JPH0565760B2 - - Google Patents

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。異つた圧力で二つの破断容易な部
分が段階的に開口することにより、最小限の流体
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り圧力がか
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。

(ロ) 従来の技術 流体の入つた容器、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、パネル又はデイスクを備えている。

そのような破断容易な部材は破断デイスク又は
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イスクの例と
して、1985年４月23日付米国特許第4512491号、
1985年３月19日付米国特許第4505180号及び1963
年11月５日付米国特許第3109553号がある。その
ような破断デイスクの組立体は一般的に単一の破
断デイ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イスクのいずれかを備えてい
る。さらにこのデイ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
に到達した時デイ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4067154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イ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、切り取り線又は他型式の弱
化した線を備えており、従つて破裂パネルは比較
的高度の確実性をもつ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の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イスク組立体は
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
つた場合には、破断デイ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、破断デイスク
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り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イスク組立体を
備えることが提案されている。ここにおいて、組
立体のデイスクの一つが第１の圧力で破裂しそし
てもう一つの組立体が第２のもつと高い圧力で破
断しフエイルセイフのバツクアツプ機構を備える
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、二つ
の別個の破断デイ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た
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、破断デイスク組立体
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。

(ニ) 課題を解決するための手段 本発明は、異つた圧力で破断し得る少くとも二
つの破断容易なパネル部分を有する圧力軽減組立
体の装置により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り、排出口
の大きさを燃焼過程で発生するガスの流速に従つ
て制御することが可能になる。装置により区画さ
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の断面積により可能
となつたガスの比較的少ない流出は燃焼ガスの乱
流を最小限にする。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。従つて、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
イ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
能性を最小限にする。二つの破断容易な部分が異
つた圧力で破断し第１の排出孔を最初に形成し次
いてもつと大きな排出孔を形成しそして従来の破
断デイスクよりも著しくゆつくりとした速度で容
器内の液体を減圧する。従つ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
の比較的ゆつくり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
より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２２の排出口を覆うような配置で装
着されている。最近のものはバツグハウスや渦巻
式分離機等のような装置の形状をとつていつても
よい。得に、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の排出口と繋つている。従つて、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の排気口を横切つて伸びるパネル装置２
４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、テフロンで選択可能に形成さ
れたガスケツト２８と、第２のほぼ平坦なパネル
３０と及び第３のほぼ平坦なパネル３２とを備え
ている。さらに組立体２０はフレーム３４と複数
のボルト３６とを備えボルト３６はパネル２６，
３０，３２、ガスケツト２８及びフレーム３４の
一致した穴を貫通して伸びている。ボルト３６と
フレーム３４、追うるにパネル装置２４をボルト
３６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字形をした弱くなつた切込線３８を有してい
る。第２のパネル３０は第２の破断容易な部分４
４を画成するＵ字形の弱くなつた線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
ぼ矩形のオリフイス４６は第１の断面積を有して
いる。第３のパネル３２は第３の破断容易なパネ
ル部分５０を画定するほぼＵ字形の弱くなつた線
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イス５２は第３のパネル部分
５０に配設されている。オリフイス５２の断面積
はオリフイス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は平行に向い会つ
て配設されて構造物２２の排出口を覆つている。
ガスケツト２８は構造物２２によつて区画される
密閉装置からの液体の漏洩を通常防止する。この
場合弱くなつた線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
なつた線３８は、弱くなつた線４２及び弱くなつ
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
つた線３８に沿つて破断しかつ第３図に示すよう
な状態に折れ曲がる。オリフイス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ツト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のオリフイス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
イス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イス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
力が上昇し続け第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３のパネル３２のオリフイス５２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３図に示された第１の孔５
４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。従つて構造物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３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３の破断容易な部分５０
を破断する。第３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。一旦第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、従つて、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３２の各々が相互に異つ
た外形（不等な大きさのオリフイス４０，５２に
固有の相違を除いて）をしており従つてパネル２
６，３０および３２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
つている。パネル２６，３０及び３２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３８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２
６は第２のパネル３０よりも薄くなつているか又
は随意的に第２のパネル３０と異つた材質で構成
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３０よりもわずかに異つた外形のも
のであつてもよい。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３０の破裂圧力より高い第３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１２２は蓄積した流体圧力がかか
る密閉装置（図示せず）を有している。

この組立体１２０はパネル装着１２４を備えて
おり、このパネル装置は構造物１２２の排出口を
横切つ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１３８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り、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１
４０は軟弱化した線１３８に沿つて破断し第１の
断面積の圧力軽減孔を形成する。組立体１２０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１
４４が軟弱化した線１４２に沿つて破裂しそして
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１４０が破裂した時に形成された
孔よりも大きい。結果として、互に異つた圧力で
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２２０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
だ破断デイスク又は第１のパネル２２６と、第１
のパネル２２６に形状がほぼ類似している第２の
破断デイ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２
２３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２
４０を有している。この部分２４０は、構造物２
２２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のデイスク又はパネル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２４４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置い
て配設されたオリフイス２４７を備えている。オ
リフイス２４７は、構造物２２２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、オリフイス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イ
ス２４７で形成された軟弱化した線に沿つて花弁
の形に開口する。第２の破断容易な部分２４４
は、それにより、オリフイス２４７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内の圧力によつて
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。従つて第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の破断デイス
ク又はふくらんだパネル２２６はスペ−サリング
２２９により第２の破断デイスク又はふくらんだ
パネル２３０から離れている。スペ−サリング２
２９は第１のパネル２２６と第２のパネル２３０
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、オリフイス２２７を通過して伝わり、第１の
パネル２２６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
の破断デイスクパネル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の破断デイスクパネル２
３０を破裂させる圧力とは異つた圧力で破断する
ように構成されていてもよい。例えば、第２のパ
ネル２３０はパネル２２６の厚さよりも大きい厚
さのものでもよく、またはその代りにパネル２２
６とは違つた材質で構成されてもよい。さらに、
第１の破断デイスクパネル２２６は刻み目の入つ
た又は溝付きの弱化した線を備えてパネル２３０
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イ
スク組立体として使用するようになつていること
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一般
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。従つて、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り、ほぼ同一の弱
化した線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３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
たオリフイ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３の破断容易なパ
ネルに形成されたオリフイスで画成される圧力軽
減孔を形成している第３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図は二つの破断デイ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図は破断デイスク
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線に沿つて切り取つた正面図。 ２０：圧力軽減組立体、２４：パネル装置、２
６：第１のパネル、３０：第２のパネル、３２：
第３のパネル、４０：第１の破断容易な部分、４
４：第２の破断容易な部分、４６：オリフイス、
５０：第３の破断容易な部分、５２：オリフイ
ス、５４：第１の部分、５６：第２の部分、５
８：完全なガス流排出開口部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 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、 多量のガスが入つ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つている完
   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
   置であつて、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つて排出されても
   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
   つ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。