JPH01150100A - ガス体の圧力の蓄積を防止する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ）産業上の利用分野 本発明は密閉装置内に蓄積する潜在的に危険な流体圧に
対して防護する圧力軽減組立体に関する。

ここにおいて、この組立体は第１の一定圧力で破断して
第１の断面積を有する排出孔を形成する第１の破断容易
な部分と、同様に第１の圧力よりも高い圧力で破断可能
で第１の破断容易な部分の破断により形成された孔より
も大きい断面積の圧力軽減孔を形成する第２の破断容易
な部分と、を備えている。異った圧力で＝つの破断容易
な部分が段階的に開口することにより、最少限の流体の
撹乱で、封入物が排出される。しかもそこにおいて封入
物は部分的に液体を含んでおシ圧力がかけられた内容物
の二相状態での流出の可能性を相当に減少させる。

口）従来の技術 流体の入った容器、配管又は他の型式の構造物内の圧力
を軽減する装置は、構造物を画成する容器又は他の密閉
装置の爆発を防止するため充分に低い圧力で容易に破砕
し破断又は破裂するシート、パネル又はディスクを備え
ている。

そのような破断容易な部材は破断ディスク又は破裂パネ
ルの形状をとることが可能である。いかなる場合でも、
破断式排出用組立体は特定レベルの圧力での最初の破断
を予測しうる圧力軽減区域を備えていることが知られて
いる。

従来技術において知られた破断ディスクの例として、１
９８５年４月２３日付米国特許第４．５１２，４９１号
、１９８５年６月１９日付米国特許第４，５０５，１８
０号及び１９６６年１１月５日付米国特許第３．１０９
．５５３号がある。そのような破断ディスクの組立体は
一般的に単一の破断ディスク又は互いに対向して間隔を
置いて装着された一対の破断ディスクのいずれかを備え
ている。

さらにこのディスクはしばしば弱化した線を備え−この
弱化した線はより予想容易なすばやい応答性を備え、保
護される容器の内部での所定の圧力レベルで破裂する。

弱化した線は、設計圧力に到達した時ディスクが完全に
開口することを可能にする。排出用断面積の最大値は容
器内の流体圧の蓄積を急速に軽減することを可能にする
。

別の型式の破断容易な排出用組立体は、１９７８年１月
１０日付の現下の発明の承継人に譲渡された米国特許第
４，０６７．１５４号に示された型式の破裂パネルを備
えている。破裂パネルは、バグハウス、渦巻式分離器及
び破断ディスクで保護される容器よりも低い圧力で一般
に作動する塵収集装置のような装置の圧力蓄積を防止す
るのに使用される。破裂パネルは切込線型式、切υ取り
線又は他型式の弱化した線を備えており、従って破裂パ
ネルは比較的高度の確実性をもって一定の設計圧力で破
裂する。

ハ）発明が解決しようとする課題 一方、上述の米国特許に記載された破断容易な圧力軽減
組立体は装置と人間の両方を保護することで種々の機能
を備えている。ある環境においては、最初の段階で圧力
が蓄積している間に排出区域が完全に開口するのを回避
することが望ましいと思われる。例えば、爆風の排気口
として破裂パネルを使用する場合には、破裂パネルによ
り形成された大きな開口部はパネルの破断の後に比較的
大きな流速で排出口を通してガスを放出させることが観
察される。そして都合悪く、容器内ガスの大量の流出は
時として乱流を発生させそれは次に望ましくない燃焼過
程を加速する。

同様に、圧力にさらされ得る液体を入れる容器を保護す
るのに使用される破断ディスク組立体は容器の破裂圧よ
りも相当低い一定の設定圧力で完全に開口するように構
成されている。しかしながら、容器内の液体に大気圧よ
りも高い圧力がかかった場合には、破断ディスク組立体
が開口すると直ちに急速な圧力降下を受ける。この過程
の間に、液体の大部分に泡が発生し液体とガスとの間圧
力が平衡化し、結果として容器の圧力が急速に降下する
間に液体が急速に泡立ち、破断ディスク組立体により形
成された排出口を介して液体とガスを共に放出させる。

このような二層流は操作要員に対して危険であシかつい
くつかの実例では材料の潜在的コスト的な損失をもたら
す。

過去において、保護すべき容器に二つの分離した間隔を
置いて配置された破断ディスク組立体を備えることが提
案されている。ここにおいて、組立体のディスクの一つ
が第１の圧力で破裂しそしてもう一つの組立体が第２の
もっと高い圧力で破断しフェイルセイフのバックアップ
機構を備えるように意図している。それ故ある原因で第
１の組立体が破断し損ねた場合には第２の組立体が容器
内の圧力を軽減させる。しかしながら、そのような二重
機構は流出する液体とガスを排出する二つの別個の配管
設備を組込まねばならず、それによりこの機構の全コス
トが増大する。その上、＝っの別個の破断ディスク組立
体の設備は漏洩の可能性を増大させ多かれ少かれ据付と
保守の費用が二重に必要となる。

上記から理解されるように、蓄積した流体圧が作用する
容器、流体配管及び他の型式の装置のだめの一つの圧力
軽減組立体を備え上述の課題を回避することはこの分野
の技術においては望まれる利点である。例えば、爆発用
排出口は容器内燃焼過程の原因となる乱流を回避するよ
うに構成されることが望ましい。さらに、破断ディスク
組立体は、反応容器及びタンク等の排出口を通過する内
容物の二層流を実質的に防止するようにうまく構成され
ることが望ましい。

二）課題を解決するための手段 本発明は、異った圧力で破断し得る少くともニつの破断
容易なパネル部分を有する圧力軽減組立体の装置によシ
前述の欠点を克服する。破断容易なパネル部分で形成さ
れる圧力軽減孔の断面積は保護される容器又は他の装置
内の圧力の程度により可変である。

結果として、爆発用排出口である本発明の段階式圧力軽
減組立体を使用することによシ、排出口の大きさを燃焼
過程で発生するガスの流速に従って制御することが可能
になる。装置によシ区画される密閉室内の流体圧が第１
の値に達した時、第１の破断容易な部分が破断し第１の
断面積を有する孔を形成する。この第１の断面積は比較
的小さいが燃焼ガスが膨張する割合での該ガスの流出を
可能にするには十分である。破断した第１の破断容易な
部分で形成された第１の断面積によシ可能となったガス
の比較的少ない流出は燃焼ガスの乱流を最少限にする。

このことは次に燃焼過程の激化を回避する。しかしなが
ら、燃焼過程が継続して装置内に蓄積する流体圧が上り
続ける場合には、第２の破断容易なパネル部分が破断し
て第１の断面積よりも相当大きな第２の断面積を有する
排出孔を形成する。従って、装置は常に流体圧にさらさ
れることから保護される。さもなければ、この流体圧は
装置そのものを破壊する。

本発明の段階的圧力軽減組立体が増大する圧力にさらさ
れる液体収納容器、例えば従来の破断ディスクを使用す
る前述の装置に見られたようなものを防護するために択
一的に使用される場合には、段階的圧力軽減組立体は、
設計燃焼圧力に達した時に液体と圧縮ガスの二相流出が
発生する可能性を最少限にする。二つの破断容易な部分
が異った圧力で破断し第１の排出孔を最初に形成し次い
てもっと大きな排出孔を形成しそして従来の破断ディス
クよりも著しくゆっくりとした速度で容器内の液体を減
圧する。従って液体とガスとの間の圧力均衡が容易にな
される。容器の液体内容物の比較的ゆっくシとした圧力
降下は液体が泡立つ可能性を回避する。その結果として
、排出物質をよシ容易に制御することが可能でいく分小
さい排出口を使用することも可能である。

ホ）実施例 第１図乃至第５図において、本発明の実施例による圧力
軽減組立体２０が示されており、この組立体は構造物２
２の排出口を覆うような配置で装着されている。最近の
ものはバッグハウスや渦巻式分離機等のような装置の形
状をとっていてもよい。特に、構造物２２は蓄積した流
体圧を受ける密閉装置を有し、そしてこの密閉装置は構
造物２２の排出口と繋っている。従って、組立体２０は
密閉室の圧力が構造物２２を破裂させ又は損傷を与える
レベルに達するのを防止する。

第１図を参照すると、圧力軽減組立体２０は構造物２２
の排気口を横切って伸びるパネル装置２４を備えている
。パネル装置２４は第１のほぼ平坦なパネル２６と、テ
ア０／で選択可能に形成されたガスケット２８と、第２
のほぼ平坦なパネル３０と及び第５のほぼ平坦なパネル
６２とを備えている。さらに組立体２０はフレーム６４
と複数のボルト３６とを備えボルト３６はパネル２６゜
３０．３２、ガスケット２８及びフレーム３４の一致し
た穴を貫通して伸びている。ポルト６６とフレーム３４
、追うるにパネル装置２４をポルト６６に螺着するナツ
ト（図示せず）は、パネル装置２４を構造物２２に取外
し可能に装着する装置を構成する。

第１図に最良に示すように、第１のパネル２６は第１の
破断容易なパネル部分４０を画成する幾分Ｕ字形をした
弱くなった切込線３８を有している。第２のパネル６０
は第２の破断容易な部分４４を画成するＵ字形の弱くな
った線４２を有し、そして第２の破断容易な部分４４に
形成されたほぼ矩形のオリフィス４６は第１の断面積を
有している。第６のパネル６２は第６の破断容易なパネ
ル部分５０を画定するほぼＵ字形の弱くなった線４８を
有している。そして、一定の第２の断面積のほぼ矩形の
オリフィス５２は第３のパネル部分５０に配設されてい
る。オリフィス５２の断面積はオリフィス４６の面積よ
りも大きい。

組立体２０が構造物２２に固定されている場合には、パ
ネル２６，３０．−３２は平行に向い会って配設されて
構造物２２の排出口を覆っている。

ガスケット２８は構造物２２によって区画される密閉装
置からの液体の漏洩を通常防止する。この場合弱くなっ
た線３８，４２．４８が隣接する穿孔部の間に伸びるタ
ブ付きの間隔を置いた切取り点線を備えていることが望
ましい。Ｕ字形の弱くなった。１ｊ３８は、弱くなった
線４２及び弱くなった線４８を画成する図形と多かれ少
なかれ合致している。第２図は通常の破断していない状
態での組立体２０を図示している。これは構造物２２に
より区画される密閉装置に潜在的な危険性又は損傷を起
す流体圧がかかる前の状態である。

構造物２２内の流体圧が第１の一定圧力に達するとすぐ
に、第１の破断容易な部分４０が弱くなった線３８に沿
って破断しかつ第３図に示すような状態に折れ曲がる。

オリフィス４６．５２は。

構造物２２により区画される密閉装置内の圧力を第１の
破断容易な部分に伝えそして第１の一定圧力で該部分を
破断し同時にガスケット２８を破裂させる。図示するよ
うに、第２の破断容易な部分４４のオリフィス４６は、
第１の部分すなわち圧力軽減孔５４を備えている。この
孔５４はオリフィス４６の面積とほぼ等しい第１の断面
積を有している。

限定された断面積を有するオリフィス４６は圧力軽減孔
５４を通る流体の一定の流量を可能にするように作用す
る。しかしながら、構造物内の圧力が上昇し続は第２の
一定圧力まで増大した場合には、第２の破断容易な部分
４４が破裂しそして第４図に示される状態に折れて開口
する。この場合には、第６のパネル６２のオリフィス５
２が第２の部分すなわち圧力軽減孔５６として作用しこ
の圧力軽減孔５６は第６図に示された第１の孔５４で形
成された面積よりも大きい第２の一定断面積を有してい
る。それ故に、該孔５６は排出組立体２０を通過して流
れる流体の流量をより多くすることを可能にする。従っ
て構造物２２内の圧力は潜在的に損傷を起しうるレベル
以下で維持される。

構造物２２で区画される密閉装置内の圧力が更に蓄積さ
れると第６の破断容易な部分５０に力がかかる。この力
は、構造物２２内の圧力が第３の一定値に達した時に、
第６の破断容易な部分５０を破断する。第６の破断容易
な部分５０は第５図に示される状態に破裂して開口しそ
れにより該部分は孔５６．５４の双方よりも大きい断面
積の圧力軽減孔５８を提供する。−担第３の破断容易な
部分５０が破断すると、組立体２０は完全に開口する。

それで、孔５８は十分な排出減圧機能を備えた大きさと
なり、従って、孔５８は構造物２２内で圧力がさらに増
大するのを防止する。

パネル２６．３０及び６２の各々が相互に異った外形（
不等な大きさのオリフィス４０．５２に固有の相違を除
いて）をしており従ってパネル２６．３０及び６２の各
々は相違した圧力値で破断する場合には最善の結果が得
られることがわかっている。パネル２６．３０及び６２
の破裂圧力はそれぞれ線３８．４２．４８の弱さを変え
ることにより変更してもよい。例えば、線６８が、弱化
した線４２の型式をした孔の間のタブよりも広い面積の
タブの間に間隔を置いて配置された孔を有していてもよ
い。別案として、第１のパネル２６は第２のパネル３０
よりも薄くなっているか又は随意的に第２のパネル３０
と異った材質で構成されていてもよい。同様に、第３の
パネル３２は第２のパネル６０よりもわずかに異った外
形のものであってもよい。このようにして、第１のパネ
ル２６は第１の一定圧力で破断し、第２のパネル３０は
第１の圧力よりも高い第２の一定圧力で破断し、そして
最後に第３のパネル３２は第２のパネル５０の破裂圧力
より高い第６の圧力で破裂する。

本発明の別の実施例は第６図に図示されている。

この実施例は構造物１２２の排出口を覆う位置に装着さ
れている圧力軽減組立体１２０を備えている。構造物１
２２は蓄積した流体圧力がかかる密閉装置（図示せず）
を有してｈる。

この組立体１２０はパネル装着１２４を備えておシ、こ
のパネル装置は構造物１２２の排出口を横切って伸びる
単一のパネル１２５を備えている。

パネル１２５はフレーム１２４により構造物１２２の排
出口に着脱可能に装着される。

パネル１２５はＵ字形の軟弱化した線１６８を有してい
る。この線１３８はパネル１２５にほぼＵ字形の第１の
破断容易な部分１４０を画成する。

パネル１２５はさらに第２のほぼＵ字形の軟弱化した線
１４２を有し、この線１４２は軟弱化した線１３８を取
り囲むように配設されて第１の破断容易な部分１４０よ
りも大きな第２の破断容易な部分１４４を画成する。こ
の実施例においては。

軟弱化した線１３８　、１４２は選択可能な小さい断続
する溝であシ、これはパネル１２５に形成されているが
全面的にはパネルを穿孔していない。

組立体１２０を使用している間、構造物１２２内の圧力
が第１の一定値以下である場合には、パネル１２５は平
坦で破断していない形状をしている。構造物１２２内の
流体圧が第１の一定値まで上昇した場合には常に、第１
の破断容易な部分１４０は軟弱化した線１６８に沿って
破断し第１の断面積の圧力軽減孔を形成する。組立体１
２０内の圧力が第１の圧力値以上に上昇しかつ第２の一
定値に達した時、第２の破断容易なパネル部分１４４が
軟弱化した線１４２に沿って破裂しそして圧力軽減孔を
形成する。この圧力軽減孔は第１の破断容易な部分１４
０が破裂した時に形成された孔よりも大きい。結果とし
て、互に異った圧力で二つの破断容易な部分１４０　、
１４４が段階的に破断することにより、組立体１２０の
圧力軽減孔が構造物１２２内の流体圧により変化するこ
とを可能にする。

第７図は本発明の他の実施例による圧力軽減組立体２２
０を図示している。ここにおいて、組立体２２０は容器
又は構造物２２２内に蓄積された潜在的に危険性のある
流体圧力に対する防護を備えている。詳述すると、組立
体２２０はふくらんだ破断ディスク又は第１のパネル２
２６と、第１のパネル２２６に形状がほぼ類似している
第２の破断ディスク又はふくらんだパネル２３０とを有
している。複数のボルト２３６は構造物２２２と、ふく
らんだパネル２２６及び２３０と、一対のクランプリン
グ２２７とを流体の放排出管路２２６に着脱可能に締着
している。

第１のパネル２２６は第１の破断容易な部分２４０を有
している。この部分２４０は、構造物２２２内の流体圧
が第１の所定の値に達した時に破断する。

第２のディスク又はパネル２３０は第２の破断容易な部
分２４４を有している。この第２の破断容易な部分２４
４は構造物２２２内の流体圧が第１の一定圧力よりも高
い第２の一定圧力に達した時破断する。

第９図を見ると、第２のパネル２３２の第２の破断容易
な部分２４４は軟弱化した線を備えている。この軟弱化
した線は十字形をした間隔を背いて配設されたオリフィ
ス２４７を備えている。オリフィス２４７は、構造物２
２２内の圧力を第１の破断容易な部分２４０に伝えて第
１の破断容易な部分が第１の一定圧力で破断することを
可能にする。それにより、オリフィス２４７は全体とし
て第１の断面積を有する一つの圧力軽減孔を具備するこ
ととなる。

構造物２２２内の圧力が上昇し続けると、第２の破断容
易な部分２４４が破裂しさらにオリフィス２４７で形成
された軟弱化した線に沿って花弁の形に開口する。第２
の破断容易な部分２４４は、それによシ、オリフィス２
４７によりもたらされた合計面積を備えた前述の第１の
断面積よりも大きい第２の断面積の圧力軽減孔を形成す
る。結果として、組立体２２０により形成された圧力軽
減孔の断面積は構造物２２２内の圧力によって変化する
。

第８図は本発明の別の実施例を表わしている。

この実施例は後述する例外を除いては第７図に示した実
施例とほぼ同じである。従って第８図に示した引用符号
は第７図での同じ符号で表わされた要素とほぼ等しい要
素を表わしている。

しかしながら、第８図では、第１の破断ディスク又はふ
くらんだパネル２２６はスペーサリング２２９により第
２の破断ディスク又はふくらんだパネル２６０から離れ
ている。スペーサリング２２９は第１のパネル２２６と
第２のパネル２６０及び構造物２２２で仕切られた密閉
装置との間の全空間の圧力をくまなく容易に均一にする
機能を有している。すなわち、構造物２２２内の圧力は
、オリフィス２２７を通過して伝わり、第１のパネル２
２６の破断容易な部分２４０を圧迫しそして圧力が前述
の第１の一定値に達した時に第１のパネルを破断させる
。

第７図乃至第９図に示された実施例では、第１の破断デ
ィスクパネル２２６は、第１図乃至第５図に示した実施
例に関して上記に開示したような種々の手段により、第
２の破断ディスクパネル２３０を破裂させる圧力とは異
った圧力で破断するように構成されてもよい。例えば、
第２のパネル２６０はパネル２２６の厚さよりも大きい
厚さのものでもよく、またはその代シにパネル２２６と
は違った材質で構成されてもよい。さらに、第１の破断
ディスクパネル２２６は刻み目の入った又は溝付きの弱
化した線を備えてパネル２６０の破裂圧力よりも低い圧
力での破断を確実にしてもよい。

本発明は蓄積した流体圧に対する防護のための段階的圧
力軽減を与え、そして塵収集装置のような比較的低い作
動圧を使用する装置のバーストパネルとして、同様に反
応容器関係に適用される装置のような比較的高い圧力を
含む装置の破断ディスク組立体として使用するようにな
っていることは容認できる。しかしながら、本発明の真
正の精神又は本質からはずれることなく、実例としてあ
げた目的に対してここで記載した特定の又は−数的な好
適実施例の構成の細部について、種々の小変更が行われ
てもよい。従って、本発明は特許請求の範囲に定義され
た事項及びそれと機械的に等価なものに範囲が及ぶと解
釈されるべきであることは理解できよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の段階的圧力軽減組立体の一実施例の断
片状に表わした図であシ、はぼ同一の弱化した綜を有す
る各三枚の破断容易なパネルが保護されるべき構造物に
装着されているもの、第２図は、破断容易なパネルのい
ずれもが破断する前の状態を示す第１図の圧力軽減組立
体の断片を復元した正面図、第６図は、第１の破断容易
なパネルが破裂して第２の破断容易なパネルに形成され
たオリフィスにより画成される圧力軽減孔を形成してい
る第２図に類似した図、第４図は、第２の破断容易なパ
ネルが破断して第６の破断容易なパネルに形成されたオ
リフィスで画成される圧力軽減孔を形成している第６図
に類似の図、第５図は第２の破断容易なパネル部分が破
断して圧力軽減組立体を完全に開口させている第４図に
類似した図、第６図は単一のパネルが二つの破断容易な
部分を画成する弱化した線を有している別の実施例によ
る本発明の段階的圧力軽減組立体の正面図、第７図は二
つの破断ディスクが容器に装着されて互に対向する関係
で保護されている本発明の他の実施例による側部断面図
、第８図は破断ディスクが互に間隔をあけた関係で保持
されている本発明の他の形状による第７図と類似の図、
第９図は第７図の９−９線に沿って切シ取った正面図。 ２０：圧力軽減組立体　２４：パネル装置２６：第１の
パネル　　６０：第２のパネル６２：第６のパネル ４０：第１の破断容易な部分 ４４：第２の破断容易な部分 ４６：オリフィス ５０：第６の破断容易な部分 ５２ニオリフイス　　　５４：第１の部分５６：第２の
部分 ５８：完全なガス流排出開口部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 密閉装置内に閉じ込められたガスの連続的なしかし比較
   的急速な膨張の結果として圧力上昇が発生する状態のも
   とで、該密閉装置内のガス圧が潜在的に危険なレベルま
   で蓄積するのを防止する方法において、該方法が、 多量のガスが入っている密閉装置の中で、該密閉装置の
   液体の定常水位よりも上に取付けられ、そして該密閉装
   置からガスを解放するために開口したとき、該密閉装置
   内で増加するガス圧が潜在的に危険なレベルに達せずか
   つガスの解放が有害な乱流を形成しない程度の大きさと
   なっている完全な流動ガス排出開口部を具備することと
   、そして 通常はガスを密封する関係にありかつ該密閉装置の液体
   と接触しないで該開口部を覆うパネル装置であって、圧
   力が密閉装置内で上昇し始めた時、当初に設定した第１
   の低レベル圧力で開口し、該完全な流動ガス排出開口部
   よりも小さいが密閉装置での危険な排出中に該開口部を
   通るガスの乱流を最小限にするには十分な大きさの限定
   された流出孔を形成するように製作されかつ配設された
   第１の部分を備えた選択的に破断可能なパネル装置を具
   備することと、から構成され、 該パネル装置は、該十分な流動ガス排出開口部の寸法と
   ほぼ同じ寸法の第２の部分をさらに備え、そして該パネ
   ル装置は、ガスが該第１の部分の開口により形成された
   孔を通って排出されてもなお密閉装置内のガス圧が第２
   の所定の高い値に達した時にのみ、該第２の部分が開口
   しそれにより続いて膨張するガスが該完全な排出開口部
   を通って密閉装置から排出するのを可能にするように構
   成されかつ配置されているガス体の圧力の蓄積を防止す
   る方法。