flui através da primeira trajetória de fluxo 22 depois de liberado pela unidade de armazenamento de gás 12. Em algumas modalidades, o segundo disco de ruptura 28 pode ser parte de um conjunto. Esse conjunto pode ser parte da segunda trajetória de fluxo 26.
[0025] Embora ilustrados como aproximadamente planos, o primeiro disco de ruptura 24 e o segundo disco de ruptura 28 podem ter formato de domo, ser curvos ou ter outros formatos. Um formato de domo pode ajudar a garantir o rompimento a uma pressão específica e o pico do domo pode ser apontado em qualquer direção em relação ao fluxo de gás. O primeiro disco de ruptura 24 e o segundo disco de ruptura 28 podem romper para dentro ou para fora em relação ao fluxo de gás. O primeiro disco de ruptura 24 ou segundo disco de ruptura 28 pode ser danificado deliberadamente de maneira a ser enfraquecido quando a pressão de ruptura cair abaixo da pressão na unidade de armazenamento de gás 12. O primeiro disco de ruptura 24 e o segundo disco de ruptura 28 podem fragmentar-se após a ruptura ou podem permanecer fixados após a ruptura.
[0026] No caso de sobrepressurização na unidade de armazenamento de gás 12, o primeiro disco de ruptura 24 rompe e, então, o segundo disco de ruptura 28 rompe. Dessa forma, diz-se que o primeiro disco de ruptura 24 e o segundo disco de ruptura 28 sofrem um efeito em "cascata". O fluxo através da terceira trajetória de fluxo 40 pode ser insuficiente para possibilitar a ventilação da unidade de armazenamento de gás 12 durante a sobrepressurização ou para impedir o rompimento do segundo disco de ruptura 28. Dessa forma, o gás pode ser ventilado também através da segunda trajetória de fluxo 26, além do segundo disco de ruptura 28 após o rompimento do primeiro disco de ruptura 24 e do segundo disco de ruptura 28.
[0027] O sistema de armazenamento de gás 10 é configurado para ter uma pressão de enchimento máxima (tipicamente medida a uma temperatura específica) e uma pressão de ruptura nominal. Como exemplo, a pressão de ruptura nominal pode ser definida pelas diretrizes de segurança como 1,5 vez maior que a pressão de enchimento máxima. A pressão na qual o segundo disco de ruptura 28 rompe pode estar entre a pressão de enchimento máxima e a pressão de rompimento ou a extremidade inferior da faixa na qual o primeiro disco de ruptura 24 romperá. O segundo disco de ruptura 28 pode romper abaixo da pressão de ruptura nominal. Essa relação garante que se o primeiro disco de ruptura 24 romper, o segundo disco de ruptura 28 também romperá em situação de sobrepressurização ou outra emergência. O primeiro disco de ruptura 24 pode romper abaixo ou acima da pressão de ruptura nominal.
[0028] As faixas de pressões de ruptura para o primeiro disco de ruptura 24 e o segundo disco de ruptura 28 são selecionadas com base na aplicação potencial da unidade de armazenamento de gás 12. Um grupo ou lote dos primeiros discos de ruptura 24 e segundos discos de ruptura 28 pode ser projetado para romper em uma faixa específica, ao invés de em um valor específico, devido às tolerâncias de fabricação.
[0029] Embora descrito em relação à pressão, a pressão de ruptura para o primeiro disco de ruptura 24 e segundo disco de ruptura 28 pode se basear na temperatura porque alguns materiais usados para a fabricação do primeiro disco de ruptura 24 ou do segundo disco de ruptura 28 podem enfraquecer em temperaturas mais altas. A pressão ou temperatura exata na qual o primeiro disco de ruptura 24 e o segundo disco de ruptura 28 rompem pode variar com base na aplicação na qual a unidade de armazenamento de gás 12 está sendo usada ou nas especificações de projeto.
[0030] Em um exemplo específico usando oxigênio, a temperatura máxima de enchimento para a unidade de armazenamento de gás 12 é de aproximadamente 21 MPa a 21°C (3000 psig a 70°F). A pressão de ruptura nominal para a unidade de armazenamento de gás 12 é 1,5 vez a pressão máxima de enchimento, que é 31 MPa (4500 psi). O primeiro disco de ruptura 24 pode ter um limite inferior de ruptura a 28,6 MPa (4150 psig) e um limite superior de ruptura a 32,58 MPa (4725 psig), para os quais ambas as pressões estão a 21°C (70°F). A pressão de ruptura nominal para o primeiro disco de ruptura 24 é de 31 MPa (4500 psig). O segundo disco de ruptura 28 pode ter um limite inferior de ruptura a 27 MPa (3900 psig) e um limite superior de ruptura a 28 MPa (4100 psig), para os quais ambas as pressões estão a 21°C (70°F).
[0031] O limite superior de ruptura para o primeiro disco de ruptura 24 pode exceder a pressão máxima de enchimento para a unidade de armazenamento de gás 12. Pode haver uma tolerância aceitável para esse limite superior de ruptura além da pressão máxima de enchimento. A relação entre o primeiro disco de ruptura 24 e a pressão de ruptura nominal pode variar com a aplicação na qual a unidade de armazenamento de gás 12 está sendo usada. Como exemplo, uma pressão de ruptura nominal para o primeiro disco de ruptura 24 pode ser a pressão máxima de enchimento para a unidade de armazenamento de gás 12. Pode haver alguma tolerância de fabricação acima ou abaixo dessa pressão de ruptura nominal para o primeiro disco de ruptura 24. Por exemplo, aproximadamente 105% da pressão máxima de enchimento podem ser permitidos na extremidade superior e aproximadamente 90% da pressão de ruptura podem ser permitidos na extremidade inferior. As tolerâncias exatas podem variar.
[0032] O primeiro disco de ruptura 24 e o segundo disco de ruptura 28 podem ser descartáveis ou podem ser configurados para uso único. Cada um pode ser fabricado a partir de metal, embora possam ser usados outros materiais. O primeiro disco de ruptura 24 e o segundo disco de ruptura 28 podem ter dimensões variadas com base no material, aplicação, pressão máxima de enchimento da unidade de armazenamento de gás 12 ou do gás contido na unidade de armazenamento de gás 12. Em um exemplo, o primeiro disco de ruptura 24 e o segundo disco de ruptura 28 têm espessura menor que 0,318 cm (0,125 pol.), embora sejam possíveis outras dimensões. O metal usado para o primeiro disco de ruptura 24 e para o segundo disco de ruptura 28 pode ser selecionado para cumprir regulamentos de segurança ou pode ser selecionado dependendo do gás que está sendo armazenado na unidade de armazenamento de gás 12. Por exemplo, se for armazenado oxigênio na unidade de armazenamento de gás 12, então podem ser usados metais seguros para oxigênio, como latão ou liga de níquel como Monel ou Inconel. Naturalmente, outros metais conhecidos pelos versados na técnica podem também ser usados dependendo da aplicação ou do gás que está sendo armazenado na unidade de armazenamento de gás 12.
[0033] O primeiro disco de ruptura 24 e o segundo disco de ruptura 28 podem enfraquecer quando expostos ao calor. Contudo, a relação da faixa de pressões de ruptura para o primeiro disco de ruptura 24 estando acima da do segundo disco de ruptura 28 pode não mudar com qualquer enfraquecimento. Isso pode ser causado pelo uso de materiais semelhantes ou dimensões semelhantes no primeiro disco de ruptura 24 e no segundo disco de ruptura 28. Outros designs podem evitar mudanças nessa relação após exposição ao calor. Por exemplo, um dentre o primeiro disco de ruptura 24 e o segundo disco de ruptura 28 pode ser entalhado. Em um exemplo, o primeiro disco de ruptura 24 é entalhado em formato de X. Outros designs são possíveis.
[0034] Algumas modalidades do sistema de armazenamento de gás 10 incluem também um dispositivo de liberação deliberada 16. O dispositivo de liberação deliberada 16 é configurado para perfurar deliberadamente, ou formar, de outro modo, um orifício no primeiro disco de ruptura 24. Em um exemplo, o dispositivo de liberação deliberada 16 pode ser conhecido como uma ponta, embora sejam possíveis outros dispositivos que não perfuram o primeiro disco de ruptura 24. Embora ilustrado em forma de seta na Figura 1, o dispositivo de liberação deliberada 24 pode ser uma pirâmide trilateral ou ter outros designs conhecidos pelos versados na técnica. O dispositivo de liberação deliberada 16 pode ser posicionado de qualquer lado ou, de outro modo, adjacente ao primeiro disco de ruptura 24. Dessa forma, o dispositivo de liberação deliberada 16 não se limita simplesmente ao design ilustrado na Figura 1. Por exemplo, o dispositivo de liberação deliberada 16 pode perfurar deliberadamente uma modalidade do primeiro disco de ruptura 24 que tem formato de domo em um ângulo que não é paralelo ao fluxo de gás.
[0035] A perfuração ou formação de um orifício no primeiro disco de ruptura 24 libera o gás armazenado na unidade de armazenamento de gás 12. Isso pode ser feito sob demanda. No caso de uma perfuração ou formação de orifício durante a operação normal, o segundo disco de ruptura 28 manterá a integridade. Contudo, no caso de sobrepressurização depois da perfuração ou formação de orifício, o segundo disco de ruptura 28 romperá.
[0036] O orifício formado no primeiro disco de ruptura 24 pelo dispositivo de liberação deliberada 16 pode ser circular ou ter outros formatos. O primeiro disco de ruptura 24 pode ser entalhado ou pode conter perfurações para possibilitar um fluxo de gás desejado através do primeiro disco de ruptura 24 no caso de uma perfuração ou outra formação de orifício. Esse entalhe pode possibilitar que o primeiro disco de ruptura 24 forme "pétalas". Naturalmente, o segundo disco de ruptura 28 também pode ser entalhado ou conter perfurações. O primeiro disco de ruptura 24 pode ser configurado para possibilitar uma taxa de fluxo de gás desejada através de um orifício ou perfuração, se o dispositivo de liberação deliberada 16 estiver disposto através ou adjacente ao primeiro disco de ruptura 24.
[0037] O sistema de armazenamento de gás 10 pode ser usado para várias aplicações que podem exigir uma trajetória de fluxo de emergência ou respiro. Por exemplo, o sistema de armazenamento de gás 10 pode ser usado com um tanque de oxigênio em um sistema aeroespacial, um tanque de argônio usado em um sistema de soldagem, um tanque de ar para aplicações de mergulho, um tanque de oxigênio em um sistema médico ou com latas de gás de uso único utilizadas em manufaturas. Dessa forma, a unidade de armazenamento de gás 12 pode conter uma espécie incomum ou mesmo tóxica usada, por exemplo, na fabricação de semicondutores. Para espécies tóxicas ou outras espécies, a segunda trajetória de fluxo 26 pode ser conectada a vários sistemas de higiene industrial para evitar danos a pessoas, instalações ou ao meio-ambiente após a ventilação.
[0038] O uso de discos de ruptura simplifica o design da vedação para o sistema de armazenamento de gás 10, ao mesmo tempo em que atende as normas de gás correspondentes. Os discos de ruptura evitam o uso de vedações dinâmicas ou de válvulas unidirecionais 3/2 (3 vias, 2 posições). Isso reduz a complexidade e o número de partes, aumentando a confiabilidade.
[0039] Com referência à Figura 3, a presente revelação pode ser realizada como um regulador 20 para uso com um sistema de armazenamento de gás (ou seja, um regulador configurado para ser fixado a um recipiente). O regulador 20 pode ser semelhante a qualquer das modalidades de regulador 20 descritas acima. Em particular, o regulador 20 tem uma primeira trajetória de fluxo 22 configurada para estar em comunicação pneumática com uma porta de um recipiente. Um primeiro disco de ruptura 24 está disposto na primeira trajetória de fluxo 22 de modo que o fluxo de gás na primeira trajetória de fluxo 22 seja impedido pelo primeiro disco de ruptura 24 quando o disco 24 está intacto. O primeiro disco de ruptura 24 é configurado para permitir um fluxo a uma primeira pressão de ruptura.
[0040] O regulador 20 tem uma segunda trajetória de fluxo 26 em comunicação pneumática com a primeira trajetória de fluxo 22. A segunda trajetória de fluxo 26 está a jusante do primeiro disco de ruptura 24 em relação ao fluxo de gás quando o regulador está conectado a um recipiente. Um segundo disco de ruptura 28 está disposto na segunda trajetória de fluxo 26. Desse modo, o fluxo de gás através da segunda trajetória de fluxo 26 é impedido pelo segundo disco de ruptura 28 quando o disco 28 está intacto. O segundo disco de ruptura 28 é configurado para permitir fluxo de gás a uma segunda pressão de ruptura. A segunda pressão de ruptura pode ser menor que a primeira pressão de ruptura.
[0041] A presente revelação pode incluir um método 100 para fornecer gás (vide, por exemplo, Figura 4). O método 100 compreende a etapa de fornecer 103 um fluxo de gás através de um primeiro disco de ruptura ao longo de uma primeira trajetória de fluxo. A pressão do fluxo de gás está em um primeiro valor que é menor que uma pressão de ruptura do primeiro disco de ruptura ou um segundo disco de ruptura. Desse modo, o segundo disco de ruptura permanece intacto. Por exemplo, o fluxo de gás pode ser fornecido 103 perfurando 106 o primeiro disco de ruptura com uma ponta. A pressão é aumentada 109 para um segundo valor que é maior que o primeiro valor e maior ou igual a uma pressão de ruptura do segundo disco de ruptura, e o segundo disco de ruptura rompe (quebra) 112 devido ao aumento de pressão.
[0042] Em outras modalidades, é fornecido um método 200 para liberação de gás de sobrepressurização (vide, por exemplo, Figura 5). O método 200 compreende armazenar 203 um gás em uma unidade de armazenamento de gás conectada a um primeiro disco de ruptura. Um segundo disco de ruptura é fornecido a jusante do primeiro disco de ruptura de forma que o segundo disco de ruptura não seja exposto ao gás enquanto o primeiro disco de ruptura estiver intacto. A pressão de gás está em um primeiro valor que é menor que uma pressão de ruptura do primeiro e do segundo discos de ruptura. Desse modo, o primeiro e o segundo discos de ruptura permanecem intactos. Aumenta-se a pressão 206 para um segundo valor que é maior que o primeiro valor. O segundo valor é também maior ou igual à pressão de ruptura do primeiro e do segundo discos de ruptura. O primeiro disco de ruptura rompe 209 devido à pressão do gás, permitindo que o gás atinja o segundo disco de ruptura. O segundo disco de ruptura rompe 212 devido à pressão do gás.
[0043] Embora a presente revelação tenha sido descrita com relação a uma ou mais modalidades específicas, deve-se compreender que outras modalidades da presente invenção podem ser feitas sem que se afaste do espírito e escopo da presente revelação. Por conseguinte, a presente revelação é considerada limitada apenas pelas reivindicações anexas e pela interpretação razoável das mesmas.

Claims (15)

1. Sistema de armazenamento de gás caracterizado pelo fato de que compreende: um recipiente (12) configurado para armazenamento de gás sob uma pressão e tendo uma porta (14); uma primeira trajetória de fluxo (22) em comunicação pneumática com a porta (14); um primeiro disco de ruptura (24) disposto na primeira trajetória de fluxo (22) de modo que fluxo de gás na primeira trajetória de fluxo (22) seja impedido pelo primeiro disco de ruptura (24), e o primeiro disco de ruptura (24) configurado para permitir fluxo de gás a uma primeira pressão de ruptura; uma segunda trajetória de fluxo (26) em comunicação pneumática com a primeira trajetória de fluxo (22), a jusante do primeiro disco de ruptura (24); e um segundo disco de ruptura (28) disposto na segunda trajetória de fluxo (26) de modo que fluxo de gás na segunda trajetória de fluxo (26) seja impedido pelo segundo disco de ruptura (28), o segundo disco de ruptura (28) configurado para permitir fluxo de gás a uma segunda pressão de ruptura, que é menor do que a primeira pressão de ruptura.
2. Sistema de armazenamento de gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um dispositivo de liberação (16) configurado para formar um orifício no primeiro disco de ruptura (24).
3. Sistema de armazenamento de gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o recipiente (12) é uma garrafa.
4. Sistema de armazenamento de gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda trajetória de fluxo (26) é um respiro.
5. Sistema de armazenamento de gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro disco de ruptura (24) e o segundo disco de ruptura (28) são fabricados de um metal.
6. Sistema de armazenamento de gás, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o metal é selecionado do grupo consistindo de latão e uma liga de níquel.
7. Sistema de armazenamento de gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira trajetória de fluxo (22) tem dimensões que são configuradas para fornecer uma menor taxa de fluxo do que aquela da segunda trajetória de fluxo (26).
8. Sistema de armazenamento de gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira pressão de ruptura compreende uma primeira faixa de pressões de ruptura e a segunda pressão de ruptura compreende uma segunda faixa de pressões de ruptura, e em que a segunda faixa de pressões de ruptura é menor do que a primeira faixa de pressões de ruptura.
9. Sistema de armazenamento de gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda pressão de ruptura está entre a primeira pressão de ruptura e uma pressão máxima de enchimento para o recipiente (12).
10. Regulador para um sistema de armazenamento de gás, caracterizado pelo fato de que compreende: uma primeira trajetória de fluxo (22) configurada para estar em comunicação pneumática com uma porta (14) de um recipiente (12); um primeiro disco de ruptura (24) disposto na primeira trajetória de fluxo (22) de modo que fluxo de gás na primeira trajetória de fluxo (22) seja impedido pelo primeiro disco de ruptura (24), e o primeiro disco de ruptura (24) configurado para permitir fluxo de gás a uma primeira pressão de ruptura; uma segunda trajetória de fluxo (26) em comunicação pneumática com a primeira trajetória de fluxo (22), a jusante do primeiro disco de ruptura (24); e um segundo disco de ruptura (28) disposto na segunda trajetória de fluxo (26) de modo que fluxo de gás na segunda trajetória de fluxo (26) seja impedido pelo segundo disco de ruptura (28), o segundo disco de ruptura (28) configurado para permitir fluxo de gás a uma segunda pressão de ruptura.
11. Regulador, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a segunda pressão de ruptura é menor do que a primeira pressão de ruptura.
12. Regulador, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um dispositivo de liberação (16) configurado para formar um orifício no primeiro disco de ruptura (24).
13. Método caracterizado pelo fato de que compreende: fornecer um fluxo de gás através de um primeiro disco de ruptura (24) ao longo de uma primeira trajetória de fluxo (22), em que uma pressão para o fluxo de gás está em um primeiro valor e um segundo disco de ruptura (28) ao longo de uma segunda trajetória de fluxo (26) conectada à primeira trajetória de fluxo (22) permanece intacto; aumentar a pressão para um segundo valor maior do que o primeiro valor; e romper o segundo disco de ruptura (28) quando a pressão estiver no segundo valor.
14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a etapa de fornecer um fluxo de gás compreende a subetapa de perfurar o primeiro disco de ruptura (24).
15. Método caracterizado pelo fato de que compreende: armazenar um gás em uma unidade de armazenamento de gás conectada a um primeiro disco de ruptura (24) e a um segundo disco de ruptura (28) a jusante do primeiro disco de ruptura (24), em que uma pressão para o gás está em um primeiro valor e o primeiro disco de ruptura (24) e o segundo disco de ruptura (28) permanecem intactos; fazer a pressão aumentar para um segundo valor maior do que o primeiro valor; romper o primeiro disco de ruptura (24) quando a pressão estiver no segundo valor; e romper o segundo disco de ruptura (28) após o primeiro disco de ruptura (24) quando a pressão estiver no segundo valor.
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