BRPI0416573B1

BRPI0416573B1 - aparelho aliviador de pressão sem-fragmentação

Info

Publication number: BRPI0416573B1
Application number: BRPI0416573-0A
Authority: BR
Inventors: Dom Guido; Eijkelenberg Tom
Original assignee: Fike Corp
Priority date: 2003-11-13
Filing date: 2004-08-03
Publication date: 2019-11-19
Also published as: HK1093191A1; DE602004030147D1; US7735671B2; BRPI0416573A8; EP1682432A1; US20050103785A1; CA2543392A1; BRPI0416573A; ATE488454T1; AU2004297144B2; AU2004297144A1; EP1682432A4; KR101104000B1; WO2005056433A1; ES2357312T3; EP1682432B1; CN1878710A; US20060131307A1; KR20060126997A; CA2543392C

Abstract

"aparelho aliviador de pressão sem-fragmentação". a presente invenção refere-se a um aparelho aliviador de pressão sem-fragmentação que inclui pelo menos um disco de ruptura circular tendo uma seção expandida assimétrica central e uma porção de flange periférica. uma linha de fragilidade semicircular estende-se em torno da periferia da seção expandida e apresenta uma porção de articulação entre as extremidades da linha de fragilidade. um membro de sujeição para o disco de ruptura tendo uma abertura interna circundando a seção expandida do disco é provido com um segmento unitário que se estende para a abertura interna do membro de sujeição. as extremidades finais espaçadas da linha de fragilidade estendem abaixo do segmento do membro de sujeição. a porção de articulação do disco na ruptura do disco encurva-se em torno de um fúlcro definido pela margem externa do segmento de sujeição, que em conjunção com a deflexão do segmento do membro de sujeição contribui para anti-fragmentação do disco.

Description

1. Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um dispositivo aliviador de pressão de ação progressiva, sem-fragmentação, usado para proteger o equipamento de processamento, vasos de pressão, tubulação e estruturas dos eventos de alta pressão e/ou ventilar tal equipamento quando superpressões destrutivas e catastróficas resultarem de um meio em que uma explosão é um risco tal como explosões de gás e de partículas de poeira. Os perigos de explosão existem em conexão com vários tipos de gases e partículas de poeiras tais como carvão, farinha, açúcar, metal e plásticos. Em particular, a invenção refere-se a um disco de ruptura de alívio de pressão único e a um dispositivo de disco de ruptura composto projetado para romper e ventilar uma área protegida, um processo ou equipamento sempre que uma condição de superpressão ocorrer, que exceda um valor pré-selecionado. O dispositivo de disco de ruptura de aliviar pressão incorpora um disco de ruptura ou conjunto de discos de ruptura que rompe e ventila uma área quando a condição de superpressão ou explosão ocorrer, em que a seção do disco de ruptura ou seções do conjunto de discos de ruptura se abrem completamente para aliviar a pressão sem-fragmentação ou separação de seções rompidas do disco ou seções compostas do conjunto de discos da porção de flange remanescente ou porções do conjunto.

O dispositivo aliviador de pressão sem-fragmentação é adaptado para uso em uma variedade de aplicações incluindo aquelas em que a ocorrência de ciclos entre pressão positiva e pressão negativa no sistema protegido deve ser acomodada sem a ruptura do disco ou do conjunto de discos e a abertura da seção rompível do disco ou seções rompíveis do conjunto de disco ocorre somente quando um predeterminado valor de pressão é excedido na zona protegida.

2. Descrição da Técnica Anterior

Muitos processos industriais envolvem manipulação e proces2 sarnento de materiais que sob certas condições podem criar superpressões perigosas resultantes das conflagrações explosivas ou elevação rápida em pressão decorrentes dos processos descontrolados, falha dos dispositivos protetores tais como válvulas de regulagem de pressão ou desastres imprevisíveis similares. Exemplos neste aspecto estão os processos envolvendo gases ou partículas de poeira nos vasos ou tubulações contidos, que podem inflamar espontaneamente ou produzir uma explosão de eventos inesperados tais como faísca ou similar e que resulta em formação de pressão perigosa dentro de um compartimento, tubulação ou vasos de retenção. Os discos de ruptura únicos e discos de ruptura compostos usualmente tendo discos de ruptura separados têm sido de longa data empregados para proteger vasos, tubos, conduítes e estruturas ou áreas, da superpressão de um predeterminado valor.

As portas de explosão têm sido providas por muitos anos para cobrir as aberturas de alívio nos vasos, tanques, mangas (sacos) e tubulação associadas com tal equipamento, para aliviar pressão excessiva antes da pressão excessiva danificar equipamento, componentes ou estruturas quando o equipamento estiver em operação. Mangas ou similares estão constantemente em um risco de explosões em virtude de alta concentração de poeira dentro das mangas. Tipicamente, as mangas são construídas com uma ou mais aberturas de aliviar pressão tendo portas de explosão que fecham cada abertura de alívio. As portas de explosão vedam as aberturas quando as mangas operam em pressões positivas ou negativas e então rompem ou se abrem quando as mangas estão sujeitas a uma formação de pressão de uma predeterminada magnitude de excesso para não cobrir as aberturas e assim ventilar o interior das mangas. Para prevenir ruptura precoce ou tardia, as portas de explosão devem ser projetadas para consistentemente romper em um nível de pressão particular. O mesmo tipo de perigo deve também ser controlado de modo seguro em conexão com o equipamento de processamento envolvendo gases combustíveis ou partículas de poeira, tubos transportadores de gases ou fluidos carregados de poeira de uma parte de um processo para uma outra ou para uma área de coleta, va sos de processamento em que uma reação desenfreada ou formação inesperada de pressão no vaso pode ocorrer sem aviso e outros processos industriais em que uma explosão não controlada ou formação excessiva de pressão é um contínuo perigo à segurança.

O dispositivo aliviador de pressão também deve acomodar ciclagem entre condições de pressão positiva e negativa no equipamento, tubulação ou vasos que requerem proteção da superpressão. Para tal fim, tem sido prática convencional prover o dispositivo de disco de ruptura em que uma seção rompível inclui uma área expandida (abaulada) central apresentando superfícies convexo-côncavas opostas com a superfície côncava voltando -se para a zona protegida. Este disco de ruptura expandido (abaulado) de ação progressiva é melhor por ser capaz de sustentar condições de vácuo dentro da zona protegida do que com um disco de ruptura plana. Em adição, os conjuntos de disco de ruptura aliviador de pressão têm incluído um par de áreas centrais rompíveis com um dos discos de ruptura sendo de material mais espesso do que o outro disco de ruptura. No caso de discos de ruptura expandidos, as áreas côncavo-convexas dos discos ficam em relação alinhada complementar.

Muitos dos dispositivos aliviadores de pressão em uso no passado e no presente têm sido providos com linhas de fragilidade definindo a seção rompível de ambos os discos, planos e expandidos. As linhas de fragilidade são semicirculares no caso de discos circulares e retangulares no caso dos discos de ruptura retangulares. As linhas de fragilidade têm sido linhas de marca em alguma superfície de um respectivo disco definindo a sua área de ruptura, ou uma série de fendas alongadas estendendo-se através do material de disco de rupturas com almas do disco unitário separando as fendas alongadas adjacentes. Quando as fendas através do material do disco são providas definindo linhas de fragilidade, uma camada de material rompível, usualmente um filme de resina sintética ou similar é posicionada na relação de sobreposição em relação à série de fendas a fim de evitar o vazamento do fluido através das mesmas até tal momento em que a ruptura da seção do disco definida pela linha de fragilidade ocorrer. Estruturas de disco de ruptura aliviador de pressão exemplares neste aspecto têm sido providas com dois discos de ruptura em relação de sobreposição complementar com uma camada de material flexível interposta entre superfícies adjacentes dos discos de ruptura e uma tira adicional de material flexível sobrepondo diretamente uma linha correspondente de fragilidade.

As linhas de fragilidade, quer na forma de linha de marca ou na forma de uma série de fendas alongadas definindo uma linha de fragilidade, não se estendem em torno do perímetro todo da porção de ruptura do disco definido pela linha de fragilidade, porém têm extremidades opostas em relação espaçada que apresentam uma articulação unitária para seção rompível do disco para reter a porção rompida do disco com sua porção de flange e deste modo evitar a fragmentação do disco com conseqüentes perigos de fragmento de metal liberado na área circundando o local do dispositivo aliviador de pressão.

Não obstante a provisão de porções de articulação antifragmentação das estruturas dos discos de ruptura dos projetos prévios, a construção de tais áreas de articulação não tem sido totalmente satisfatória para acomodar uma multiplicidade de casos e condições de superpressão. Se a largura da área de articulação for muito grande, o valor de pressão no qual a seção rompível cede é muitas vezes comprometido resultando na falha do disco de ruptura para abrir a um valor pré-selecionado. Por outro lado, se a área de articulação estiver estreita a fim de assegurar total abertura de um disco de ruptura a um valor de pressão prescrito, a área de articulação unitária tende também a se romper deixando a seção do disco que se abre a se rasgar da porção de flange restante circundante do disco e produzir deste modo um projétil de metal perigoso resultante escapando do conjunto de disco de ruptura em alta velocidade.

Portanto, tem havido e continua sendo uma necessidade um dispositivo de disco de ruptura aliviador de pressão que abra seguramente em um valor de superpressão pré-ajustado e que seja ainda resistente à fragmentação da área de ruptura do disco na abertura do disco. É, também, desejável que o projeto do conjunto de disco de ruptura de proteção à expio são seja aplicável a uma ampla faixa de aberturas de respiradouro e diferentes pressões de ruptura prescritas dependendo apenas dos materiais de construção, espessura do material e se a seção central é expandida ou não, sem que seja necessário prover uma multiplicidade de desenhos de construção de articulação engendrada especificamente a fim de prevenir a fragmentação da seção rompível do disco.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Dispositivo aliviador de pressão de ação progressiva, semfragmentação, de acordo com esta invenção inclui um disco de ruptura simples ou um par de discos de rupturas, cada qual tendo uma seção central e uma seção de flange periférica. O dispositivo é adaptado para ser preso entre membros de suporte de entrada e saída anulares em certas aplicações de alta pressão. Uma linha de fragilidade que se estende em torno de uma parte central da seção central de cada um dos discos define a porção rompível daquele disco. A linha de fragilidade tem regiões de extremidade opostas em relação espaçada apresentando uma porção de articulação unitária entre as mesmas que previne a seção central de cada disco de se rasgar a partir da seção de flange periférica do respectivo disco na ruptura da sua seção central. Cada linha de fragilidade em uma forma preferida da invenção compreende uma linha alongada, ponta-a-ponta, fendas espaçadas tendo extremidades terminais que definem a porção de articulação do disco.

Um membro de sujeição é provido para o disco de ruptura em uma concretização de disco simples e para ambos os discos em um conjunto de discos de ruptura composto. O membro de sujeição possui uma abertura interna na relação geralmente de circunscrição à seção central rompível do disco adjacente em proximidade íntima com a linha de fragilidade no disco. O membro de sujeição possui um segmento unitário alongado que se estende para a abertura interna do dito membro de sujeição em disposição engatante à porção de articulação do disco adjacente e de sobreposição nas respectivas regiões da extremidade oposta da linha de fragilidade. O segmento unitário do membro de sujeição sobrepondo a porção de articulação do disco de ruptura possui uma margem mais interna estendendo-se entre as regiões da extremidade oposta da linha de fragilidade na relação internamente espaçada das respectivas extremidades mais externas da linha de fragilidade.

Na aplicação de uma força contra a seção rompível central de um disco simples ou seções rompíveis de um par de discos complementares suficientes para rasgar as almas unitárias do material de disco entre as extremidades adjacentes das fendas definindo a linha de fragilidade, as seções rompíveis dos discos se abrem para o respiradouro da área protegida pelo dispositivo aliviador de pressão. Embora a linha de fragilidade se rasgue ao longo de toda a sua extensão, na ruptura da seção central do respectivo disco, a porção de articulação da seção central do disco encurva-se ao longo da margem externa do segmento que se estende para dentro do membro de sujeição, mais do que cerca de uma linha imaginária estendendo-se entre as extremidades espaçadas, opostas, mais externas da linha de fragilidade. As porções de articulação dos discos, portanto, curvam-se ao longo de uma linha de extensão maior do que a distância entre as extremidades mais externas opostas das correspondentes linhas de fragilidade. A margem externa do segmento que se estende para dentro do membro de sujeição funciona como uma borda de fulcro alongada para a porção de articulação do disco ou discos para distribuir mais uniformemente as forças de flexão na porção de articulação do disco através de uma área internamente espaçada da zona mais estreita das porções de articulação das seções centrais do disco. Em adição, uma porção transversal do segmento que se estende para dentro do membro de sujeição que se estende em uma direção distante da margem estreita daquele segmento é defletida pela porção de articulação da seção central dos discos durante a ruptura das seções centrais do disco ou discos ao longo substancialmente da extensão total da linha de fragilidade. A porção transversal defletida do segmento do membro de sujeição absorve uma parte da força de ruptura aplicada na seção central do disco ou discos desviando assim parte da força distante das porções de articulação que se estendem entre respectivas extremidades mais externas das linhas de fragilidade. Como a porção transversal do segmento do membro de sujeição é defletida pelas porções de articulação da seção ou seções centrais do disco ou discos durante a ruptura das suas seções centrais, a porção defletida do segmento do membro de sujeição é encurvada para uma configuração transversalmente inclinada ou geralmente curva ao longo de uma porção substancial da extensão do segmento de membro de sujeição. A deflexão da porção transversal do segmento do membro de sujeição contribui para a prevenção da separação da seção central do disco ou discos das suas porções de flange periféricas na porção de articulação do disco durante a sua ruptura, em virtude do fato de que a porção de articulação do disco ou discos encurvam-se em torno de uma superfície inclinada ou encurvada definida pela porção transversal defletida do segmento do membro de sujeição,mais do que curvatura em torno de um canto acentuado que podia contribuir para rasgar as porções de articulação do disco ao longo de uma linha reta definida por aquele canto.

De acordo com uma concretização preferida da presente invenção, o dispositivo aliviador de pressão é provido com um par de discos centralmente expandidos (abaulados) em relação de sobreposição, cada qual possui uma linha de fragilidade definida por uma série de fendas espaçadas de ponta a ponta, com um dos discos sendo de espessura maior do que o outro disco. As linhas de fragilidade nos discos opostos estão em relação alinhada. Um membro de sujeição é provido em relação de sobreposição no disco normalmente mais alto ou mais externo do conjunto enquanto um anel de suporte é opcionalmente localizado contra a superfície interna ou interior do outro disco de ruptura. O membro de sujeição e o anel, cada qual, têm um segmento unitário que se estende para dentro, localizado em relação alinhada na porção de articulação de cada um dos discos. O segmento que se estende para dentro do membro de sujeição contra o disco superior ou mais externo protege contra a fragmentação das porções de articulação de ambos os discos na abertura dianteira dos discos por uma condição de superpressão, enquanto o segmento do anel de suporte reforçando o disco de ruptura mais interno do conjunto auxilia na apresentação de fragmentação das seções rompíveis centrais dos discos quando prevalece uma condição de vácuo de magnitude suficiente para causar ruptura para dentro das seções rompíveis centrais de dois discos.

É de importância notar que a linha de fragilidade em cada um dos discos de ruptura no caso de um par de discos de ruptura sobrepostos ou quando apenas um disco de ruptura simples é provido, é orientada relativamente e de uma extensão tal que as regiões da extremidade mais externa das linhas de fragilidade em cada um dos discos se estendem para dentro em relação espaçada a partir da margem mais externa do segmento que se estende para dentro de um respectivo membro de sujeição. Na ruptura de uma seção central do disco ou discos ao longo de uma linha definida pela linha de fragilidade de um disco correspondente, a seção central romperá ao longo de toda a extensão de uma respectiva linha de fragilidade, porém as porções de articulação dos discos encurvam-se em torno da margem alongada interna do segmento que se estende para dentro do membro de sujeição, assim, protegendo as porções de articulação de se rasgar, que resultaria em separação das seções centrais dos discos da sua porção de flange. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma estrutura de disco convexa composta tendo um par de discos de ruptura centralmente expandidos formando uma parte do dispositivo aliviador de pressão de ação progressiva, sem-fragmentação, da presente invenção, com cada um dos discos de ruptura estando provido com uma fenda definindo a linha de fragilidade;

A Figura 2 é uma vista em planta do topo da estrutura do disco composto como mostrada na Figura 1;

A Figura 3 é uma vista do fundo da estrutura de disco composto como mostrada na Figura 1;

A Figura 4 é uma vista seccional transversal, horizontal, fragmentada, ampliada, tomada substancialmente na linha 4 - 4 na Figura 2 e olhando na direção das setas;

A Figura 5 é uma vista em planta fragmentária, ampliada, de extremidades opostas de fendas definindo uma linha de fragilidade e ilustrando cortes circulares na extremidade de cada fenda;

A Figura 6 é uma vista seccional transversal, fragmentária, ampliada, tomada substancialmente na linha 6-6 da Figura 2 e ainda mostrando um membro de sujeição anular sobrepondo o disco expandido superior, um anel de suporte a vácuo contra a face côncava do disco do fundo e um anel abaulado de suporte subjacente ao disco expandido do fundo;

A Figura 7 é uma vista seccional transversal esquemática através dos discos de ruptura expandidos na ilustração da configuração assimétrica da área expandida do disco;

A Figura 8 é uma representação essencialmente esquemática, ampliada, do segmento do anel de sujeição anular que se estende para o centro do anel e mostrando a maneira em que a margem mais externa do segmento é defletida e encurvada para cima pela porção de articulação do disco de ruptura durante a sua ruptura;

A Figura 9 é uma vista seccional transversal esquemática, ampliada tomada na linha 9 - 9 da Figura 8 na direção das setas;

Figura 10 é uma vista em perspectiva desmontada da concretização da invenção tendo discos de ruptura expandidos;

Figura 11 é uma vista em planta do topo do conjunto de discos de rupturas da Figura 1 e mostrando o formato geral das seções expandidas rompidas abertas do disco na atuação do dispositivo aliviador de pressão; e

Figura 12 é uma vista em perspectiva do dispositivo aliviador de pressão sem-fragmentação alternada tendo um disco de ruptura essencialmente plano, com a abertura no anel de sujeição indicada por linhas tracejadas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS CONCRETIZAÇÕES PREFERIDAS

O dispositivo aliviador de pressão composto, de ação progressiva, sem-fragmentação, de acordo com uma concretização preferida desta invenção é mostrado nas Figuras 1-11 dos desenhos e geralmente indicado em 20. O dispositivo aliviador de pressão 20 é opcionalmente adaptado para ser sujeito entre membros de suporte de entrada e saída 80 e 82 como mostrado na Figura 6. O dispositivo 20 é especialmente útil para proteger equi pamento de processamento, vasos de pressão, tubulação e estruturas incluindo mangas e similar das superpressões resultantes das explosões e outros eventos de alta pressão potencialmente destrutivos e catastróficos. Embora o dispositivo 20 como ilustrado nos desenhos seja de configuração circular, suas essências são também aplicáveis ao dispositivo aliviador de pressão sem-fragmentação retangular.

O dispositivo aliviador de pressão composto 20 inclui um disco de rupturas superior ou mais externo 22 normalmente construído de um material de metal resistente à corrosão relativamente fino tal como aço inoxidável. O disco 22 na sua concretização circular inclui um flange anular 24 geralmente provido com uma série de aberturas espaçadas 26 que se estendem no sentido da circunferência, orientadas para receber respectivos parafusos 28 (Figura 6) que servem para opcionalmente prender o dispositivo 20 entre os membros de suporte de entrada e saída 80 e 82 formando uma parte de ou conectados à estrutura ou equipamento a ser protegido de um caso ou condição de superpressão inesperada tal como explosão. Os membros de suporte tais como 80 e 82 não são uma exigência em certas aplicações de proteção contra superpressão do dispositivo 20.

Um membro de sujeição anular, geralmente planar 36 que sobrepõe o disco 22 e que é melhor mostrado na Figura 10 tem borda interna, semicircular 38 definindo uma abertura do interior 40 do membro 36. Uma série de aberturas receptoras de parafuso perifericamente posicionadas 42 são providas no membro de sujeição 36, que correspondem a e são alinhadas com aberturas 26 em flange 24 de disco de ruptura 22. Um segmento unitário, inicialmente planar 44 do membro de sujeição 36 projeta-se para a aberturas 40 do membro de sujeição 36 e possui uma margem alongada, retilínea 46 que se estende entre e funde com extremidades opostas da borda semicircular 38 do membro de sujeição 36. Deve ser visto da Figura 10, por exemplo, que a extensão da margem 46 do membro de sujeição 36 é algo (por exemplo, cerca de 55%-60%) maior do que o raio da seção central 30 do disco 22.

A porção expandida da seção central 30 fica dentro da abertura do membro de sujeição 36 quando o último é posicionado na relação de sobreposição em relação ao flange 24 do disco de ruptura 22. A zona de transição 48 entre o flange 24 do disco de ruptura 22 e a porção expandida da seção central 30 do disco 22 é localizada justo dentro da borda semicircular 38 do membro de sujeição 36, quando o dito membro de sujeição 36 é posicionado contra e em relação de sobreposição a um disco expandido 22. A porção expandida da seção central 30 do disco 22 é formada expandindo (abaulando) o disco em uma ferramenta (não mostrada) que possui uma abertura interna geralmente conformando-se à configuração da borda 38 e margem 46 do membro de sujeição 36. Conseqüentemente, a expansão formada na seção central 30 do disco 22 é de uma configuração assimétrica como ilustrada esquematicamente na Figura 7.

A porção expandida da seção central 30 do disco 22 é provida com uma linha semicircular de fragilidade geralmente designada 50 e de preferência compreendida de uma série de fendas 52 ponta a ponta, arqueadas, separadas, cada qual estendendo-se através da espessura total da porção expandida da seção central 30 do disco 22. Como traçado esquematicamente em vista ampliada fragmentária da Figura 5, cada uma das fendas 52 termina em uma abertura circular 54 comunicando-se com uma fenda correspondente 52 e de diâmetro substancialmente maior do que a largura de cada fenda 52. Aberturas adjacentes 54 estão na relação espaçada apresentando uma alma do material 56 unitária com o material da porção expandida 30b da seção 30. Pode-se ver da Figura 4, que a linha de fragilidade 50 na porção expandida da seção 30 do disco 22 definida por fendas 52 é de uma extensão tal que as fendas mais extremas 52a e 52b da linha de fragilidade 50 definem regiões da extremidade que estão em relação espaçada uma da outra porém estendem-se abaixo do segmento 44 do membro de sujeição 36 sobrepondo a porção expandida da seção 30 do disco 22. As extremidades terminais espaçadas 52c e 52d das fendas da extremidade 52a e 52b definem uma porção de articulação unitária 58 da seção central 30 do disco expandido 22. A margem 46 do segmento 44 é localizada para dentro de uma linha imaginária entre as respectivas extremidades mais externas 52c e 52d da linha de fragilidade 52 e, portanto, as extremidades da margem 46 intersectam as fendas da extremidade 52a e 52b adjacentes as extremidades mais internas das fendas da extremidade 52a e 52b. A distância de uma linha imaginária entre as extremidades 52c e 52d da linha de fragilidade 52 e o ponto central da margem 46 do segmento 44 medida ao longo da linha de seção tracejada 6 - 6 da Figura 2, por exemplo, é aproximadamente um terço da distância da margem 46 em relação à borda periférica externa do disco 22 medida ao longo da linha de seção 6-6. Assim, a profundidade maior do segmento 46 é aproximadamente um terço da largura do flange 24 do disco 22.

A porção expandida da seção 30 do disco 22 é formada expandindo o disco em bruto para a cavidade de uma ferramenta tendo uma margem interna que conforma a configuração da borda circular interna 38 da abertura 40 no membro de sujeição 36. Consequentemente, as porções expandidas da seção central 30 do disco 22 são de uma configuração de seção transversal assimétrica com a curvatura da porção de articulação oposta expandida 58 sendo de curvatura maior do que a porção da expansão que funde na porção de articulação 58. O formato seccional transversal assimétrico da porção expandida da seção 30 é ilustrado em vista seccional transversal da Figura 7, em que se pode ver que a curvatura de secção transversal da seção expandida 30 é de uma curvatura maior do ponto A externo no flange 24 ao ponto central B, do que do ponto B ao ponto C, que representa a área da seção expandida 30 contatando a parte central da margem 46 do segmento 44 do membro de sujeição 36. Conseqüentemente, o disco 22 possui uma porção relativamente plana 60 que se conforma geralmente ao formato total do segmento 44 do membro de sujeição 36.

Como é melhor mostrado em vista desmontada da Figura 10, o dispositivo 20 inclui um segundo disco de ruptura 122 que é de formato e dimensões totais idênticos do disco 22, porém de preferência é construído de material de aço inoxidável algo mais espesso. Além disso, um membro prendedor anular 62 é provido contra o lado inferior ou lado mais interno do disco 122. A porção expandida da seção central 130 do disco 122 possui uma linha de fragilidade 50, que de preferência possui o mesmo número de fendas 152 como fendas 52 da linha de fragilidade 50 do disco 22. Além disso, as fendas 152 da linha de fragilidade 150 do disco 122 alinham-se com e são da mesma extensão que as respectivas fendas 52 da linha de fragilidade 50 no disco de ruptura 22.

Uma camada 64 de material sintético tal como Teflon ou Mylar é interposta entre o disco 22 e o disco 122 para bloquear o vazamento de ar ou outros fluidos através das fendas de linhas de fragilidade 52 e 152 e cada um dos discos 22 e 122. Desejavelmente, tiras semicirculares relativamente estreitas 66 e 68 de material de resina sintética tal como Teflon são posicionadas entre a camada 64 e o disco 22 e o disco 122, respectivamente em alinhamento com respectivas linhas de fragilidade 50 e 150. As tiras 66 e 68 podem ser adesivamente fixadas nas respectivas superfícies opostas de seções centrais 30 e 130 de discos de ruptura 22 e 122.

Deve-se notar da Figura 10 que o flange 124 do disco 122 tem uma série de aberturas receptoras de parafuso 126 que alinham com aberturas 26 no disco 22 e com aberturas 42 no membro de sujeição 36. O disco 122 tem uma porção de articulação 158 que é da mesma dimensão e é alinhada com a articulação 58 do disco 22.

Um anel de suporte anular 262 apóia o disco 122 e é do mesmo formato e configuração que do membro de sujeição 36, porém pode ser a mesma ou de maior espessura. O segmento 244 do anel de suporte 262 é alinhado com e conforma-se ao formato do segmento 44 do membro de sujeição 36. Os furos receptores de parafuso no anel de suporte 262 alinhamse com aberturas 42, 26 e 126.

Quando montado, o membro de sujeição 36 se apóia contra o disco de ruptura 22 com o segmento 44 apoiando-se e em engate complementar com a área plana do disco 22 dentro do flange 24 do disco. As tiras 66 e 68 juntos com a camada flexível 64 fecham as fendas 52 e 152 de cada uma das porções expandidas das seções centrais 30 e 130 dos discos de ruptura 22 e 122.

A porção expandida da seção central 130 do disco de ruptura

122 permanece na porção expandida da seção central 30 do disco de ruptura 22 e suas respectivas faces côncava e convexa são separadas apenas pela camada de Teflon 64 e tiras 66 e 68.

É desejável, porém não obrigatório no caso das concretizações preferidas do dispositivo aliviador de pressão sem-fragmentação 20, que um anel de suporte a vácuo semicircular 72, como mostrado na Figura 4, seja provido na relação subjacente ao disco de ruptura 122 em alinhamento com as fendas 152 da linha de fragilidade 150 do disco de ruptura 122. Ao contrário, as extremidades espaçadas do anel 72 afastam-se e não se sobrepõem a porção de articulação da porção expandida da seção 130 do disco de ruptura 122. O anel 72 é de preferência soldado por ponto no lado inferior da porção expandida da seção central e segmento 130 do disco de ruptura 122. O anel de suporte semicircular 72 formando uma parte do dispositivo 20 pode ser formado expandindo ou abaulando um disco em bruto e então cortando o anel 72 do tal disco com um feixe a laser ou similar. Opcionalmente, uma série de alças radialmente estendendo-se, espaçadas 74 podem ser soldadas por pontos ao anel 72 no lado inferior da porção expandida da seção central 30 do disco de ruptura 122 na relação de suporte parcial, para deste modo aumentar a resistência à inversão das porções expandidas das seções centrais 30 e 130 dos discos de ruptura 22 e 122 sob condições de vácuo impostas no dispositivo 20.

O dispositivo aliviador de pressão sem-fragmentação composto 320 como ilustrado na Figura 12 é o mesmo que o dispositivo 20 exceto que os discos de ruptura 322 e 332 são planos, não têm seções expandidas centrais e são, cada qual, providos com uma linha de fragilidade 350 estendendo-se no sentido circunferencial semicircular. De outro modo, os componentes de dispositivo 320 são os mesmos que os do dispositivo 20. Conseqüentemente, um membro de sujeição anular 336 indicado por linhas tracejadas, e que é idêntico ao membro de sujeição 36, sobrepõe-se à seção plana central 330 do disco de ruptura 322. O membro de sujeição anular (não-mostrado) que se sobrepõe à porção de flange periférica 324 do disco 322 tem uma abertura interna 338 mostrada por linhas tracejadas bem como um segmento internamente estendendo similar ao segmento 44 do membro de sujeição 36 e assim apresenta uma margem reta interna indicada esquematicamente pela linha tracejada 346 alinhada com a porção de articulação 358 do disco 322. Um anel de suporte idêntico em configuração ao anel de suporte 262 pode ser provido se desejado na relação de subjacência da porção de flange do disco 332. O anel de suporte abaixo do disco 332, se provido, de preferência tem um segmento que conforma-se ao segmento 244 do membro de sujeição 262.

Embora o dispositivo de proteção contra a explosão compósito 20 e 220 tendo um par de discos de ruptura complementar sobrepostos seja preferido para maiores aplicações, um disco de ruptura expandido com marca única ou um disco de ruptura plano com marca única podem ser providos se julgado ser adequado para proteção de uma peça particular do equipamento, tubulação, conduítes ou estruturas de uma condição de superpressão ou uma explosão.

Na operação, os componentes montados do dispositivo aliviador de pressão 20 são montados sobre uma abertura de respiradouro na estrutura ou equipamento requerendo proteção contra explosões ou casos de superpressão inesperados com parafusos 28 servindo para fixamente prender o dispositivo 20 entre os flanges opcionais 80 e 82 em posição sobre a abertura de exaustão. No caso de um desenvolvimento de um evento de superpressão que exceda a pressão de explosão da seção central 30 do disco de ruptura 22 e seção central 130 do disco de ruptura 122 quando controlado pela resistência à ruptura de almas 66 entre fendas de linhas de fragilidade adjacentes 52 e 152 e a camada 64 do material de resina sintética bem como tiras 66 e 68, as seções centrais 30 e 130 dos discos de rupturas 22 e 122 abrem-se instantaneamente e encurvam-se em torno das respectivas articulações 58 e 158.

Como mostrado esquematicamente na Figura 11, a seção central 30 do disco de ruptura 22 e seção central 130 do disco de ruptura 122 abrem como uma unidade quando as linhas de fragilidade 50 e 150 rasgamse ao longo de toda sua extensão incluindo suas regiões mais extremas de finidas pelas fendas da extremidade terminal 52a e 52b, bem como as fendas da região mais extrema correspondentes da linha de fragilidade 150 do disco de ruptura 122, assim permitindo abertura total desimpedida da seção central 30 do disco de ruptura 22 e seção central 30 do disco de ruptura 122. Todavia, não obstante a rasgadura total da extensão arqueada de cada uma das linhas de fragilidade 50 e 150 das seções centrais 30 e 130 dos discos de ruptura 22 e 122, as porções de articulação 58 e 158 das seções centrais 30 e 130, respectivamente dos discos de ruptura 22 e 122 encurvam-se em torno de um fulcro apresentado pela margem 36 do segmento 44 do membro de sujeição 36 e não em tomo de uma linha imaginária na zona que se estende entre as extremidades terminais 52c e 5d das linhas de fragilidade 50 e150.

Durante rápidas aberturas totais das seções centrais 30 e 130 dos discos de ruptura 22 e 122 como um resultado de um evento de alta pressão tal como uma explosão, a força dos gases da explosão ou do caso de alta pressão aplicada à face côncava do disco 122 e transferida para a face côncava do disco 22, também é aplicada às porções de articulação 58 e 158 dos discos de ruptura 22 e 122. Quando a força aplicada às seções centrais 30 e 130 dos discos de ruptura 22 e 122 bem como às porções de articulação 58 e 158 das seções 30 e 130 dos discos 22 e 122 é de magnitude suficiente para efetuar a abertura das seções centrais 30 e 130, aquela força tem também sido constatada grande o suficiente para defletir a parte externa do segmento 46 até um grau que é geralmente proporcional à quantidade de força de ruptura de disco aplicada às seções centrais 30 e 130 dos discos de ruptura 22 e 122, como mostrado esquematicamente nas Figuras 8 e 9. Com referência à representação esquemática do segmento defletido 44 na Figura 8, a porção defletida transversal do segmento 44 do membro de sujeição 36 se estende através substancialmente da largura total da margem 46 do segmento 44. O grau ao qual o segmento 44 é defletido é geralmente proporcional à força aplicada ao mesmo pela seção central 30 do disco 22 durante a abertura da seção central 30, com o disco engatando a superfície 76 da porção defletida do segmento 44 sendo algo arqueado como mostrado na

Figura 9 ou apresentando uma superfície inclinada algo mais transversalmente linear.

Em todos os exemplos, contudo, a porção externa defletida do segmento 44 do membro de sujeição 36 resultante da abertura das seções centrais 30 e 130 dos discos de ruptura 22 e 122 absorve uma parte da força de ruptura aplicada as seções centrais 30 e 130 dos discos de ruptura 22 e 122, assim desviando aquela parte da força de ruptura distante da zona das porções de articulação 58 e 158 estendendo entre as respectivas extremidades mais externas 52c e 52d das linhas de fragilidade 50 e 150. Este desvio de uma parte da força de ruptura aplicada às seções centrais 30 e 130 dos discos de ruptura 22 e 122 contribui para prevenção da separação das seções centrais 30 e 130 dos discos de ruptura 22 e 122 das suas porções de flange 24 e 124 durante a abertura dos discos de ruptura. Um outro importante fator servindo para prevenir a fragmentação das seções centrais 30 e 130 das porções de flange 24 e 124 dos discos de ruptura 22 e 122 resulta da curvatura das porções de articulação 58 e 158 em torno do fulcro definido pela margem 46 do segmento 44 na relação espaçada da zona mais fraca das porções de articulação 58 e 158 estendendo-se ao longo de uma linha imaginária entre as extremidades 52c e 52d das linhas de fragilidade 50 e 150. Em adição, a superfície inclinada ou curva 76 das partes defletidas do segmento 44 criadas durante a deflexão da porção externa do segmento 44 e que engata diretamente a porção de articulação 58 da seção central 30 do disco 22 assegura que as porções de articulação 58 e 158, quando encurvadas em torno da margem 46 da parte defletida do segmento 44 não são requeridas para encurvarem-se em torno de uma borda transversal acentuada que podia contribuir para fragmentação das seções centrais 30 e 130 dos discos de ruptura 22 e 122 durante a abertura das seções centrais 30 e 130.

Como mostrado esquematicamente na Figura 11, as seções centrais 30 e 130 dos discos de ruptura 22 e 122 na abertura ficam atrás numa posição geralmente paralela às suas posições fechadas iniciais para prover uma saída máxima para escape de gases, porém sem separação das porções de flange dos respectivos discos de rupturas. A extensão das linhas de fragilidade 50 e 150 abaixo do segmento 44 do membro de sujeição 36 tem sido constatada contribuir significativamente para as características de não-fragmentação das seções centrais 30 e 130 dos discos de ruptura 22 e 122, em que não há tendência para porções de articulação das seções centrais 30 e 130 dos discos de ruptura 22 e 122 começarem o rasgamento de modo lateral ao longo da extensão da margem 46 do segmento 44 do membro de sujeição 36 como porções de articulação 58 e 158 encurvadas em torno da margem 46, mais do que sendo requerido para encurvar ao longo de uma linha imaginária entre as extremidades finais 52c e 52d de linhas de fragilidade 50 e 150 que podiam resultar em separação de seções centrais 30 e 130 das porções de flange 24 e 124.

O dispositivo de ventilação 320 opera na mesma maneira que o dispositivo de ventilação 20 exceto na maioria das vezes, as seções centrais dos discos de ruptura 322 e 332 tendo seções centrais planas não são capazes de suportar tão altas condições de vácuo como é o caso com discos de ruptura de seção central abaulado 22 e 122.

Concretizações preferidas do dispositivo 20 ou 320 podem ser de cerca de 250 mm em largura a tanto quanto de cerca de 1500 mm e ser construídas para ruptura em qualquer local de cerca de 2,5 kPa (25 milibar) a cerca de 100 kPa (1 bar). Por exemplo, no caso do dispositivo 20 ou 320 tendo um diâmetro total de cerca de 1015 mm, o diâmetro da linha de fragilidade da sua seção central pode nominalmente ser cerca de 775 a 780 mm. O diâmetro da seção expandida neste momento pode ser cerca de 797 mm. Os discos de ruptura 22 e 322 são de preferência fabricados com aço inoxidável de 0,5 mm e pode ser de cerca de 0,15 mm a cerca de 1,5 mm em espessura. Os discos 122 e 332 são de preferência construídos com aço inoxidável de 1,2 mm e pode ser de cerca de 0,8 mm a cerca de 2 mm de espessura. A camada de Teflon 64 e as tiras de Teflon 66 e 68 são em cada caso de preferência de material tendo uma espessura de cerca de 0,05 mm e pode ser de cerca de 0,025 mm a cerca de 0,25 mm em espessura. Cada uma das fendas 52 e 152 são de preferência cerca de 100 mm em extensão e pode ser cerca de 50 mm a cerca de 150 mm de comprimento. As almas entre as fendas 52 e 152 são desejavelmente cerca de 3 mm em largura.

A circunferência de cada uma das linhas de fragilidade 50 e 150 depende do tamanho total dos discos de ruptura 22 e 122, porém em todos momentos deverão estender-se para pelo menos cerca de um terço da distância toda entre o ponto central de margem 46 do segmento 44 e periferia externa do membro de sujeição 36.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo (20) aliviador de pressão de ação progressiva, sem-fragmentação compreendendo:

um disco de ruptura (22) tendo uma seção central (30) provida com uma face receptora de sobrepressão e uma seção de flange periférica (24);

a dita seção central (30) do disco tendo uma linha de fragilidade (50) estendendo-se em torno de uma parte da seção central (30), a dita linha de fragilidade (50) tendo regiões de extremidade opostas (52a, 52b) em relação espaçada para definir cooperativamente uma primeira porção de articulação unitária (58) entre as mesmas, cada uma das ditas regiões da extremidade tendo uma extremidade mais externa (52c, 52d), a dita linha de fragilidade (50) definindo uma parte da seção central do disco que rompe e abre sob aplicação de uma força de ação progressiva de pelo menos uma predeterminada magnitude à dita face receptora de sobrepressão da seção central (30), um membro de sujeição (36) montado na, e engatando a seção de flange periférica (24) do disco de ruptura no lado do mesmo, oposto à face receptora de sobrepressão da seção central (30) do disco, e tendo uma abertura interna (40) em relação de circunscrição à seção central (30) do disco, o dito membro de sujeição (36) sendo provido com um segmento unitário (44) que se estende na abertura interna (40) do membro de sujeição (36), o dito segmento (44) do membro de sujeição engatando a porção de articulação (58) do disco em disposição de sobreposição das ditas regiões da extremidade (52a, 52b) da linha de fragilidade (50), caracterizado pelo fato de que o dito segmento (44) do membro de sujeição (36) é de configuração plana, toda a área do segmento de membro de sujeição (44) voltada para a seção central (30) do disco está em engate de contato completo com a seção central (30) do disco interno da referida seção de flange periférico (24) do disco; e

Petição 870180142477, de 19/10/2018, pág. 6/12 o dito segmento (44) tem uma margem externa retilínea (46) que se estende entre as ditas regiões de extremidades opostas (52a, 52b) da linha de fragilidade (50) na relação espaçada para dentro a partir das respectivas extremidades mais externas (52c, 52d) da linha de fragilidade (50), sendo o referido segmento (44) defletível pela porção de articulação (58) da seção central (30) de uma primeira posição para uma segunda posição sobre uma parte transversal externa da dita margem externa retilínea (46) de segmento a medida em que a seção central (30) do disco pivota em torno da referida primeira parte de articulação (58) durante a ruptura da seção central (30) substancialmente ao longo do comprimento total da linha de fragilidade (50) pela aplicação de uma força de ação progressiva de pelo menos a dita magnitude predeterminada para a seção central (30) do disco, a dita parte transversal do dito segmento (44) sendo operável para absorver uma parte da força de ruptura aplicada à seção central (30) do disco e para desviar a dita parte da força de ruptura para longe das partes de articulação (58) do disco para auxiliar na prevenção da separação da seção central (30) da seção de flange (24) do disco em sua porção de articulação (58).
2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita seção central (30) do disco de ruptura (22) é de uma configuração planar.
3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita margem externa retilínea (46) do segmento do membro de sujeição (44) possui extremidades opostas que se sobrepõem e se estendem além das respectivas porções de extremidades opostas (52a, 52b) da linha de fragilidade (50).
4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita porção de articulação (358) e a margem exterior retilínea (346) estarem alinhadas longitudinalmente uma com a outra.
5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida seção central (30) do disco de ruptura (22) tem uma porção de borda exterior que é circular, sendo o referido membro de

Petição 870180142477, de 19/10/2018, pág. 7/12 sujeição (36) de configuração anular com a abertura interna (40) do mesmo envolvendo a porção de borda circular da seção central (30) do disco (22), em que a seção central (30) do disco de ruptura (22) tem uma porção expandida maior e uma porção plana menor unitária, a dita parte plana do disco estando em engate com o referido segmento (44) do elemento de sujeição (36), a referida parte expandida da seção central (30) do disco (22) sendo de forma assimétrica.
6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a parte da porção expandida da seção central (30) do disco de ruptura (22) remota da porção de articulação (58) do disco é de uma curvatura tridimensional maior do que a curvatura tridimensional da porção expandida da seção central (30) do disco de ruptura (22) que aproxima-se e funde-se na porção plana da seção central (30) do disco de ruptura (22).
7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita seção central (30) do disco de ruptura (22) ter uma porção expandida que é de forma assimétrica, em que a porção da seção central (30) do disco de ruptura (22) engatada pelo dito segmento (44) do membro de sujeição (36) é de configuração plana.
8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dito segmento (44), quando na sua segunda posição, apresentar uma superfície voltada para fora inclinada (158) engatada pelas porções de articulação (58) do disco (22).
9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a dita linha de fragilidade (50) ser definida por uma série de fendas espaçadas, de ponta a ponta, alongadas (52) que se prolongam através da seção central (30) do disco de ruptura (22), sendo as referidas fendas (52) separadas umas das outras por almas individuais (56) que são unitárias com o resto da seção central (30) do disco (22).
10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que cada uma das ditas fendas (52) é de comprimento maior do que a largura de cada alma (56) entre as respectivas extremidades das fendas adjacentes (52).

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11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que é provido um par dos ditos discos (22, 122), os ditos discos (22, 122) sendo posicionados com um disco (22) sobrepondo o outro disco (122), havendo uma camada de material (64) entre os mesmos impedindo a

5 passagem do fluido através das fendas (52) até a ruptura das almas (56) entre as fendas (52) de cada linha de fragilidade (50, 150) dos respectivos discos, resultando na ruptura da seção central (30, 130) de ambos os discos (22, 122).
12. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado 10 pelo fato de que a seção central (30) do referido disco de ruptura (22) tem uma porção de borda externa que é circular, sendo o referido membro de sujeição (36) de configuração anular com a abertura interna (40) do mesmo envolvendo a porção de borda circular da seção central (30) do disco (22), em que a seção central (30) do disco tem uma porção expandida maior e 15 uma porção plana menor unitária, a referida porção plana do disco (22) estando em engate com o referido segmento (44) do membro de sujeição (36).

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