JP5080085B2 - 非断片化圧力解放装置 - Google Patents

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芯が合っている。

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準円形で、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、隣接する末端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。本装置は特定の高圧用途において、環状の入口および出口サポート部品の間に挟まれることに適応している。それぞれのディスクの中央部分の中央部の周囲に延びる弱め線がディスクの破裂部を規定している。この弱め線には隔たった位置で対向する末端域があり、その間が一体ものの蝶番部を呈し、その中央部分が破裂した場合に各ディスクの中央部分がそれぞれの周辺フランジ部分から千切れ去らないようにしている。本発明によるそれぞれの弱め線の好ましい様態においては、ディスクの蝶番部を規定する終末端のある細長く、末端が末端に隣接した、隔たったスリットの列を備える。

板押え部品が単葉ディスクの実施態様ではそのラプチャーディスクに、そして複合ラプチャーディスクアセンブリーでは双方のディスクに設けてある。板押え部品には内側に開口があり隣接するディスクの破裂する中央部分を大体囲むようにディスクの弱め線に非常に接近している。板押え部品には細長いユニタリセグメントがあり、板押え部品の内側の開口側に隣接するディスクの蝶番部に係合し弱め線の対向するそれぞれの末端域に重なる配置で延びている。ラプチャーディスクの蝶番部に重なる板押え部品のユニタリセグメントは、それぞれの弱め線の最遠末端から内側に距離を置いて対向する末端域の間に延びる最も内側の縁部を備える。

単葉ディスクの中央破裂部分または一対の相補的ディスクの破裂部分に対して弱め線を規定するスリットの隣接する末端の間にあるディスク素材の一体膜を引き破ることができるだけの力が作用した場合、ディスクの破裂部分が開き圧力解放装置で保護されていた場所を排気する。それぞれのディスクの中央部分が破裂する場合に弱め線はその全長にわたって破れるが、ディスク中央部分の蝶番部は弱め線の最遠で対向する隔たった末端を結ぶ想像上の線の周りではなく、板押え部品の内側に延びたユニタリセグメントの外側縁部に沿って曲がる。したがってディスクの蝶番部は対応する弱め線の対向する最遠の末端間の距離よりも大きな長さの線に沿って曲がる。板押え部品の内側に延びるユニタリセグメントの外側縁部はディスクの蝶番部の内側に延長された支点端として機能し、ディスク中央部分の蝶番部の最も狭い区域より内側に隔たった場所を横切る蝶番部に対しより均等に曲げ力を分布する。さらに、内側に延びる板押え部品のユニタリセグメントのそのユニタリセグメントの外側縁部から遠ざかる方向に延びる横断部はディスクの中央部が弱め線のほとんど全長に沿って破裂する際にディスク中央部分の蝶番部により湾曲する。板押え部品のユニタリセグメントの湾曲した横断部はディスクの中央に加えられた破裂力の一部を吸収し、その結果弱め線のそれぞれ最遠末端の間の蝶番部分から力の一部を逸らす。板押え部品のユニタリセグメントの横断部がディスクの中央部分が破裂する際にそれぞれの中央部分の蝶番部により湾曲するとき、板押え部品のユニタリセグメントの湾曲部は板押え部品のユニタリセグメントの長手方向のほとんどの部分にわたり横断的に傾くかまたは全体に湾曲する様な形で曲げられる。板押え部品のユニタリセグメントの横断部が湾曲することによりディスクが破裂する際にディスクの中央部分がその周辺フランジ部からディスクの蝶番部で分離するのを妨げることに寄与している、というのは、ディスクの蝶番部は板押え部品のユニタリセグメントの横断部で規定される、傾いた、または曲った面の周りに曲がり、ディスクの蝶番部分が破断する原因となるかもしれない角で規定される直線に沿ってその急な角の周りで曲がるのではないという事実のせいである。

本発明による好ましい実施態様によると、圧力解放装置には一対の中央が膨らみ重なる関係にあるディスクが設けられ、各々には末端が末端に隣接した間隔をへだてた一連のスリットで規定される弱め線があり、一方のディスクが他方のディスクより厚みが大きい。対向するディスクの弱め線の芯は合わせてある。板押え部品は通常アセンブリーの最も上または最も外側のディスクの上に重なる様に設けられ、一方サポートリングは随意的にもう一方のラプチャーディスクの内側または胴体面に接して位置する。各々板押え部品およびリングにはそれぞれのディスクの蝶番部分と芯を合わせた内側に延びる一体もののユニタリセグメントがある。上側または最も外側のディスクに掛かる板押え部品の内側に延びるユニタリセグメントは過圧力状態によりディスクが前方に開口する場合に双方のディスクが断片化することを防ぎ、一方アセンブリーの最も内側のラプチャーディスクの下側にあるサポートリングのユニタリセグメントは２枚のディスクの中央破裂部分が内側に破裂を起こすだけの大きさの減圧状態が支配する場合にディスクの中央破裂部の断片化を支援する。

一対のラプチャーディスクが重なっている場合に、またはただ単葉のラプチャーディスクが設けられている場合において、それぞれのラプチャーディスクの弱め線は、各ディスクの弱め線の最遠末端がそれぞれの板押さえ部品の内側に延びるユニタリセグメントの最も外側の縁部より内側に隔たって延びる様に相対的に位置しそして長さであることに言及しておくことは重要なことである。対応するディスクの弱め線で規定される線に沿ってディスクの中央部分が破裂する場合、中央部分は対応する弱め線全長にわたり破裂するが、ディスクの蝶番部は板押え部品の内側に延びるユニタリセグメントの内側の細長い縁部の周りに曲がり、このことにより蝶番部が切り裂けディスクの中央部がそのフランジ部分から分離することを妨げている。

本発明による非断片化、前方作動の複合型圧力解放装置の好ましい実施態様を図面の図１〜１１に示しそして通常２０と指定する。圧力解放装置２０は図６に示す様な一般的な入口側および出口側支持部材８０および８２の間に随意的に挟み込める様に適応している。装置２０は特に処理設備、圧力容器、配管ならびにバッグハウスおよび類似物を含む構造物を爆発および他の潜在的に破壊的で破滅的な高圧現象による過圧力から保護するために特に有用である。図解されている装置２０は円形の形状であるが、ここに示す原則は矩形の非断片化圧力解放装置にも適用できる。

複合圧力解放装置２０は通常ステンレス鋼の様な比較的薄い耐蝕金属素材でできた最上側または最外側ラプチャーディスク２２を含む。ディスク２２が円形態様である場合には環状のフランジ２４を含み、これには通常それぞれにボルト２８を受け入れるのに適応した円周上に広がる間隔をおいた一連の穴２６を備え（図６）、爆発のような不都合な過圧力事件または状態から保護すべき構造物または装置の一部を成すかまたはこれに接続された入口側および出口側支持部材８０および８２の間に装置２０を随意的に固定するのに役立つ。８０および８２のような支持部材はある種の過圧力保護用途に対する装置２０では必需品ではない。

環状の、通常は平面的でディスク２２の上に重なり図１０に最もよく示されている板押さえ部品３６は内側に準環状端部３８を持ち、部品３６の内側開口部４０を規定する。円周上に位置する一連のボルト受け入れ穴４２が板押さえ部品３６に設けられ、これらはラプチャーディスク２２のフランジ２４の穴２６に対応し、また芯を合わせてある。板押さえ部品３６の当初は平面である一体もののユニタリセグメント４４は、板押さえ部品３６の開口部４０に突出して板押さえ部品３６の内側準環状端部３８の対向する末端部の間に伸びそしてこれらと合流する細長い直線的な縁部４６を持つ。例えば図１０から判るように、板押さえ部品３６の縁部４６の長さはディスク２２の中央部分３０の半径より幾分（例えば約５５％〜６０％）大きい。

板押さえ部品３６がラプチャーディスク２２のフランジ２４に対して上に重なる位置関係にある時、中央部分３０の膨らみ部はその開口部４０の内側に位置する。板押さえ部品３６が膨らみディスク２２に接して上に重なる様に接して位置するとき、ラプチャーディスク２２のフランジ２４とディスク２２の中央部分３０の膨らみ部との間の遷移域４８は板押さえ部品３６の準環状端部３８のすぐ内側に位置する。ディスク２２の中央部分３０の膨らみ部は通常板押さえ部品３６の前記準環状端部３８および縁部４６に適合する内側開口部を持つ型押し工具（非表示）内で膨らませて形成する。したがって、ディスク２２の中央部分３０に形成された膨らみは図７に略図化されているように非対称形状である。

ディスク２２の中央部分３０には準円形で通常５０と指定する弱め線が設けられ、好ましくは弓形の、個別の、末端が末端に隣接した一連のスリット５２で構成され、そのそれぞれがディスク２２の中央部分３０の膨らみ部の全厚みを貫通して延びている。図５の部分拡大図に大雑把に描かれているように、各々のスリット５２は対応するスリット５２に連なり各スリット５２の幅よりかなり大きな径の円形の穴５４で終端となる。隣接する穴５４は隔たった位置関係にあり部分３０の膨らみ部３０ｂの素材と一体の膜素材５６を呈す。図４から判る様に、スリット５２で規定されるディスク２２の部分３０の膨らみ部にある弱め線５０の長さは弱め線５０の最末端スリット５２ａおよび５２ｂのそれで、これらは末端域を規定し互いに隔たった関係にあるが、ディスク２２の部分３０の膨らみ部の上に重なる板押さえ部品３６のユニタリセグメント４４の下にまで延びている。最末端スリット５２ａおよび５２ｂの隔たった最遠末端５２ｃおよび５２ｄが膨らみディスク２２の中央部分３０の一体蝶番部５８を規定する。ユニタリセグメント４４の縁部４６は弱め線５２のそれぞれの最も外側の末端５２ｃおよび５２ｄをつなぐ想像上の線より内側に位置し、したがって縁部４６の外側の終端は最末端スリット５２ａおよび５２ｂを最末端スリット５２ａおよび５２ｂの最も内側の末端の近くで横切る。弱め線５２の最遠末端５２ｃおよび５２ｄをつなぐ想像上の線からユニタリセグメント４４の縁部４６の中点までの距離を図２の一点鎖線６−６に沿って測ると縁部４６からディスク２２の外周端部までの距離の例えばおおよそ３分の１である。かくて、ユニタリセグメント４６の主要奥行きはディスク２２のフランジ２４の幅のおおよそ３分の１である。

ディスク２２の部分３０の膨らみ部は素材ディスクを板押さえ部品３６の開口４０の内側環状端部３８の形状に一致する内側縁部を持つ型押し工具の空洞部に膨らまし込んで形成される。したがって、ディスク２２の中央部分３０の膨らみ部は非対称な断面形状で蝶番部５８の反対側の膨らみの曲率の方が蝶番部５８に合流する部分の膨らみの曲率より大きい。部分３０の膨らみ部の非対称な断面形状は図７の断面図に示されているがここで膨らみ部分３０の断面曲率はフランジ２４の外側点Ａから中央点Ｂまでの方が、点Ｂから板押さえ部品３６のユニタリセグメント４４の縁部４６の中点に接触する膨らみ部分３０の場所を現す点Ｃまでの曲率より大きいことがわかる。したがって、ディスク２２には比較的平らな部分６０がありこれは通常板押さえ部品３６のユニタリセグメント４４の全体形状に一致する。

図１０の分解図に最もよく示されるように、装置２０は第２のラプチャーディスク１２２を含みこれはディスク２２の形状および全体寸法と同一だが、幾分厚みの大きいステンレス鋼でできていることが好ましい。さらに、環状の締め付け部品６２がディスク１２２の下側または最も深い面に接して設けられている。ディスク１２２の中央部分１３０の膨らみ部には弱め線５０があり、これにはディスク２２の弱め線５０のスリット５２と同数のスリット１５２があることが好ましい。さらに、ディスク１２２の弱め線１５０のスリット１５２はラプチャーディスク２２の弱め線５０のそれぞれのスリット５２と芯が合っていてかつ同じ長さである。

テフロン（登録商標）やマイラーのような合成素材の層６４が各ディスク２２および１２２の弱め線５２および１５２のスリットから空気または他の流体が漏れるのを防ぐためにディスク２２およびディスク１２２の間に挿入されている。テフロン（登録商標）のような合成樹脂素材の比較的細い準環形の細長片６６および６８が層６４ならびにディスク２２およびディスク１２２の間にそれぞれの弱め線５０および５０’に芯を合わせてそれぞれ置かれることが望ましい。細長片６６および６８はラプチャーディスク２２および１２２の中央部３０および１３０のそれぞれの相対する面に接着剤で固定してもよい。

図１０よりディスク１２２のフランジ１２４にはディスク２２の穴２６および板押さえ部品３６の穴４２と芯を合わせた一連のボルト受け入れ穴１２６があることに言及しておく。ディスク１２２には蝶番部１５８がありディスク２２の蝶番５８と同じ寸法でかつ芯が合っている。

環状サポートリング２６２はディスク１２２の下にあり板押さえ部品３６と同じ形と形状であるが、厚みが同じか大きくてもよい。サポートリング２６２のユニタリセグメント２４４は板押さえ部品３６のユニタリセグメント４４と芯が合い形も一致する。サポートリング２６２のボルト受け入れ穴は穴４２，２６および１２６と芯が合う。

組み立てたとき、板押さえ部品３６はラプチャーディスク２２に接して置かれユニタリセグメント４４もディスクのフランジ２４内のディスク２２の平坦部と相補的に係合して置かれている。細長片６６および６８は柔軟層６４と共にラプチャーディスク２２および１２２の中央部分３０および１３０のそれぞれの膨らみ部のスリット５２および１５２を塞いでいる。

ラプチャーディスク１２２の中央部分１３０の膨らみ部はラプチャーディスク２２の中央部分３０の膨らみ部の内部に収まっていてそのそれぞれの凹面および凸面はテフロン（登録商標）層６４ならびに細長片６６および６８のみで隔てられている。

非断片化圧力解放装置２０の好ましい実施態様の場合、図４に示している準環形の真空サポートリング７２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の弱め線１５０のスリット１５２と芯を合わせて設けられるのが望ましいことであるが必須ではない。リング７２の対向し隔たった末端はラプチャーディスク１２２の部分１３０の膨らみ部の蝶番部を避けて上に重なることはない。リング７２はラプチャーディスク１２２の中央部分の膨らみ部の底面および弧部１３０にスポット溶接されることが好ましい。装置２０の一部を形成する準環形のサポートリング７２は素材ディスクを膨らませ次いでこの様なディスクからレーザービームなどでリング７２を切り出してつくることができる。随意的に、間隔をおいて放射状に伸びる一連のタブ７４を部分的に支えるようにラプチャーディスク１２２の中央部分３０の膨らみ部の底面でリング７２にスポット溶接し、これにより装置２０に減圧状態が課せられた場合にラプチャーディスク２２および１２２の中央部分３０および１３０の膨らみ部の反転に対する抵抗を増すことができる。

図１２に図解した複合型の非断片化圧解放装置３２０はラプチャーディスク３２２および３３２が平坦で、中央膨らみ部分がなく、そしてそれぞれに準円型で円周状にのびる弱め線３５０が設けられている点を除いて装置２０と同じである。その他においては装置３２０の構成部品は装置２０の構成部品と同じである。したがって、破線で示した環状の板押さえ部品３３６は板押さえ部品３６と全く同一で、ラプチャーディスク３２２の中央平坦部分３３０の上に重なる。ディスク３２２の周辺フランジ部３２４の上に重なる環状の板押さえ部品（非表示）には板押さえ部品３６のユニタリセグメント４４と類似の内側に伸びるユニタリセグメントと同様に破線で示した内側の開口部３３８がありしたがってディスク３２２の蝶番部３５８と芯が合った略図的に破線３４６で描いた内側直線縁部を呈す。サポートリング２６２と形状が全く同じサポートリングを要望があればディスク３３２のフランジ部の下になるように設けることもできる。ディスク３３２の下のサポートリングは、もし設けたなら、板押さえ部品２６２のユニタリセグメント２４４に一致するユニタリセグメントがあることが好ましい。

一対の重なった相補的ラプチャーディスクを持つ複合型爆発保護装置２０および２２０がほとんどの用途においてより好まれているが、特定の装置、配管、ダクトまたは構造物を過圧状況または爆発から保護するのに十分と考えられるなら単葉の刻み目付膨らみラプチャーディスクまたは単葉の刻み目付平坦ラプチャーディスクを設けることもできる。

運転にあたっては、圧力解放装置２０の組立部品は爆発や不都合な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、随意的なフランジ８０および８２の間で排出口の上の所定の場所に装置２０をしっかり固定するためのボルト２８で搭載される。ラプチャーディスク２２の中央部分３０およびラプチャーディスク１２２の中央部分１３０が弱め線スリット５２および１５２に隣接する膜部６６、ならびに細長片６６および６８はもとより合成樹脂素材の層６４の破裂に対する抵抗で調整される破裂圧力を超える過圧力現象に発展した場合、ラプチャーディスク２２および１２２の中央部分３０および１３０は瞬時に開きそれぞれの蝶番５８および１５８周りに曲がる。

図１１に大まかに示される通り、ラプチャーディスク２２の中央部分３０およびラプチャーディスク１２２の中央部分１３０は、弱め線５０および１５０が最末端スリット５２ａおよび５２ｂで規定されるそれぞれの末端域のスリット、同様にラプチャー１２２の弱め線５０の対応する末端域のスリットを含めてその全長に沿って裂けて一体として開くので、かくてラプチャーディスク２２の中央部分３０およびラプチャーディスク１２２の中央部分１３０がスムーズに完全に開くことを可能とする。しかしながら、ラプチャーディスク２２および１２２の中央部分３０および１３０の弱め線５０および１５０それぞれが弓状の全長にわたり完全に裂けるにもかかわらず、ラプチャーディスク２２および１２２それぞれの中央部分３０および１３０の蝶番部５８および１５８は弱め線５０および１５０の最遠末端５２ｃおよび５２ｄの間に延びる想像上の線の周りではなく、板押さえ部品３６のユニタリセグメント４４の縁部４６が呈する支点の周りで曲がる。

爆発のような高圧事件の結果としてラプチャーディスク２２および１２２の中央部分３０および１３０が急激に全開するとき、ディスク１２２の凹面に課せられそしてディスク２２の凹面に伝達される爆発または高圧事件によるガスの力は、ラプチャーディスク２２および１２２の蝶番部５８および１５８にもまた課せられる。ラプチャーディスク２２および１２２の中央部分３０および１３０、同時にディスク２２および１２２の部分３０および１３０の蝶番部５８および１５８に加わった力が中央部分３０および１３０の開口をもたらすのに十分な大きさであると、図８および９に概略的に示されている様に、その力はユニタリセグメント４６の外側部を通常はラプチャーディスク２２および１２２の中央部分３０および１３０に加えられたディスク破壊力に比例してある程度湾曲させる程大きいことが見いだされている。図８の湾曲したユニタリセグメント４４の略図に言及すると、板押さえ部品３６のユニタリセグメント４４の横断面の湾曲部はユニタリセグメント４４の縁部４６の実質的に全幅にわたって延びている。ユニタリセグメント４４が湾曲する度合いは通常中央部分３０が開口するときにディスク２２の中央部分３０によりそこに加えられた力に比例し、ディスクと係合するユニタリセグメント４４の湾曲部の面７６は図９に示すように幾分弓形となるか、または幾分もっと横断的に線状に傾くかのいずれかである。

しかしながらいずれの場合でも、ラプチャーディスク２２および１２２の中央部分３０および１３０の開口による板押さえ部品３６のユニタリセグメント４４の湾曲した外側部はラプチャーディスク２２および１２２の中央部分３０および１３０に加えられた破裂力の一部を吸収し、その一部の破裂力を弱め線５０および１５０のそれぞれの最遠末端５２ｃおよび５２ｄの間に延びる蝶番部５８および１５８の区域から迂回させている。ラプチャーディスク２２および１２２の中央部分３０および１３０に加えられた破裂力のその一部を迂回させることはラプチャーディスクが開口するときにラプチャーディスク２２および１２２の中央部分３０がそれぞれのフランジ部２４および１２４から分離するのを妨げることに寄与している。ラプチャーディスク２２および１２２のフランジ部２４および１２４から中央部分３０および１３０が分離するのを妨げることに寄与している別の重要な因子は、蝶番部５８および１５８が弱め線５０および１５０の最遠末端５２ｃおよび５２ｄの想像上の線に沿って延びる蝶番部５８および１５８の最も弱い場所から隔たってあるユニタリセグメント４４の縁部４６で規定される支点の周りで曲げられることによる。それに加えて、ユニタリセグメント４４の外側が湾曲する際にできそしてディスク２２の中央部分３０の蝶番部５８と直接係合するユニタリセグメント４４の湾曲部の傾いたまたは曲がった面７６が、蝶番部５８および１５８はユニタリセグメント４４の縁部４６の周りを曲がるため、中央部分３０および１３０が開口する際にラプチャーディスク２２および１２２の中央部分３０および１３０の断片化に寄与しかねない急な横断端の周りで曲がる必要がないことを保証している。

図１１に略図で示すように、ラプチャーディスク２２および１２２の中央部分３０および１３０は開口する際に一般にその閉じていた最初の位置に平行に後方に倒れガスが逃げるための最大の出口をつくるが、しかしそれぞれのラプチャーディスクのフランジ部から分離することはない。弱め線５０および１５０を板押さえ部品３６のユニタリセグメント４４の下側まで延長することがラプチャーディスク２２および１２２の中央部分３０および１３０の非断片化特性に非常に寄与していることが判ってきているが、それは中央部分３０および１３０がフランジ部２４および１２４から分離することになりかねない弱め線５０および１５０の最遠末端５２ｃおよび５２ｄの間の想像上の線に沿って曲がることが求められるというより、蝶番部５８および１５８は縁部４６の周りに曲がるので、ラプチャーディスク２２および１２２の中央部分３０および１３０の蝶番部が板押さえ部品３６のユニタリセグメント４４の縁部４６の長手に沿って横に裂け始める傾向はないからである。

ベント装置３２０は、ほとんどの場合中央部分が平坦であるラプチャーディスク３２２および３３２の中央部分は中央部分が膨らんだラプチャーディスク２２および１２２の場合に比べて高減圧状態に耐えることができないという点を除いて、ベント装置２０と同様に作動する。

装置２０または３２０の好ましい実施態様においては、幅は約２５０ｍｍ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でも破裂する様につくることができる。たとえば、全体の直径が１０１５ｍｍである装置２０または３２０の場合、その中央部分の弱め線の直径は公称で約７７５から７８０ｍｍ辺りであろう。この場合の膨らみ部の直径は約７９７ｍｍ辺りであろう。ラプチャーディスク２２および３２２は０．５ｍｍのステンレス鋼で製作されることが好ましいが、約０．１５ｍｍから約１．５ｍｍの厚みでもよい。ディスク１２２および３３２は１．２ｍｍのステンレス鋼で製作されることが好ましいが約０．８ｍｍから約２ｍｍの厚みでもよい。テフロン（登録商標）層６４およびテフロン（登録商標）細長片６６および６８はそれぞれの場合で厚みが約０．０５ｍｍの素材であることが好ましいが約０．０２５ｍｍから約０．２５ｍｍの厚みでもよい。それぞれのスリット５２および１５２の長さは約１００ｍｍが好ましいが、約５０ｍｍから約１５０ｍｍ長でもよい。スリット５２および１５２の間の膜は幅が約３ｍｍであることが望ましい。弱め線５０および１５０の周径はラプチャーディスク２２および１２２の全体寸法によるが、すべての場合においてユニタリセグメント４４の縁部４６の中点と板押さえ部品３６の外周との間の距離の少なくとも３分の１までは達していなくてはならない。

それぞれのラプチャーディスクに弱め線を規定するスリットが施されている本発明による非断片化、前方作動圧力解放装置の一部を形成する一対の中央が膨らんだラプチャーディスクを持つ複合ドーム型ディスクの透視図である。 図１に示した複合ディスク構造物の上平面図である。 図１に示した複合ディスク構造物の下面図である。 実質的に図２の線分４−４で採り、矢印方向に見た横断面拡大部分図である。 弱め線を規定するスリットの対向する末端および各スリット末端の円形の切欠きを図解している拡大部分平面図である。 実質的に図２の線分６−６で採り、さらに上側の膨らみディスクの上に重なる環状の板押え部品、下側ディスクの凹面に接する真空サポートリング、および下側膨らみディスクの下に重なるサポートリングを示している拡大部分断面図である。 膨らみラプチャーディスクの１つを介してディスクの膨らみ域の非対称性を説明している断面略図である。 リングの中心側に延びる環状の板押えリングのユニタリセグメントで、ラプチャーディスクが破裂した際にその蝶番部分によりユニタリセグメントの最も外側の縁部が湾曲し上向きに曲がった様子を示している要部拡大略図である。 図８の線分９−９で採り矢印方向に見ている拡大概略断面図である。 本発明による膨らみラプチャーディスクを持つ実施態様の分解透視図である。 図１のラプチャーディスクアセンブリーで、圧力解放装置が作動した場合に破裂膨らみ部分が開口したディスクの一般的な形状を示している上平面図である。 本質的に平坦なラプチャーディスクを持つ別の非断片化圧力解放装置で板押さえリング内の開口部を破線で示している透視図である。

Claims (19)

1. 高過圧力受領面を備える中央部分および周辺フランジ部分を持つラプチャーディスクと、
   該ラプチャーディスクの前記中央部分の前記高過圧力受領面とは反対側の面において前記ラプチャーディスクの前記周辺フランジ部分上に取り付けられ、かつ前記周辺フランジ部分と係合する板押さえ部品と、を備える、非断片化、前方作動型の高過圧力装置であって、
   前記ラプチャーディスクの前記中央部分は、該中央部分の一部の周囲に延びる弱め線を持ち、該弱め線は、間隔を空けた関係にある対向する末端域を持ち、該対向する末端域の間で単一の蝶番部を規定し、前記末端域の各々は、最遠末端を持ち、
   前記弱め線は、前記中央部分の前記高過圧力受領面に、高過圧力状態によって生じる前方作動力が働いた場合に破裂して開く、前記ラプチャーディスクの前記中央部分の一部分を規定し、
   前記板押さえ部品は、前記ラプチャーディスクの前記中央部分を取り囲む関係にある内側開口部を備え、
   前記板押さえ部品は、該板押さえ部品の前記内側開口部に延びるユニタリセグメントを備え、
   前記板押さえ部品の前記ユニタリセグメントは、前記弱め線の前記末端域の上に覆い重なる配置で前記ラプチャーディスクの前記単一の蝶番部の上に重なって係合し、
   前記ユニタリセグメントは、前記弱め線の各最遠末端から内側に間隔を空けた関係で前記弱め線の対向する前記末端域の間に延びる最も内側の線状の縁部を持ち、
   前記板押さえ部品の前記ユニタリセグメントは、前記ラプチャーディスクの前記中央部分に前方作動力が加えられると、ディスクが破裂する方向に撓み、前記弱め線のそれぞれの最遠末端の間に延びる前記単一の蝶番部から前記前方作動力の一部を吸収し、かつ、前記ラプチャーディスクの前記中央部分が前記ラプチャーディスクの前記周辺フランジ部分から分離することを防ぐのに寄与することを特徴とする高過圧力装置。
2. 前記板押さえ部品の前記ユニタリセグメントが有する前記線状の縁部は、直線状である請求項１に記載の高過圧力装置。
3. 前記板押さえ部品の前記ユニタリセグメントが、平坦な形状である請求項２に記載の高過圧力装置。
4. 前記ラプチャーディスクの前記中央部分が、平坦な形状である請求項１〜３のいずれか１項に記載の高過圧力装置。
5. 前記ラプチャーディスクの前記中央部分が、前記ラプチャーディスクの前記中央部分の前記高過圧力受領面と反対側の面の側に膨らんだ膨らみ部を持つ請求項２に記載の高過圧力装置。
6. 前記ラプチャーディスクの前記中央部分の前記膨らみ部の、前記ユニタリセグメントの前記直線状の縁部の中央を通る、前記直線状の縁部に垂直な断面形状は、非対称形状である請求項５に記載の高過圧力装置。
7. 前記ラプチャーディスクの前記中央部分の、前記板押さえ部品の前記ユニタリセグメントに係合された部分が、平坦な形状である請求項６に記載の高過圧力装置。
8. 前記板押さえ部品の前記ユニタリセグメントの前記線状の縁部は、直線状であり、前記弱め線の対向する前記末端域に覆い重なり、前記末端域を越えて延びる、対向する先端を備える請求項１〜７のいずれかに記載の高過圧力装置。
9. 前記板押さえ部品の前記ユニタリセグメントの横断部分は、撓むとすぐに、傾斜して外側に向いた表面を呈する請求項１〜８のいずれか１項に記載の高過圧力装置。
10. 前記弱め線の前記対向する末端域が、互いの方向に近づき、かつ前記板押さえ部品の前記ユニタリセグメントの下に位置する請求項１〜９のいずれか１項に記載の高過圧力装置。
11. 前記弱め線が、前記ラプチャーディスクの前記中央部分を通って延びる一連の細長い、末端が末端に隣接した、間隔を隔てて配置されたスリットで規定され、前記スリットが、前記ラプチャーディスクの前記中央部分の残りの部分と一体である個々の膜によって相互に分離されている請求項１〜１０のいずれか１項に記載の高過圧力装置。
12. 前記スリットの各々が、隣接するスリットのそれぞれの末端間の前記膜の幅より大きな長さである請求項１１に記載の高過圧力装置。
13. 前記ラプチャーディスクの前記中央部分は、円形の外側端部を持ち、前記板押さえ部品は、前記ラプチャーディスクの前記中央部分の前記外側端部を囲む、前記板押さえ部品の前記内側開口部を備える環状形状である請求項１〜１２のいずれか１項に記載の高過圧力装置。
14. 前記ラプチャーディスクの前記中央部分は、膨らみ部と平坦部とを備え、前記膨らみ部は、表面積において前記平坦部より大きく、前記ラプチャーディスクの前記中央部分の前記平坦部は、前記板押さえ部品の前記ユニタリセグメントと係合している請求項１３に記載の高過圧力装置。
15. 前記ラプチャーディスクの前記中央部分の前記膨らみ部の、前記ユニタリセグメントの前記直線状の縁部の中央を通る、前記直線状の縁部に垂直な断面形状は、非対称形状である請求項１４に記載の高過圧力装置。
16. 前記ラプチャーディスクの前記中央部分の前記膨らみ部の、前記ラプチャーディスクの前記単一の蝶番部から離れた一部分は、前記ラプチャーディスクの前記中央部分の前記平坦部に近づいて一体化する前記ラプチャーディスクの前記中央部分の前記膨らみ部の曲率半径より大きな曲率半径を持つ請求項１５に記載の高過圧力装置。
17. 前記ラプチャーディスクの前記中央部分に前記弱め線は、設定され、かつその大きさが決められ、そして、前記ラプチャーディスクの前記中央部分と係合する前記板押さえ部品の前記ユニタリセグメントは、前記弱め線に沿った前記ラプチャーディスクの前記中央部分が破裂する際に、前記弱め線の前記末端域によって規定される前記ラプチャーディスクの前記中央部分の前記単一の蝶番部が、前記板押さえ部品の前記ユニタリセグメントの前記線状の縁部の周りで曲がり、その結果、前記単一の蝶番部および前記ラプチャーディスクの前記中央部分が、前記周辺フランジ部から前記弱め線の前記最遠末端の間の仮想線に沿って分離することを防ぐように、前記弱め線の前記末端域に対して方向付けられている請求項１〜１６のいずれか１項に記載の高過圧力装置。
18. 前記高過圧力装置は、相補的に重なった一対の前記ラプチャーディスクを有し、
    前記一対のラプチャーディスクの一方を第１ラプチャーディスク、他方を第２ラプチャーディスクとすると、前記第１ラプチャーディスクは前記第２ラプチャーディスクの前記高過圧力受領面とは反対側に位置し、
    前記板押さえ部品は、前記第１ラプチャーディスクの前記周辺フランジ部分上に取り付けられ、かつ前記周辺フランジ部分と係合することで、前記第１ラプチャーディスクと相補的に重なる前記第２ラプチャーディスクを間接的に押さえ、
    それぞれのラプチャーディスクの各々の弱め線の前記スリット間にある前記膜が破裂した結果として、前記第１および第２ラプチャーディスクの両方の前記中央部分が破裂するまで、前記スリットを通って流体が通過することを妨げる素材の層が前記第１および第２ラプチャーディスクの間にある請求項１１に記載の高過圧力装置。
19. 前記第１および第２ラプチャーディスクのそれぞれが、シート素材製であり、前記第１および第２ラプチャーディスクのどちらか一方のシート素材の厚みが、もう一方のシート素材の厚みよりも大きい、請求項１８に記載の高過圧力装置。

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