CN104379468A - 用于加压容器的泄压装置 - Google Patents

Abstract

用于排放内部加压容器(10)的泄压装置(16)和具有包含这个泄压装置的罐底部的气溶胶罐。泄压装置(16)包括在拱顶型罐底部中的压制压力排放装置(30)。压力排放装置的特征在于：大于约500psig的排放压力。此外，在排放压力和容器主体(12)的纵向破裂压力之间的所有压力下，罐底部阻止沿容器主体(12)的机械连接处的外翻和/或故障。

Description

用于加压容器的泄压装置

相关申请的参见引用

本非临时申请要求于2012年6月25日提交的美国临时申请61/663,924的受益权，兹以参见方式引入其全部内容。

技术领域

本公开内容涉及用于内部加压流体容器的泄压装置和具有此种泄压装置的气溶胶罐。

发明背景

加压流体容器广泛地用于封装和分发多种流体产品，包括液体、气体、固体以及前述物质形态的组合。在正常操作条件下，此种容器表现得完全令人满意。然而，在此类容器里内的物质因不当使用、暴露于高温或因任何其它原因而被过度加压的情况下，猛烈的破裂就可能发生。现有技术已经提供了多种用于气溶胶罐的泄压装置，以在灾难性故障之前通过受控的压力释放来避免加压罐的爆炸。许多这样的泄压装置在罐的底部，而另一些则在罐体侧壁或顶部。

仅通过举例，一类泄压装置通过具有材料厚度减小的压制线，在罐底部提供了一个或多个的凹形区域。就这点而言，应当理解的是，术语“压印”或“压制”表示一种移除或移置金属以获取期望的压痕轮廓的加工，在压痕的基部具有衬里连板。压制包括刻痕和/或施压工艺，如本领域技术人员所熟知。在操作中，底部响应于容器内物质的过度加压而沿压制线破裂，从而制造排放开口。由此提供受控的和可预测的压力释放。

用于受控的压力释放的一个已知系统提供在授予Mulawski的专利号为4,513,874的美国专利中。已被发现是高效的另一个系统公开在授予Ferreira等的专利号为7,222,757的美国专利中。又一个高效的系统公开在Ferreira等的公开号为2013/0020320的美国已公布专利申请中。兹以参见的方式引入所有在此表明的参考文件的内容，如同其整体内容已被完全写出。

通常地，在现有装置中，底部的压制线在约380psig到约450psig的内部压力下经历破裂和相应的受控的压力释放。然而，在某些情况下在期望的压力下的排放或许不按预期发生。仅作为举例而非限定，可阻止在预期压力下的破裂和排放的因素可包括因加工变化和/或因形成罐底部的材料的初始材料厚度的变化而引入过浅的压印深度，使得引入之后在压印线基部的余料连板比预期的稍厚。

在许多使用压制底部的排放系统中，在排放装置没有在预期压力下激活的情况下，存在罐底部的反转。也就是说，在通过底部破裂的排放没有按预期在规定压力水平下发生的情况下，压力可最终通过在底部的反转故障而释放，这样底部的凹形拱顶进行外翻，其中底部自我反转以产生膨胀的凸型轮廓，并且通过从主体爆破或分离而最终故障以允许加压物质的逸出。

通常希望，正常排放压力相对较高以避免由于在储存和/或使用期间环境条件的变化而经受的压力下的过早的排放。同时还会希望，罐底部具有引起反转故障的外翻压力，所述外翻压力显著地大于预期排放压力。然而在过去，难以在压制容器底部中实现这样的极限强度水平：其允许容器底部在反转故障发生之前承受显著高于约500psig的压力。因此，设计的排放压力通常低于约500psig，以考虑到因材料厚度等而产生的变化。然而，设计的排放压力不可以设置的太低，否则非预期的过早的排放就可能发生。

因此，仍然需要具有压制压力排放装置的泄压装置，其特征在于：在排放前大于500psig的正常排放压力以及适合的外翻压力以避免反转故障。

发明内容

通过提供用于排放内部加压容器的泄压装置和具有包含这个泄压装置的罐底部的气溶胶罐，本公开内容提供了针对现有技术的优势和替代技术。泄压装置包括在拱顶型罐底部中的压制压力排放装置。压力排放装置的特征在于：大于约500psig的排放压力。此外，在排放压力和容器主体的纵向破裂压力之间的所有压力下，罐底部阻止沿容器主体的机械连接处的外翻和/或故障。因此，在不通过泄压装置排放的情况下，压力通过容器的主体的纵向破裂而释放，不会发生沿机械连接处的外翻和/或故障。

根据一个例示性方面，本公开内容提供了拱顶结构的泄压装置，其适于在容器中的预定压力超过500psig的情况下，排放内部加压的容器内的物质。泄压装置包括与圆形中心平台相交以将平面顶部限定至凹形容器底部的倾斜环形侧壁。圆形中心平台具有设置在泄压装置中心的中心点，以及围绕弧的顶点位于圆形中心平台的中心点的弧而延伸的弧形压印线。弧形压印线所具有的深度提供了厚度不小于0.005英寸的相对余料连板。平台直径与倾斜环形侧壁的高度的比值在约1.3到约2.2的范围之内。泄压装置的特征在于：超过约500psig排放压力，至少700psig的主体破裂压力，以及超过主体破裂压力的底部外翻压力。

通过描述附图示出的某些优选实施例，泄压装置和气溶胶罐的其它目的和优势会变得很明显。

附图的简要说明

图1是一个例示性气溶胶容器的底部立体示意图，所述例示性气溶胶容器包括具有根据本公开内容的泄压装置的凹形拱顶底部；

图2是根据本公开内容的例示性罐底部的平面示意图；

图3是沿图2中的线3-3截取的排放装置关闭时的截面示意图；

图4是示出了罐底部的例示性弧形压印线的示意图；

图5是大体沿图4中的横向于罐底部的压印线的线5-5截取的截面示意图；和

图6是大体沿图4中的线6-6截取的截面视图。

在详细说明本发明的例示性实施例之前，应当理解的是，本发明在其应用或构造上决不限于以下描述中所述的或在附图中示出的部件的细节和布置。确切地说，本发明能够有其它实施例，并且能够以各种方式被实践或被实施。另外，应当理解的是，在此使用的措辞和术语只用于说明的目的，而不应当被认为是限定。例如“包含”及“包括”及其变型的术语在此的使用旨在包含在其后列出的项目和其等同物，以及另外的项目和其等同物。

优选实施例的详细说明

现参考附图，图1示出了容器10，此类型的容器10，例如气溶胶罐，通常用于封装和分发例如喷漆等的加压流体产品。容器具有筒状主体12和限定泄压装置16的拱顶型底部，所述泄压装置16适于在压力增加到超出不低于500psigde的预定水平的情况下，排放容器10内的物质。泄压装置16可用于现有技术已知的任何类型的加压罐上。

仅通过举例且非限定，图2-6示出了根据本公开内容的泄压装置16的例示性实施例。泄压装置优选具有由单件的钢或其它可变形的金属形成的一体化结构。在一个例示性实践中，所述装置可由厚度约0.030英寸且直径约3.730英寸的大体圆形坯冲压形成。在另一个例示性实践中，所述装置可由厚度约0.030英寸且直径约3.730英寸的大体圆形的坯冲压形成。当然，如果需要可使用符合本公开内容原理的其它厚度和尺寸。

通过联合参考图1和图3可以看出，经冲压罐底部可具有围绕大体圆形的平面中心平台22的环形倾斜侧壁段20。环形倾斜侧壁段20和中心平台22由同样的材料制成，并且可具有大体相同的厚度。如图所示，环形倾斜侧壁段20沿其长度可具有大体均匀的倾斜度，这样斜率不沿长度显著地变化。然而，如果需要倾斜侧壁段可同样地具有不同倾斜度的部分。从图2和图4可以最好地看出，弧形压印线30设置为划过中心平台22的表面，使得弧的顶点大体位于平台的中心和位于罐底部的中心。因此，中心平台22相对于罐底部的整个圆周是同心的，并且压印线30的顶点相对于中心平台是居中的。因此，泄压装置16的中心对称轴优选在压制线30的顶点处与弧形压制线30相交并且穿过弧形压制线30。

在例示性构造中，相对于用于相同直径的罐的现有已知罐底部，本公开内容的罐底部的拱顶高度已经增加了。此外，相比于用于相同直径的罐的现有中心平台，本公开内容的中心平台22具有更小的直径。仅通过举例而非限定，根据一个例示性实施例，拱顶型底部可具约0.68英寸的总高度“a”，并且倾斜侧壁段20可具有约0.48英寸的高度“b”，以及约2.58英寸的拱顶直径“c”和约0.88英寸的平台直径“d”。

已发现的是，对于给定的材料厚度，平台直径“d”对侧壁段高度“b”的比值(即，d/b)优选小于约2.2，并且更优选在约1.3到约2.2的范围之内，并且再优选在约1.6到约2.0的范围之内，并且再优选是约1.8。保持促进深的拱顶高度和减小的平面平台直径的此类比率已被发现极大地改善了对底部外翻和故障的阻止。

现参考图4-6，在例示性实施例中，压印线的轮廓优选由约85°到约95°，并且最优选由约90°的弧度“e”来限定。然而，如果需要可使用更大的或更小的弧度。相比类似罐已使用的现有排放结构，压印线30优选形成为提供更大的余料连板厚度。压印线优选形成为提供大于约0.050英寸并更优选至少约0.060英寸或更大的与压制线相对的余料连板厚度。在一个例示性实施例中，泄压装置由单件厚约0.030英寸的电解镀锡的钢片材制成，压印线30可具有约0.024英寸的深度“f”(图5)，从而产生约0.006英寸的相对连板厚度。当然，如果需要可使用其它厚度尺寸。

从图5可以最好地看出，压制线30可具有大体梯形的横截面轮廓。在一个例示性实施例中，泄压装置16由厚约0.030英寸的电解镀锡的单件钢片材制成，压印线30在外部可具有约0.039英寸的宽度"g"，并且在内部可具有约0.011英寸的宽度"h"，但是如果需要可使用其它宽度尺寸。根据一个潜在优选实施例，压制线28的倾斜侧面可配合形成约60°的角度'i"，每个侧面具有约30°的锥缩。从图6可看出，在压印线30的每端，深度沿着相对于表面具有约30°的角度"j"的锥缩逐渐减小。

如前文指出的，根据本公开内容的泄压装置16在明显超过500ps ig的压力下可实施排放。特别是，具有如在此所示出和描述的特征的泄压装置已被发现在约700psig+/-20psig压力下排放稳定。此外，在排放不发生的情况下，通过在约800pisg或更高的压力下的纵向主体破裂而无需发生底部反转或机械接头故障，容器将呈现故障。

如前文所指出的，拱顶高度与中心平台22的尺寸可根据限定比率而相关，以提供超过容器的纵向主体破裂压力的高反转压力。然而，借助于整体构造，直至超过约500psig或更大的显著压力形成时，排放才会开始。就这点而言，在使用已示出和描述的结构时，已发现的是，在正常操作期间，当容器过度加压至约700psig时，底部会沿压制线30张开，从而允许容器排放。在排放未能发生的情况下，压力可增长至超过约800psig的水平，并且容器此后会通过主体12的纵向破裂而故障。通过纵向破裂的故障在至少高于预期排放压力50psig的压力水平下在压印线处发生，并且更优选在高于预期压力约100psig或更大的压力水平下在压印线处发生。重要地，此纵向主体破裂先于底部的反转故障而发生。因此，即使排放并未发生，容器底部可轻易地承受约500psig或更大的压力而不爆破。设计的排放压力和对应于无底部反转的纵向破裂的故障压力之间的显著差别降低了可引起实际排放压力偏离预期水平的在制造过程中的任何变化的影响。因此，即便实际排放压力有非常显著的不一致也不会引起爆破故障。

根据本公开内容的设计关系能够应用于宽范围的标准罐直径。爆破强度可通过在没有压制线的情况下对具有所需的平台直径与拱顶高度的比值的容器施压的重复测试而确认。一旦确认在超过约800psig或更高的压力下爆破发生而无底部外翻，引入如前文所述的弧形压制线，使弧的中心线顶点大体位于平面中心平台22的中心并与容器的中心轴同心。压制线的深度被设置为使得排放通常在500psig或更高的(优选约700psig)的压力水平下发生。此深度可通过重复测试而计算或确定。

已经发现，根据以上规程设计的泄压装置16就可以方便地被复制，并且在超过500psig的高压力水平下易于排放压力的释放，但仍然足以先于任何爆破故障。此外，即便制造的变化导致实际排放压力远比预期的高，因高的爆破强度水平，排放仍然会先于爆破故障发生。

在此给出的所有尺寸仅为例示性的并且绝不限于本公开内容。当然，上述的变型和改动也在本发明保护范围之内。因此，应当理解，在此公开和限定的本发明扩展至前述文字和/或附图所提及的或从其显而易见的个体特征的两个或更多个的所有替代组合。所有这些不同的组合构成了本本发明的多种替代方面。在此描述的实施例阐述了用于实施本发明的已知最佳方式，并能够使本领域技术人员利用本发明。权利要求将解释为包括在先技术所允许程度的替代实施例及等同物。

Claims (20)

1.拱顶结构的泄压装置，适于在容器中的预定压力超过500psig的情况下，排放具有筒状主体的内部加压容器内的物质，所述泄压装置包括：与圆形中心平台相交以将平面顶部限定至凹形容器底部的倾斜环形侧壁，圆形中心平台具有设置在泄压装置中心的中心点，以及围绕弧的顶点位于圆形中心平台的中心点的弧而延伸的弧形压印线，并且其中弧形压印线所具有的深度提供了厚度不小于约0.005英寸的相对余料连板，其中平台直径与倾斜环形侧壁的高度的比值在约1.3到约2.2的范围之内，并且其中泄压装置的特征在于：超过约500psig的排放压力、至少700pisg的主体破裂压力和超过主体破裂压力的底部外翻压力。

2.如权利要求1所述的泄压装置，其中泄压装置具有由单件钢片形成的一体化金属结构。

3.如权利要求2所述的泄压装置，其中倾斜环形侧壁和中心平台具有共同的厚度。

4.如权利要求3所述的泄压装置，其中所述共同的厚度为约0.029英寸或更大。

5.如权利要求1所述的泄压装置，其中平台直径与倾斜环形侧壁的高度的比值在约1.6到约2.0的范围之内。

6.如权利要求5所述的泄压装置，其中平台直径与倾斜环形侧壁的高度的比值为约1.8。

7.如权利要求5所述的泄压装置，其中弧形压印线所具有的深度提供了厚度不小于约0.006英寸的相对余料连板。

8.如权利要求1所述的泄压装置，其中弧形压印线的横截面是梯形的，其深度提供了厚度不小于0.005英寸的相对余料连板。

9.如权利要求1所述的泄压装置，其中弧形压印线的横截面是梯形的，并且延伸了约85°到约95°的角度。

10.如权利要求1所述的泄压装置，其中弧形压印线的横截面是梯形的，其深度提供了厚度不小于约0.006英寸的相对余料连板，并且延伸了约88°到92°的角度。

11.如权利要求1所述的泄压装置，其中弧形压印线的横截面是梯形的，其深度提供了厚度不小于约0.006英寸的相对余料连板，并且延伸了约90°的角度。

12.拱顶结构的泄压装置，适于在容器中的预定压力超过500psig的情况下，排放具有筒状主体的内部加压容器内的物质，所述泄压装置包括：与圆形中心平台相交以将平面顶部限定至凹形容器底部的倾斜环形侧壁，圆形中心平台具有设置在泄压装置中心的中心点，以及围绕弧的顶点位于圆形中心平台的中心点的弧而延伸的弧形压印线，并且其中弧形压印线所具有的深度提供了厚度不小于0.005英寸的相对余料连板，其中平台直径与倾斜环形侧壁的高度的比值在约1.3到约2.2的范围之内，并且其中泄压装置的特征在于：超过约500psig的排放压力、至少700pisg的主体破裂压力和超过主体破裂压力的底部外翻压力，其中主体破裂压力为至少800pisg并且高于排放压力至少50psig。

13.如权利要求12所述的泄压装置，其中泄压装置具有由单件钢片形成的一体化金属结构，并且其中倾斜环形侧壁和中心平台具有共同的厚度。

14.如权利要求13所述的泄压装置，其中所述共同的厚度为约0.029英寸或更大。

15.如权利要求12所述的泄压装置，其中平台直径与倾斜环形侧壁的高度的比值在约1.6到约2.0的范围之内。

16.如权利要求15所述的泄压装置，其中平台直径与倾斜环形侧壁的高度的比值为约1.8。

17.如权利要求15所述的泄压装置，其中弧形压印线所具有的深度提供了厚度不小于0.006英寸的相对余料连板。

18.如权利要求12所述的泄压装置，其中弧形压印线的横截面是梯形的，其深度提供了厚度不小于约0.006英寸的相对余料连板，并且延伸了约85°到92°的角度。

19.如权利要求12所述的泄压装置，其中弧形压印线的横截面是梯形的，其深度提供了厚度不小于约0.006英寸的相对余料连板，并且延伸了约90°的角度。

20.一种气溶胶罐，具有顶部、凹形拱顶底部和在顶部和底部之间延伸的筒状主体，罐底部限定了拱顶结构的泄压装置，所述泄压装置适于在罐中的预定压力超过500psig的情况下，排放罐内的物质，所述泄压装置包括：与圆形中心平台相交以将平面顶部限定至凹形容器底部的倾斜环形侧壁，圆形中心平台具有设置在泄压装置中心的中心点以及围绕弧的顶点位于圆形中心平台的中心点的弧而延伸的弧形压印线，并且其中弧形压印线所具有的深度提供了厚度不小于约0.005英寸的相对余料连板，其中平台直径与倾斜环形侧壁的高度的比值在约1.3到约2.2的范围之内，并且其中泄压装置的特征在于：超过约500psig的排放压力、至少700pisg的主体破裂压力和超过主体破裂压力的底部外翻压力。