JPH0245562Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は圧力容器の圧力により反転切断される
ほぼ球冠状の薄板を有する反転座屈破裂盤型の圧
力逃がし装置に関するものである。

一般に、反転座屈破裂盤型の圧力逃し装置は湾
曲した連結部によつて環状の平フランジ部に接続
された凹凸部を有する破裂盤と、一対の環状支持
部材とを備え、当該環状支持部材間に破裂盤の平
フランジ部が固定される。破裂盤は、保護される
べき圧力系又は圧力容器からの流体圧を盤の凸部
側へ作用させるように装置内へ位置決めされてい
る。その結果、破裂盤は動作中圧縮力を受けて破
裂盤に加わる正常流体圧力を破裂盤の設計破裂圧
力に比較的近くすることができるようになつてい
る。

破裂盤が破裂して開状態になり飛散破片が生じ
るのを防ぐための種々の装置があるが、例えば
U.S.P3294277号公報には、過大な流体圧により
反転したときに破裂盤を突き刺す切刃を有する装
置が開示されている。

この切刃は一般に、反転時に破裂盤の凹凸部が
四分円または花弁状になるように切断されてそこ
を流れる流体の圧力により外方向へたたみ込まれ
るように構成されている。かかる切刃は製造コス
トが高くなりかつ破裂盤組立品の一つの独立部品
の形で取付けられ、組立品全体の製造コストを高
くする。更に、切刃を含む反転座屈破裂盤組立品
を動作させると、切刃がさびや反復使用により切
れ味が悪くなつて反転時に破裂盤を切断しえなく
なることによつて圧力逃がしが完遂されなくなつ
たり、破裂盤の一部のみが切断される現象が発生
して全開が行われえない問題があつた。

他の例としては、U.S.P.3484817号公報に開示
されている如く、破裂盤の凹凸部表面に刻み目や
溝を設けて弱部を形成し、もつて反転時に当該弱
部に沿つて凹凸部を裂き飛散破片を発生させるこ
となく開状態とする構造のものもある。

かかる刻み目付の反転座屈破裂盤の欠点は、低
い圧力で誤つて反転すると全開とならないか又は
破裂することなしに破裂盤が反転現象を呈するこ
とである。更に、かかる破裂盤が取扱い中若しく
は装着中に偶発的に変形すると、破裂することな
しに反転することがある。設計反転破裂圧力
（design reversal rupture pressure）に対する
引張破裂圧力（tension rupture pressure）の比
が低い値になるように破裂盤が製造されていない
と、破裂なしに反転した後に張力で盤を破裂させ
るに必要な流体圧が、破裂盤の設計反転破裂圧力
を可成りの値越えて保護すべき容器や系において
極めて危険な過圧状態を作り出す可能性がある。
「引張破裂圧力」なる語は損傷や他の理由で破裂
盤が反転したが破裂しなかつた後で破裂盤の破裂
を生ぜしめるに必要な破裂盤の凹凸部に加わる流
体圧を意味する。「設計反転破裂圧力」なる語は、
凹凸部が反転しかつ破裂するように設計された破
裂盤の凸部側に加わる流体圧を意味する。（正常
状態ではその圧力で反転して破裂する。） 適用できる圧力容器および管の基準によれば、
試験圧力は設計圧力の1.5倍に設定されるから、
破裂盤は保護されるべき容器や系の設計圧力と同
等若しくはそれ以下の設計反転破裂圧力の1.5倍
よりも高くない引張破裂圧力を有するのが望まし
い。そうすれば、もしかかる破裂盤が破裂なしに
反転した場合に、最終的には容器や系内の圧力レ
ベルがその試験圧を越える前に破裂盤の破裂が起
ることを保証する。刻み目付の破裂盤を用いる場
合において、設計反転破裂圧力は正常の圧力範囲
すなわち25mmの大きさで約8.8Kg／cm²ないし150mm
の大きさで約2.8Kg／cm²であり、設計反転破裂圧
力に対する引張破裂圧力の比が1.5以下になつて
いる刻み目付破裂盤が開発されてうまく用いられ
た。しかしながら、低い圧力で使用する場合に
は、設計反転破裂圧力に対する引張破裂圧力の比
を制御することは困難になり、破裂が生ずる前に
保護されている容器または系の試験圧力を超える
可能性が生じる。つまり流体圧が低いために、破
裂盤に加わつている力が破裂盤を反転した後に破
裂盤につけた刻み目によつて生じた弱線に沿つて
破裂盤を完全に裂けさせるに十分でなくても破裂
盤は容易に反転し、ほんの一部分しか開かない結
果になる可能性がある。従つて、かかる刻み目付
破裂盤を使用するには、その設計反転破裂圧力が
上述した正常圧力範囲内にあるときしか適用でき
なかつた。

これまでに開発された反転座屈破裂盤型の圧力
逃し装置のほとんどで、破裂盤の反転が制御され
ないことから生ずる問題があつた。すなわち、従
来用いられた反転座屈破裂盤のほとんどすべてが
環状の平フランジ部分に湾曲した環状連結部で接
続された凹凸部を備えている。例えば、中央部分
が弱くしてある刻み目付破裂盤などのように、中
心から外に向つて反転するある種の設計を除い
て、この種の破裂盤に過大流体圧が加わると、反
転過程は環状の連結部で始まる。すなわち、連結
部は、破裂盤上の最も抵抗の小さい点で破裂盤の
中心に向つて内向きに動かされ、続いて破裂盤の
凹凸部全体が反転する。従来は、連結部に沿つて
いる反転の始まる特定の点が偶然にまかされてい
たので、望ましい動作結果の得られないことがあ
つた。

本考案の目的は、極低圧力用途で完全開口を達
成すると共に、破裂盤の反転の方向を制御して、
反転時に形成される破裂盤の切断片を保持するよ
うにした圧力逃がし装置を提供することである。

本考案によれば、前記目的は、一方の面が圧力
容器の流体の圧力が作用する側に凸なほぼ球冠状
の薄板と、薄板と一体的に結合された環状の第１
の平フランジと、薄板に対応する開口部を有して
おり、薄板を支持する環状の支持部材と、圧力容
器の圧力によつて薄板が反転したときに薄板を切
断すべく第１の平フランジの内側において薄板に
対向して設けられた内側環状鋸歯状の切刃と、切
断された薄板を捕獲すべく前述の開口部と重なる
ように支持部材に連結された棒状部材とを備えて
おり、薄板及び第１の平フランジの環状連結部の
内の棒状部材に対応する少なくとも１つの部分の
曲率半径が、他の部分の曲率半径よりも大きい圧
力容器の圧力逃し装置によつて達成される。

［作用］ 本考案の圧力逃し装置によれば、内側環状鋸歯
状が、第１の平フランジの内側において薄板に対
向して設けられており、薄板及び第１の平フラン
ジの環状連結部の内の棒状部材に対応する少なく
とも１つの部分の曲率半径が、他の部分の曲率半
径よりも大きいが故に、圧力容器の圧力による薄
板の反転は前述の環状連結部の１つの部分から開
始し得ると共に、薄板の切断は前述の１つの部分
に対向する部分から開始し得、その結果極低圧で
も安定した切断を可能とし、完全開口を達成する
ため圧力容器を確実に保護し得、しかも棒状部材
が前述の１つの部分に対応しており開口部と重な
るように支持部材に連結されているため、前述に
より切断された薄板は棒状部材により確実に捕獲
され得、前述の切断された薄板が圧力容器から流
出する流体によつて圧力器の外部に運ばれるのを
防止し得る。

本考案による支持部材は、板部材から成ると共
に、この板部材が第１の平フランジにスポツト溶
接するのがよく、これにより製作を容易にすると
共に、薄板が切断された後の薄板組立品の交換を
容易にし得、切刃の繰返し使用による切れ味の劣
化、錆発生を防止し得る。

本考案をよりよく理解するために本考案の実施
例につき図面を用いて詳述する。

第１図は本考案の一実施例の装置の底面図、第
２図はその平面図、第３図は第１図の３−３線に
沿つた断面図、第４図は第１図の４−４線に沿つ
た断面図である。これ等第１図から第４図に示さ
れた装置１０は湾曲した環状連結部としての連結
部１８により第１の平フランジとしての環状の平
フランジ部１６に連結された凹凸部１４を有する
球冠状の薄板としての破裂盤１２を有している。
破裂盤１２の平フランジ部１６は薄い支持部材２
０に取付けられており、支持部材２０は平フラン
ジ部２２と環状鋸状の切刃２４とを有する薄板金
またはそれと同等のものにより経済的に構成でき
る。支持部材２０と破裂盤１２の平フランジ部２
２及び１６は同じ形状であつて複数のスポツト溶
接部２６によりお互いに固着されている。

第３図及び第４図に示されている如く支持部材
２０の切刃２４は連結部１８の半径方向に内側に
取付けられており、支持部材２０の平フランジ２
２により支持されている。更に、切刃２４の鋸歯
状部２８は好ましくは三角形状に形成されてお
り、約30゜から約45゜の範囲の角度で破裂盤１２の
凹凸部１４の方向へその内部へ向つて傾斜してい
る。

支持部材２０の平フランジ部２２の破裂盤１２
が取付けられている側に対して反対の側には破裂
盤１２の切断片４２を捕えるための棒状部材３０
が設けられている。図示する如く、棒状部材３０
は、スポツト溶接部２６により支持部材２０の平
フランジ部２２に取付けられた薄板金より成る環
状プレート３２に取付けられている。棒状部材３
０は支持部材２０から離間して設けられるのが良
く、平フランジ部２２の平面に実質的に平行な面
において切刃２４により形成される円形開口の中
央をよぎつて、位置している。棒状部材３０は凸
部側が破裂盤１２と対向している。湾曲した捕獲
部３４と、捕獲部３４の両端及び環状プレート３
２に取付けられた１対のアーム部３６とを備えて
いる。しかしながら、棒状部材３０は支持部材２
０の平フランジ部２２に直接取付けることもで
き、また平フランジ部２２の平面部に設けること
も可能である。更にはまた、支持部材２０とは離
して設けることもできる。加うるに、切刃２４に
より支持部材２０に形成される開口の形状は好ま
しくは円形状であるが限定されるものではない。
また、切刃２４の形状は変えることも可能である
が、上述した傾斜した鋸歯状部２８より成る図示
の切刃部は反転時に破裂盤１２の凹凸部１４を貫
通し、極めて低い圧力が加わつているときでも破
裂盤１２から中央部を切断し、それによつて破裂
盤１２の引張破裂圧力の設計反転破裂圧力に対す
る比が1.5よりも大きくならないことを確実にし
ている。

第２図に示す如く破裂盤１２の湾曲した連結部
１８の部分３８はその連結部１８の他の部分より
も大きな曲率半径を有している。動作時には、破
裂盤１２は圧縮状態にある。すなわち加圧流体に
より破裂盤１２上に作用する力が凹凸部１４の凸
部側に伝えられ、凹凸部を圧縮状態におく。圧縮
力は湾曲した連結部１８を介して連結部１８を担
持する支持部材２０の平フランジ部２２に伝達さ
れる。一般に、破裂盤１２の特定な厚さでは、連
結部１８の曲率半径を小さくすればする程、破裂
盤１２を反転させる際に生じる抵抗力は増大す
る。すなわち、破裂盤１２に作用する力が反転に
耐える破裂盤１２の能力を超えると、連結部１８
は最初に最大の曲率半径を有する個所で内方向に
動き、続いて凹凸部１４全体の反転が生ずる。連
結部１８の他の部分より可成り大きな曲率半径を
有する連結部１８の部分３８を有する破裂盤１２
を作ることによつて、反転過程が必ず部分３８で
始まり、連結部１８における部分３８に対向する
部分へ向かつて進行する。

第２図および第５図から８図を参照すると、連
結部１８の曲率半径を大きくした部分３８は棒状
部材３０の捕獲部３４の一端に隣接しておかれ
て、破裂盤１２の反転の方向が捕獲部３４の軸に
事実上平行になるようにする。第５図に示される
ように、破裂盤１２の凹凸部１４の凸部側に加わ
つた流体圧が凹凸部の反転に耐える能力を超える
レベルに達すると、連結部１８の部分３８の曲率
半径が大きくなつていて、その結果、部分３８の
反転に対する抵抗力が小さくなつていることによ
り、反転過程が部分３８で始つて、矢印４０で示
された棒状部材３０の捕獲部３４の軸に事実上平
行な方向に進む。反転は、凹凸部１４全体が反転
して連結部１８の前述の対向する部分の一部が支
持部材２０の切刃２４により切断されるまで凹凸
部１４に沿つて矢印４０の方向に進行する。凹凸
部分１４の切断が第６図に示す如く矢印４０の反
対方向４１に進行して、切断される破裂盤１２の
最後の部分が連結部１８の部分３８の近くまで達
するようになる。

第７図及び第８図に示す如く、反転及び切断過
程が終ると、破裂盤の中央の切断片４２全体が切
刃２４により切断されて、支持部材２０の開口部
を通り抜けることになる。反転及び切断の進行が
棒状部材３０の捕獲部３４の軸に実質的に平行な
方向に制御されるから、その切断片４２が支持部
材２０の開口部を通過した後に、流出流体の力に
より捕獲部３４のまわりに巻きつき、左右が釣り
合つて棒状部材３０上に係留される。破裂盤１２
の反転過程が制御されない方法で進行できる場
合、すなわち連結部１８上のある箇所で開始して
反転及び切断の方向が棒状部材３０の捕獲部３４
の軸をよぎるような場合には、切断片４２の中心
が捕獲部３４とずれてしまい、接触してちぎれる
か、または釣合いがとれずに捕獲部３４に折り重
なり、その後流出してくる流体によりそこから除
去されることになる。

好ましくは、破裂盤１２の連結部１８は、部分
３８の曲率半径が他のそれより約1.5なし２倍の
範囲になるように形成されている。連結部１８の
部分３８の長さは関連の破裂盤１２の大きさに応
じて変化するものであるが、一般には25mmの大き
さの破裂盤１２において約12〜18mmの範囲であ
り、150mm又はそれ以上の破裂盤１２では約25〜
33mmである。

従つて、装置１０の使用にあたつては、装置１
０全体が１対の普通の管フランジまたは保護され
る容器または系の圧力逃がし接続部に接続される
他の締着手段の間に締付けられる。装置１０は、
破裂盤１２の凹凸部１４が上流のフランジに面
し、棒部材３０が下流のフランジに面するように
設置される。容器または系において破裂盤１２の
設計反転破裂圧力に等しいかそれを超える過圧状
態に達すると、破裂盤１２の凹凸部１４が反転し
て、支持部材２０の切刃２４によつて切断され、
凹凸部１４の中央の切断片４２全体が支持部材２
０を通り抜ける。破裂盤１２の凹凸部１４の反転
の方向が破裂盤１２の連結部１８の曲率半径を大
きくした部分を棒部材３０の一端に隣接して位置
決めすることによつて制御されるので、破裂盤１
２の切断片４２は、棒部材３０の捕獲部３４によ
つて捕獲され、それによつて切断片４２が棒状部
材３０の捕獲部３４の両側でほぼ等しい面積にな
るように折り畳まれて、棒部材３０に切断片４２
を保持する。

第９図は本考案による装置の種々の大きさに対
する最小設計破裂圧力（線６０）及び従来の刻み
目入りの破裂盤を有する装置の最小設計破裂圧力
（線５０）をグラフにより示したものである。「最
小設計破裂圧力」なる語は破裂盤が確実に反転し
かつ完全に開口状態となる圧力逃し装置に作用す
る最小の流体圧力をここでは意味しており、そし
て損傷等により破裂することなく反転が生じた場
合、破裂盤は設計反転破裂圧の1.5倍未満の流体
圧で破裂する。圧力逃し装置を第９図に示す最小
設計破裂圧力以下の用途で用いることができる
が、その信頼性は、破裂することなく反転が生じ
る可能性が増大することと、引張破裂圧力の設計
反転破裂圧力に対する比の制御が困難となるの
で、著しく小さくなる。線５０及び６０は装置の
実際の動作の実験に基づくのものである。図示す
る如く、本考案による装置は破裂盤１２の設計反
転破裂圧が刻み目付の破裂盤を有する装置によつ
て達成できるものよりずつと低い圧力の用途で確
実に使用できる。

更には、本考案の装置は経済的な構成すなわち
支持部材２０や環状プレート３２を薄板金で形成
できるものであるから、過圧状態により装置が破
裂した場合には、それを廃棄して新しい装置と取
り換えることができる。これは、従来の刻み目付
の破裂盤を有する装置や特殊でかつ高価な部材を
有する切刃を具備した従来の装置と対照をなすも
のである。更にはまた、支持部材２０が破裂盤１
２にスポツト溶接されているから、環状フランジ
部１６を強固にして取扱い中や装置に組込中に破
裂盤１２が損傷する機会を生とすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の底面図、第２図は
その平面図、第３図は第１図の３−３線断面図、
第４図は第１図の４−４線断面図、第５図、第６
図及び第７図は破裂盤の反転及び切断過程の各段
階における断面図、第８図は第７図の８−８線断
面図、第９図は本考案の装置の種々の大きさに対
する最小設計破裂圧力及び従来の装置の種々の大
きさに対する最小設計破裂圧力を示すグラフであ
る。 主要部分の符号の説明、１２……破裂盤、１４
……凹凸部、１６，２２……平フランジ部、１８
……連結部、２０……支持部材、２４……切刃、
２６……スポツト溶接部、３０……棒状部材３
０、３２……環状プレート、４２……切断片。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 一方の面が圧力容器の流体の圧力が作用する
   側に凸なほぼ球冠状の薄板と、前記薄板と一体
   的に連結された環状の第１の平フランジと、前
   記薄板に対応する開口部を有しており、前記薄
   板を支持する環状の支持部材と、前記圧力容器
   の圧力によつて前記薄板が反転したときに前記
   薄板を切断すべく前記第１の平フランジの内側
   において前記薄板に対向して設けられた内側環
   状鋸歯状の切刃と、前記切断された薄板を捕獲
   すべく前記開口部と重なるように前記支持部材
   に連結された棒状部材とを備えており、前記薄
   板及び前記第１の平フランジの環状連結部の内
   の前記棒状部材に対応する少なくとも１つの部
   分の曲率半径が、他の部分の曲率半径よりも大
   きい圧力容器の圧力逃し装置。 (2) 前記切刃が円状に配列されている実用新案登
   録請求の範囲第１項に記載の装置。 (3) 前記切刃の夫々が前記薄板に向いている実用
   新案登録請求の範囲第１項又は第２項に記載の
   装置。 (4) 前記支持部材が、板部材から成ると共に、前
   記板部材が第１の平フランジにスポツト溶接さ
   れている実用新案登録請求の範囲第１項から第
   ３項のいずれか一項に記載の安全装置。 (5) 前記棒状部材が、前記開口部の中央を横切る
   ように伸長している実用新案登録請求の範囲第
   １項から第４項のいずれか一項に記載の装置。 (6) 前記棒状部材が、前記第１の平フランジに取
   り付けられるべき第２の平フランジを有してい
   る実用新案登録請求の範囲第１項から第５項の
   いずれか一項に記載の装置。 (7) 前記棒状部材の断面形状が前記薄板に対向す
   る側に凸である実用新案登録請求の範囲第１項
   から第６項のいずれか一項に記載の装置。 (8) 前記棒状部材が前記第１の平フランジにほぼ
   平行に伸長している実用新案登録請求の範囲第
   １項から第７項のいずれか一項に記載の装置。