JP4865563B2

JP4865563B2 - 非断片化圧力開放装置

Info

Publication number: JP4865563B2
Application number: JP2006539465A
Authority: JP
Inventors: トムエイケレンベルフ; ハイドドム
Original assignee: Fike Corp
Current assignee: Fike Corp
Priority date: 2003-11-13
Filing date: 2004-08-03
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2024-08-03
Also published as: US6959828B2; WO2005057061A3; BRPI0416036A; EP1682433A4; EP1682433A2; JP2007528470A; CN100560447C; CA2545698A1; WO2005057061A2; CN1882484A; AU2004297509A1; KR101027881B1; US20050103786A1; KR20060123324A

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。

それぞれに弱め線を規定するスリットを持つ一対の中央が膨らんだラプチャーディスクを備え、過圧力状態から保護する構造物または装置に通じる開口部を塞ぐように取り付けるのに適応した、非断片化、前方作動型圧力解放装置の透視図である。下側ラプチャーディスクの下面に設けた蝶型サポート部品を破線で表した、図１に示した非断片化圧力解放装置の平面図である。下側ラプチャーディスクの下面に取り付けられた蝶型サポート部品に通常はＣ字形状の、外側に離れてゆく末端域弱め線がサポート部品の対向するパネル部分にある、図２に示した圧力解放装置の下面図である。外側に離れてゆく末端域弱め線がサポート部品の対向するパネル部分にある、蝶型サポート部品の拡大部分平面図である。図面の図４に示した、蝶型サポート要素の上方右側角の拡大部分図である。実質的に図２の線分６−６で採り、矢印方向に見た部分拡大縦断面図である。図１に示した排気装置の実施態様の分解図である。ラプチャーディスクの中央部分の弱め線が破裂した後でディスクの中央部分が開いた位置にある、図１に図解した排気装置の概略図である。それぞれのラプチャーディスクの中央部分が膨らんでいるのではなく平坦で、最初に近づき次いで遠ざかるＣ字形状の末端域弱め線がある蝶型部品が下側ラプチャーディスクの下面に取り付けられ破線で示してある、別の非断片化圧力解放装置の透視図である。蝶型サポート部品がラプチャーディスクの下側にはなく、代わりに両方のラプチャーディスクにＣ字形状の末端域弱め線がある、もう一つ別の形をした非断片化圧力解放装置の透視図である。図１０に示した圧力解放装置の平面図である。図１０に示した圧力解放装置の下面図である。実質的に図１１の１３−１３線分で矢印の方向に見て採った拡大部分断面図である。本発明によるラプチャーディスクの中央部分の弱め線を規定する一対の端が端に隣接したスリットを描写し、そして拡大円形部で規定されるスリットの終端部がディスクの中央部分と一体である膜により相互に隔てられていることを描写した拡大部分平面図である。例えば図１１で描写したあるラプチャーディスクの中央部分で、ディスク中央部分のＣ字形状の末端域弱め線を描写した部分拡大図である。図面の図１０で描写したような膨らんだラプチャーディスクをもつ本発明による実施態様の分解透視図である。ラプチャーディスクの中央部分は開いてしまったがその蝶番部で切断することによるラプチャーディスクの周辺部からの断片化はしていない、図１６による非断片化圧力解放装置の略図である。一対のそれぞれのラプチャーディスクの中央部分は膨らんではなくて平坦で、各ディスクには各ディスクの中央部分を取り巻く主弱め線の延長である、一列に並べられたＣ字形状の末端域弱め線がある、別の非断片化圧力解放装置の透視図である。

Claims

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または２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１〜４のいずれかに記載の装置。
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、中央部と周辺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、前記第１および第２のうちの他方のラプチャーディスクの中央部と対向する面を持ち、
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、前記第１および第２の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化圧力解放装置。
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、前記第１および第２の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７〜９のいずれかに記載の装置。
前記弱め線は、それぞれ、前記第１または第２の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７〜１０のいずれかに記載の装置。
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、前記第１および第２の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１１または１２に記載の装置。