ES2245428T3 - Dispositivo de descarga de presion con disco frangible. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de descarga de presión (1) con un disco frangible (4) que cierra una abertura (3) de un recipiente (2) o similar y que, al sobrepasarse una diferencia de presión predeterminada, abre hacia una cavidad (5) de un cesto (K) dispuesto en el lado exterior del recipiente, caracterizado porque el cesto (K), hacia la cavidad de cual abre el disco frangible (4) al sobrepasarse la presión predeterminada, presenta paredes permeables al gas que actúan bloqueando la llama por evacuación de calor, y porque las paredes susceptibles de ser recorridas por el gas están configuradas en su lado exterior como una rejilla (G) de malla ancha, estando depositada detrás de las rejillas (G) una espuma metálica (Sch) de poros abiertos.

Description

Dispositivo de descarga de presión con disco frangible.

La invención se refiere a un dispositivo de descarga de presión con un disco frangible que cierra una abertura de un recipiente o similar y que, al sobrepasarse una diferencia de presión predeterminada, abre hacia una cavidad de un cesto dispuesto por el lado exterior del recipiente, cuyas paredes permeables al gas actúan bloqueando la llama por efecto de la evacuación de calor.

Respecto del estado de la técnica, cabe remitirse, por ejemplo, al documento DE 3822012 A1. El principio activo en ese documento se basa en el "corte de la llama (enfriamiento brusco)". A continuación del disco frangible está dispuesta una cavidad que, según se explica, está cerrada por capas de configuración ondulada de lana mineral o lana de vidrio, así como por capas metálicas perforadas, formando conjuntamente las paredes permeables al gas.

Existe por el documento CH 521534 un dispositivo de descarga de explosión a manera de válvula que presenta una barrera a la llama formada por bandas de chapa arrolladas en hélice, dispuestas una sobre otra, las cuales son de configuración ondulada en una parte de la anchura de la capa. Esto conduce a una estructura rizada que proporciona pasos radialmente dirigidos de sección transversal diferente y a la que se une a manera de lámina la anchura restante sin deformar quedando distanciada en la dirección de subida (principio de intercambio de calor).

Se conoce por el documento US 3,394,843 un sistema de descarga de presión según el preámbulo de la reivindicación 1.

En conocimiento de estos antecedentes, la invención se ha planteado el problema de crear un dispositivo de descarga de presión del género expuesto con una evacuación de calor de alta calidad.

Este problema se resuelve en primer lugar y sustancialmente en un dispositivo de descarga de presión con las características de la reivindicación 1, en donde se consigna que las paredes susceptibles de ser recorridas por el gas están configuradas en su lado exterior como una rejilla de malla ancha que lleva depositada por detrás una espuma metálica de poros abiertos. Esto conduce a una barrera altamente eficaz contra la llama. La repentina demanda de espacio producida por la presión de explosión es tenida en cuenta por el desplazamiento de apertura del disco frangible hacia dentro; no obstante, la llama y el polvo no atraviesan las paredes del cesto hacia fuera. Por el contrario, se "sofoca" la llama en el recorrido a través de la espuma metálica de poros abiertos. En efecto, al circular a través de la misma, se substrae tanto calor de la mezcla de reacción hasta el paso al lado exterior del cesto que no se alcanza la energía de encendido mínima. La consecuencia es la extinción de la llama. La espuma metálica ofrece una estructura homogénea con almas polidireccionales de los poros. La rejilla de malla ancha de las paredes susceptibles de ser recorridas por el flujo aporta al mismo tiempo, aparte del paso de la mezcla de reacción apagada, una bienvenida estabilización del cesto. La rejilla actúa, por decirlo así, como un vendaje periférico a manera de neumático de toda la carcasa.

Se explican seguidamente los objetos de las demás reivindicaciones con respecto al objeto de la reivindicación 1, pero estos pueden ser de importancia también en su formulación independiente. Así, se propone que el cesto sea una carcasa paralelepipédica permeable al gas en cinco lados. El conjunto puede abarcar evidentemente también una forma de carcasa prismática, formando aquí también el quinto lado el techo del cesto asociado invertido. Son imaginables incluso formas cilíndricas. Ventajoso en cuanto a la técnica de asociación es la medida según la cual la abertura del cesto asociada al disco frangible forma una brida que está unida con una contrabrida del lado del recipiente aprisionando entre ellas al borde del disco frangible. De esta manera, en vez de asociarse a un recipiente de una instalación, el dispositivo de descarga de presión puede asociarse también a una tubería de dicha instalación, sobre todo a conducciones de secciones transversales muy diferentes de la corriente de gas portadora de partículas de polvo. Bajo la idea de una solución adaptadora se ha logrado una ejecución ventajosa por medio de un zócalo asociado a la abertura del cesto. Asimismo, se manifiesta como favorable que la rejilla de malla ancha esté formada por una placa exterior. Ésta es portante frente a fuerzas de abombamiento y, por lo demás, es también recambiable. Teniendo en cuenta la configuración paralelepipédica indicada (cubo) de la carcasa, se puede partir de plantillas cortadas de placa completamente iguales entre sí. El "esqueleto" de la carcasa que ha de ser provisto de tales placas exteriores se consigue también de una manera ventajosa en el aspecto constructivo cuando la carcasa es una construcción de un bastidor de tubos con placas exteriores atornilladas a las alas del bastidor y placas de espuma metálica que se extienden entre las alas del bastidor. El conjunto da como resultado una estructura de bastidor comparable, por ejemplo, con la construcción de un acuario. El espesor de las ramas del bastidor se aprovecha aquí convenientemente como espacio de alojamiento para las placas de espuma metálica. Otra característica de la invención consiste en que las placas de espuma metálica son de aluminio con un ancho de poro medio de 10 a 30, preferiblemente 20 ppi. El espesor de la placa de espuma metálica puede elegirse con valores diferentes de conformidad con las condiciones de funcionamiento. Como regla empírica puede cumplirse que el espesor de la placa de espuma metálica esté entre 10 y 60 mm, preferiblemente entre 30 y 50 mm, muy preferiblemente en 40 mm. Teniendo en cuenta la carga a controlar por unidad de superficie y una sección transversal de paso suficiente, es ventajoso que la placa exterior tenga una rejilla rectangular y una anchura de malla de agujero entre 30 y 40 mm. Preferiblemente, los agujeros de las mallas son de configuración cuadrada. Asimismo se propone que las almas de la rejilla entre las mallas de los agujeros de dicha rejilla presenten una anchura de 3 a 5 mm. Se logra una estabilización adicional de la carcasa y eventualmente un apuntalamiento interior de las placas de espuma metálica por medio de una placa de rejilla interior con una superficie de abertura menor que la de la placa exterior. Se puede recurrir aquí a una estructura de tamiz más fina. Se ha previsto que la placa de rejilla interior presente forma angular. Dos placas de rejilla de esta clase se complementan formando una pared cerrada en todo su contorno. Por último, se propone aún que las placas de rejilla interiores partan del techo de la carcasa y se extiendan solamente sobre una altura parcial vertical de esta última. Así, está revestida internamente sobre todo la zona del domo de la carcasa permeable al gas, formando una barrera inicial que actúa cortando el flujo y restringiendo la llama. Finalmente, se logra una ejecución ventajosa por medio de una junta de silicona entre la placa de espuma metálica y la placa exterior, dispuesta en la zona de transición de la placa de espuma metálica y las alas de bastidor de la construcción de bastidor. La junta de silicona puede penetrar parcialmente, anclándose en los poros, en la zona de contacto de la placa de espuma metálica y cierra eventuales intersticios entre el armazón y el relleno (espuma metálica).

Se explica seguidamente el objeto de la invención con más detalle haciendo referencia a un ejemplo de ejecución ilustrado en el dibujo. Muestran:

La figura 1, el dispositivo de descarga de presión en alzado frontal y en forma parcialmente recortada,

La figura 2, un detalle ampliado II de la figura 1,

La figura 3, la vista en planta del dispositivo de descarga de presión en forma también parcialmente recortada,

La figura 4, la sección según la línea IV-IV de la figura 3,

La figura 5, un ala de bastidor de la construcción de bastidor en sección longitudinal,

La figura 6, la sección según la línea VI-VI de la figura 5,

La figura 7, la sección según la línea VII-VII de la figura 4,

La figura 8, un detalle ampliado VIII de la figura 7 ilustrando una junta de silicona,

La figura 9, un fragmento de la placa de espuma metálica de poros abiertos,

La figura 10, la placa de rejilla interior asociada al techo de la carcasa,

La figura 11, la vista en planta de un zócalo que funciona como adaptador entre el recipiente y la carcasa permeable al gas del dispositivo de descarga de presión, mostrando una sección transversal de paso redonda en el lado del fondo,

La figura 12, el zócalo en alzado lateral roto,

La figura 13, una representación correspondiente a la figuras 11, mostrando una sección transversal diferente, es decir aquí rectangular, de la abertura del zócalo, y

La figura 14, una representación correspondiente a la figura 12.

El dispositivo de descarga de presión representado 1 puede asociarse a instalaciones amenazadas por explosión de polvo, por ejemplo a un recipiente 2. Evidentemente, el amarre puede efectuarse también a tuberías de tales instalaciones.

El dispositivo de descarga de presión 1 se encuentra sobre una abertura 3 del recipiente citado 2. Su recorrido hacia fuera se mantiene cerrado por medio de un disco frangible 4. Este último mantiene cerrada la entrada a una barrera antillama hasta el evento. El evento se presenta al sobrepasarse una diferencia de presión predeterminada a la que el disco frangible 4 abre entonces hacia una cavidad 5 de un cesto K dispuesto en el lado exterior del recipiente. Éste presenta paredes permeables al gas.

Conforme a la configuración paralelepipédica o prismática representada de la carcasa que lleva el cesto K con techo superior 6, se ha materializado un total de cinco paredes que pueden ser recorridas por el gas.

A una abertura 7 del cesto K asociada al disco frangible 4 se une una brida 8 que sobresale horizontalmente hacia fuera. Esta última se superpone a una contrabrida 9 del recipiente 2 situada debajo. La brida superior 8 parte del extremo inferior de un zócalo verticalmente orientado 10. La contrabrida 9 del lado del recipiente tiene su origen en el extremo superior de un racor verticalmente orientado 11 del recipiente 2. Las bridas 8, 9 presentan taladros que pueden hacerse coincidir uno con otro. La brida 8 y la contrabrida 9 se han unido una con otra por medio de tornillos de fijación y aprovechando tales taladros. Esto se efectúa aprisionando entre ellas un borde 13 del disco frangible 4 paralelo a las bridas.

Como puede deducirse de la figura 2, se trata de un punto de amarre sellado. Las capas de sellado que se extienden a ambos lados del borde 13 se han designado con 14. Estas se extienden casi por toda la anchura de amarre del borde 13.

En la zona de amarre está situado aún, en el borde 13, un sitio de rotura nominal 15. Éste se extiende siguiendo el contorno, es decir, en forma de un arco de círculo correspondiente en el caso de un disco frangible circular 4, o bien, en el caso de un disco frangible poligonal 4, discurriendo de manera correspondiente en este contorno. Dicho punto de rotura nominal (15) está unido con el borde de manera conocida a través de puentes del material. Mediante un tramo periférico más largo de un puente de esta clase se puede lograr un sitio de amarre a manera de bisagra, con lo que queda prefijado un plegado ordenado a manera de tapa abatible del disco frangible 4.

Partiendo internamente de la zona de amarre, el disco frangible hace transición a un abombamiento plano de forma de domo. La dirección de abombamiento se extiende en la dirección de solicitación del disco frangible 4, es decir, en la dirección del cesto K o de su cavidad 5.

Como puede apreciarse en las figuras 11 y 13, el zócalo 10 puede realizar una función de adaptador, cubriendo zonas diferentes de la sección transversal de los medios de conexión del lado del recipiente, es decir, del racor 11.

Las paredes del cesto K permeables al gas tienen en cuenta una zona de poro fino y una zona de malla ancha. Así, las paredes susceptibles de ser recorridas por el gas están configuradas en su lado exterior como una rejilla G de malla ancha y en su lado interior con una espuma metálica Sch de poros abiertos. Las rejillas G están cubiertas por detrás en al menos la zona de las mallas 16 de los agujeros de dicha rejilla G. La espuma metálica Sch de poros abiertos, de preferencia de poros relativamente finos, posee un armazón de espuma homogéneo con almas polidireccionales que forman los enmarcamientos de los poros y las puertas de transición entre las cavidades de los poros.

En la figura 9 se reproduce con claridad, prácticamente de forma fotográfica, un fragmento de una placa de espuma metálica Sch. Las almas más claras 17 rodean interrumpiéndose y ramificándose a las islas que aparecen sustancialmente oscuras, las cuales constituyen los poros 18 del armazón de espuma.

La estructura citada de la espuma metálica Sch está reproducida también de forma tan natural, al menos parcialmente, en la zona de las paredes y del techo 6 del cesto K, mientras que, por lo demás, se ha representado simbólicamente por medio de un rayado.

La espuma metálica Sch está configurada en forma de placas 19. Estas placas 19 son autoportantes, es decir que no necesitan en sí un armazón de apoyo especial. Las placas 19 de espuma metálica son de aluminio con una anchura de poro de 10 a 30, preferiblemente 20 ppi.

Por lo que concierne al espesor de la placa 19 de espuma metálica, éste se encuentra entre 10 y 60 mm, preferiblemente entre 30 y 50 mm y muy preferiblemente en 40 mm.

Por lo que concierne a la estructura más concreta del cesto, ésta se basa en una construcción de bastidor de tubos con las dimensiones de la carcasa deseada del cesto K que circunscribe la cavidad 5. La construcción de bastidor de tubos citada se compone de alas de bastidor tronzadas 20 con un perfil de cajón. Éste es preferiblemente de sección transversal cuadrada. Un ala de bastidor 20 de esta clase está reproducida aislada en las figuras 5 y 6. Con estas alas de bastidor 20 se erigen columnas de esquina del cesto de sección transversal cuadrada y también traviesas inferiores y cargaderos superiores. Como muestra la figura 4, se pueden emplear también secciones de perfil diferentes de las alas del bastidor, por ejemplo en la zona vuelta hacia el zócalo 10. Sin embargo, la anchura del perfil es idéntica.

Como puede apreciarse en la figura 6, las alas de bastidor 20 pueden estar cerradas por placas frontales 21, teniendo en cuenta agujeros de fijación 22 que en parte presentan rosca. Éstos están formados también en los lados longitudinales de las alas de bastidor 20 de una manera adecuada para el montaje. Se aplica así un atornillamiento mutuo y también para las placas exteriores 23 del cesto K que presentan la rejilla G de malla ancha.

La configuración de la sección transversal de las alas de bastidor 20, prácticamente cuadrada en todas partes, abre en el dorso de las placas exteriores atornillables 23 del cesto K, por decirlo así, unos pozos de alojamiento para las placas 19 de espuma metálica que revisten la cavidad 5 del cesto K. Tales pozos se extienden entre las alas del bastidor tanto con respecto a las paredes como también con respecto al techo 6 de la carcasa. Las placas 19, que, en vista del contorno de celosía, se sujetan con un efecto que va de relleno a autoapriete, están cortadas a una medida correspondiente.

La placa exterior 23, tanto en su aplicación con respecto a las paredes como con respecto al techo 2, representa con respecto a las primeras una rejilla rectangular G y con respecto al techo 6 una rejilla G de contorno cuadrado. Ambas materializaciones presentan una malla de agujero cuadrada 16 entre 30 y 40 mm de longitud de lado. Las esquinas están redondeadas en forma cóncava. Las almas de la rejilla 24 entre las mallas 16 de los agujeros poseen una anchura de 2 a 5 mm. El lado más largo del rectángulo de las paredes discurre en dirección vertical.

Los tornillos de fijación que atraviesan taladros 25 de las placas exteriores 23 situados de manera congruente con los agujeros de fijación 22 de las alas del bastidor, etc. se han designado con 26.

El cesto K o su carcasa lleva asociada una placa de rejilla interior 27 alojada en la cavidad 5. Esta placa, sujeta en la construcción de bastidor de tubos, parte del lado inferior del techo 6 de la carcasa. Está perforada y ofrece a la rejilla una superficie de abertura más pequeña que la de la placa exterior descrita 23.

El enrejillado, proporcionado también por mallas de agujeros 28, es de contorno redondo. Según la representación de la figura 4, este enrejillado se extiende sobre más de la mitad inferior de la superficie de la placa de rejilla verticalmente orientada 27.

La placa de rejilla 27 puede actuar apoyándose al mismo tiempo desde dentro con respecto a las placas 19 de espuma metálica, pero, por otro lado, funciona también como una pared deflectora con respecto a la onda de presión que irrumpe desde abajo y que despliega una componente hacia fuera. Sin embargo, es preferible una distancia libre aún recorrible por detrás por el flujo con respecto a la placa 19 de espuma metálica.

Para obtener aquí un equipamiento uniforme, es favorable prever cuatro de estas placas de rejilla interiores 27. A este respecto, se manifiesta como ventajoso que la placa de rejilla interior presente forma angular, es decir que, plegada en diagonal, se continúe en una pared contigua susceptible de ser recorrida por el flujo. La configuración en ángulo recto puede ser imaginada a la vista de la figura 4, en la que el lado izquierdo del ángulo está representado en su superficie frontal.

Puede apreciarse que las placas de rejilla interiores acodadas 27 se proyectan solamente más allá de una longitud parcial vertical del cesto K. La relación es tal que se ofrece desde dentro para una solicitación directa la zona de superficie mayor de la espuma metálica Sch.

Tanto las partes de la construcción de bastidor de tubos del lado del techo como las del zócalo 11 están provistas de angulares de tope 29 que, ciñéndose a las esquinas, proporcionan un apuntalamiento directo de las placas 19 de espuma metálica.

Con respecto a las figuras 7 y 8, cabe aún consignar una junta de silicona 30. Esta ejerce al mismo tiempo una función de sujeción. Ésta está materializada por una capa de este material entre la placa 19 de espuma metálica y la placa exterior 23, dispuesta en la zona de transición de las placas 19 de espuma metálica y las alas de bastidor 12 de la construcción de bastidor. Como puede apreciarse, se presenta un sellado exterior de cierre de juntura entre la construcción de bastidor de tubos citada y la espuma metálica Sch alojada de forma protegida y apoyada en la placa exterior 23 hacia fuera. El funcionamiento del dispositivo de descarga de presión descrito 1 es, en forma brevemente resumida, el siguiente: La entrada, es decir, la abertura 7 de la carcasa, está cerrada por el disco frangible 4. Al romperse el disco frangible 4 debido a una explosión, inciden llama y polvo sobre el material de la pared configurado como espuma metálica Sch que reviste la cavidad. Al circular el flujo por la espuma metálica Sch, se substrae tanto calor de la mezcla de reacción hasta el paso de la misma al lado exterior del cesto K que no se alcanza la energía de encendido mínima. El resultado es una extinción de la llama. Se presenta un almacenamiento de la energía calorífica a la manera de un intercambiador de calor.

Todas las características descritas son (por sí solas) esenciales para la invención. En la descripción de la solicitud se incorpora por esta referencia en su totalidad también el contenido de divulgación de los documentos de prioridad correspondientes/adjuntos (copia de la solicitud anterior), con la finalidad también de acoger características de estos documentos en reivindicaciones de la presente solicitud.

Claims (19)

1. Dispositivo de descarga de presión (1) con un disco frangible (4) que cierra una abertura (3) de un recipiente (2) o similar y que, al sobrepasarse una diferencia de presión predeterminada, abre hacia una cavidad (5) de un cesto (K) dispuesto en el lado exterior del recipiente, caracterizado porque el cesto (K), hacia la cavidad de cual abre el disco frangible (4) al sobrepasarse la presión predeterminada, presenta paredes permeables al gas que actúan bloqueando la llama por evacuación de calor, y porque las paredes susceptibles de ser recorridas por el gas están configuradas en su lado exterior como una rejilla (G) de malla ancha, estando depositada detrás de las rejillas (G) una espuma metálica (Sch) de poros abiertos.

2. Dispositivo de descarga de presión según la reivindicación 1, caracterizado porque el cesto (K) es una carcasa paralelepipédica permeable al gas en cinco lados.

3. Dispositivo de descarga de presión según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque una abertura (7) del cesto (K) asociada al disco frangible (4) forma una brida (8) que está unida con una contrabrida (9) del lado el recipiente aprisionando entre ellas al borde del disco frangible (4).

4. Dispositivo de descarga de presión según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por un zócalo (10) asociado a la abertura (7) del cesto (K).

5. Dispositivo de descarga de presión según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la rejilla (G) de malla ancha está formada por una placa exterior (23).

6. Dispositivo de descarga de presión según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la carcasa es una construcción de bastidor de tubos con placas exteriores (23) atornilladas a las alas (20) del bastidor y placas (19) de espuma metálica que se extienden entre las alas (20) del bastidor.

7. Dispositivo de descarga de presión según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las placas (19) de espuma metálica son de aluminio con una anchura de poro de 10 a 30, preferiblemente 20 ppi.

8. Dispositivo de descarga de presión según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el espesor de la placa (19) de espuma metálica está entre 10 y 60 mm, preferiblemente entre 30 y 50 mm y muy preferiblemente en 40 mm.

9. Dispositivo de descarga de presión según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la placa exterior (23) tiene una rejilla rectangular con una anchura de las mallas (16) de los agujeros comprendida entre 30 y 40 mm.

10. Dispositivo de descarga de presión según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las almas (24) de la rejilla entre las mallas (16) de los agujeros de dicha rejilla (G) presentan una anchura de 3 a 5 mm.

11. Dispositivo de descarga de presión según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por una placa de rejilla interior (27) con una superficie de abertura menor que la de la placa exterior (23).

12. Dispositivo de descarga de presión según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la placa de rejilla (27) presenta forma angular.

13. Dispositivo de descarga de presión según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las placas de rejilla interiores (27) se extienden partiendo del techo (6) de la carcasa y tan sólo sobre una longitud parcial vertical de la misma.

14. Dispositivo de descarga de presión según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por una junta de silicona (30) entre la placa (19) de espuma metálica y la placa exterior (23), dispuesta en la zona de transición de la placa (19) de espuma metálica y las alas de bastidor (20) de la construcción de bastidor de tubos.

15. Dispositivo de descarga de presión según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque detrás de las rejillas (G) está depositada una espuma metálica (Sch) que las cubre en al menos la zona de las mallas (16) de los agujeros de dicha rejilla (G).

16. Dispositivo de descarga de presión según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la espuma metálica (Sch) posee un armazón de espuma homogéneo con almas polidireccionales.

17. Dispositivo de descarga de presión según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, respecto de las placas de rejilla interiores (27), la relación es tal que se ofrece desde dentro para una solicitación directa la zona de superficie mayor de la espuma metálica (Sch).

18. Dispositivo de descarga de presión según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la espuma metálica (Sch) está configurada en forma de placas autoportantes (19).

19. Dispositivo de descarga de presión según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en el borde (13) del disco frangible (4) se encuentra una línea de rotura nominal.