JPH0624278U - 圧力放出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 使用前の取扱いによって破裂圧力に変動を生
じ難く、設計破裂圧力の近傍で正確に破壊される密封部
材を有する圧力放出装置を提供する。 【構成】 頂点を有する破断可能な円錐状部分を備える
密封部材を入口支持部材と出口支持部材との間に配置す
ると共に、破断可能な円錐状部分及び破断可能な円錐状
部分の頂点を入口貫通孔内に位置決めする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は圧力放出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

圧力容器または加圧システムに安全な圧力放出を行わせるために、長年にわた り破壊ディスクが使用されてきた。初期の破壊ディスクに関する問題点はディス クの破砕であって、この破砕のために加圧システムの下流部分から破壊ディスク の破片を清掃することを必要とした。従って破砕を生起させることなしに破壊す るようなディスクが設計されてきた。比較的圧力の高い適用例においてはより厚 い破壊ディスクを必要とし、この厚い破壊ディスクを開口するためにナイフブレ ードが必要であった。このような装置の一つが米国特許第Ａ−３２９４２７７号 明細書に開示されているが、このタイプのシステムに関する問題点はナイフブレ ード組立体が高価なことである。

【０００３】 比較的高圧においても破砕を生起させることなく、かつナイフブレードを使用 することなくディスクを破壊させる装置が米国特許第Ａ−３４８４８１７号明細 書に開示されている。この装置には環状平坦フランジと、２個の支持部材間に配 置された凹凸中央部分とを有する破壊ディスクが使用される。破壊ディスクの凸 側は入口支持部材の方向に向けられ、その上に弱化線を形成すべく、凹凸中央部 分上に切込みが設けられる。ディスクの凸側に加わる入口圧力が所定設計値に達 すると、ディスクの弾性的安定性が不安定化しディスクを反転座屈させる。ディ スクが反転すると、反転過程の結果としてディスク上に加わる引張力により、デ ィスクは切込みに沿って引き裂かれるであろう。ディスクがこのように開口して も、ディスクの破壊は切込みに沿って発生するという事実により破片は形成され ない。この設計の一つの制約は、これが比較的低圧には適さないことである。

【０００４】 破壊ディスクは所定の圧力で破裂するように設計され、工業的に価値のある破 壊ディスクは、可能な限り設計破裂圧力に近い圧力で破断されるディスクでなけ ればならない。破断が設計破裂圧力よりも高い圧力で生じた場合には、プロセス プラントの他の部分での破壊が起り得、修復するのに可成りの経費を必要とする 。また、破壊ディスクが低く過ぎる圧力で破断した場合には、プロセスの不必要 な運転停止を行わねばならず、生産性上の損失を生じる。

【０００５】 破壊ディスクの精度は、装着前の破壊ディスクの取扱い方法によって大きく影 響される。本考案者は、破断可能な円錐状部分を有するディスクがドーム状ディ スクに較べて可成り強固であり、且つ、取扱いの影響に対して比較的抵抗力を有 することを見出した。このことは、極めて脆弱であり、且つ、使用前の取扱いに よって性能の変動を比較的生じ易い低圧用の破壊ディスクについて、特に言える ことである。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

圧力放出装置に用いられる低圧用のドーム状ディスクが、極めて脆弱であり、 且つ、使用前の取扱いによって性能の変動を比較的生じ易い点を解決することに ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案によれば、前述の課題は、入口貫通孔を有する入口支持部材と、出口貫 通孔を有しており、当該出口貫通孔が前述の入口貫通孔とほぼ同軸になるように 、前述の入口支持部材に隣接して配置される出口支持部材と、前述の入口支持部 材と前述の出口支持部材との間に設けれれていると共に当該入口支持部材と当該 出口支持部材とによって支持される、破断可能な密封部材とからなり、前述の破 断可能な密封部材は、頂点を有する破断可能な円錐状部分を備え、当該破断可能 な円錐状部分は、前述の入口貫通孔内の圧力が所定の圧力に到達した際に反転さ れて破裂するように構成されており、前述の破断可能な円錐状部分及び当該破断 可能な円錐状部分の頂点は前述の入口貫通孔内に位置決めされている圧力放出装 置により解決される。

【０００８】 密封部材が所定の圧力を受けて反転されたときに、破片を形成することなく弱 化線に沿って密封部材が引裂かれるように、密封部材に弱化線を形成すべく、密 封部材上に切込みが設けられているのがこのましい。ある実施例においては、切 込みは、円錐状部分の頂点から半径方向に伸長する複数の切込みからなる。他の 実施例においては、切込みは、円錐状部分の底部に隣接して全体として不完全な 円を形成する曲線状切込みからなる。この曲線状切込みは、円錐状部分上にあっ て底部から離れていてもよく、または実際に底部上にあってもよい。

【０００９】 入口支持部材は、その中を貫通する入口貫通孔を有しかつ圧力容器または圧力 システムに装着するように設計されるのが好ましい。出口支持部材は、入口貫通 孔とほぼ同軸にその中を貫通する出口貫通孔を有しており、入口支持部材に隣接 して配置される。入口支持部材と出口支持部材との間にはディスクが設けられる 。このディスクは円錐状部分の半径方向外方に環状フランジ部分を有し、円錐状 部分は入口貫通口および出口貫通孔を横断して伸長しかつ好ましくはそれらとほ ぼ同軸であるのが好ましい。

【００１０】

【実施例】

本考案をよりよく理解するために、添附図面の実施例に関してのみ以下に詳細 に説明する。

【００１１】 図１から図３に示す圧力放出装置10は、入口支持部材12と、それに隣接する出 口支持部材14と、入口支持部材12と出口支持部材14との間に配置された破壊ディ スク16とを含み、入口支持部材12および出口支持部材14はそれぞれその中を貫通 する入口貫通孔18および出口貫通孔20をそれぞれれ有しており、これらの貫通孔 はほぼ同軸である。入口支持部材12および出口支持部材14は、それぞれほぼ同一 直径の管に溶接するのに適したネック22、24を有する点において管フランジに類 似する。その代りとして入口支持部材12および出口支持部材14は、ねじ切り管を 受入れるようにねじ山切り形でもよく、またはこれらが２個の管フランジの間に 挿入可能なような構造にしてもよい。

【００１２】 入口支持部材12は、直接圧力容器ノズルに結合されるかまた圧力システムに連 結されている管に連結され、このために容器またはシステム内の流体圧力は密封 部材としての反転座屈破壊ディスク16に加わる。出口支持部材14は大気に開放さ れたままでもよく、または管を用いてより低い圧力レベルの他の容器あるいはシ ステムに接続されてもよい。

【００１３】 図１に示す実施例において支持部材12、14にはボルトまたはスタッド30が貫通 する複数の開口26、28が設けられ、支持部材12、14を締付けるのにナット32が用 いられる。

【００１４】 ここで図２を参照すると、破壊ディスク16は、環状フランジ部分34と、フラン ジ部分34から半径方向内方に配置された円錐状部分36とからなる。円錐状部分36 の底部38は、円錐状部分36とフランジ部分34との間の遷移部を形成する。フラン ジ部分34と円錐状部分36とは一体に形成され、破壊ディスク16はほぼ一定の断面 厚さを有するのが好ましい。

【００１５】 放出装置10内に取付けられるとき、破壊ディスク16のフランジ部分34は入口支 持部材12と出口支持部材14との間に挟み付けられ、これにより、円錐状部分36は 、入口貫通孔18および出口貫通孔20を横断して伸長しかつ好ましくはこれらと同 軸となるように支持される。円錐状部分36の頂点40は入口支持部材12の方向を向 き、従って円錐状部分36の外側の面は装置10の入口方向を向いて流体圧力を受け 、これによりディスクは圧縮状態に置かれるであろう。

【００１６】 ディスク16上に少なくとも１本の弱化線を設けるために、ディスク16上に切込 みが設けられる。図１から図３に示す実施例においては、切込みは、円錐状部分 36上で半径方向に伸長する複数のほぼ直線状の切込み42からなる。切込み42の両 端部は底部38および頂点40から離れた位置で、従ってそれらが頂点40と交差しな いように終端するのが好ましく、これにより頂点40における高い応力集中が防止 される。図に示される構成においては、このような切込み42が４本用いられ、こ れらの切込み42は破壊ディスク16の円錐状部分36をほぼ四半部分に分割する。

【００１７】 ディスク16は通常の作動圧力下では自己支持性を有するシート材料で形成され るのが好ましく、一方、もし円錐状部分36の外側の面にかかる流体圧力が設計値 を超えた場合には、ディスク16は反転して破壊するであろう。反転されると、反 転過程の結果として破壊ディスク16に加わる引張り力により破壊ディスク16は切 込み42に沿って引裂かれて開口され、図３に示すように複数の「花びら」43を形 成するであろう。ディスク16の引裂きは切込み42に沿って発生するという事実に より、ディスクの破片は発生しないであろう。

【００１８】 出口支持部材14は、出口貫通孔20の内側端部にディスク16の円錐状部分36の底 部38の直径よりも小さい直径をもつ肩部44を有し、従って肩部44はディスク16の フランジ部分34から半径方向内方に離れて配置されている。肩部44は円錐状部分 36とフランジ部分34との間の遷移部に対し支持部を提供し、応力または疲労によ る破壊ディスク16の事前破壊を防止する。このような肩部44が必要でない条件も あり、そのときは肩部44は省略してもよい。

【００１９】 図４には本考案の圧力放出装置の第２の実施例として装置50が図示される。こ の装置50は、中を貫通する同軸の入口貫通孔58および出口貫通孔60を有する入口 支持部材52および出口支持部材54の間に配置された破壊ディスク56を備える。入 口支持部材52および出口支持部材54を相互に締付ける方法と、装置50を圧力容器 または圧力システムに連結する方法は、第１の実施例に示された方法とほぼ同様 である。

【００２０】 また図５ａを参照すると密封部材としての反転座屈破壊ディスク56は、環状フ ランジ部分62と、フランジ部分62と一体に形成されかつフランジ部分62から半径 方向内方に配置された円錐状部分64とからなる。円錐状部分64の底部66は、円錐 状部分64とフランジ部62との間の遷移部を形成する。ディスク56が図４に示すよ うに取付けられるとき、円錐状部分64は入口貫通孔58および出口貫通孔60を横断 して伸長し、かつこれらとほぼ同軸である。第１の実施例と同様に破壊ディスク 56の頂点68は入口支持部材52の方向を向き、従って円錐状部分64の外側の面は装 置50の入口方向を向く。

【００２１】 破壊ディスク56は、破壊ディスク56上の切込みが曲線状切込み70の形状である ことを除いては第１の実施例の破壊ディスク16とほぼ同一である。曲線状切込み 70は、切込みのない間隙すなわち中実部分72が残るように底部66に隣接して円錐 状部分64上に不完全な円を形成することが好ましい。図５ａに示すように、切込 み70は円錐状部分64上にあって底部66から半径方向で内方に離れて配置されてい る。その代替として曲線状切込み70′は、図５ｂに示すように底部66を有する遷 移部内に配置されてもよい。即ち切込み70′は底部66に接触していてもよい。

【００２２】 第１の具体例と同様に、放出装置50の入口側から圧力を受けると、第２の実施 例の破壊ディスク56も圧縮状態となる。定格破壊圧力に到達すると破壊ディスク 56自体は反転し、このとき破壊ディスクは曲線状切込み70に沿って引裂かれ、こ の結果、破壊ディスク56の半径方向で内方部分74は、図６に示すように「引き輪 開口式」缶の蓋に類似の方法で装置50の出口方向に持上るであろう。破壊ディス ク56は中実部分72においては裂けないので、内方部分74自体が完全に分離される のが防止される。このように破壊ディスク56は、ちょうど第１の実施例と同じよ うに所定の圧力で破片を形成することなく破壊するであろう。

【００２３】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の圧力放出装置においては、破断可能な密封部材 が、頂点を有する破断可能な円錐状部分を備えており、前述の破断可能な円錐状 部分及び当該破断可能な円錐状部分の頂点が入口貫通孔内に配置されるが故に、 本考案装置における密封部材は、密封部材がドーム状部分を備える場合に較べて 、使用前の取扱いによって破裂圧力に変動を生じ難く、設計破裂圧力の近傍で比 較的正確に破壊される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の圧力放出装置の第１の実施例の断面図
である。

【図２】図１に示す実施例に用いられる破壊ディスクの
外側の平面図である。

【図３】ディスクの破壊が発生した後の図１の圧力放出
装置の断面図である。

【図４】本考案の圧力放出装置の第２の実施例の断面図
である。

【図５ａ】図４の実施例に示す破壊ディスクの外側の平
面図である。

【図５ｂ】図５ａに示す破壊ディスクの代替構造を示す
平面図である。

【図６】ディスクの破壊が発生した後の図４に示される
装置の断面図である。

【符号の説明】

10、50 圧力放出装置 12、52 入口支持部材 14、54 出口支持部材 16、56 反転座屈破壊ディスク 34、62 環状フランジ部分 36、64 円錐状部分 38、66 底部 40、68 頂点 42、70、70′ 切込み

Claims (10)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 入口貫通孔を有する入口支持部材と、出
   口貫通孔を有しており、当該出口貫通孔が前記入口貫通
   孔とほぼ同軸になるように、前記入口支持部材に隣接し
   て配置される出口支持部材と、 前記入口支持部材と前記出口支持部材との間に設けられ
   ていると共に当該入口支持部材と当該出口支持部材とに
   よって支持される、破断可能な密封部材とからなり、 前記破断可能な密封部材は、頂点を有する破断可能な円
   錐状部分を備え、当該破断可能な円錐状部分は、前記入
   口貫通孔内の圧力が所定の圧力に到達した際に反転され
   て破裂するように構成されており、前記破断可能な円錐
   状部分及び当該破断可能な円錐状部分の頂点は前記入口
   貫通孔内に位置決めされている圧力放出装置。
2. 【請求項２】 前記密封部材は環状フランジ部分を有す
   るディスクからなり、前記環状フランジ部分の内周縁が
   前記円錐状部分の底部の外周縁に一体的に連結されてい
   る請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 前記環状フランジ部分及び前記円錐状部
   分が、ほぼ一定の断面厚さを有する材料から一体的に形
   成されている請求項２に記載の装置。
4. 【請求項４】 前記円錐状部分に弱化線を形成するべ
   く、当該円錐状部分上に切込みが形成されており、これ
   により前記密封部材が前記所定の圧力を受けて反転され
   たときに前記円錐状部分は前記弱化線に沿って引裂かれ
   る請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 【請求項５】 前記切込みが、前記密封部材の少なくと
   も前記円錐状部分の母線に沿ってそれぞれ伸長する複数
   の切込みからなる請求項４に記載の装置。
6. 【請求項６】 前記切込みのそれぞれが、前記頂点から
   離れた前記円錐状部分の部位から伸長している請求項５
   に記載の装置。
7. 【請求項７】 前記切込みが前記円錐状部分の底部に隣
   接して設けられた曲線状切込みからなる請求項４に記載
   の装置。
8. 【請求項８】 前記曲線状切込みが前記底部から離れて
   配置されている請求項７に記載の装置。
9. 【請求項９】 前記曲線状切込みが不完全な円を形成し
   ている請求項７又は８に記載の装置。
10. 【請求項１０】 前記圧力放出装置が反転座屈破壊ディ
    スク装置である請求項１から９のいずれか一項に記載の
    装置。