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Description
本発明は非断片化、前方作動型圧力解放装置に関わり、生産装置、圧力容器、配管および構造物を高圧力事件から護るために、および/またはガスおよび粉塵爆発など爆発の危険性がある媒体物により破壊的ならびに壊滅的は過圧力となった場合にそれらの装置を排気するために使われる。爆発の危険性は種々のガスおよび石炭、小麦粉、砂糖、金属、およびプラスチックスの様な塵埃粒子と関連して存在する。中でも本発明は、単葉式圧力解放ラプチャーディスクおよび複合型ラプチャーディスク装置に関係し、いつでも予め選定した圧力を超える過圧力状態が生じた場合に破裂して保護域、装置および機器を排気する様に設計されている。圧力解放ラプチャーディスク装置はラプチャーディスクまたはラプチャーディスクアセンブリーを内蔵し、ある場所が過圧力状態または爆発が生じた場合に破裂して排気するが、ここでラプチャーディスクの部分またはラプチャーディスクアセンブリーの部分はディスクの破裂部分やディスクアセンブリーの複合部分を残っているフランジ部またはフランジアセンブリー部から断片化したり分離することなく圧力解放のために全開する。
非断片化圧力解放装置は種々の用途における使用に適応し、これには保護されるシステムが陽圧および負圧の間を行き来する場合でもディスクまたはディスクアセンブリーが破裂することなく対応しなければならないことも含まれ、保護域内が予め設定した圧力値を超えた場合においてのみディスクの破裂部分またはディスクアセンブリーの破裂部分の開口が起こる。
多くの工業工程では爆発的な大火災、または工程の暴走による圧力の急上昇、圧力調整弁など保護装置の故障、および類似の予見できない災害の結果として特定の条件の元において危険な過圧力状態をもたらし得る原料の取り扱いおよび処理を伴う。この点で典型的なのは収納容器または配管に入ったガスまたは塵埃粒子が関連する処理で、スパークの様な不運な事件により自然着火もしくは爆発を起こしその結果筐体、配管または格納容器内に危険な圧力の蓄積をもたらす。単葉ラプチャーディスクおよび通常2つの別個のラプチャーディスクを持つ複合ラプチャーディスクが長い間、予め設定した値の過圧力から容器、配管、ダクトおよび構造物を護るために使われてきている。
長年にわたり爆発ベントが、容器、タンク、バッグハウス、およびこの様な装置に関連する配管などの解放口をフタするために設けられ、この装置が動作中の設備、部品、または構造物が過剰圧力により損傷する前に過剰な圧力を解放してきた。バッグハウスの類はバッグハウス内の高い粉塵濃度のために常に爆発の危険性がある。通常、バッグハウスは1つ以上の解放口を設けて構築され、それぞれの解放口は爆発ベントで閉じられている。バッグハウスが正常の陽圧または負圧で運転しているときは爆発ベントが開口部を密封し、そしてバッグハウスが予め設定した過大の圧力蓄積に曝された場合には破裂または開口して開口部を開きバッグハウス内部を排気する。破裂が早すぎたり遅すぎたりすることを防止するため、爆発ベントは常に特定の圧力レベルで破裂するように設計されていなくてはならない。同様のタイプの危険性は可燃性ガスまたは塵埃粒子を含む処理設備、ガスまたは含塵流体を装置の一つの場所から他の場所または集積場所へ運搬する配管、警告無しに暴走反応または不都合な圧力の蓄積が起こりうる反応容器、および制御不能の爆発または圧力の過剰な蓄積が継続的に安全に対する危険性となるその他の工業的処理設備においてもまた安全に処理されなければならない。
圧力解放装置はまた過圧に対する保護を要する装置、配管、または容器内に起きる陽圧と負圧状態の間の繰り返しにも対応しなくてはならない。この目的のためラプチャーディスク装置を設けることが一般的になっていて、装置の破裂部分の中央膨らみ部が凸凹対向面を呈し、凹面が保護域に面している。この前方作動型膨らみラプチャーディスクは平面ラプチャーディスクよりも保護域内の減圧状態によりよく耐えることができる。さらに、圧力解放ラプチャーディスクアセンブリーは一対の破裂中央部を含み、一方のラプチャーディスクが他方のラプチャーディスクよりも厚い素材から出来ている。膨らみラプチャーディスクの場合、ディスクの凹凸部は相補的に一列に並んでいる。
過去および現在使用されている多くの圧力解放装置には平面および膨らみディスクの双方に破裂部分を規定する弱め線が設けられてきている。弱め線は円形ディスクの場合は半円形で、矩形ディスクの場合は矩形である。弱め線は該当ディスクの破裂部を規定する片側面のひっかき傷、あるいはラプチャーディスク素材を貫通して延び、隣接する端部がディスクの一体化膜で隔てられている一連の細長いスリットのいずれかであってきた。弱め線を規定するためにディスク素材を貫通するスリットが設けられる場合、通常は柔軟な合成樹脂フィルムまたはその類でできた破裂素材が一連のスリットに覆い被さる様に置かれディスクの弱め線が規定する部分の破裂が起きる時までそこから流体が漏れるのを防ぐ。この点において代表的な圧力解放ラプチャーディスクの構造は、ラプチャーディスクの隣接面の間に柔軟な素材を挟み込む2つのラプチャーディスクが相補的に重なり、そして柔軟素材の付加的な細長片が対応する弱め線に直接重なる。
弱め線はひっかき線の形でも、または弱め線を規定する一連の細長いスリットでも、弱め線で規定されたディスクの破裂部分の全周には伸びず、隔たって対向する末端がありこれがディスクの破裂部分の一体化蝶番となりディスクの破裂部分をそのフランジ部分につなぎ止め、そしてこのことにより圧力解放装置のある場所周辺におけるディスク断片化による付随金属断片飛散の災害を防止する。
今までの設計によりラプチャーディスクの構造で非断片化蝶番部が提供されたにもかかわらず、このような蝶番部の製作は過圧力の事件や状況の多様性に対応するためには完全に満足できるものではなかった。蝶番部の幅が大きすぎれば破裂部が破れる圧力がしばしば妥協してしまい、予め選定した値でラプチャーディスクを開くことに失敗してしまう結果となる。他方で、設定した圧力値でラプチャーディスクが完全に開くように蝶番部を狭くすると、一体化蝶番部もまた破裂してしまいディスクの開く部分が周囲の残りのフランジ部から切り離されがちで、これによりラプチャーディスクアセンブリーから高速で飛び出す危険な金属噴射物を生じることになる。
したがって、今までもそして引き続き、予め設定した過圧力値で確実に開きしかもディスクが開く時に破裂部が断片化することに抵抗できる圧力解放ラプチャーディスク装置の必要性がある。爆発保護ラプチャーディスクアセンブリーの設計には広範にわたる排気口および予め設定される異なる破裂圧力に対応でき、製造する素材、素材の厚みおよび中央部が膨らんでいるか否かのみによって左右され、ディスクの破裂部分の断片化を防止するために多数の特別に設計された蝶番構造デザインを必要としないこともまた望ましい。
本発明による非断片化、前方作動型の圧力解放装置は単葉のラプチャーディスクまたは一対のラプチャーディスクのいずれかを含み、いずれにも中央部分および周辺フランジ部分がある。本装置は過圧力から保護すべき構造物または装置と通じている排気口を規定する構造体に搭載できる様に適合している。
本発明によるある実施態様では単葉の膨らみまたは平坦ディスクを有するが、他の実施態様では2枚の相補的な膨らみまたは平坦ディスクを含む。単葉の膨らみまたは平坦ディスクによる一つの実施態様においては、単葉ディスク、または相補的に重なった2枚のディスクのそれぞれにはディスクの中央部分に予め決められた大きさの圧力が作動したときに破裂して開く中央部分を規定する弱め線がある。これら各々のディスクの破裂弱め線はディスクの中央部分の周りに延びる主要線分、および主要部分の弱め線の終端部の延長であり通常C字形状した末端域弱め線を含む。最初は互いの方向に近づきそれから互いから遠ざかる対向するC字形状の末端域弱め線は、ディスク中央部分の蝶番を規定するのに協力する。2枚の重なったラプチャーディスクの場合、平坦でも膨らんでいても、それぞれの弱め線は相互に一列に並んでいる。
ディスクの中央部分にそれぞれの弱め線を破裂させるのに十分な力が加わった場合、弱め線で規定されるディスクの中央部分は開口し圧力解放装置で保護された装置または構造物の領域を排気する。それぞれのディスクの中央部分の蝶番域の切断はその破裂をもたらす弱め線の末端域に作用する力が弱め線の末端域の間の最小幅の蝶番域から逸らされるせいで妨げられる。それぞれの弱め線の末端域が半円形のC字形状でありしたがって連続的に互いの方向に近づきそして連続的に互いから遠ざかるという事実に鑑みて、それぞれのラプチャーディスクが開く際に切断しようとしがちな力を各ディスクの蝶番域の最小幅から逸らす効果があり、このことによりディスクの中央部分がそれぞれのディスクのフランジ部から分離することを妨げている。
排気装置の別の好ましい実施態様においては、個別の補強パネルがディスクの中央部分の表面(中央膨らみ部分があるディスクの場合は凹面)に固定され、C字形状の末端域弱め線がそれぞれのパネルに設けられている。この実施態様の1つの変形においては、ディスク中央部分の弱め線の主長さの終端部が最初に近づき、次いで遠ざかる対向するC字形状の末端域弱め線の端部に接合する。本実施態様の別の変形においては、2枚の個別のラプチャーディスクが設けられ、第1の上側のディスクには主長さの弱め線だけがあってC字形状の末端域弱め線がない。結合した第2のディスクには翼型パネルがあり、これは蝶型部品の一部でもよく、第1のディスクとは離れた側に固定され、上側の第1のディスクの弱め線の主線の終端部と一列に並んだ点から始まる、対向するC字形状の末端域弱め線が設けてある。下側の第2のディスクのパネルが固定されている部分が残りのディスクの中央部分の厚みより大きいということを考えると、ディスクの蝶番部にはさらなる補強が施され、これが末端域弱め線の外側に遠ざかる形状の曲線と相まって、ディスク中央部分の蝶番部の引き裂きおよび切断の防止をさらに高める。
本発明によるすべての実施態様において、弱め線は隣接する一対のスリットの間にそれぞれのディスクの中央部分と一体の膜があり、それぞれのディスクの中央部分の厚みを貫通し端と端が隔たった一連のスリットで規定されることが好ましい。本発明によるすべての実施態様においてディスクの中央破裂部分に弱め線を規定するスリットの隣接する端部の間のディスク素材の一体膜を引き裂くだけの力が加わった場合、ディスクの破裂部分が開き圧力解放装置により保護されていた領域を排気する。弱め線はディスクの中央部分が破裂する際に、外側に遠ざかるC字形状の末端域弱め線を含めてその全長にわたって切り裂かれるにもかかわらず、ディスクの中央部分の蝶番部は引き裂きおよび切断から保護されるのはラプチャーディスクの末端域弱め線を規定するそれぞれのスリット間の膜の破裂を引き起こす力がラプチャーディスクの蝶番部から離れる反対側の方向に切り裂くため、過圧力または爆発により非常に高い圧力がディスクの中央部分に加えられてもディスクの中央部分の蝶番部の完全性を維持し、ラプチャーディスクを実質的に瞬時に開く結果となるためである。
本発明による好ましい実施態様に基づく非断片化圧力解放装置は図面の図1〜8に示すように通常20で指定されるが、予め選定した過圧状態から保護すべき装置または構造物に通じる開口部の上に搭載できるように適応している。装置20は特に処理設備、圧力容器、配管ならびにバグハウスおよびその類を含む構造物を爆発や他の潜在的に破壊および災害をもたらす高圧が引き起こす過圧力から保護するのに特に有用である。装置20は図では円形に描かれているが、ここに示す原則は矩形または他の多角形の非断片化圧力解放装置にもまた適用できる。
装置20は一般にステンレス鋼のような比較的薄く耐食性金属素材でつくられた最上部または最外部のラプチャーディスク22を含む。円形態様のディスク22は環状のフランジを含み、通常は一連の円周上に広がる等間隔の穴26が設けられそれぞれに締め付けボルト(非表示)を受け入れる様に配置され、装置20が爆発のような不都合な過圧力事件や状況から保護すべき構造物または装置の一部を構成するかまたはこれに接続している構造物を支えるために固定するのに役立つ。
装置20の実施態様において、ラプチャーディスク22の中央部分28はその周辺を囲むフランジ部24と一体である。ラプチャーディスク22の中央部分28は中央膨らみ部分28と一体フランジ部24の間の遷移域30となるものと同じ直径の穴が内部にある型押し工具(非表示)内で膨らませて形成されることが好ましい。このようにして、ラプチャーディスク22の中央部分28に形成された膨らみの形状は一般に半ば半球形である。
ラプチャーディスク22の中央部分28の膨らみ部には通常32と指定された半円形の弱め線が膨らみ中央部分28の一部の周りに周囲を取り巻く遷移域30の内側であるがこれに接近して延びている。弱め線32は一連の弓形で、独立した、ラプチャーディスク22の中央部分28の膨らみ部の全厚みを貫通して延びる端が端に隣接したスリット34で構成されていることが好ましい。部分図14に略図が描かれている様に、これは本圧力解放装置のすべての実施態様のスリット構造の典型であるが、各スリット34は対応するスリット34と連通し各スリット34の幅より十分に大きい直径の円形の穴36で終わる。隣接する穴36は等間隔でこれが排気装置の各ラプチャーディスクの膨らみ部分と一体である素材膜38を成す。図1および7から最も明らかなように、各弱め線34の長さは隣接するスリット34の間のそれぞれの膜38の幅より十分に大きな長さである。さらに、弱め線32の対向する最終端部40および42はその間にラプチャーディスク22の中央部分28の膨らみ部の蝶番部44を規定する。最終端部40および42の間の弱め線32の弓形の長さは素材の厚み、破裂圧力パラメータ、解放装置の種類、および工程条件など幾つかの変数により変わることがある。ある好ましい実施態様においては、最終端部40から最終端部42まで延びる弱め線32の弓形は例えば約290度から約295度までとなろう。
図7の分解図に一番よく示されているように、装置20はディスク22と同一の形状および全体寸法であるが、いくらか厚いステンレス鋼で造られることが好ましい第2のラプチャーディスク122を含む。ラプチャーディスク122の中央部分128の膨らみ部は膨らみ部分128と周りを囲む遷移域130で溶け込むラプチャーディスク122の周辺フランジ部124と一体物である。ラプチャーディスク122の膨らみ部分128には遷移域130に隣接するが離れている弱め線132がある。ディスク122の様に膨らみ中央部分128があるラプチャーディスク122の場合、弱め線132はディスク素材の厚みを貫通し最終端部140および142の間に延びる連続で、妨げられることのないスリット132で規定することができる。反対に、弱め線132は図14に図解してある素材膜38と同一の膜で一つずつ分離された一連の独立した、弓形の細長いスリット134で規定することもできる。連続で、妨げられることのない弱め線スリット132はディスク122の素材厚みに頼る膨らみ部分128があるディスクに最もしばしば設けられ、一方一連の分離スリット134を持つ断続する弱め線はディスク122のような平坦なディスクに最もしばしば設けられている。したがって、ディスク122のスリット132をつくり上げている連続で妨げられることのない弱め線を設けるか、または一連の分離した細長い、弓形スリットにより規定される弱め線を設けるかは素材の厚み,工程の条件および圧力解放装置のような特定の用途次第である。さらに、ディスク22および122が重なり相補関係の位置にあるとき、ディスク122の中央部分128はディスク22の中央部分28の膨らみ部内に入れ子になり弱め線132は弱め線32と直接一列に並んでいることは当然である。弱め線132は弱め線32と弓型の長さが同じであってもよく、通常は弱め線32と直接一列に並んでいる。弱め線132は弱め線32と弓型の長さが同じであってもまたは異なる弓型の長さでも良い。弱め線132の最終端部140および142は協同してその間に蝶番部144を規定し通常は上に重なるラプチャーディスク22の蝶番部44と一列に並んでいる。ディスク22の蝶番部44およびディスク122の蝶番部144はそれぞれの弱め線32および132のそれぞれの弓形の長さにより同じ幅の場合も、または異なる幅の場合もある。このように、弱め線32および132の弓形の長さがディスク22および122のそれぞれの蝶番部44および144の幅を調整し、弱め線32および132の相対的な長さ、ならびに結果としての蝶番部44および144の幅はディスク22および122の素材厚み、工程条件および圧力解放装置により変更される。
ディスク122の中央部分128の膨らみ部の凹面146には蝶型形状のサポート部品148が設けられこれには通常は台形の形をした翼型パネル150および152があり一体である中央交叉領域154でつながっている。サポート部品148はラプチャーディスク122の中央部分128の膨らみ部の面146に、領域154がラプチャーディスク22の弱め線32の最終端部40および42の間の中ほどに位置し、同時にラプチャーディスク122の中央部分128の膨らみ部の蝶番部144の弱め線132の最終端部140および142の間の中ほどに位置するような配置でスポット溶接される。
蝶型サポート部品148のラプチャーディスク122の中央部分128に対する方向づけは図面の図3で最もよく見ることができる。図3からサポート部品148はラプチャーディスク122の下側のその面146の上に位置し、パネル150および152の最も外側の弓形端156および158のそれぞれが全体としてラプチャーディスク122の遷移域130と重なる配置であることが観察できる。さらに、図3から明らかなように、図4に描かれたパネル150および152の弓形端156および158は通常ラプチャーディスク122の遷移域130の対応する隣接部分の弓形形状と相補的であり一致する。この意味において蝶型形状のサポート部品148はラプチャーディスク122の面146の半ば半球の形状に一致するように形成されていることも当然である。図4および5、ならびに図3を配置の観点から参照すると、それぞれのパネル150および152はそれぞれ半円形で通常はC字形状の末端域弱め線160および162が設けられ、円形弱め線160の終端164は弱め線132の終端142に隣接する配置になっていることに注目すべきである。同様に、半円形の弱め線末端域162は通常ラプチャーディスク122の弱め線132の終端140と一列に並んでいる。
各末端域弱め線160および162はそれぞれのパネル150および152の厚みを貫通して延びる一連のスリット168から出来ていて個々の隣接するスリット168はサポート部品148を構成する素材と一体の膜170により隔てられている。図7の描写と比べて図4から、スリット168は弱め線132の各スリット134より大幅に短いことも判る。最も重要なことは、サポート部品148のパネル150および152の末端域弱め線160および162は各末端域弱め線160および162の中央部で互いの方向に近づき合いそれから末端域弱め線160および162のそれぞれの終端部172および174が近づくにつれ遠ざかっている。したがって、対向する半円形の末端域弱め線160および162の間の寸法が最も狭いのは通常は対応する末端域弱め線160および162の中点である。
テフロンのような合成樹脂素材の層176をディスク22および122の間に挟み込み各ディスク22および122の弱め線32および132を構成するスリットを通して空気や他の流体が漏れるのを阻止する。望ましくは、同様にテフロンのような合成樹脂素材の比較的細い半円形の細長辺178および179がそれぞれの弱め線32および132と一列に並ぶように層176およびディスク22ならびに層176およびディスク122のそれぞれの間に置かれることが望ましい。細長辺178および179は対応するラプチャーディスク22および122の中央部分28および中央部分128に弱め線32および132と直接一列に並べて接着剤で固定してもよい。このようにして排気装置20の構成要素が組み立てられたとき、ラプチャーディスク122の中央部分128の膨らみ部はラプチャーディスク22の部分28の膨らみ部の内部にそのそれぞれの凹および凸面がテフロン層176ならびに細長片178および179のみで隔てられて納まる。
本発明による排気装置のすべての態様において図6に示した半円形の真空サポートリング182がラプチャーディスク122の下側にラプチャーディスク122の中央部分128の膨らみ部のスリット132と一列に並ぶように設けることが、必須ではないが望ましい。真空リング182の対向する隔たった端部はラプチャーディスク122の中央部分128の膨らみ部の蝶番部144に重なることはなく空けてある。随意的に、一連の間隔を空けた、放射状に延びるタブ184をラプチャーディスク122の中央部分128の膨らみ部の下側の中央部分128に部分的にラプチャーディスク122中央部分の128の膨らみ部を支えるような関係でスポット溶接し、これにより排気装置20に課せられた減圧状況の元でラプチャーディスク22および122の中央部分28および128の膨らみ部が反転することに対する抵抗を増大させることができる。
図9に示された非断片化圧力解放装置220は装置20と、ラプチャーディスク222および322が平坦で中央膨らみ部分を持たない点を除いて同じである。その他に置いては、装置220の構成要素は装置20と全く同一である。したがって、蝶型サポート部品348(図9において破線で描かれている)はラプチャーディスク322の中央部分の下面に溶接されている。部品348のパネル部350および352にはそれぞれC字形状で始めに近づき次いで遠ざかる弱め線(非表示)が設けられ、パネル350および352と一体化領域354でつながっている。蝶型部品348はラプチャーディスク322の中央部分の下面に弓形端部356および358がディスク322の周りにディスク322の中央部分とそのフランジ部の間に延びる想像上の円と一列に並ぶようにスポット溶接されている。ラプチャーディスク222のフランジ部224にはボルトを受け入れる穴226がありラプチャーディスク322のフランジ部のそれぞれの穴と一列に並んでいて、排気装置220により普段は閉じている開口を通じて構造物や装置を排気して過圧力から保護すべき構造物や装置に排気装置220を固定することを可能にする。
排気装置20およびもう一つの排気装置222の操作上の唯一の違いはラプチャーディスク22および222の中央部28に膨らみ部を設けたことにより排気装置20の方が排気装置222より幾分高い減圧状況にも耐えられるということである。双方の場合に、サポート部品148および348はラプチャーディスク22および122の中央部分28および128、ならびにラプチャーディスク222および322の中央部分の耐減圧サポートに寄与している。
操作に当たって、排気装置220も排気装置20のラプチャーディスク122の凹表面の真空サポートリングを除いて同様に作動するので、装置20について言及すると、組み立てた排気装置は爆発や都合の悪い過圧力事件から保護を必要とする構造物や装置の排気口の上に搭載し、ラプチャーディスク22のフランジ24の穴26およびラプチャーディスク122のフランジ部124の穴180を通るボルトで排気装置20を排気口の上にしっかり固定する。過圧力事件が合成樹脂素材の層176ならびに合成樹脂素材細長片178および179による抵抗はもとより、ディスク22の中央部分28の弱め線32のスリット34の間およびディスク122の中央部分128の弱め線132のスリット134の間の膜38、ならびにパネル150および152を通してスリット168および170の間のパネル150および152の素材の破裂に対する抵抗で調整されるラプチャーディスク22の中央部分28およびラプチャーディスク122の中央部分128の破裂圧力を上回るまでに発展した場合、ラプチャーディスク22および122の中央部分28および128のそれぞれが瞬時に開き蝶番部44および144の周りに曲がる。ラプチャーディスク22の中央部分28およびラプチャーディスク122の中央部分128が開きこれにより過圧状態を排気するためには、サポート部品148の末端域弱め線160および162は勿論のこと、弱め線32および132のそれぞれが全長にわたり破れなくてはならない。サポート部品148の弱め線160および162の形状が半円形であるため、ラプチャーディスク22の中央部分28およびラプチャーディスク122の中央部分128に働く引き裂き力はラプチャーディスク22の中央部分28の蝶番部44およびラプチャーディスク122の中央部分128の蝶番部144から逸らされてしまう。末端域弱め線160および162が始めは互いの方向に近づき、それから互いから遠ざかるという事実により、排気装置20に加えられた非常に大きな力が排気口から非常に高いエネルギーを持った発射体が放出することになりかねない中央部分28および128がラプチャーディスク22および122それぞれから切断されるようには作用しない。C字形状の末端域弱め線160および162の非断片化特性に寄与しているのはラプチャーディスク22の中央部分28の弱め線32のスリット34およびラプチャーディスク122の中央部分128の弱め線132のスリット134より大幅に短いスリット160および162を用意していることである。末端域弱め線160および162の弱め線スリットの間の一体素材膜の数がより多いことはスリット34および134のそれぞれの間のより少ない数の素材膜36よりも破裂に対してより多くの抵抗力を与え、このことにより末端域弱め線160および162に弱め線32および132より破裂に対するより多くの抵抗力を与え、このことは近づきそれから遠ざかる弱め線160および162の形状と相まって全体としてラプチャーディスク22および122の部分28および128それぞれの非断片化という特性に寄与している。図8は排気装置20の全体略図でここではラプチャーディスク22および122の中央部分28および128は開いてしまっているが蝶番部44および144は実質的に損なわれておらずこれによりディスク22および122の部分28および128が対応するそれぞれのフランジ部24および124から引き裂かれて排気装置20の下流域、そして特にその場所にいるかもしれない人間に対して災害となりうることを妨げている。
図10、11、12および14〜16に示されている非断片化圧力解放装置420はアセンブリーの下側ディスクには蝶型形状の補強部品が下側ディスクの内面にないことを除き、先に述べた圧力解放装置20および220と構造および動作が類似している。排気装置420を詳細に検討すると、ディスク422の中央膨らみ部分428はそのフランジ部424と一体である。ディスク422のフランジ部424にもまたそこに圧力解放装置20のフランジ部24の穴26と類似した一連のボルト受け入れ穴426がある。
ラプチャーディスク422の中央部分428にはラプチャーディスク22のスリット34と同じ長さと形状のスリット434で規定される弱め線432がある。スリット434は隣接するスリット432の端部の間の素材膜により互いに隔てられている。ここでもまた、弓形スリット434は隣接するスリット432の間の素材の幅より大幅に大きな長さである。
排気装置20のディスク22には弓形弱め線32がありディスク22の膨らみ部分28の周囲に遷移域30に隣接して延びそれぞれの隔たった最終端部40および42で終わるが、ラプチャーディスク422の中央部分428の膨らみ部には半円形の、通常はC字形状の末端域弱め線460および462があり、これはラプチャーディスク122の中央部分128の面146のサポート部品148のパネル150および152の末端域弱め線160および162と同じ形状である。したがって、それぞれの末端域弱め線460および462は弱め線432の終点最終端部640および642から始まりそしてその点から近づきそしてそれからその終端470および472が近づくにつれ遠ざかる。末端域弱め線460および462はラプチャーディスク422の中央部分428と一体の膜で隔てられラプチャーディスク422の中央部分428の厚みを貫通して延びる個別のスリット468でつくられ、ラプチャーディスク422に予め設定した力が加わると弱め線432と共に引き裂かれ破裂する。始めに近づき次いで遠ざかる弱め線460および462は協力してラプチャーディスク422の中央部分428の蝶番部444を規定している。
ラプチャーディスク522は図16に示されそしてラプチャーディスク422の下側にあり、ディスク422と同じ形状でしたがってラプチャーディスク522の中央部分528を作り上げている素材の厚みを貫通して延びる一連のスリット534で規定される周囲を囲む弱め線532を持つ。ラプチャーディスク522の中央部分528の弱め線532のスリット534はラプチャーディスク422の中央部分428の弱め線432を規定するスリット434と同じ長さで同じ位置に合わせてある。半円形でC字形状の末端域弱め線560および562はラプチャーディスク522の中央部分528にありラプチャーディスク422の中央部分428のスリット468と同じ長さの間隔が空き、端が端に隣接した一連のスリットで規定され、そして対応するスリット468と直接一列に並んでいて、これもまたラプチャーディスク522の中央部分528の厚みを貫通して延びる。したがって末端域弱め線560および562も最初は近づきそれからそれぞれの終端572および574が近づくにつれ遠ざかる。装置420の構成要素が組み立てられたとき、半円形でC字形状の末端域弱め線560および562はラプチャーディスク422の中央部分428の同様の形状の弓形弱め線460および462と直接一列に並びかつ下側になる。排気装置20のように、排気装置420にもラプチャーディスク422および522を隔てるテフロンのような合成樹脂素材の層476がある。半円形のテフロン細長辺478および480がラプチャーディスク42の中央部分428の弱め線432およびラプチャーディスク522の中央部分528の弱め線532と一列に並んで層476の両側に設けられている。細長辺478および480の端はラプチャーディスク422の末端域弱め線460および462ならびにラプチャーディスク522の末端域弱め線560および562の開始点で終わる。
随意的に、非断片化圧力解放装置420に先に述べたサポートリング182に類似した半円形のサポートリング482を設けラプチャーディスク522の中央部分528の内面にスポット溶接することもできる。同様に、円周上に間隔を空けてタブ484をリング482に設けラプチャーディスク422および522の減圧に対する抵抗を増すこともできる。ラプチャーディスク522のフランジ部524には一連の穴580がありこれらは爆発などによる不都合な圧力増加から保護すべき構造物や装置に排気装置420を固定するように一列に並べられボルトを受け入れる。
圧力解放装置20にラプチャーディスク428の弱め線432の隣接するスリット間の膜および末端域弱め線460および462のスリット468の間の膜素材を破り、そして同様にラプチャーディスク522の弱め線532のスリット534間の膜および末端域弱め線560および562のスリット568の間の膜素材を破りテフロン合成樹脂の層476および細長辺478および480の限られた抵抗を打ち破るだけの力が加わった場合、ラプチャーディスク422の中央部分428およびラプチャーディスク522の中央部分528は瞬時に破れてこれにより装置420に作用した圧力を解放するための開口をもたらす。ラプチャーディスク422および522の中央部分428および528が開くと、部分428および528はディスク422および522の中央部分428および528の蝶番部分444および544の周りを曲がり、中央部分428および528をラプチャーディスク422および522のそれぞれのフランジ424および524から切り裂くことはない。前述したのと同じように、爆発やその類によりラプチャーディスク422および522に加わった力は、その力はラプチャーディスク422および522の蝶番部444および544から逸らされる。ラプチャーディスク422の中央部分428の末端域弱め線460および462ならびにラプチャーディスク522の中央部分528の末端域弱め線560および562がより多くのスリットで出来ていることがラプチャーディスク422の中央部分428およびラプチャーディスク522の中央部分528がそれぞれのフランジ部424および524から引き裂かれることを防止することに寄与し、このことを図面の図16に概略的に示してある。
図18に示した非断片化圧力解放装置620はラプチャーディスク622の中央部分628およびラプチャーディスク722の中央部分が膨らんでいるというより平坦であるということを除いて排気装置420と同じ構造である。したがって、圧力解放装置620は爆発や他の高圧力事件が起こった場合には排気装置420と同じように動作するが、排気装置420の方が圧力解放装置620の中央部分の反転および開口より幾分抵抗力がある。
排気装置20、220、420および620の好ましい実施態様は約250mmの幅から最大約1500mm、そして約25ミリバールから約1バールの間のどこで破裂するようにも製造できる。たとえば、全体の直径が約1015mmある排気装置の場合、各排気装置ユニットの中央部分の主弱め線の直径は公称で約775から780mmとすることができる。この場合の膨らみ部の直径は約797mmとすることができる。
それぞれのラプチャーディスク22、122、222、322、422および522、622および722は0.5mmのステンレス鋼で作られていることが好ましいが、厚みは約0.15mmから約1.5mmとすることができる。ディスク122、222、422および622は1.2mmステンレス鋼で作られていることが好ましいが、厚みは約0.8mmから約2mmとすることができる。テフロン層176および476は細長辺178および179ならびに細長辺476および480と同様に厚み約0.05mmを持つ素材からが好ましいが厚みは約0.025mmから約0.25mmとすることができる。それぞれのスリット34、134、434および534は排気装置220および620のスリットと同様に、長さは約100mmが好ましいが、約50mmから約150mm長さにすることができる。これらのスリットの間の膜36は幅で約3mmが望ましい。
蝶型サポート部品148および348もまたステンレス鋼で作られていることが好ましく厚みで約1.2mmが好ましい。部品148および348の厚みは約0.8mmから約2mmの間で変化できる。
Claims (13)
- 対向する面を持つ中央部および周辺フランジ部を有するラプチャーディスクと、
前記ラプチャーディスクの前記中央部の片面に固定される一対の補強パネルと、
で構成され、
前記ラプチャーディスクの中央部には、前記ラプチャーディスクの中央部の主要部分の周りに延びる線分を持つ破裂する弱め線が設けられ、
前記弱め線の前記線分は、対向する終点端部を持ち、
前記各補強パネルは、前記弱め線の線分のそれぞれの終点端部と一列に並べられ、
前記各補強パネルは、前記弱め線の線分の各終点端部の延長となる配置で、末端域の弱め線が設けられ、
前記末端域の弱め線は、それぞれ、最外側の終端点を有し、かつ、自身の間に、前記ラプチャーディスクの中央部の一体化した蝶番部分を規定するために間隔を置いて対向し、
前記末端域の弱め線は、互いに向かって近づきあい、それから、前記末端域の弱め線の最外側の終端点が近づくにつれ、互いから遠ざかることを特徴とする非断片化圧力解放装置。 - 前記末端域の弱め線は、連続的に互いの方向に近づき、そして連続的に互いから遠ざかる、請求項1に記載の装置。
- 前記末端域の弱め線は、それぞれ、曲線形状である、請求項1に記載の装置。
- 前記それぞれの末端域の弱め線の前記曲線形状は、実質的に半円形のC字形状の外形である、請求項3に記載の装置。
- 前記補強パネルは、前記ラプチャーディスクの中央部の前記片面に固定され、その補強パネル部分の間に延びかつ相互に接続する一体化領域を持つ蝶型形状のサポート部品の一部である請求項1に記載の装置。
- 前記蝶型形状のサポート部品の前記一体化領域は、前記ラプチャーディスクの中央部の前記一体化した蝶番部分を横切りかつ一列に並ぶように位置する請求項5に記載の装置。
- 中央部と周辺フランジ部とを有する第1のラプチャーディスクと、
中央部と周辺フランジ部とを有する第2のラプチャーディスクと、
一対の補強パネルと、
で構成され、
各前記第1および第2の各ラプチャーディスクは、中央部とフランジ部とを有し、
各前記第1および第2の各ラプチャーディスク中央部は、第1および第2のラプチャーディスクそれぞれの前記中央部の主要部分の周りに延びる線分を持つ破裂する弱め線が設けられ、
前記第1および第2のラプチャーディスクの前記弱め線の線分は、一列に並ぶ相補的な関係で位置し、
前記第1および第2のうちの一方のラプチャーディスクの中央部は、対向する面を持ち、
前記一対の補強パネルは、前記第1および第2のうちの前記一方のラプチャーディスク中央部の片面に固定され、
各補強パネルは、前記一方のラプチャーディスクの前記弱め線の線分の各終点端部と一列に並べられ、
各補強パネルは、前記一方のラプチャーディスクの前記弱め線の線分各終点端部の延長となる配置で、末端域の弱め線が設けられ、
前記末端域の弱め線は、それぞれ、最外側の終端点を有し、かつ、自身の間に、前記一方のラプチャーディスクの中央部の一体化した蝶番部分を規定するために間隔をおいて対向し、
前記末端域弱め線は、それぞれ、最外側の終端点を有し、かつ、自身の間に、前記(ラプチャー)ディスクの中央部と一体化した蝶番部分を規定するために間隔を置いて対向し、
前記末端域の弱め線は、互いの方向に近づきあい、それから、前記末端域の弱め線の前記最外側の終端点が近づくにつれ互いに遠ざかり、
前記第1および第2のうち一方のラプチャーディスクの前記補強パネルの末端域の弱め線の開始点で、前記第1および第2のうち他方のラプチャーディスクの前記弱め線の線分の終点端部が、終点となることを特徴とする非断片圧力解放装置。 - 前記補強パネルは、前記第1および第2のうち一方のラプチャーディスクの中央部の前記片面に固定された蝶型形状のサポート部品の一部であり、
前記蝶型形状のサポート部品は、前記補強パネル部分の間に延びかつ相互に接続する一体化領域を持つ、請求項7に記載の装置。 - 前記蝶型形状のサポート部品の前記一体化領域は、前記ラプチャーディスクの中央部の蝶番部分を横切りかつ一列に並ぶように位置する、請求項8に記載の非断片圧力解放装置。
- 前記補強パネルは、前記第1および第2のうち前記一方のラプチャーディスクの前記片面にスポット溶接された、請求項7に記載の装置。
- 前記末端域の弱め線は、それぞれ、前記ラプチャーディスクの中央部を通して延びる一連の細長い端と端が隔たったスリットで規定され、
前記スリットは、前記ラプチャーディスクの中央部の前記スリットを除く残り部分と一体の個々の膜で相互に離されている、請求項7に記載の装置。 - 前記各スリットの長さが隣接するスリットのそれぞれの端部間の膜の幅より実質的に大きい、請求項11に記載の装置。
- 前記末端域の弱め線は、それぞれ、一連のスリットから形成され、
前記末端域の弱め線のスリットの長さは、前記ラプチャーディスクの中央部の弱め線のスリットの長さより小さい、請求項12に記載の装置。
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