CN101501379B - 具有弹簧钢重闭板的高过压泄放结构 - Google Patents

具有弹簧钢重闭板的高过压泄放结构 Download PDF

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Abstract

一种用于保护受限空间的装置，该装置具有用于解除过压状态的泄放孔并设有泄放单元，该泄放单元具有通常关闭泄放孔的卸压部分，该装置设有在泄放单元的卸压部分打开的情况下大致关闭泄放孔的重闭结构。重闭结构包括通常保持在未关闭泄放孔的弯曲状态的弹性、柔性弹簧钢重闭板。可松开机构与重闭板配合以通常将板保持在其打开位置。致动器连接到可松开机构，用于在泄放单元的卸压部分已打开之后致动该机构以松开重闭板让其根据其固有弹性运动到基本上关闭泄放孔。

Description

具有弹簧钢重闭板的高过压泄放结构
技术领域
本发明涉及用于保护受限空间的泄放装置的改进，该改进装置具有用于解除过压状态的泄放孔。常规泄放装置尤其用于覆盖经受快速压力上升的封闭物上的卸压开口，这种快速压力上升诸如可能发生在集尘室、与集尘室连通的管道支架、处理设备、通向和来自处理设备的管道支架、建筑物、压力容器和可能发生产生高过压的爆炸或不受控制的燃烧事件的其它类型的商业和工业设施中发生爆炸或不受控制的燃烧事件的过程之中。
所述类型的泄放装置具有包括当在受保护区域内发生诸如爆炸或不受控制的火灾之类的预定过压状态时完全地打开的通气部分，由此释放过大的过压并防止对否则会经受潜在灾难性的过压事件的设备、容器、管道支架、建筑结构等的不利损坏。
更具体地说，本发明涉及高过压泄放结构，该结构具有封闭受保护区域的泄放孔的卸压部分，该卸压部分还包括泄放单元的压力在预选过压状态下打开的情况下至少大致封住泄放孔的重闭结构。重闭结构包括弹簧钢泄放孔重闭板，该重闭板通常保持不关闭泄放孔的定位，但泄放单元的卸压部分打开之后可根据弹簧钢的其固有弹性移动到关闭泄放孔的位置。
通过重闭结构在主泄放单元打开之后重新关闭泄放孔的优点包括：
-消除或减少空气的侵入并由此消除或减少氧气的侵入，因此减轻如果受保护区域通过通气开口仍然暴露于周围环境而产生的二次爆炸的影响；
-防止可能对受保护设施造成永久损坏的处理材料的继续燃烧；
-在使用惰性气体、水雾等用作灭火剂的情况下，由于产生的燃烧气体/火焰不能通过泄放孔逸出的事实，可改进对火焰/火灾的抑制；以及
-降低/消除受保护处理区域的污染。
可释放机构设置成与板配合，通常保持板处于其弯曲状态，不在关闭泄放孔的定位。致动器连接到可释放机构以实现在收到来自传感单元的命令时将板释放，传感单元感测泄放单元由于过压状态的打开。
背景技术
防爆泄放口通常设有可破裂金属片，该金属片具有限定形成泄放口的卸压区域的弱化线的刻痕线或中断的狭槽。其中打开防爆泄放口的卸压区域所需要的过压的量由以下因素来决定：所选择的制造防爆泄放口的金属的类型、厚度和物理性质，弱化线的形状和性质，弱化线在防爆泄放口的总体区域上的定位，以及通常是在弱化线上方的一系列间隔开的十字接头以预定相对部署的设置。
美国专利第6,070,365号中示出和描述了这种类型的示例性防爆泄放口，其中矩形卸压板安装在适于横跨卸压开口固定的框架上。一体式卸压板由单片钢、不锈钢、铬镍铁镍合金或其它类似材料板制成，并具有由多个中断狭槽限定的三面弱化线。’365专利中所示的设置在弱化线上方的一系列间隔开的破裂凸片必须在板的卸压区域在由爆炸或快速燃烧火产生的预定高过压下屈服之前破裂。
美国专利第5,036,632号是具有由中断狭槽限定的三面弱化线的常规矩形金属片防爆泄放口的另一实例。可设置一层合成树脂材料等来覆盖弱化线狭槽。在’632专利示出和描述类型的泄放口上也设有可破裂凸片，该可破裂凸片必须在板的中心部分沿狭槽线破裂以释放过压之前断裂。可围绕可破裂金属片的周缘设置弹性密封垫圈。
’632专利的公开内容中提到的美国专利第4,498,261号是在相对低的压力下打开的矩形泄放板，其中将薄片结构描述为中度抗冲击聚苯乙烯、诸如铝合金之类的相对软的金属或完全退火的不锈钢。中断的X图案狭槽延伸穿过泄放板并限定终止于X的顶点的各根弱化线。面积与破裂板相同的薄密封隔膜粘合地粘结到破裂板，并可由聚乙烯、不锈钢或铝制成。美国专利第4,612,739中示出和描述类似结构。
尽管所述类型的现有技术卸压泄放结构确实令人满意地打开和释放受保护空间内的预定过压状态，但这些泄放结构保持打开，由此使受限空间能够持续通达周围大气。在燃烧产物从爆炸或火冲出且释放高压之后，来自大气的氧气通过泄放孔直接可用，这会产生二次爆炸、火灾的恶化或火灾的再次点燃。
发明内容
通常提供用于保护受限空间的装置，该装置具有用于解除过压状态的泄放孔。该类型的装置包括具有封闭地横跨泄放孔的卸压部分的泄放单元。泄放单元的卸压部分在经受受保护区域内的预选过压时打开。
本发明通过设置重闭结构而改进用于解除高过压状态的常规泄放装置，重闭结构用于在泄放单元的卸压部分在预选过压状态下打开的情况下至少大致封住泄放孔。重闭结构包括弹性柔性弹簧钢板，该弹簧钢板在其正常状态处于至少基本上关闭泄放孔的构型和位置。弹簧钢板远离泄放孔弯曲并设置成不在其基本上关闭泄放孔的位置的定位。可松开机构与板配合以通常保持板处于其未关闭泄放孔的定位。致动器连接到可松开机构，用于在泄放单元的卸压部分由于受保护区域内的上述预选过压已打开之后，致动该机构以松开重闭板让其根据其固有弹性从所述定位运动到其基本上关闭泄放孔的所述位置。
传感器较佳地设置成与泄放装置的泄放单元关联，传感器可操作以感测泄放单元的卸压部分由于爆炸或快速燃烧火的燃烧产物之类的不利高过压状态而产生的打开。传感器可操作地连接到致动器以实现当传感器探测到泄放单元的卸压部分打开时致动器松开板以让其返回到关闭泄放孔的位置的操作。致动器响应于来自传感器的信号的操作可控制成仅在预定可变时间延迟之后才将通常保持在远离泄放孔位置的弹簧钢板松开以让其摆动到关闭泄放孔。
在较佳实施例中，缆绳结构可连接到柔性弹簧钢板以保持弹簧钢板不关闭受保护结构的泄放孔，致动结构设置成与缆绳结构关联以根据指令松开缆绳，由此使柔性弹簧钢板能够摆回基本上关闭受保护区域的泄放孔的位置。
附图说明
图1是具有泄放单元的泄放装置的平面图，泄放单元设有常闭受保护结构的泄放孔的卸压部分，其中该装置包括泄放孔重闭结构，该结构具有远离泄放孔弯曲并通过选择性可松开机构保持在其常打位置的柔性弹簧钢板，可松开机构包括形成可松开机构的一部分的用于切断缆绳的切断装置；
图2是图1的泄放装置的基本上示意性的侧视图，示出柔性弹簧钢重闭板处于其受约束的弯曲位置；
图3是图1和2的泄放装置的示意性侧视图，示出泄放单元在预定过压下打开之后弹簧钢板处于其泄放孔关闭位置；
图4是连接到选择性可松开机构的板约束构件之一的局部放大图；
图5是柔性弹簧钢板的一部分的放大局部图，示出板安装到泄放装置的泄放单元上的方式；
图6是用于柔性弹簧钢板的保持缆绳的一部分以及用于根据指令选择性地松开缆绳并由此松开弹簧钢板的螺线管装置的放大、基本上示意性的剖视图；以及
图7是图6所示缆绳保持和松开机构的局部放大水平剖视图。
具体实施方式
图1和2所示的本发明的泄放装置装置10适于安装成常闭形成需要保护以免受不利过压事件影响的区域的结构上的泄放孔。
矩形金属框架构件12可围绕结构的泄放孔例如安装和固定至受保护区域的结构。框架构件12可通常具有限定箱盒的腿节段14，腿节段14围绕对准结构的泄放孔地固定到受保护区域结构，而框架构件12的凸缘节段16与腿节段14的远离受保护区域结构的端部为一体并从腿节段14的该端部向外突出。在这方面应当理解，框架构件12仅是示例性的，且设置多个不同的部件来将泄放装置10与受保护结构的相应泄放孔对准地固定到受保护结构上。
可设置矩形泄放单元压紧构件18，其放置在框架构件12的凸缘节段16上。设置固定到凸缘节段16的外表面并延伸穿过凸缘节段16上相应开口的一系列双头螺栓20，双头螺栓20具有关联的压紧螺母22。
常规复合层叠泄放单元24夹在凸缘节段16和压紧构件18之间并具有大约等于凸缘节段16和压紧构件18的周界尺寸的外尺寸。如图5所示的泄放单元24可例如包括由不锈钢、铬镍铁镍合金、钛、镍或耐盐酸镍基合金（Hastelloy）或类似金属制成的一对泄放板26和28，这对泄放板由中间覆盖片30分开，该中间覆盖片由例如氟化乙烯丙烯（FEP）或者替代地由聚四氟乙烯（PTFE）或全氟烷氧基聚合物（PFA）制成。适合的不锈钢原料可包括类型301、304、316、316L和316LT。泄放板26和28通常具有限定基本上U形弱化线32的一系列间隔开的端对端狭槽，弱化线32形成各泄放板26和28的卸压部分34。各弱化线32的远离其湾部的末端形成卸压部分34的相应铰接区域。中间覆盖片30用于覆盖和封闭限定泄放板26和28上的弱化线32的狭槽。
在泄放装置10的较佳实施例中，如防爆泄放板领域的技术人员所熟知的那样，泄放板26和28可由各种类型、厚度和物理性质的金属原料制成且构成弱化线32的狭槽之间的间距调节成当受保护区域内积聚的压力达到预定过压值时确保泄放板26和28的卸压部分34通过切断相邻狭槽之间的间隙而打开。示例性泄放板26和28可由所选择的金属制成，较佳材料是1.4301不锈钢，其具有约0.2mm至约0.6mm的厚度，且较佳地为约0.4mm。中间覆盖片30厚度可例如为约0.250mm且较佳地从约0.0125mm至约0.30mm。
泄放孔重闭结构36较佳地包括由冷轧型1.4310不锈弹簧钢制成的重闭板38，厚度为约0.6mm至约1.2mm且最佳地为约0.8mm。重闭板的所述屈服点和抗拉强度之间的差值不大于约30％。较佳的是，重闭板的屈服点和抗拉强度分别是至少约1200N/mm2和1450N/mm2。可从比利时梅赫伦（Mechelen）M.V.B-2800的精密金属（PrecisionMetals）购得可用于制造泄放装置30的泄放单元62的示例性弹簧钢材料，包括：不锈钢奥氏体1.4310C1300-冷轧EN10088-2，抗拉强度为1404-1463N/mm2、硬度为431-446HV、且伸长率（A80mm%）11.5-16.5；EN10151AMS5519，抗拉强度为1440-1460N/mm2、硬度为465-468HV、且伸长率（A80mm%）13-16；以及EN10151型，（a）抗拉强度为1325N/mm2、硬度为403HV、且伸长率（A80mm%）A50:9；（b）抗拉强度为1412-1428N/mm2、硬度为429-431HV、且伸长率（A80mm%）1.2；（c）抗拉强度为1397N/mm2、硬度为423HV、且伸长率（A80mm%）A50:4；（d）抗拉强度为1410-1414N/mm2、硬度为400-402HV、且伸长率（A80mm%）1.4；以及（e）抗拉强度为1380-1382N/mm2、硬度为441HV、且伸长率（A80mm%）16-18。
重闭板38的端部边缘部分38a夹在包括框架构件12的凸缘节段16a和压紧构件18的腿部18a的部件之间。固定到凸缘节段16a的双头螺栓20和其上的螺母22用于将重闭板38的边缘部分38a牢固地附连到框架构件12和压紧构件18。从图2观察到重闭板38的其余部分38b沿远离泄放单元24的方向弯曲且是连续弯曲构型。弯曲部分38b的与重闭板的边缘部分38a相邻的节段38b′的曲率比部分38b的其余节段38b″大。
可释放机构39设置成与重闭板38配合，通常保持重闭板处于如图2所示的其弯曲构型，不关闭泄放孔。机构39包括细长杆40，该细长杆40附连到重闭板38的部分38b的节段38b″的与泄放单元34相反的外表面，并较佳地延伸基本上重闭板38的整个宽度。杆40设有与其相反两端相邻的两个间隔较宽的开口42，它们接纳外螺纹双头螺栓44a和44b形式的相应构件，外螺纹双头螺栓44a和44b焊接到重闭板38的部分38b的后表面。每个双头螺栓44a和44b都延伸超过杆40的外表面。在与杆40相邻地在每个双头螺栓44a和44b上设置垫圈46。每个双头螺栓44a和44b上与垫圈46相邻地连接有螺母48。保持结构49包括细长缆绳50，形成可松开机构39的一部分。缆绳50的一端弯转到其自身上以形成夹在双头螺栓44a上垫圈52和54之间的环50a。外部螺母56与双头螺栓44a上的垫圈54配合并将垫圈52和54贴靠缆绳50的端部环50a。类似地，保持结构49的缆绳部分58具有夹在双头螺栓44b的螺母和上的垫圈之间的弯转到其自身上的环，其夹住方式与双头螺栓44a上的缆绳环50a的夹住类似。缆绳部分58的远离双头螺栓44b的端部通过缆绳夹具60连接到缆绳50的中间部分。
从图1可以看出，例如由缆绳夹具60连结的缆绳50的拉伸部分50b和缆绳部分58与杆40关联地形成大致三角形关系的部件，使得重闭板38的最外端上的保持力基本上被平衡，由此使重闭板38不会倾斜。
缆绳50的部分50c的最外部自由端再向弯曲到其自身上并围绕绞轮62环绕。缆绳夹具64固定缆绳部分50c的相邻部分。设置装置66以用于根据指令切断缆绳50的部分50c。装置66可包括切断单元68，该切断单元68具有协作以在夹具60和夹具64之间的位置切断缆绳部分50c的相对刃。
常规构造的传感器70较佳地设置成与框架构件12关联。传感器70可操作以感测泄放板26和28的卸压部分34在预定过压下的打开。传感器70可以是光学的、磁的或切断线型（severed wire type）的。在泄放板26和28的卸压部分34打开时由传感器70产生控制装置66的操作以实现缆绳部分50c的切割的电信号。当切断缆绳部分50c时，重闭板38的固有弹性使板移动到如图3所示的位置，在该位置重闭板38的最外端部与方向向内的板构件72配合，该板钩件固定于腿节段14的与重闭板38的边缘部分38a相对的最内表面，由此基本上封闭泄放孔。泄放板26和28与盖30一起返回到其框架构件12内的位置，尽管通常由于解除受保护区域内过压状态的过程中施加在泄放单元24上的强烈的力而处于明显变形的位置，如图3所示意示出的那样。
泄放装置10可编制成使在感测到卸压部分34由于预定过压状态之后的预定时间间隔内由装置66不启动来切断缆绳50并由此重闭板36不关闭泄放孔。例如，在泄放装置10的某些设施中，释放重闭结构36并将其枢转到关闭受保护结构的泄放孔可能不进行长达五秒，或者如果特定用户需要可以是甚至更长的时段。
在图6和7所示的替代实施例中，使用电动机械装置166作为装置66的替代物。在该情况下，缆绳150的部分150d的外节段围绕螺线管176的弹簧偏置的、常开的电枢174打环。当电枢174在接收到来自传感器70的电指令信号时抵抗弹簧178的力缩回时，缆绳部分150c的环150d从电枢174松开，由此使重闭板38能够如前所述关闭。
图8所示本发明的另一泄放装置110与泄放装置10的不同之处仅在于框架构件112、泄放单元124以及重闭板138都是圆形构型而不是如本发明的其它实施例那样为矩形。泄放装置110的操作基本上与图1-7的本发明相同，连接到重闭板138的缆绳部分150在接收到来自诸如传感器70的传感器的指令时由切断机构切断或由类似于螺线管166的螺线管松开。但是，考虑到装置110的重闭板138的稍微较窄的边缘部分138a，可能需要稍微较厚的弹簧钢材料来确保重闭板138在从其如图7所示的通常受约束位置松开时完全关闭。

Claims (27)

1.一种用于保护受限空间的装置，所述装置具有用于解除过压状态的泄放孔并设有泄放单元，所述泄放单元具有横跨所述泄放孔并关闭所述泄放孔且在经受所述受保护的受限空间内的预选过压时打开的卸压部分，所述装置包括：
重闭结构，所述重闭结构用于在所述泄放单元的所述卸压部分在所述预选过压下打开的情况下至少大致关闭所述泄放孔，
所述结构包括弹性柔性重闭板，所述重闭板在其正常状态处于至少基本上关闭所述泄放孔的构型和位置，
所述重闭板远离所述泄放孔弯曲并设置成不在其基本上关闭所述泄放孔的位置的定位；
可松开机构，所述可松开机构与所述重闭板配合以通常保持所述重闭板处于其未关闭所述泄放孔的所述定位；以及
致动器，所述致动器连接到所述可松开机构，用于以在所述泄放单元的卸压部分由于所述受保护的受限空间内的所述预选过压已打开之后，致动所述机构以松开所述重闭板让其根据其固有弹性从所述定位运动到其基本上关闭所述泄放孔的位置。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述重闭板是弹簧钢材料。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述重闭板是不锈弹簧钢。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述重闭板的屈服点和抗拉强度之间的差值不大于30％。
5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述重闭板的屈服点和抗拉强度分别为至少1200N/mm2和1450N/mm2。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述受限空间设有限定所述泄放孔的部件，所述重闭板设有适于固定到与所述泄放孔相邻的部件的边缘部分。
7.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述重闭板是1.4310不锈弹簧钢。
8.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述重闭板为0.8mm厚。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，设有限定所述泄放孔的部件，所述重闭板具有适于固定到与所述泄放孔相邻的部件的最内部部分。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述重闭板的所述最内部部分是基本上平直的，所述重闭板包括从所述最内部部分远离延伸到所述可松开机构的连续弯曲部分。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述重闭板的所述连续弯曲部分包括与所述平直的最内部部分相邻的最内部节段，所述节段的曲率大于所述重闭板远离所述最内部节段的其余节段。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可松开机构包括在与所述泄放孔相反的一侧固定到所述重闭板的至少一个构件，以及连接到并远离所述构件延伸的保持结构。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述致动器包括可根据指令操作以将所述保持结构与所述构件断开以将所述重闭板松开而让其返回到其基本上关闭所述泄放孔的位置的装置。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述保持结构包括缆绳，且所述可根据指令操作以将所述保持结构与所述构件断开以将所述重闭板松开而让其返回到其基本上关闭所述泄放孔的位置的装置是根据所述指令可操作以松开所述缆绳的电动机械单元。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述可根据指令操作以将所述保持结构与所述构件断开以将所述重闭板松开而让其返回到其基本上关闭所述泄放孔的位置的装置包括可根据所述指令操作以切断所述缆绳的切断刃装置。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述电动机械单元是螺线管。
17.如权利要求1所述的装置，其特征在于，设有可操作以感测所述泄放单元的所述卸压部分在预选过压下打开的传感器，所述传感器连接到所述致动器以探测所述可松开机构的致动，由此能够关闭所述柔性重闭板。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述传感器可操作以将所述致动器的操作延迟预选的时间间隔。
19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述传感器的所述延迟间隔可选择性地变化。
20.一种用于保护受限空间的泄放装置，所述装置具有用于解除过压状态的泄放孔，所述泄放装置包括：
泄放单元，所述泄放单元适于横跨所述泄放孔安装并具有常闭所述泄放孔的卸压部分，所述卸压部分在经受所述受保护的受限空间内的预定过压时可操作以打开；
重闭结构，所述重闭结构安装在所述泄放单元上以在所述泄放单元的所述卸压部分在所述预定过压下打开的情况下至少大致关闭所述泄放孔，
所述结构包括弹性柔性重闭板，所述重闭板在其正常状态处于至少基本上关闭所述泄放孔的构型和位置，
所述重闭板远离所述泄放孔弯曲并设置成不在基本上关闭所述泄放孔的位置的定位；
可松开机构，所述可松开机构与所述重闭板配合以通常保持所述重闭板处于其未关闭所述泄放孔的所述定位；以及
致动器，所述致动器连接到所述可松开机构，用于在所述泄放单元的卸压部分由于所述受保护的受限空间内的所述预定过压已打开之后，致动所述机构以松开所述重闭板让其根据其固有弹性从所述定位运动到其所述基本上关闭所述泄放孔的位置，此时，随着所述重闭板运动到所述基本上关闭所述泄放孔的布署，所述泄放单元的所述卸压部分返回到所述泄放孔。
21.如权利要求20所述的装置，其特征在于，所述重闭板是弹簧钢材料。
22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述重闭板是不锈弹簧钢。
23.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述重闭板的屈服点和抗拉强度之间的差值不大于30％。
24.如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述重闭板的屈服点和抗拉强度分别为至少1200N/mm2和1450N/mm2。
25.如权利要求20所述的装置，其特征在于，所述受限空间设有限定所述泄放孔的部件，所述重闭板设有与所述泄放孔相邻地固定到所述泄放单元的边缘部分。
26.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述重闭板是1.4310不锈钢。
27.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述重闭板为0.8mm厚。
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