JP4398588B2 - 爆発弁 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、バッグハウス、バッグハウスへのダクトの配管、またはダクトの配管の上流の設備において爆発等の間に起こりうるような急速な圧力の上昇にさらされる密閉空間の安全用開口部を覆うための爆発弁（ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｖｅｎｔ）に関する。詳しくは、本発明は、爆発弁が設置された密閉空間があらかじめ決定された大きさの圧力の上昇にさらされた場合に確実に開放しまたは開口し、早期に低い圧力レベルで開放したり密閉空間が大気圧より低い状態にさらされた場合に陥没したりすることのない爆発弁に関する。爆発弁は、独自に設計されまたは形成され、個々の圧力サイクルのおのおのでは弁を開放させるには不十分であるような継続的な圧力サイクリングに、長い時間耐える。
【０００２】
爆発弁は、一般的に、バッグハウス、タンク等のような密閉空間における安全用開口部を覆い、密閉空間内の危険な圧力の上昇を防止するために用いられる。例えば、バッグハウスは、常にバッグハウス内の高濃度のダストのために爆発の危険にさらされている。したがって、バッグハウスは、典型的には、複数個の圧力安全用開口部とともに形成され、爆発弁がこれらの開口部の上に配置される。爆発弁は、バッグハウスが通常の圧力で作動している場合には、開口部を封止しており、バッグハウスがあらかじめ決定された過度の大きさの圧力上昇にさらされた場合に、開放しまたは開口して開口部を露出し、バッグハウスの内部を開放する。爆発弁は、早すぎたり遅すぎたりする開放を防止するために、特定の圧力レベルで確実に開放するように設計されなければならない。
【０００３】
バッグハウスはよく真空状態にもさらされ、特に、そのフィルターが洗浄される間においてさらされる。バッグハウス外の大気圧は爆発弁に内側方向の力を加え、その力は弁を陥没させやすい。加えて、バッグハウスは、加圧状態と真空状態との間を頻繁に循環し、それにより爆発弁は前後に屈曲する。例えば、ダストをその上に集めるバッグフィルタの表面に対して空気のパルスを放出し、フィルタの表面から粒子を除去してフィルタバッグの下の集塵地域に粒子を落とす、ということは一般的操作である。このフィルタバッグ表面の洗浄によりバッグハウス内に圧力較差が発生し、それにより防御弁の圧力サイクリングがもたらされる。そのような圧力サイクリングの間、弁パネルは出たり入ったりの運動を行う。したがって、爆発弁は密閉空間の内部方向に陥没することなく、真空圧、および、加圧状態と真空状態との間の循環に耐え、または抵抗するようにも設計されなければならない。
【０００４】
先行技術の爆発弁は、典型的には、パネルを具備し、パネルはスリットであるかまたは低強度の線を形成しており、一方の側の圧力の上昇にさらされた場合に開裂しまたは開口する開裂部分を形成していた。あらかじめ決定された大きさの圧力の上昇にさらされるまで閉鎖状態でパネルを保持するために、複数個のコネクタまたは開裂タブがスリットまたは低強度の線の上に配設されていた。
【０００５】
不幸なことに、これらのタイプの従来の爆発弁は、設定された開放圧力レベルより下または上の圧力レベルで開口することが頻繁にあった。それは、パネルが開裂タブのすべてにわたって力を均等に分配しなかったために、いくつかの開裂タブが早期に破損したためである。それらの先行技術においては、１またはそれより多い開裂タブが早期に破損すると、いわゆる「ドミノ効果」によって残りの開裂タブがその後すぐに破損することが知られている。そのような早期の開口を防止するために、弁にはよく追加の開裂タブが配設されてきた。しかし、これにより、パネルが「遅く」または設定された開放圧力より高い圧力レベルで、開口することが頻繁に起こった。
【０００６】
洗浄用空気をバッグフィルタに対して放出させるために、バッグハウスを６秒毎と同じ程度頻繁に起こるタイムサイクルにさらすことは珍しくない。その場合、弁パネルは、年に５０万回より多くのサイクルにさらされることになる。バッグハウスのフィルタ部材の洗浄を行う手順は、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｒｏｇｒｅｓｓにより発行された「Ｏｐｔｉｍｉｚｅ Ｐｕｌｓｅ Ｊｅｔ Ｄｕｓｔ Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ」という題の論文、１９９７年８月、ｐｐ．５８−６１、およびＰｏｗｄｅｒ ａｎｄ Ｂｕｌｋ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇにより発行された「Ｆｉｖｅ Ｗａｙｓ ｔｏ Ｕｐｇｒａｄｅ ｙｏｕｒ Ｐｕｌｓｅ−Ｊｅｔ Ｂａｇ Ｈｏｕｓｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ Ｌａｔｅｓｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」という題の論文、１９９７年１０月、ｐｐ．６１−６７に詳細に記載されている。バッグハウスフィルタ洗浄工程の急速で断続的なサイクリングにより、爆発弁およびその開裂タブは前後に屈曲しまたは湾曲し、その結果、開裂タブの消耗および破損が起こりうる。これはつぎのことを意味する。即ち、爆発弁は、前記量のオーダーの圧力サイクルにさらされるバッグハウスに用いられるには、パネルの開裂部分を特定するための低強度の線の早期破損を回避するために、十分に頻繁におこる原理のために交換されなければならず、それは弁パネルが特定の期間さらされる圧力サイクルの数に依存する。
【０００７】
従来の爆発弁の他の限界は、高真空の圧力に耐えるための能力の不足に関する。バッグハウスのような密閉空間は、頻繁に、爆発弁が開裂するように設計されている開放圧力よりもはるかに過度の真空圧力にさらされる。これらの高真空圧力は、開裂タブの破損や、爆発弁のパネル全体の内側への陥没を引き起こす。したがって、従来の爆発弁がそのような用途に用いられる場合には、爆発弁を強化するか、ただし強化は重量およびコストを増加させるが、または別の真空防御パネルと共に用いるかしなければならない。
【０００８】
米国防火協会（ＮＦＰＡ）は、重量制限に関し、鉄材料が爆発弁への加工に用いられるときには、前記材料は厚さ約０．０６０インチを超えないべきである旨を実際に提案する勧告を発行している。これは、重要で特異な圧力パラメータにより特徴づけられる爆発弁の製造に重要な制限を課す。真空圧力耐久値が強くなるほど、弁材料は苛酷で特異な圧力の要求に応じるために厚くならなければならない。
【０００９】
上述の観点からすれば、本発明の目的は、密閉空間内の過度の圧力の上昇をより効果的に防止する改良された爆発弁を提供することである。
【００１０】
本発明のより特異な目的は、選択された圧力レベルでより確実に開放しまたは開口し、それより低い圧力レベルで早期に開放することのない爆発弁を提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、弁が開放圧力または真空圧力にさらされたときに、比較的より均一な時間で開裂タブが破損するように、開裂タブの上に力を分配する爆発弁を提供することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、設定された開放圧力より過度の真空圧力に耐えることができ、陥没することのない爆発弁を提供することである。
【００１３】
本発明の更なる目的は、弁が作動している環境の温度変化の結果としておこる弁が開放する圧力の変化が、より小さい爆発弁を提供することである。
【００１４】
本発明の一層更に重要な目的は、従来の場合よりも、圧力サイクルの重要な高い値に耐えることができ、逆に弁の開放特性に影響を及ぼすことのない爆発弁を提供することである。
【００１５】
本発明は、バッグハウスのような密閉空間の開口部を覆うための改良された爆発弁を提供するために、以下の本発明の好ましい実施態様の説明により明らかになるこれらの目的および他の目的を達成する。好ましい爆発弁は、概して、密閉空間の開口部の周囲に連結するための周縁部フランジ、その内部に位置しフランジに回動自在に連結されている圧力安全パネル、およびフランジに回動自在に連結されていないパネルの部分を留めるための複数個のコネクタまたは開裂タブを含む。圧力安全パネルは、密閉空間が通常の作動圧力にさらされる場合には、開口部を覆い、または実質的に密封する。あらかじめ決定された大きさの圧力の上昇にさらされた場合に、コネクタは破損しまたは分離し、弁周辺部の周囲のスリットによって形成された弁の内側のパネル部分が開口することが可能となり、これにより密閉空間の開口部が露出される。
【００１６】
本発明に従い、圧力安全パネルは、複数個のドーム状部分とともに形成され、ドーム状部分はそれらの間に少なくとも一個のブリッジを形成する。ドーム状部分およびブリッジはパネルを強化し、それによりパネルは、密閉空間が圧力の上昇にさらされた場合にコネクタの上により均一に力を分配する。これにより、すべてのコネクタが比較的より均一な時間に解放されるようになり、それによりパネルは選択された開放圧力レベルでより確実に開口する。これにより、パネルが早期に開口する傾向が減少する。
【００１７】
ドーム状部分は、配設されたコネクタがほぼパネルの圧迫方向または開口方向に伸張することも許す。この配置により、開裂タブの屈曲または湾曲が減少し、または、密閉空間が加圧状態と真空状態との間で循環される場合にパネルの中央部をその周縁部フランジ部に接続するコネクタの解放が減少し、したがって、更にはパネルが早期に開口する傾向が減少する。
【００１８】
図１−図１０の実施態様
図１−図１０は、本発明の第一の好ましい実施態様に従って構成される爆発弁１０を図示する。爆発弁１０は、爆発に起因する圧力の極端に急速な上昇にさらされるバッグハウス、タンク、穀物用サイロ、または他の密閉空間１４の開口部１２の上に配設されるよう設計される。
【００１９】
図１に最もよく図示されているように、爆発弁１０は、概して、密閉空間１４の開口部１２に対して全体的に外接するように配設されるよう設計される周縁部フランジ１６または周辺部、その内部に位置しフランジに回動自在に連結されている圧力安全パネル１８、およびフランジ１６に回動自在に連結されていないパネル１８の部分を連結するための複数個のコネクタ１９を具備する。パネルは、密閉空間が通常の作動圧力状態にある時間における、開口部を実質的に密封している図１に示される通常の閉鎖状態から移動可能であり、密閉空間が爆発のような事態を伴う過度の圧力の上昇にさらされた場合には移動し、開口する。コネクタは、通常、パネルを閉鎖状態に保持し、パネルが開口しうるようにあらかじめ決定された大きさの圧力の上昇に密閉空間がさらされた場合に、開裂しまたは破損する。
【００２０】
より詳細には、爆発弁１０は、長方形の開口部を覆うためには好ましくは長方形であるが、図１６および図１７に示されるような円形、またはその他の等価の形状であってもよい。周縁部フランジ１６は、長方形の枠の形状であり、対向する上部および下部ならびに対向する左部および右部を有する。以下により詳細に述べるように、これらの部分のおのおのは間隔を置かれて配置された複数個のフランジ孔３２を有し、フランジ孔はそれを通して密閉空間１４の開口部１２の上に、爆発弁１０を解放自在に固定するために適当な、ボルトおよびそれと組になるナットのような留め具を受ける。
【００２１】
圧力安全パネル１８は、対向する表面および裏面３４、３６（図２）、対向する上部および下部マージン３８、４０（図１）、ならびに、対向する左側部および右側部マージン４２、４４を表す。パネルの上部マージンは、ヒンジ２２によって周縁部フランジ１６の上部に回動自在に連結される。パネルは、上述したように、閉鎖状態と開放状態との間でヒンジの周囲を移動可能である。当業者には、爆発弁は多数の異なる方向のいずれか一個の開口部１２の上に位置することができ、ヒンジは開口部の両側部または下部に隣接して配置することができる、ということが分かる。
【００２２】
好ましい態様においては、周縁部フランジ１６および圧力安全パネル１８は、全体的に、ステンレススチール、インコネルまたは他の適切な材料の単一のシートから形成される。パネルの三つの側部は、パネルがその周囲で開口しまたは開放するヒンジ構成部分２２を形成する連続するスリット２０または低強度の線を形成するために切られている。周縁部フランジおよび圧力安全パネルは、独立して形成され、ヒンジまたは他のコネクタにより回動自在に連結されてもよい。本発明の好ましい一態様においては、スリット２０の形成の間に、パネルに二つまたはそれより多い非切断領域が残ってもよい。これらの非切断領域は、コネクタ１９がパネル１８に適当に固定された後、弁１０の最終的な製造の間に切断される。
【００２３】
爆発弁１０の製造に用いられる材料の種類および厚さは、弁の開放限界に影響を与えるものであり、したがって設計上選択される事柄である。好ましい材料は、シリーズ３００のステンレススチールから選択され、３００、３０４または３１６のタイプが好ましく、または適切なインコネル合金から選択される。上述したように、材料の厚さは約０．０６０インチを超えるべきでなく、実際は個別の用途の要求に応じて選択される。１２×１８インチの弁パネルの場合には、約０．０２４インチの材料の厚さが満足させるものであると分かっている。２４×３６または１８×３５インチのパネルに対しては、好ましい材料の厚さは約０．０５０インチである。例えば、全体が２４×３６インチの大きさで上記厚さの圧力安全パネルであって、以下に述べるような本発明の図１−図１０の好ましい実施態様に従って構成される圧力安全パネルは、−３ｐｓｉｇの耐久真空限界および１．１１０ｐｓｉの開放圧力限界を有する。更に、パネルは１，０００，０００回の量の圧力サイクルに耐え、弁は破損しないことが分かった。
【００２４】
本発明に従い、圧力安全パネルは、ドーム状部分の間の複数個の連結ブリッジ５４、５６、５８により区切られた複数個の外側に延び広がるドーム状部分４６、４８、５０、５２により形成される。図２に図示されるように、１８×２４インチのパネルの周縁部フランジから測定されるドーム状部分の高さ「ｘ」は、約１．３インチである。より大きい安全パネルにおいても、ドームのおのおのは、通常、高さが約１．５インチを超えない。好ましい態様においては、爆発弁は、四個のドーム状部分および三個の中間連結ブリッジを有する。とはいえ、何個のドーム状部分を有していてもよい。ドームは、爆発弁の全体の大きさに関係なく、幅（谷部から谷部の大きさ）が、約４と１／２インチから約６インチまでである。
【００２５】
ドーム状部分４６−５２およびブリッジ５４−５８により、パネルは硬くなり、剛性を加えられ、等しく均一な方法で開口するようになる。パネルの硬さおよび剛性により、密閉空間が圧力の上昇にさらされた場合に、パネルがコネクタ１９に均一な力を加えるようになる。これは、以下により詳細に述べるように、コネクタが「ドミノ効果」の結果として早期に破損することを防止し、パネルが選択された開放圧力限界で確実に開口することを保証する。好ましい態様においては、ドーム状部分４６−５２およびブリッジ５４−５８は、ヒンジ２２から直交して伸張している。ブリッジはパネルの最も硬い部分である。したがって、この配置により、パネルは更に強化され、硬くなり、パネルが開口する間に屈曲しまたは湾曲することを防止する。
【００２６】
スリット２０は、ドーム状部分４６−５２の周辺部よりわずかに内側に形成されるので、図２に図示されるように、フランジのわずかに上に位置するようになる。したがって、スリットは、密閉空間の壁から短い距離で置かれ、圧力安全パネル１８の斜めの部分に位置する。パネル安全部１８の製造においては、好ましくは、ドーム状部分４６−５２が最初に形成され、その後、材料においてスリット２０が切断の目的に適した工具を用いて切られる。例えば、ドーム状部分４６−５２は、形成されるパネルを受けるための長方形の開口部を横切る適当な数の金属プレートを供することにより形成することができる。そこでは、形成用プレートの反対側のパネルの表面に対して加圧流体が加えられ、膨らみまたはドーム状部分が金属により形成される。３００−４００ｐｓｉの形成圧力が、パネルのドーム化に適していることが分かっている。
【００２７】
コネクタ１９は、好ましくは図示されるような開裂タブ部品の形状であり、圧力安全パネル１８およびフランジ１６の間のスリット２０の上に設置される。好ましいコネクタは、図面のうちの図４および図７に最もよく見ることができるように、薄いゲージ材料の不定形の一片を有する。これらの図から見ることができるように、コネクタ１９のおのおのは開裂タブ２１からなり、開裂タブは主要部であり必須の三角形本体部２３を有し、三角形本体部は一般に円形でより小さい分離部２５と連結フィラメント部２７により一体的に連結されている。細いフィラメント部２７は、後述するように、爆発弁があらかじめ決定された大きさの圧力の上昇にさらされた場合に破損するように設計され、それにより圧力安全パネルは開口しまたは開放することができるようになっている。
【００２８】
開裂タブ２１の製造に用いられる材料の種類および材料の厚さは、爆発弁１０の開放限界に影響を与えるものであり、したがって設計上選択される事柄である。好ましい開裂タブ２１は、インコネルから形成されるが、シリーズ３００のステンレススチール、例えば、３００、３０４または３１６を用いることもできる。インコネルが好ましいのは、この合金が、広い温度範囲にわたって強い開放圧力安定性を有するからである。開裂タブ２１の厚さは、約０．０１０から約０．０３０インチで変化してもよく、０．０１０が好ましい厚さである。更に、フィラメント部２７のおのおのの幅は、弁パネルの全体の大きさに依存して変化する。フィラメント２７の幅は、通常約０．０４０から約０．１インチの範囲内である。上記で図説した１８×２４インチの弁パネルの場合は、０．０１０インチの厚さを有する開裂タブ２１が、好ましくは約０．０４０インチの幅のフィラメント２７に配設される。フィラメント２７のおのおのの横断寸法は、所望のパネルの開放特性を得るために選択される。
【００２９】
台形の支持用タブ２９（図８）は、開裂タブ２１のおのおのの一般に三角形の本体部２３のおのおのに重なるように配設される。また、支持用タブ２９は、好ましくは、インコネルまたは上記で言及したようなシリーズ３００のステンレススチールにより形成され、また、厚さは弁パネルの全体の大きさに依存して、約０．０１８から約０．０４８インチで変化してもよい。
【００３０】
図４および図７に最もよく図示されているように、開裂タブ１９のおのおのは、好ましくは、複数個のリベット７２によりスリット２０の上で圧力安全パネル１８に連結される。リベットは、開裂タブ２１のおのおのの三角形本体部２３に形成された三個のリベット孔７４と、パネルに形成された、それらに対応しそれらと直線上に並ぶリベット孔７６とを通して挿入される。図４および図６に最もよく図示されているように、二個のパネルリベット孔７６は、好ましくはスリット２０の上に形成され、二個の追加のリベット孔はスリットの対向する両方の側に形成される。四番目のリベット孔７４は、スリット２０との隣接部分から離れた、開裂タブ２１のおのおのの第二部分である円形部２５に形成されるので、本体部２３の小さい一部が円形部２５とスリットの同じ側にあるにもかかわらず、円形部２５は一般的に本体部２３とはスリット２０の反対側にある。孔７６はそれぞれ対応するリベット７２を受ける。開裂タブ２１のおのおのの三角形部２３はスリット２０にまたがって配設される一方、円形タブ部２５はパネルのフランジ部１６に近接して位置することが、図４および図７から認められる。
【００３１】
図５に図示されているように、リベット７２のおのおのは、軸部７８および比較的に長い直径の頭部８０を有する。リベットは、パネルの外側の表面から、開裂タブ孔７４およびパネル孔７６を通して挿入される。このリベットの配置は決定的なものではなく、その頭部の配置は望むのであれば反対にすることもでき、そうすればリベット頭部はパネルの内側の表面に沿って位置する。以下により詳細に述べるように、リベットは、パネルの開放圧力限界に影響を与えることなく、パネルを真空において支持する。
【００３２】
図２に最もよく図示されているように、開裂タブ１９は、パネルに配設された場合には、密閉空間１４の壁から外側にフランジ１６から測定して４５゜より大きい角度で伸張している。これは開裂タブをパネルの開放方向または圧迫方向とほぼ同じ方向に位置させる。４５゜の角度が好ましいが、満足な結果は、本発明に従って他の等価の角度で得ることもできる。
【００３３】
有利には、開裂タブ１９およびリベット７２は、爆発弁を密閉空間に設置して弁１０を調製する前に、すぐにパネルに設置してもよい。これにより、大量の弁を製造し、その後、使用の準備をするまで保管することができるようになる。一度、弁の設置の準備がされると、所望の開放圧力限界および耐久真空限界を有する特定の数の開裂タブおよびリベットがパネルのスリット２０の上に設置され、弁の特定の用途に対して要求される開放圧力限界が得られる。これにより、爆発弁１０は大量に経済的に製造され、その後、設置するときに特定の用途に対して調製することができるようになる。
【００３４】
更に、エラストマー性シール７３は、好ましくは、パネル１８の下側３６の上に、スリット２０を密封するように、また、対応するコネクタ１９をパネルに固定するリベット７２の下側に重なるように配設される。有利には、エラストマー性シール７３は、パネルの下側の表面に、スリット２０を横切りその縦の長さの全長にわたって、シリコーン組成物を噴霧することにより形成される。好ましいシーリング剤は、パネルの表面に噴霧することを可能とするために十分なナフサと混合された鉄酸化物をベースとするシリコーンである。スプレーコーティングの厚さは変えてもよいが、呼び寸法は約０．０２０インチである。他方、シールコーティングは、パネルの下側の表面のシーリング剤と並ぶ、スリット２０を横切る弁パネルの上側の表面に適用することもできる。更に他の実施態様として、エラストマー性コーティング剤は、スリット２０を横切ってパネルの下側の表面および／または上側の表面を接着的に固定するあらかじめ成形された部材であってもよく、また、好ましいシーリング剤は、添加剤として鉄酸化物を含有するシリコーンの細片体である。
【００３５】
装着および作動
密閉空間１４の開口部１２の上への爆発弁１０の設置は、図１および図２に最もよく図示されている。開口部の周囲の密閉空間の壁には、好ましくは最初に、外側に伸張している複数個のねじ式スタッド８２が備えられる。間隔を置いて配置された複数個の孔８６を有する金属取付枠８４は、スタッドの上に位置し、スタッドに締められた複数個のねじ式ナット８８により密閉空間の壁に固定される。枠はまた、孔８６より中央寄りに間隔を置いて配置された、外側に伸張している複数個のねじ式スタッド９０を有する。
【００３６】
爆発弁１０は、フランジ孔３２を取付枠スタッド９０の上に位置させることにより、金属取付枠８４に固定される。フランジ孔３２と直線上に並ぶ複数個の孔９４を有する長方形枠形状のクランプ９２は、取付枠スタッド９０の上に配置され、フランジ１６を覆う。クランプおよびフランジは、取付枠スタッド９０に締められた複数個のナット９６により、枠に確実に固定される。図２に図示されるように、開口部の上に爆発弁１０を封止するために、ガスケット９８を取付枠およびフランジ１６の間に配置してもよい。
【００３７】
爆発弁１０が設置された場合には、圧力安全パネル１８は密閉空間１４の開口部１２を覆い、実質的に封止する。密閉空間が通常の作動圧力にさらされている間は、圧力安全パネルはこの閉鎖位置に留まる。
【００３８】
密閉空間１４が圧力の上昇にさらされた場合には、圧力は、圧力安全パネル１８の裏側または内側の表面３６に、外側方向の力を加える。パネルは、今度はこの力を開裂タブ２１に伝達する。一度、圧力があらかじめ決定された大きさまで上昇すると、開裂タブの細いフィラメント２７が破損するので、タブの円形の第二部分２５は相当する三角形本体２３から分離される。これにより、圧力安全パネルが密閉空間から外側に移動することができるようになり、開口部を露出し、密閉空間の圧力が開放され、したがって、密閉空間の何らかの損傷を防止し、または最小限度に抑える。開裂タブフィラメント２７が破損した後、パネルは調整された速度で開口する。
【００３９】
弁１０のヒンジで連結されているパネル１８をそのフランジ部分１６より外側に移動させるためには、スリット２０にまたがっているリベット７２は、スリット２０を形成しているパネルの対向する両端から開放されなければならず、そして開裂タブ２１のおのおののフィラメント部分２７が開裂しなければならないことは、図１、図７および図８から認められることである。弁１０の開放圧力を調整するのはリベット７２の解放およびフィラメント２７のおのおのの開裂の組み合わせである一方、この組み合わせにより、同時に、弁が使用される間にさらされる真空状態の下で開裂することに対し要求される抵抗が与えられる。開裂タブ２１のおのおのの三角形部分２３が、スリット２０にまたがって位置し、リベット７２の位置が開裂タブ２１の三角形部分２３のおのおのを固定するものであるため、バッグハウス等の内部を開放するためにパネル１８の開口に影響を与えるのに要求される圧力よりも小さい値の圧力サイクル変化の間における、パネル１８の不都合な開裂および開口に対して、装置全体が抵抗することができる。例えば、図４から見ることができるように、開裂タブ２１のおのおののフィラメント部分２７は、スリット２０の各部分から離れて配置され、したがって、バッグフィルタのパルス洗浄の間に発生する周期的な圧力サイクルは、開裂タブ部品２１のフィラメント部分２７の上に不都合な曲げ力または応力を加えない。その結果、開裂タブ部品２１のフィラメント部分２７に加えられる、爆発弁１０の耐用期間を不当に短縮する連続的な力の帰結として、弁１０の使用期間が短くなることはない。各開裂タブ部品２１のフィラメント部分２７と同様に（図８参照）、三角形部分２３に重ねられる支持用タブ２９により、フィラメント部分２７は補強され、曲げ力および応力が最小化される。曲げ力および応力は、最小化されなければ、バッグフィルタのパルス洗浄の間に弁１０がさらされる圧力状態の周期的なサイクルの間にフィラメント２７に加えられるものである。
【００４０】
有利には、ドーム状部分４６−５２およびブリッジ５４−５８がパネルを強化し、その結果、密閉空間１４が急速な圧力の上昇にさらされた場合に、力がすべての開裂タブ１９に、より均一に分配される。これにより、すべての開裂タブ部品２１は本質的に同時に開裂するので、圧力安全パネル１８は選択された開放圧力レベルで、より確実に開口する。これにより、開裂タブが、上述した「ドミノ効果」に従って破損することも防止される。
【００４１】
更に、開裂タブ部品２１がパネル１８の圧迫または開口とほぼ同じ方向に伸張しているため、また、真空支持用リベット７２がパネル１８およびタブ部品２１を本質的に一体として移動させるため、開裂タブは、密閉空間が加圧状態と真空状態との間を循環した場合に、上記で説明したような局部的な湾曲または屈曲にさらされない。これにより、開裂タブは金属疲労による早期破損を防止され、更にパネルが早期に開口する傾向が小さくなる。パネル１８が前方方向に開口する場合には、パネルは容易にリベット７２の軸部を滑り出ることができ、したがって、パネル１８が開口する際の唯一の抵抗は、開裂タブ部品２１の相当する一連のフィラメント部分２７である。
【００４２】
しかし、真空状態においては、パネル１８のドーム状部分４６−５２に関する開裂タブ部品２１の配置は、パネル１８を真空において支持するが、爆発弁１０の開放限界に影響を与えることはない。更に、パネルがリベットに力を受けた場合には、リベット頭部はスリット２０により形成されるパネル１８の内端を留める。したがって、大きな抵抗がリベットにより与えられ、強い真空に耐えるための真空パネルの能力を増加する。リベット頭部により、パネルを補強したり別体の真空抵抗パネルを用いたりせずに、爆発弁がバッグハウスのような真空圧力にさらされる容器について用いることができるようになる。
【００４３】
上記で詳述した本発明の実施態様に従って構成される爆発弁１０は、大気圧とは異なる広い圧力範囲で作動し、開口するように製造することができることが確認されている。単なる例としてであるが、爆発弁はこの概念に従って構成することができ、作動および開口を、全体の大きさが約４４インチから６９インチの弁の場合には約０．５から５ｐｓｉの異なる圧力で、約１８インチから３５インチの大きさの典型的な弁の場合には約０．５から５ｐｓｉの異なる圧力で、約９インチから約１２インチのより小さい弁に関しては約０．５から約５ｐｓｉの異なる圧力で、行わせるように構成することができる。
【００４４】
図１１−図１５の実施態様
図１１−図１５は、本発明の第二の好ましい実施態様に従って構成された爆発弁１０ａを図示する。爆発弁１０ａは、本発明の第一の実施態様の爆発弁１０とほぼ同一である。したがって、弁１０の要素と同様の爆発弁１０ａの要素は、「ａ」を付記した同じ数字により同等に取り扱われる。
【００４５】
図８に最もよく図示されているように、爆発弁１０ａは、概して、密閉空間１４ａの開口部１２ａの周囲に設置するように設計された周縁部フランジ１６ａまたは周辺部、および内部に位置しフランジに回動自在に連結されている圧力安全パネル１８ａを含む。圧力安全パネルは、上述したのと同一の、複数個のドーム状部分４６ａ−５２ａおよび相互に連結するブリッジ５４ａ−５８ａを有する。
【００４６】
周縁部フランジ１６ａおよび圧力安全パネル１８ａは、好ましくは、全体的に、ステンレススチール、または他の適切な材料の単一のシートから形成され、前記シートは切断されまたは切り裂かれて、パネルがその周りで開口しまたは開放する、パネルの上部マージンに沿ってヒンジ２２ａが形成される。しかし、本発明の第一の実施態様の弁１０とは異なり、爆発弁１０ａは、本発明の第一の実施態様の開裂タブ１９の代わりに、複数個の部分コネクタまたはフィラメント１５８を形成するように切断されている。
【００４７】
特には、孔１１０がパネルの左上隅部に穿通され、一組の隣接する孔１１２、１１４がパネルの左側マージンの中間点に穿通され、一組の隣接する孔１１６、１１８がパネルの左下隅部に穿通され、数組の隣接する孔１２０、１２２；１２４、１２６；および１２８、１３０がブリッジ５４ａ−５８ａの直下のパネルの下部マージンに穿通され、一組の隣接する孔（図示せず）がパネルの右下隅部に穿通され、一組の隣接する孔１３６、１３８がパネルの右側マージンの中間点に穿通され、孔１４０がパネルの右上隅部に穿通される。孔１１０−１４０の間に示される追加の孔１６０は、後述するリベット孔である。
【００４８】
スリット１４２が孔１１０および１１２の間に切られ、スリット１４４が孔１１４および１１６の間に切られ、スリット１４６が孔１１８および１２０の間に切られ、スリット１４８が孔１２２および１２４の間に切られ、スリット１５０が孔１２６および１２８の間に切られ、スリット（図示せず）が孔１３０および１３２の間に切られ、スリット１５４が孔１３４および１３６の間に切られ、スリット１５６が孔１３８および１４０の間に切られる。スリット１４２−１５６は、圧力安全パネル１８ａのヒンジで連結されていない部分を周縁部フランジ１６ａから部分的に分離する。しかし、数組の隣接する孔１１２、１１４；１１６、１１８；１２０、１２２；１２４、１２６；および１２８、１３０の間の領域は、切断されていない。切断されていない領域は、パネル１８ａのヒンジで連結されていない周縁部に沿って配置され、組込コネクタとして機能する複数個の細いフィラメント１５８を形成する。
【００４９】
これらのフィラメント１５８は、上述した開裂タブ１９と同様の機能を果たす。特に、密閉空間が圧力の上昇にさらされた場合に、圧力は圧力安全パネル１８ａの内側の表面に力を加える。パネルは、今度はこの力をフィラメントに伝達する。一度、圧力があらかじめ決定された大きさまで上昇すると、細いフィラメントが破損する。これにより、圧力安全パネルが密閉空間から外側に移動することができるようになり、開口部を露出し、密閉空間の圧力の上昇が開放され、したがって、密閉空間の損傷を防止し、または最小限度に抑える。
【００５０】
間隔を置いて配置された複数個のリベット孔１６０もまた、スリット１４２−１５６の広がりに沿って、パネル１８ａに穿通される。図１４および図１５に最もよく図示されているように、リベット１６２はパネルの内側の表面からこれらの孔を通して挿入され、リベット頭部１６４は圧力安全パネルの内側の表面の上に位置する。
【００５１】
リベット１６２はパネルに真空圧力に対する支持または抵抗を与える。特に、密閉空間が真空圧力にさらされた場合には、圧力安全パネル１８ａはパネルを陥没させようとする内側方向の力にさらされる。リベット１６２は、パネルを支持し、パネルが密閉空間に向かって内側に陥没するのを防止する。しかし、リベットの軸部および前面部は、パネルの前方への開放に対する抵抗は与えない。したがって、大きな抵抗がリベットにより与えられ、強い真空に耐えるための真空パネルの能力を増加する。したがって、リベット頭部により、パネルを補強したり別体の真空抵抗パネルを用いたりせずに、爆発弁がバッグハウスのような真空圧力にさらされる容器について用いることができるようになる。
爆発弁１０ａは、上述した爆発弁１０と同様の方法により、設置される。
【００５２】
図１６−図１７の実施態様
爆発弁２００は、図１６および図１７に図示されているように、図１−１０に示したような前述した実施態様とは、主に全体形状の点で異なる。これらの本質的な概要図から認められるように、弁２００は、パネルの中央の円形の部分２０６に全体的に連結された環状の周縁部フランジ部分２０４を有する円形のパネル２０２を有する。パネル２０２の中央部分２０６には、一連の延設された平行のドーム状部分２０８、２１０、２１２および２１４が備えられ、ドーム状部分は、延設された直線状の各ブリッジ２１６、２１８および２２０によりそれぞれ連結されている。ドーム状部分２０８−２１４および結合した谷部を形成するブリッジ２１６−２２０は、好ましくは、ブリッジ２１６−２２０が、ヒンジ部分２２４の長手方向とほぼ垂直な関係にあるように配置される。
【００５３】
図１７に図示された実施態様においては、パネル２０２の周縁部には、弧状のスリット２２２が備えられており、スリットは端部２２２ａおよび２２２ｂを有し、これらは互いに離れて配置される関係で端部を形成する。隣接する端部２２２ａおよび２２２ｂは、パネル２０２の中央部分２０６にヒンジ部分２２４を形成するために、互いに十分な距離を置いて配置される。
【００５４】
一連の孔２２８は、保護すべき設備の壁に設けられた円形の開口部に弁を装着することを容易にするために、弁２００のフランジ部分２０４に備えられる。保護される密閉空間の内部において爆発または他の高圧事態が発生すると、すべてのフィラメント２２６は実質的に同時に開裂し、これによりパネル２０２の中央部分はヒンジ部分２０６の周囲を回転するように外側に移動することができるようになる。
【００５５】
開裂タブ２１９は、図１−図１０において示され、本発明の第一の好ましい実施態様に関して詳細に述べられたような開裂タブ部品２１と同様であり、図１６に示されるようにスリット２２２の周辺部の周囲に備えられる。開裂タブ部品２１９は、開裂円板状部品２１に関して述べたのと同様の方法により、爆発弁２００の中央パネルの上に取り付けられ、部品２１９は、部品１９に関して詳細に述べたのと全く同様の方法により機能する。
【００５６】
開裂タブ部品１９および開裂タブ部品２１９は、それぞれパネル１８または２００の下側の表面に取り付けることができ、各スリット２０または２２０にまたがっており、既に上記で詳細に述べたのと等しい結果を与えるような大きさで構成部材が製造される限り、同様の結果を与えると理解される。
【００５７】
本発明について、添付の図面に図示された好ましい実施態様を参照して述べたが、クレームに列挙された本発明の範囲から外れずに、均等物を用いることができ、置換を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
本発明の好ましい実施態様は、添付の図面を参照して、以下に詳細に説明される。
【図１】 図１は、本発明の第一の好ましい実施態様に従って構成された爆発弁の平面図である。爆発弁が密閉空間の開口部の上に配設されていることが示され、密閉空間への爆発弁の配設をより明確に示すために爆発弁の部分が分解して図示されている。
【図２】 図２は、実質的に図１の線２−２に沿って切り取られ、矢印の方向から見た場合における本発明の爆発弁の部分断面図である。
【図３】 図３は、密閉空間から取り外されて示される本発明の爆発弁の一端の端面図である。
【図４】 図４は、開裂タブの一個が破線で図示された本発明の爆発弁の部分拡大平面図である。
【図５】 図５は、実質的に図４の線５−５に沿って切り取られ、矢印の方向からに見た場合における本発明の爆発弁の断面図である。
【図６】 図６は、開裂タブおよび支持用タブが取り外され、各開裂タブおよび支持用タブを弁パネルに留める留め具を受けるための弁パネルの開口部を図示する本発明の爆発弁の部分拡大背面図である。
【図７】 図７は、支持用タブが取り外され、一個の開裂タブを示す本発明の爆発弁の部分拡大平面図である。
【図８】 図８は、一個の開裂タブが支持用タブとともに爆発弁の上にあり、リベット留め具によりその場所に固定されていることを示す爆発弁の部分拡大平面図である。
【図９】 図９は、本発明の爆発弁の隅の一つの背面の部分拡大図であり、スリット、ならびに、開裂タブおよび支持用タブの組立部品を弁に固定するためのリベットの下側を示す。
【図１０】 図１０は、爆発弁パネルの中央部分にある多数のドームの間の溝の一個を通して見た本発明の爆発弁の部分拡大断面図である。
【図１１】 図１１は、本発明の第二の好ましい実施態様に従って構成された爆発弁の平面図である。爆発弁が密閉空間の開口部の上に配設されていることが示され、密閉空間への爆発弁の配設をより明確に示すために爆発弁の部分が分解して図示されている。
【図１２】 図１２は、本発明の爆発弁のパネルの一部の部分拡大平面図であり、弁パネルの周りに伸張しているスリットの隣接する部分の間にある低強度の線を示し、明確にするために中央パネルとそのフランジ部分との間のコネクタが取り外されて、リベットが示されている。
【図１３】 図１３は、パネルおよび弁の周囲のフランジ部分に配設されていることが示されているリベットコネクタを有する図１２の爆発弁の拡大断面図である。
【図１４】 図１４は、図３に示される弁パネルの部分の部分拡大断面図であり、本発明の爆発弁の内部パネル部分とフランジ部分との間のリベットコネクタの更なる詳細を示す。
【図１５】 図１５は、図１４の線５−５に沿って切り取られた部分拡大断面図である。
【図１６】 図１６は、全体的に円形の構成であり、本発明の爆発弁の中央パネルをそのフランジ部分に連結するために、図１−１１の中に見られる第一の実施態様の開裂タブおよび支持用タブと同様の開裂タブおよび支持用タブを利用する本発明の第三の実施態様の平面図である。
【図１７】 図１７は、実質的に図１６の線１７−１７に沿って切り取られ、矢印の方向から見た場合における水平断面図である。

Claims (22)

1. 密閉空間の開口部を覆うための爆発弁であって、
   開口部の周りの密閉空間に配設するよう設計された周縁部フランジと、
   その内側に配設されヒンジ部によって前記フランジに回動自在に連結された、密閉空間が通常の作動圧力にさらされる場合には、開口部を覆いまたは実質的に密封し、密閉空間があらかじめ決定された大きさの圧力の上昇にさらされる場合には、密閉空間から外側に移動して開口部を少なくとも部分的に露出するための圧力安全パネルと、
   前記パネルを前記フランジに連結し、密閉空間があらかじめ決定された大きさの圧力上昇にさらされる場合には破損して、前記パネルが密閉空間から外側に移動して密閉空間の開口部を露出することを可能とするよう設計された複数個のコネクタとを具備し、
   前記圧力安全パネルには、複数個のドーム状部分が配設され、その間に谷を規定する複数個のブリッジを形成して前記パネルが強化され、当該谷を規定するブリッジは、それぞれのコネクタと位置合わせされ、密閉空間があらかじめ決定された大きさの圧力上昇にさらされる場合に、対応する位置合わせされたコネクタに均一に力が分配されるように、相対的に間隔を開けて配置される爆発弁。
2. 前記周縁部フランジおよび前記圧力安全パネルが、全体的に金属製の単一のシートから形成され、かつ、前記ヒンジ部を前記パネルと前記フランジとの間に形成する少なくとも一つのスリットにより部分的に分離される請求項１に記載の爆発弁。
3. 前記谷を規定するブリッジのそれぞれが前記ヒンジに対してほぼ垂直に伸張している請求項１または２に記載の爆発弁。
4. 前記コネクタが、前記金属製の単一のシートの非スリット部を含み、非スリット部が前記周縁部フランジを前記圧力安全パネルに連結するフィラメントを形成する請求項２に記載の爆発弁。
5. 前記コネクタが、前記パネルに前記スリットの上で配設するよう設計された開裂タブを含む請求項２に記載の爆発弁。
6. 前記圧力安全パネルが、密閉空間の内側に連なる内表面と密閉空間の外側に連なる外表面とを具備し、前記開裂タブが、前記パネルの前記外表面に沿って前記スリットの上で配設するよう設計される請求項５に記載の爆発弁。
7. 更に、前記スリットの上に配置され、密閉空間が真空圧力にさらされた場合に、パネルが密閉空間に向かって内側に移動するのを防止する複数個のリベットを具備する請求項２に記載の爆発弁。
8. 前記リベットが、前記パネルを通して挿入され前記スリットの上に配置され、密閉空間が真空圧力にさらされた場合にパネルが密閉空間に向かって内側に移動するのを防止し、開裂タブの局部的な湾曲を減少させる請求項７に記載の爆発弁。
9. 前記リベットが、前記開裂タブを前記パネルおよび前記フランジに連結する請求項８に記載の爆発弁。
10. 前記コネクタのおのおのが開裂タブを具備し、開裂タブが、本体部と、それと離れて配置される第二部分と、本体部を第二部分に連結するフィラメント部とを有し、前記本体部が前記スリットにまたがってパネルに固定され、前記第二部分がスリットから離れてパネルに固定され、前記フィラメント部が弁の開放時に破損し、圧力パネル部を密閉空間から外側へ移動させ、開口部および密閉空間を露出する範囲で設計される請求項２に記載の爆発弁。
11. 支持用タブが、開裂タブのおのおのの本体部およびフィラメント部に重なるように配設され、爆発弁の圧力サイクルの間の局部的な曲げ力および応力に対してフィラメント部を補強する請求項１０に記載の爆発弁。
12. 前記圧力安全パネルがほぼ円形であり、前記谷を規定するブリッジがヒンジに対してほぼ垂直に、前記圧力安全パネルおよび前記周縁部フランジの間に伸張している請求項１に記載の爆発弁。
13. 密閉空間の開口部を覆う、密閉空間内の上昇した圧力を開放するための爆発弁であって、
    開口部の周りの密閉空間に配設されるように適合させられた周縁部フランジと、
    フランジの内側に配設され、密閉空間が通常の作動圧力にさらされる場合には、開口部を覆いまたは実質的に密封し、密閉空間があらかじめ決定された大きさの圧力の上昇にさらされる場合には、開口部から移動して開口部をさらすための圧力安全パネルと、
    前記パネルを前記フランジに回動自在に連結するためのヒンジと
    を形成する少なくとも一つのスリットを有する金属製のシートと；
    前記パネルを前記フランジに連結し、密閉空間があらかじめ決定された大きさの圧力上昇にさらされる場合には破損するように適合させられた複数個のコネクタと；
    前記圧力安全パネルには、複数個のドーム状部分が配設され、その間に谷を規定する複数個のブリッジを形成して前記パネルが強化され、当該谷を規定するブリッジは、それぞれのコネクタと位置合わせされ、密閉空間があらかじめ決定された大きさの圧力上昇にさらされる場合に、対応する位置合わせされたコネクタに均一に力が分配されるように、相対的に間隔を開けて配置され、
    前記スリットの上に配置され、密閉空間が真空圧力にさらされた場合に、パネルが密閉空間に向かって内側に移動するのを防止する複数個のリベットとを具備する爆発弁。
14. 前記谷を規定するブリッジが前記ヒンジに対してほぼ垂直に伸張している請求項１３に記載の爆発弁。
15. 前記コネクタが、前記金属製の単一のシートの非スリット部を含み、非スリット部が前記周縁部フランジを前記圧力安全パネルに連結するフィラメントを形成する請求項１３に記載の爆発弁。
16. 前記コネクタが、前記パネルに前記スリットの上で配設するよう設計された開裂タブを含む請求項１３に記載の爆発弁。
17. 前記リベットが、前記パネルを通して挿入され前記スリットの上に配置され、密閉空間が真空圧力にさらされた場合にパネルが密閉空間に向かって内側に移動するのを防止する請求項１３に記載の爆発弁。
18. 前記圧力安全パネルが密閉空間の内側に連なる内表面を具備し、前記リベットのおのおのがリベット頭部を有し、前記リベット頭部がパネルの内表面に位置するようにリベットが前記パネルを通して挿入される請求項１７に記載の爆発弁。
19. 前記圧力安全パネルが密閉空間の内側に連なる内表面を具備し、前記リベットのおのおのがリベット頭部を有し、前記リベット頭部がパネルの外表面に位置するようにリベットが前記パネルを通して挿入される請求項１７に記載の爆発弁。
20. 前記リベットが、前記コネクタを前記パネルおよび前記フランジに連結する請求項１９に記載の爆発弁。
21. 前記圧力安全パネルが、谷を規定する三個のブリッジにより分離された四個のドーム状部分を有する請求項１３に記載の爆発弁。
22. 前記圧力安全パネルがほぼ円形であり、前記谷を規定するブリッジが前記ヒンジに対してほぼ垂直に伸張している請求項１３に記載の爆発弁。

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