KR101295401B1 - 완전 개방식 및 재밀폐 가능한 폭발 벤트 장치 - Google Patents

Abstract

폭발 벤트 장치는 과도압력 상태로부터 보호되는 영역과 정렬되기에 적합한 벤트 개구부가 형성된 벤트 지지 유닛을 포함하고, 제 1 크기의 압력의 과도 압력이 가해질 때 밀폐 위치로부터 제 1 과도압력 방출 위치로 제 1 변위를 통해 이동 가능하고 상대적으로 높은 과도 압력이 가해질 때 제 2의 상대적으로 큰 변위를 통해 제 2 과도압력-방출 위치로 벤트 패널을 이동시키며 배출부를 차단하는 밀폐 위치에서 지지 유닛 상에 이동 가능하게 장착된 벤트 패널을 포함한다. 벤트 패널은 개방 시 파열되거나 또는 변형되지 않으며, 상대적으로 낮은 압력 하에서 개방될 때 스프링 압력에 의해 압력 방출후 재밀폐되고, 상대적으로 높은 제 2 압력 하에서 벤트 패널이 완전 개방될 때 유체 구동식 재밀폐 메커니즘에 의해 재밀폐된다.

Description

완전 개방식 및 재밀폐 가능한 폭발 벤트 장치{FULL OPENTNG AND RECLOSABLE EXPLOSION VENT APPARATUS}

본 발명은 폭발, 빠르게 타오르는 화재 또는 이와 유사한 상태 동안 발생될 수 있는 신속한 과도압력 상태에 노출되는 밀폐된 영역에서 방출 개구부에 대해 밀폐된 상태로 배열되고, 수직 또는 수평 방향으로 장착되거나 또는 수평 또는 수직으로부터 각을 이루며 장착된 폭발 벤트에 관한 것이다. 다양한 산업상 공정 및 설비들은 상당한 폭발 또는 화재를 발생시키는, 점화될 수 있거나 또는 폭발될 수 있는 미립자 재료, 가스 및/또는 미세 유체를 가진다. 위험한 과도압력 상태는 폭발 또는 관리되지 않은 화재로부터 야기될 수 있다. 따라서 급연소로부터 갑작스러운 폭발 또는 화재에 노출된 위험한 물질을 가두는 영역을 보호하는 것이 선호된다.

보다 특히 본 발명은 과도압력 상태가 벤트의 설정 개방 압력 아래에서 발생될 때 벤트가 사전에 개방됨이 없이 벤트에 의해 보호 영역이 사전 결정된 크기의 압력에 노출될 때 일정하게 개방되는 완전 개방식 및 재밀폐 가능한 폭발 벤트에 관한 것이다. 상기 폭발 벤트 장치는 벤트의 압력 방출 특성에 부정적인 영향을 미치지 않고 벤트가 개방되는 압력 이하에서 연장된 기간 동안 연속적인 압력 사이클링을 견디도록 구성되고 설계된다.

본 발명의 벤트 장치의 벤트 패널은 제 1 크기의 과도 압력 상태에 노출될 때 장치의 벤트 패널이 파열되지 않고 제 1 압력 방출 부분적으로 개방된 위치로 개방될 수 있으며, 벤트 패널이 상대적으로 높은 크기의 과도 압력 상태로 노출될 때 벤트 패널이 파열되지 않고 제 2의 완전히 개방된 압력 방출 위치로 개방될 수 있다. 폭발 벤트 장치의 특히 중요한 장점은 과도 압력 상태가 완화될 때 이의 개방 위치로부터 개밀폐될 수 있으며, 이에 따라 주변 공기가 화재의 강도를 증가시키거나 또는 이차 폭발을 야기할 수 있는 보호 영역으로 안내되는 개구부로 재유입되는 것이 방지된다. 벤트의 재밀폐는 기압식 장치, 비틀림 스프링 또는 엘라스토머 밴드를 이용하여 구현된다.

일반적으로 폭발 벤트(explosion vent)는 백 하우스, 필터 설비, 건조기 시스템, 탱크, 처리 용기 및 제한된 영역에서 위험한 과도 압력을 방지하기 위한 도관 시스템과 같은 엔클로져 내에 방출 개구부들을 포함한다. 예를 들어 백 하우스, 필터 설비 및 건조기 시스템은 고농도의 미세하게 잘려진 재료, 가스 및 유체가 형성될 수 있기 때문에 폭발의 위험에 놓인다. 종래에는 극히 신속한 폭발 또는 극히 신속한 과도압력 상태를 야기할 수 있는 신속한 반응 화재에 의해 야기되는 위험으로부터 이러한 위험한 영역을 보호하기 위하여 보호 영역의 외측에서 주변으로부터 보호 영역을 밀봉하는 설비 내에 하나 이상의 압력 방출 개구부를 제공했다. 이러한 폭발 벤트들은 설비 또는 시스템이 상기 기술된 한계점 내에서 정상 압력으로 작동될 때 압력 방출 개구부를 밀폐한다. 상기 한정된 영역이 사전 결정된 크기의 과도 압력 상태에 노출될 때, 각각의 벤트는 압력 방출 개방 파열부 또는 폭발부를 밀폐하여 높은 압력이 방출 개구부를 통해 배출된다. 폭발 벤트는 일정 기간 동안 벤트가 노출되는 압력 사이클의 회수를 고려하지 않고 특정 압력 수준에서 연속적으로 파열되도록 설계된다.

신속한 과도압력 상태를 발생시키는 폭발 또는 신속한 반응 화재에 존재하는 재료를 함유한 영역은 종종 진공 상태로 노출된다. 따라서 사전 결정된 크기의 과도 압력이 발생될 때 파열되도록 설계된 종래의 벤트 패널은 고장 없이 특정 진공 상태를 견딜수 있어야 한다. 예를 들어 추가적으로 백 하우스 및 필터 설비는 가압된 진공 상태가 반복되며, 이에 따라 폭발 벤트는 전후로 구부러진다. 일반적으로 필터의 표면으로부터 입자들을 제거하기 위하여 먼지 입자를 수집하는 백 하우스 필터의 표면에 대해 공기의 펄스가 가해지며, 이에 따라 입자는 필터 백 하부의 수집 영역으로 떨어진다. 따라서 폭발 벤트는 보호 영역으로 내측을 향해 함몰되지 않고 압력 상태와 진공 상태 사이에서 진공 압력과 사이클링을 견딜 수 있도록 구성되어야 한다.

종래의 폭발 벤트는 일반적으로 마주보는 프레임 부재들 사이에서 트랩된 변부를 포함하는 상대적으로 얇은 평평한 금속 시트가 제공된다. 벤트 패널은 다수의 다양한 실시예에서 제공되며, 취약선의 형상 또는 스코어 또는 슬릿에 의해 형성된 취약선과 같은 다양한 특성과 재료의 두께 및 구조의 재료는 파열 압력을 제어한다. 예를 들어 압력 방출이 제공 시 취약선을 따라 벤트 패널을 파열시키고 파괴시 킴으로써 구현된다.

취약선을 형성하는 슬릿을 가진 종래의 특정 폭발 벤트는 사전 결정된 크기의 압력이 형성될 때까지 밀폐 위치에서 한정된 취약선 내에 패널의 중앙 영역을 유지시키기 위하여 슬릿 위에 부착된 복수의 커넥터 또는 파열 탭이 제공되어져 왔다. 이러한 파열 탭 구조물에 따라, 예정된 과도 압력 수준에서 벤트 패널을 파열하고 파괴시키는 것이 어려우며, 이는 파열 탭에 균일한 힘이 가해지지 않기 때문이며, 이에 따라 몇몇의 파열 탭은 이른 시기에 파괴된다. 이와 같은 관점에서, 하나 이상의 파열 탭이 이른 시기에 파열될 때 잔여 파열 탭은 불확실한 연속된 순서에 따라 파괴된다. 추가 개수의 상기 파열 탭을 제공하는 것이 바람직하지 못하다는 것을 입증되었고, 이는 벤트 패널이 폭발 또는 초기 화재로부터 적절히 보호하지 못하며 뒤 늦게 파열되기 때문이다.

슬릿 라인이 가로지르는 탭이 제공됨에 따라 벤트 패널의 진공 지탱 특성이 제한되며, 이는 탭이 패널의 내측 버클링(inward buckling)에 대한 충분한 저항을 제공하기 어렵기 때문이며, 동시에 사전 결정된 양의 크기의 압력에서 벤트의 외측을 향하는 파열을 제어하기 어렵기 때문이다. 높은 진공 상태에서, 패널의 전방을 향해 작용하는 파열 특성을 복잡하게 하고, 동시에 패널 조립체의 비용, 경량 및 복잡성을 증가시키는 벤트 패널에 대한 보강부가 제공되어야 한다.

본 발명의 폭발 벤트 장치는 벤트 패널이 폭발 또는 빠르게 타는 화재로부터 야기된 압력을 방출시키기 위해 파열된다는 점에서 종래의 벤트와 상이하다. 취약선을 형성하는 일련의 슬릿 또는 스코어 라인이 벤트 패널의 개방 형상을 조절하기 위해 종종 제공된다. 본 폭발 벤트 장치에서, 벤트 패널은 사전 결정된 낮은 수준의 과도 압력 하에서 부분적으로 개방되고 그 뒤 상대적으로 높은 과도 압력에서 완전히 개방된다. 모든 경우, 파열되지 않은 벤트 패널은 이의 밀폐 위치로 복귀되며, 이에 따라 과도 압력 상태 하에서 작동되는 벤트의 기능을 하는 벤트를 교체할 필요가 없다.

폭발 벤트 장치는 과도 압력 상태로부터 보호되는 영역의 배출부 위에 배열되기에 적합한 벤트 지지 프레임 유닛이 제공된다. 프레임 유닛은 보호 영역의 배출부와 정렬되기에 적합한 벤트 개구부가 형성된다. 벤트 패널은 보호 영역의 배출부를 폐쇄하는 밀폐 영역에서 프레임 유닛 상에 피벗 회전하게 장착된다. 벤트 패널은 이의 밀폐 위치로부터 개방된 과도압력-방출 위치로 피벗 회전할 수 있다. 프레임 유닛 상의 구조물은 벤트 패널로 연결되고 사전 결정된 크기의 과도 압력 상태가 배출부를 통해 패널로 적용될 때까지 밀폐 위치에 벤트 패널을 유지시킨다. 이러한 구조물은 벤트 패널에 대해 제 1 크기의 과도 압력이 제공될 때 밀폐 위치로부터 부분적으로 개방된 과도압력-방출 위치로 벤트 패널을 피벗 회전시키기 위해 작동되며, 벤트 패널에 대해 상대적으로 높은 과도 압력이 제공될 때 패널을 완전히 개방된 위치로 피벗 회전시킨다. 선호되는 실시예에서, 메커니즘은 압력이 방출된 후 벤트 패널을 재밀폐하기 위해 제공된다.

벤트 패널을 밀폐 위치에 유지시키는 구조물은 프레임 유닛과 벤트 패널을 상호 연결하는 하나 이상의 파열 가능한 탭 부품을 포함한다. 탭 부품은 과도 압력이 벤트 패널로 제공될 때 인장력이 탭 부품에 가해지도록 방향 설정된다. 탭 부품은 파열을 견디며, 압력의 사전 결정된 상대적으로 작은 크기의 과도 압력이 벤트 패널로 제공될 때 제 1의 부분적으로 개방된 과도압력-방출 위치로 제한된 호를 따라 벤트 패널을 피벗 회전시킬 수 있다. 탭 부품은 파열을 견디며 제 2의 상대적으로 높은 과도 압력이 벤트 패널에 가해질 때 완전히 개방된 위치로 벤트 패널을 피벗 회전시킨다.

바람직하게, 복수의 횡방향으로 이격된 탭 부품은 벤트 패널과 프레임 유닛 사이에 제공된다. 다수의 이격된 탭 부품들이 제공됨에 따라 과도 압력 상태로부터 야기된 탭 부품상의 인장력이 탭 부품들을 따라 분배된다. 코일 스프링은 각각의 탭 부품과 연결된 상태로 제공되며, 프레임 유닛과 각각의 탭 부품 사이에 위치되어 탭 구조물의 부분들 사이의 공차의 차이가 보상된다

벤트 패널을 밀폐 위치에 고정시키는 모든 코일 스프링의 합력은 벤트 패널이 부분적으로 개방된 압력 방출 위치로 스윙하는 크기로 벤트 패널을 피벗 운동시키기에 충분하도록 스프링이 압축되기 전 과도압력이 벤트 패널로 가해질 때 극복해야 한다. 벤트 장치가 설치되는 동안 스프링이 압축되는 정도와 각각의 탭 부품과 연결된 코일 스프링의 압축 특성은 벤트 패널이 이의 부분적으로 개방된 압력 방출 위치로 스윙될 수 있는 크기까지 스프링을 추가적으로 압축시키기 위해 필요한 벤트 패널로 가해잔 과도 압력의 크기를 조절한다.

각각의 탭 부품들은 2개의 단부 세그먼트를 가지며, 상기 2개의 단부 세그먼트는 이의 폭보다 작은 폭을 가진 중간 웨이스트 부분에 의해 분리된다. 모든 탭 부품들의 웨이스트 부분들을 파열시키기 위해 필요한 인장력은 모든 탭 부품들의 웨이스트 세그먼트의 통합적인 파열 저항을 초과해야 한다. 각각의 탭 부품을 파열시키기 위해 필요한 힘은 탭이 제조되는 재료의 타입, 탭 재료가 제조되는 방식, 탭 재료의 두께, 예를 들어 열처리와 같이 탭 재료가 처리되는지의 여부, 탭 부품의 웨이스트 부분의 치수, 특히 웨이스트 부분의 폭에 대한 함수이다.

벤트 패널이 형성된 제 2 프레임 조립체는 벤트 지지 프레임 유닛 상에 피벗 회전하도록 장착된다. 분리 가능한 커넥터는 벤트 패널이 프레임 유닛 내의 개구부를 밀폐하는 위치에 프레임 조립체를 고정한다. 커넥터를 분리시킴으로써 장착된 벤트 패널을 포함하는 프레임 조립체는 배출부의 다운스트림에 위치된 영역과 배출부를 시각적으로 검사할 수 있도록 배출부로부터 이격되도록 호를 따라 수동으로 스윙될 수 있다.

도 1은 완전히 밀폐된 상태에서 본 발명이 완전 개방식 및 재밀폐 가능한 폭발 벤트 장치의 투시도.

도 2는 도 1에 도시된 바와 같이 조립체를 형성하는 부품들을 도시하는 전개된 투시도.

도 3은 도 1에 도시된 바와 같이 밀폐된 상태의 조립체를 도시하는 정면도.

도 4는 화살표의 방향으로 상부를 향해 본 선 4-4를 따라 도 3을 절단한 수 평 단면도.

도 5는, 도면의 상측 방향으로 본, 슬릿에 의해 형성된 벤트 패널의 선을 절단한 도 3의 수평 단면도.

도 6은 스프링 조립체와 함께 탭 부품들을 장착하는 부재를 포함하는 파열 탭 구조물의 확대된 전개도.

도 7은 도 3에 도시된 바와 같이 벤트 패널의 상부 좌측을 확대한 부분도.

도 8은, 화살표 방향으로 본, 선 8-8을 따라 절단한 도 3의 수직 횡단면도.

도 8A는 도 3에 도시된 바와 같이, 스프링 조립체와 탭 부품 구조물을 절단한 확대된 수직 단면도.

도 8B는, 화살표 방향으로 본, 도 8A의 선 8B-8B를 따라 절단한 확대된 단면도.

도 9는 벤트 패널이 각각의 스프링이 압축됨에 따라 부분적으로 개방된 압력 방출 위치에 있는 것을 제외한 도 8의 단면도와 유사한 수직 단면도.

도 9A는, 벤트 패널이 압력 방출을 위해 부분적으로 개방되고 스프링이 압축되는, 스프링 조립체와 탭 부품 구조물을 절단한 확대된 수직 단면도.

도 9B는, 화살표 방향으로 본, 도 9A의 선 9B-9B를 따라 절단하고, 도 9A의 탭 부품 구조물과 스프링 조립체를 절단한 단면도.

도 10은 모든 탭 부품이 파열된 후 벤트 패널의 위치를 도시하는 도 8 및 도 9와 유사한 수직 단면도.

도 10A는 패널이 개방되기 시작하고 탭 부품이 파열된 바로 직후 스프링 조 립체와 탭 부품 구조물을 절단한 확대된 단면도.

도 10B는, 화살표 방향으로 본, 도 10A의 선 10B-10B를 따라 절단한 확대된 단면도.

도 11은 벤트 패널이 완전 개방 위치를 향해 이동되는 중간 위치에서의 벤트 패널을 도시하며, 도 8과 유사한 벤트 조립체의 수직 단면도.

도 12는 완전히 개방된 위치에 있는 벤트 패널을 도시하며, 도 11과 유사한 수직 단면도.

도 13은 벤트 패널이 재밀폐되는 동안의 벤트 패널의 위치를 도시하며, 도 12와 유사한 수직 단면도.

도 14는 부분적으로 재밀폐된 벤트 패널과 유체 구동식 벤트 재밀폐 메커니즘을 도시하며, 도 13과 유사한 수직 단면도.

도 15는 벤트 패널이 이의 밀폐 위치로 이동된 후 유체 리클로저와 파열된 상태에서 탭 부품을 포함하는 재밀폐된 벤트 패널의 수직 단면도.

도 16은 보호 영역을 검사하기 위하여 이동 가능한 벤트 패널 조립체가 수동 개방되는 벤트 패널의 수직 단면도.

도 17은 벤트 패널을 재밀폐하기 위한 대안의 구조물로써 벤트 패널 지지 구조물에 작동 가능하게 연결되고 벤트 지지 프레임에 의해 형성된 비틀림 스프링을 가진 완전 개방식 및 재밀폐 가능한 폭발 벤트 장치를 도시하는 평면도.

도 18은, 화살표 방향으로 본, 도 17의 선 18-18을 따라 절단한 수직 횡단면도.

도 19는 벤트 지지 프레임에 고정된 한 쌍의 엘라스토머 밴드를 가진 완전 개방식 및 재밀폐 가능한 폭발 벤트의 측면도.

도 20은, 화살표 방향으로 본, 도 19의 선 20-20을 따라 절단한 수직 횡단면도.

본 발명의 선호되는 실시예에 따르는 폭발 벤트 장치(explosion vent apparatus)는 도면 부호 20으로 도시된다. 특히 상기 장치(20)는, 백 하우스(bag house), 필터 설비, 건조기 유닛, 탱크 및 그 외의 다른 저장 설비와 같은 엔클로져(enclosure), 처리 용기 또는 화재와 같은 폭발 또는 급속 연소 시 위험한 다양한 도관 구조물을 포함하는, 손상을 입히는 과도압력(damaging overpressure)으로부터 보호되는 시스템의 수직 벽에 장착되기에 적합하다. 비록 상기 장치(20)의 수직한 설치가 선호될지라고 상기 장치는 수평 방향으로 장착될 수 있고 또는 수평에 대해 임의의 선호되는 각도로 장착될 수 있다. 간략함을 위해 오직 도시의 목적으로 장치(20)는 플랜지(24)를 가진 도관(22)에 고정된 것으로 도시된다. 상기 플랜지(24)는 예를 들어 일반적으로 원형의 형상으로 형성되는 과도압력 배기 배출부(overpressure exhaust outlet, 26)를 가진다. 상기 장치(20)는 볼트 및 너트(28)와 같은 종래의 체결구를 이용하여 플랜지(24) 상에 장착된다.

도 2의 전개된 도면에 도시된 바와 같이, 장치(20)는 주요한 조립품으로써 도관(22)의 플랜지(24)에 직접적으로 장착되는 벤트 지지 유닛(30), 벤트 지지 프 레임(32), 개스킷(34), 벤트 패널(36), 벤트 패널 지지 구조물(38) 및 압력 완화 오프닝 이후 벤트 패널(36)을 이의 밀폐된 상태로 복귀시키기 위한 리클로져 메커니즘(recloser mechanism, 40)을 가진다.

벤트 지지 유닛(30)은 장치(20)가 지지 표면상에 장착될 때 일반적으로 수직 방향으로 배치되고 상반된 방향으로 외측을 향하여 개방되는 한 쌍의 측면 채널(42, 44)(도 5)을 포함한다. 하부를 향하여 개방된 하측 채널(46)은 채널(42, 44)들의 하측 단부 사이에서 연장되고 이들을 결합시키는 반면 상부를 향하여 개방된 상측 채널(48)은 채널(42, 44)들의 최상측 단부들 사이에서 연장되고 이에 연결된다(도 8). 직사각형 플레이트(50)는 4개의 채널(42 내지 48)의 최내측 웹(innermost web)에 부착된다. 플레이트(50)는 장치(20)가 장착되는 표면의 배기 배출부와 정렬되기에 적합한 중앙 개구부(52)를 가진다. 비록 개구부(52)가 도관(22)의 원형 배기 배출부(26)와 일치되도록 원형의 형태로 도시될지라도 개구부(52)는 배기 배출부의 형태에 의존하는 임의의 선호되는 형태일 수 있다. 일련의 구멍(54)이 볼트 및 너트 커넥터(28)를 수용하기 위해 플레이트(50) 내에 제공된다.

2개의 수직한 측면 패널(56, 58)은 플레이트(50)로부터 이격된 표면상에서 측면 채널(42, 44)의 길이를 따라 고정되고 연장되는 반면 상측 패널(60)은 패널(56, 58)의 각각의 단부들을 연결한다. 측면 패널(56, 58)은 채널(42, 44)의 외측에 있지만 상측 패널(60)은 상측 채널(48)의 외측에 있다. 2개의 신장된 측면 스트립(62, 64)은 채널(42, 44)의 웹 부분에 연결되며, 채널(42, 44)의 최내측 레그 로부터 내측을 향하여 돌출된다. 하측 스트립(66)은 하측 채널(46)의 웹에 유사하게 고정되고 채널로부터 내측을 향하여 돌출되는 반면 상측 스트립(68)은 상측 채널(48)의 웹에 고정되고 상측 채널(48)의 내측을 향하여 돌출된다. 상기 스트립(62, 68)들은 도 2 내지 도 5의 실시예에 도시된 바와 같이 채널들의 웹으로부터 이격되도록 돌출되며, 채널(42, 48)의 안쪽에 위치된 외측을 향하여 연장된 직사각형 레일(70)을 형성하기 위해 단부 대 단부가 연결된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 플레이트(72)는 측면 채널(42, 44)의 하부를 향하여 돌출된 최내측 레그의 변부와 측면 패널(56, 58)의 하측 단부에 고정된다. 수직한 플레이트(74)는 상측 채널(48)의 최내측 레그의 변부에 부착되고 상측 패널(60)뿐만 아니라 측면 패널(56, 58)들의 최상측 단부에 연결되며 이들 사이에서 연장된다. 따라서 부분(42-74)들은 벤트 지지 유닛(30)을 형성하는 용접물(weldment)을 포함한다.

벤트 지지 프레임(32)의 부분들은 단일의 측면 레그(82, 84), 하측 레드(86) 및 상측 레그(88)를 가진 평평한 패널(80)을 포함한다. 레그(82-88)의 최내측 변부는 중앙 개구부(90)가 형성된다. 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 하측 레그(86)는 레그(82, 84, 88)보다 큰 폭을 가진다. 신장된 측면 바(92, 94)는 측면 레그(82, 84)의 최외측 변부로부터 외측을 항하여 돌출되고 이에 부착된다. 최상측의 좁은 플레이트 부재(96)는 벤트 지지 프레임(32)의 상측 레그(88)의 최외측 변부에 고정된다. 플레이트 부재(96)는 최외측의 외측을 향하여 개방된 노치(98, 100)를 가진다. 신장된 개구부(102, 104)는 노치(98, 100)에 각각 인접한 플레이트 부재(96) 내에 제공된다. 힌지 바렐(hinge barrel, 106, 108)은 각각의 개구부(102, 104) 내에서 패널(80)의 상측 레그(88)에 고정된다.

패널(80)의 하측 레그(86)의 전방 가장자리(front margin)는 외측을 향하여 연장된 U-형태의 핸들(114)을 각각 장착하는 2개의 외측을 향하여 돌출된 세그먼트(110, 112)를 가진다. 내측을 향하여 이격된 노치(116)는 핸들(114)의 마주보는 측면들 사이에서 하측 레그(86)의 최외측 변부에 제공된다. 노치(116)는 플레이트(72)의 최외측 표면에 고정된 나사산 스터드(118)를 수용하며, 너트(119)는 각각의 스터드(118)에 대해 나사 체결된다.

4개의 가로 방향의 U-형태의 레그를 가진 개스킷(34)은 벤트 지지 프레임(32)의 개구부(9) 내에 끼워 맞춤되고, 개스킷의 내측 및 외측 레그는 패널(80)의 레그(82-88)의 상측 및 하측 표면에 대해 배치된다. 개스킷(34)은 벤트 패널(36)의 중앙 섹션의 전체 주변 주위에 밀봉부(seal)를 제공한다. 도 8A에 도시된 바와 같이, 개스킷(34)의 레그(34a)의 최내측 표면은 벤트 패널(36)이 이의 밀폐 위치에 있을 때 레일(70)의 외측 변부에 대해 위치된다. 또한 도 8A에 도시된 바와 같이, 개스킷(34)의 만곡부(bight section, 34c)로부터 내측을 향하여 돌출된 개스킷(34)의 레그 부분(34b)은 벤트 패널(36)의 마주보는 외측 변부 표면과 함께 밀봉부를 제공하기 위해 개스킷(34)의 레그 부분(34d)과 협력한다. 도 9A에 도시된 바와 같이, 개스킷(34)의 레그(34d)는 벤트 패널(38)이 밀폐된 위치에 있을 때 벤트 패널(36)과 개스킷(34)의 마주보는 표면들 사이에 밀봉 상태를 증가시키는 외측을 향하는 요홈(34e)을 가진다.

벤트 패널 지지 구조물(38)은 한 쌍의 신장된 관형 측면 부재(120, 122)를 가진다. 가로방향의 U-형태의 하측 채널 부재(124)는 측면 부재(120, 122)의 대응하는 단부들 사이에서 연장되고 이에 연결된다. 도 2 및 도 8에 도시된 바와 같이, 채널 부재(124)로부터 이격된 튜브(120, 122)의 단부들은 상측 레그(88)와 플레이트(96)에 접근함에 따라 비스듬히 형성된다(beveled).

일련의 탭 부품과 스프링 조립체 구조물(126)은 하측 채널 부재(124)의 외측 표면에 제공된다. 요구 시 대략적인 개수의 조립체(126)가 제공될 수 있을지라도 5개의 조립체(126)가 채널 부재(124)의 길이를 따라 동일하게 이격된 것으로 도 2에 도시된다. 각각의 조립체(126)는 수평 레그(130)와 수직 레그(132)를 가진 마운팅 브래킷(mounting bracket, 128)을 포함한다. 벤트 패널(36)의 최하측 가장자리(lowermost margin, 134)는 도 6 및 도 8A에 도시된 바와 같이 채널 부재(12)의 외측 표면 주위에 감겨진다. 너트와 볼트(136)는 각각의 조립체(126)를 채널 부재(124)로 고정되게 부착시키기 위하여 채널 부재(124)의 만곡부와 벤트 패널(36)의 가장자리(136)를 통해 그리고 해당 브래킷(128)의 각각의 수평 레그(130)를 통해 연장된다.

각각의 브래킷(128)의 수직 레그(132)는 조립체(126)의 외측 탭 고정 부재(142)를 포함하는 외측 탭 패스너(outer tab fastener, 140)를 제거하기 위한 개구부(138)를 가진다. 부재(142)는 내측을 향해 개방된 중앙 나사산 경로(146), 환형이고 외측을 향하여 돌출된 중앙 플랜지 부분(148) 및 최내측의 분기된 부분(innermost bifurcated section, 150)이 제공된 신장되고 가로 방향의 6각형 주 요 부분(144)을 가진다. 개구부(138)는 다수의 내측을 향하는 돌출부가 제공되며, 상기 돌출부들은 이들 사이에 노치가 형성되고, 상기 노치는 탭 고정 부재(142)의 주요 부분(144)의 코너와 상보적으로 맞물리도록 구성된다. 개구부(138)의 노치-형성 돌출부와 주요 부분(144)의 코너들 사이의 상호 연결로 인해 고정 부재(142)가 해당 마운팅 브래킷(128)에 대해 회전하는 것이 방지된다.

벤트 지지 프레임(32)의 하측 레그(86)는 탭 부품과 스프링 조립체(126)를 위한 가로방향의 8각형 구멍(152)을 가지며, 상기 구멍(152)은 조립체(126)의 개수와 일치되는 구멍(152)의 개수에 따라 등간격으로 이격된다. 각각의 구멍(152)은 분기된 주요 부분(156)이 제공되는 내부 탭 고정 부재(154)를 수용한다. 외측을 향하여 돌출된 각을 형성하는 플랜지 섹션(158)은 8각형 형상의 중앙 섹션(160)의 외측에 위치된다. 탭 고정 부재(154)는 각각의 구멍(152) 내에 수용되기에 적합하며, 중앙 섹션(160)은 구멍(152)의 패싯(facet)과 상보적으로 맞물린다. 탭 고정 부재(154)가 각각의 구멍(152) 내에 배치될 때, 탭 고정 부재(154)는 구멍(152)의 노치형 영역을 포함하는 중앙 섹션(160)의 코너들의 맞물림에 의한 회전에 대해 구속된다.

상기 부분(150) 내에서 축방향으로 연장된 슬롯(162)과 탭 고정 부재(154) 내에서 축방향으로 연장된 슬롯(164)은 파열 탭 부품(rupture tab component, 166)을 수용하기 위해 그 외의 다른 것과 정렬되기에 적합하다. 예를 들어 도 8B에 도시된 바와 같이, 각각의 탭 부품(166)은 단부 세그먼트(168, 170)와 비교하여 감소된 폭을 가진 웨이스트 부분(waist portion, 172)에 의해 분리된 2개의 마주보는 단부 세그먼트(168, 160)을 가진다. 탭 부품(166)의 단부 세그먼트(168)는 탭 고정 부재(142)의 슬롯(162) 내에 탈착 가능하게 수용되는 반면 탭 부품(166)이 단부 세그먼트(170)는 탭 고정 부재(154)의 슬롯(164) 내에 탈착 가능하게 수용된다. 볼트(174)는 탭 고정 부재(142) 내에서 정렬된 개구부를 통해 연장되고 각각의 탭 부품(166)의 단부 세그먼트(168) 내에서 개구부(176)를 통해 연장된다. 이와 유사하게 볼트(178)는 탭 고정 부재(154)의 분기된 섹션(156) 내에서 정렬된 개구부를 통해 연장되고, 단부 세그먼트(170) 내에서 개구부(180)를 통해 연장된다. 따라서 볼트(174, 178)는 탭 고정 부재(142, 154)로 탭 부품(166)을 탈착 가능하게 연결하기 위해 제공된다.

각각의 탭 부품(166)을 고정 부재(142)와 고정 부재(154)로 연결한 뒤, 주요 부분(144)은 개구부(138) 내에 삽입되고, 코일 스프링(182)은 각각의 마운팅 브래킷(128)의 레그(132)를 연결하는 위치에서 부재(142)의 주요 부분(144)에 대해 배치된다. 코일 스프링(182)의 외측 변부 위에 배치된 와셔(washer, 184)는 부재(142)의 주요 부분(144)에서 개구부(146)로 나사 체결된 볼트(186)에 의해 제 위치에 고정된다. 각각의 볼트(186)는 부분적으로 압축된 상태로 각각의 스프링(182)을 수용한다. 벤트 지지 프레임(32)의 하측 레그(86) 밑에 위치된 탭 고정 부재(154)의 환형 플랜지 섹션(158)은 코일 스프링(182)의 탄성력에 저항한다. 도 8A에 도시된 바와 같이, 탭 고정 부재(142)의 중앙 플랜지 부분(148)은 각각의 조립체(126)의 마운팅 브래킷(128)의 레그(132)의 하측 표면으로부터 이격된 상태로 유지된다. 그러나 하기 기술된 바와 같이, 탭 부품(166)이 파열 시 탭 고정 부 재(142)는 도 10A에 도시된 위치로 상향 움직임에 대해 릴리즈되고(release), 중앙 플랜지 부분(148)은 각각의 마운팅 브래킷(128)의 레그(130)의 하부와 연결된다.

본 발명의 선호되는 실시예에서 벤트 패널 지지 구조물(38)에 의해 형성된 벤트 패널(36)은 도면에 도시된 바와 같이 직사각형 형태로 형성되며 지지 구조물(38)의 경계 내에 중앙 섹션(194)을 가진다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 벤트 패널(36)의 중앙 섹션(194)은 도면 부호(248)로 도시된 벌지의 전이 영역과 함께 외측을 향하는 방향으로 부풀려진다. 상기 기술된 바와 같이, 벤트 패널(36)의 최하측 가장자리(134)는 지지 구조물(38)의 상부를 향하는 채널(124) 주위에서 부분적으로 덮여지고, 벤트 패널(36)의 최하측 립은 자체적으로 재차 만곡되며 채널(124)의 최외측 변부 위로 위치된다. 유사하게 벤트 패널(36)의 측면 가장자리(196)는 관형 부재(120)의 최측면이 덮여지고, 반면 벤트 패널(36)의 측면 가장자리(198)는 관형 부재(122)의 외측면이 덮여진다. 벤트 패널(36)의 가장자리(196, 198)는 관형 부재(120, 122)의 최외부 상측 변부에 대해 자체적으로 재차 만곡된다. 벤트 패널(36)의 가장자리(196, 198)는 도 8에 도시된 바와 같이 관형 측면 부재(120, 122)의 경사진 상측 단부와 일치되도록 기울어진다.

도 2, 4, 5 및 도 8에 도시된 바와 같이, 벤트 패널(36)의 최상측 가장자리(200)는 상향 만곡되고, 벤트 패널(36)의 섹션(194)의 내부를 향하고 자체적으로 만곡되는 최외측 변부 부분(202)을 가진다. 벤트 패널(36)의 외측을 향하여 돌출된 최상측 가장자리(200)는 플레이트(96)에 의해 지지된다. 최상측 가장자리(200)에 인접한 벤트 패널(36)의 상부 위에 위치된 신장된 스트립(204)은 외측을 향하여 돌 출된 플레이트 부재(96)에 고정된 수직 레그(88) 내에 나사 체결된 패스너(208)를 수용하는 스트립(204)의 길이를 따라 일련의 개구부(206)(도 2)를 가진다.

벤트 패널(36)의 최상측의 평평한 변부 부분(210)은 벤트 패널(36)의 상부를 가로질러 패널 만곡 취약선(214)을 형성하는 일련의 이격되고 신장되며 정렬된 슬릿(212)을 가진다. 각각의 슬릿(212)의 마주보는 단부들은 벤트 패널(36)이 개방되는 동안 슬릿(216)의 인접하고 이격된 단부들 사이에서 재료가 파열되는 것을 방지하기 위해 협력하는 작은 원형 개구부(216)를 가지는 것이 선호된다.

벤트 지지 유닛(30)은 상측 채널(48)의 외측 표면상에 장착된 2 쌍의 이어(ear, 218, 220)가 제공되며, 각각의 인접한 쌍의 이어는 각각의 힌지 바렐(106, 108) 내에 수용된 힌지 핀(222)이 형성된다. 이에 따라 벤트 지지 프레임(32)은 힌지 핀(222)의 정렬된 축에 대해 스윙될 수 있다.

2개의 리클로져 메커니즘(40, 40')는 마주보는 측면 상에서 폭발 벤트 장치(20)의 상측에 벤트 지지 프레임(32)과 벤트 지지 유닛(30)이 제공된다. 리클로저 메커니즘(40, 40')은 측면 패널(56, 58)과 패널(60)의 통합 영역에서 상측 패널(60)의 내측 표면에 고정된 레그가 제공된 각을 이루는 브래킷 플레이트(224)를 각각 포함한다. 각각의 브래킷(224)은 한 쌍의 핀 지지 이어(pin support ear, 226)를 가진다. 리클로져 메커니즘(40, 40')은 동일한 구조로 형성된다. 따라서 각각의 메커니즘(40, 40')은 삼각형의 리클로져 바 지지부(triangular recloser bar support, 228)를 포함한다. 각각의 바 지지부(228)의 내측 선단은 브래킷(224) 상에 대응하는 쌍의 이어(226)에 의해 형성된 피벗 핀을 수용하기 위한 개구부를 가 진다. 각각의 삼각형 지지부(228)의 외측 선단은 크로스바(230)의 외측 단부상에 롤러(231)와 벤트 지지 프레임(32)의 전체 폭을 연장시키는 신장된 크로스바(230)가 형성된다. 상측 플레이트(96)로부터 이격된 상태로 측면 바(92, 94)의 외측 표면에 고정된 2개의 마주보며 수평 방향으로 정렬된 삼각형 브래킷(232, 234)은 유체 구동식 실린더 조립체(236, 238)의 한 단부에 대한 마운트(mount)로써 제공된다. 각각의 조립체(236, 238)는 각각의 삼각형 리클로져 지지부(228)의 최상측 선단에 피벗 회전하도록 부착된 피스톤 로드(242)와 대응하는 지지 브래킷(232, 234)에 피벗 회전하도록 부착된 실린더(240)를 가진다. 리클로져(40, 40')의 각각의 실린더(240)로 피스톤 로드(242)가 수축됨에 따라 리클로져 지지부(228)는 호(arc)를 따라 피벗 회전하여 바(230)는 벤트 지지 프레임(32)에 의해 형성된 벤트 패널(36)에 인접한 위치로 보내진다.

장치의 작동

파열 탭 부품(rupture tab component, 166)은 폭발 벤트 장치(20)의 특정 벤팅 분야에 대한 파열 특성에 부합되도록 제조된다. 이를 위해 재료는 선택된 두께를 가진 특정 금속 타입의 개별 탭(166)을 제조하기 위해 선택되며, 탭은 각각의 탭(166)의 웨이스트 부분(172)이 사전 결정된 하중 하에서 파열되도록 사전 결정된 두께의 웨이스트 부분(172)으로 제조된다. 이러한 매개 변수는 상호 연관되어 각각의 폭발 벤트 장치(20)에 대한 주어진 개수의 탭(166)이 주어진 값에서 일괄적으로 파열된다. 이와 유사하게, 주어진 폭발 방지 규격에 대한 폭발 벤트 장치(20)의 구조물 내에서 볼트(186)는 모든 스프링(182)의 압축에 대한 통합적인 저항이 개방 및 벤팅을 구현하기 위하여 벤트 패널(36)의 중앙 섹션(194)에 가해져야 하는 하중을 제어하도록 사전 결정된 값으로 토크가 가해진다.

그 뒤 특정 분야에 대해 구성된 폭발 벤트 장치(20)는 형성된 과도 압력으로부터 보호되는 영역 위의 제 위치에 고정된다(bolt). 일반적으로 장치(20)는 도 8에 도시된 바와 같이 수직한 방향으로 배열되고, 리클로져 메커니즘(40)은 장치의 상측에서 방향 설정되는 반면 탭 부품 및 스프링 조립체(126)는 장치의 하측에 배열된다. 도면에 도시된 장치(20)의 실례의 실시예에서, 벤트 장치(20)는 도관(22)에 연결된 것으로 도시된다. 그러나 다수의 경우, 장치(20)는 폭발 또는 제어되지 않은 화재로부터 야기된 과도 압력에 대해 보호가 필요한 백 하우스, 필터 설비, 건조기 유닛, 저장 탱크, 처리 용기 또는 그 외의 다른 설비의 벽에서 수직한 개구부에 대해 수직 위치에 장착될 수 있다.

폭발 벤트 장치(20)의 대기 위치(standby position)는 예를 들어 도 1 및 도 8에 도시된다. 벤트 패널(36)의 주변은 탭 고정 부재(154)와 탭 고정 부재(142) 사이에 트랩된(trapped) 탭 부품(166)으로 가해진 스프링(182)의 압력에 의해 개스킷(34)의 하부 레그(244)와 밀봉 연결된 상태로 유지되며, 이에 따라 부재(154)의 플랜지 섹션(158)은 벤트 지지 프레임(32)의 하부 레그(86)의 바닥과 연결된다. 바(230)가 형성된 리클로져 메커니즘(40, 40')는 도 2 및 도 8에 도시된 바와 같이 이의 수축된 위치에 있는 것으로 도시된다.

도 9에 도시된 바와 같이 벤트 패널 지지 구조물(38)이 벤트 패널(36)의 부분적으로 개방된 위치로 힌지 바렐(106, 108)의 축에 대해 피벗 회전할 수 있을 정 도로 탭 고정 부재(142)의 각각의 섹션(144)의 길이를 따라 모든 스프링(182)을 압축하기에 충분한 사전 정해진 양의 과도 압력 시, 간격은 벤트 지지 프레임(32)의 패널(82)에 의해 형성된 개스킷(34)의 상부 레그(34d)와 벤트 패널(36)의 하부 사이에서 개방되고, 이에 따라 벤트 패널(36)의 중앙 섹션(194)의 하부에 대한 과도 압력이 방출되어 모든 벤트 패널(36)이 파열되지 않는다. 과도 압력이 방출되자마자 벤트 패널은 스프링(182)의 스프링 압력의 가압 하에서 도 8에 도시된 위치에 대해 재밀폐된다(reclose). 따라서 사전 결정된 과도 압력이 벤트 장치(20)의 완전한 개방을 구현할 수 있는 과도 압력보다 낮게 방출될 수 있다. 게다가 과도 압력이 방출될 때, 벤트 장치(20)는 즉시 밀폐되고 이의 과도 압력 방지 상태로 복귀된다. 따라서 벤트 패널(36)이 즉시 재밀폐됨에 따라 화재 상태에 기여하거나 또는 폭발을 재개시할 수 있는 보호 영역으로 공기가 역류되는 것이 방지된다.

한편 사전 결정된 크기의 과도 압력이 폭발 벤트 장치(20)의 다운스트림에서 발생된다면, 벤트 패널(36)을 효과적으로 개방하기 위해 필요한 압력은 도 10에 도시된 바와 같이 모든 파열 탭 부품(166)의 웨이스트 부분(172)을 파열하기 위해 필요한 총괄적인 사전 결정된 압력에 대한 함수이다. 모든 탭 부품(166)들이 파열될 때, 벤트 패널 지지 구조물(38)은 이격된 슬릿(212)에 의해 형성된 벤트 패널(36)의 중앙 섹션(194)의 선(214)에 대해 만곡되기 시작한다. 힌지 구조물 대신에 벤트 패널(36)을 굽히기 위해 취약선을 이용함에 따라 특히 장치가 다양한 기상학적 상태 하에서 오랜 기간 동안 제 위치에 유지되는 환경 하에서 힌지의 재밍(jamming)으로부터 야기된 고정의 위험성이 제거된다.

작동의 연속된 높은 과도 압력에서 조립체(126)의 탭 고정 부재(142)는 부재(142)의 중앙 플랜지 섹션(148)이 도 10, 10A 및 10B에 도시된 바와 같이 브래킷(128)의 각각의 레그(130)의 하부 표면에 대해 위치될 때까지 스프링(182)의 하중 하에서 외측을 향하여 이동된다. 벤트 장치(20)가 개방되는 동안 벤트 패널(36)이 형성된 벤트 패널 지지 구조물(38)의 연속된 움직임은 도 12에 도시된 바와 같이 완전히 개방된 위치에 도달할 때까지 도 11에 도시된다. 이에 따라 과도 압력은 완전히 배출된다. 텝에 상당한 전단 하중이 가해지지 않고 순수한 인장 하중이 모든 탭 부품(166)에 현저하게 가해지며, 이에 따라 패널은 개방되는 동안 트위스트되지 않으며, 벤트 패널은 사전 조정된 과도 압력에서 이의 개방 위치로 이동되도록 릴리즈된다(release).

벤트 패널(36)이 형성된 벤트 패널 지지 구조물은 리클로져 메커니즘(40, 40')의 선택적인 구동에 의해 상기 벤트 패널 지지 구조물의 밀폐된 위치로 복귀될 수 있다. 기압 또는 수압이 피스톤 로드(242)를 수축시키는 방향으로 조립체(238)의 실린더(240)로 가해질 때, 삼각형 지지부(228)는 도 13에 도시된 바와 같이 이의 대기 위치로부터 시계 방향으로 회전하여 롤러(231)와 크로스바(230)는 벤트 패널 지지 구조물(38)의 각각의 관형 부재(20, 22)와 맞물린다. 롤러(231)는 도 14에 도시된 바와 같이 구조물(38)을 밀폐하는 동안 각각의 부재(120, 122)의 상측 표면을 따라 이동한다. 피스톤 로드(242)가 각각의 실린더(240)로 연속적으로 수축함에 따라 크로스바(230)는 벤트 패널 지지 구조물(38)을 이의 밀폐 위치로 복귀시키고, 벤트 패널(36)의 주변은 개스킷(34)의 상측 레그(246)와 연결된다. 메커니즘(40, 40')의 작동은 압력이 벤트 패널(36)의 완전 개방에 의해 방출되는 것을 감지하는 파열 스트립, 유도 장치 또는 마그넷 스위치와 같은 파열 표시기(rupture indicator)를 제공함으로써 자동적으로 수행될 수 있으며, 유체 실린더 조립체(238)의 작동은 PLC 또는 EPC에 의해 제어된다. 벤트 패널(36)이 신속하게, 바람직하게 대략 5초 내지 30초, 보다 바람직하게 대략 5초 내에 밀폐됨에 따라 제어되지 않은 화재의 재개시 또는 이차 폭발을 야기할 수 있는 보호 영역으로 공기가 역류되는 것이 방지된다. 대안으로 벤트 패널(36)이 이의 밀폐된 상태로 복귀시키는 것의 자동적인 조절이 필요치 않으며, 개별적으로 이러한 작동의 개시를 수동으로 조절할 수 있다. 폭발 벤트 장치(20)는 개별적인 탭 부품(166)을 교체시킴으로써 원래의 과도압력 보호 상태로 복귀될 수 있다.

도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이 대안의 벤트 장치(250)에서 2개의 비틀림 스프링 조립체(252, 254)은 유체 구동식 실린더 조립체(238) 대신에 벤트 패널(36)이 형성된 벤트 패널 지지 구조물(38)을 재밀폐하기 위해 제공된다. 각각의 조립체(252, 254)는 각각의 측면 바(92, 94)로부터 내부를 향하여 돌출되고 이에 고정된 캔틸레버 장착식 핀(256)을 포함한다. 각각의 스프링(252, 254)의 외측을 향하여 돌출된 단부 레그(258)는 플레이트 부재(96) 하부에 위치되는 반면 각각의 스프링(252, 254)의 마주보는 내부를 향하여 돌출된 L-형태의 레그(260)는 각각의 벤트 패널 지지 구조물(38)의 관형 특면 부재(120, 122) 하부에 위치된다. 각각의 탭 부품(166)이 파열됨으로써 상기 기술된 바와 같이 벤트 패널 지지 구조물(38)과 벤트 패널(36)이 개방될 때, 비틀림 스프링(252, 254)의 레그(260)는 측면 부 재(120, 122)와 함께 회전하며, 이에 따라 각각의 비틀림 스프링 내에 인장(tension)이 증가된다. 배기 배출부(26) 내에서 과도압력 상태가 완화되자마자 비틀림 스프링(252, 254)의 하중은 벤트 패널 지지 구조물(38)을 이의 완전히 밀폐된 위치로 신속히 밀폐하는데 영향을 미친다.

도 19 및 도 20에 도시된 대안의 벤트 장치(262)에서, 실린더 조립체(238)는 2개의 엘라스토머 밴드 유닛(264, 266)에 의해 교체된다. 각각의 유닛(264, 266)은 고무, 합성 고무 또는 그 외의 엘라스토머 재료로 제조된 엘라스토머 밴드(268)를 포함한다.

각각의 밴드(268)의 마주보는 단부에 고정된 페룰(ferrule, 270)은 각각의 벤트 지지 프레임(32)의 측면 레그(82, 84)를 통과하는 나사산 신장부(threaded extension, 272)를 가진다. 대응하는 레그(82, 84)의 마주보는 측면 상에서 너트(274, 276)는 밴드(268)의 각각의 단부들을 레그(82, 84)로 고정시킨다. 도 20에 도시된 바와 같이, 밴드(268)는 관형 측면 부재(120, 122)의 상측 표면상에 배열되어 이동한다. 2개의 T-형 밴드 리테이닝 부재(278, 280)는 벤트 패널 지지 구조물(38)에 대한 피벗 축보다 스프링 조립체(126)에 다소 인접한 위치에서 각각의 측면 부재(120, 122) 상에 장착된다. 부재(278, 280)는 벤트 패널 지지 구조물(38)이 개방되는 동안 스프링 조립체(126)를 향한 이동으로부터 밴드(268)를 구속한다. 배출부(26)에서 과도 압력 상태가 완화될 때, 밴드(268)가 신장됨에 따라 밴드들은 벤트 패널 지지 구조물(38)을 즉시 재밀폐하기 위해 협력한다. 바람직하게, 2개의 밴드(268)는 벤트가 압력 완화 시 밀폐되는 것을 보장하고 벤트 장치(20)가 작동되 는 동안 밴드들 중 한 밴드가 떨어질 때 백업(backup)으로써 제공된다.

폭발 벤트 장치(20)의 그 외의 다른 특징은 보호 영역을 검사하기 위해 유닛을 개방시킬 수 있는 데 있다. 이는 스터드(118) 상에서 너트(119)를 제거하고 핸들(114)을 외측을 향해 잡아당김으로써 구현되며, 이에 따라 벤트 패널 지지 구조물(38)이 형성된 벤트 지지 프레임은 도 16에 도시된 개방 위치로 힌지 바렐(106, 108)의 축에 대해 피벗 회전할 수 있으며, 이에 따라 벤트 장치(20)의 다운스트림의 영역을 시각적으로 검사할 수 있다. 또한 벤트 패널(36)의 중앙 섹션(194)이 불룩함에 따라 중앙 섹션(194)은 벤트 패널(36)이 변형되지 않고 장치(20) 후방의 보호 영역 내에서 상당한 진공 상태를 견딜 수 있다. 또한 벤트 패널(36)의 중앙 섹션(194)이 불룩함에 따라(bulging) 양의 값과 음의 값 사이의 보호 영역 내에서 압력 사이클링(pressure cycling), 양의 값의 사이클링 및/또는 음의 압력의 사이클링으로 인해 중앙 섹션(194)은 반전(reversal) 또는 빵꾸(puncture)에 의해 고장이 방지된다.

벤트 패널(36)의 전체 치수는 폭발 벤트 장치(20)에 대한 특정 상용 분야(commercial application)의 함수이다. 예를 들어 벤트 패널(36)은 200 mm × 200 mm으로부터 1110 mm × 1110 mm까지 가변될 수 있다. 일반적인 벤트 패널은 566 mm × 900 mm이다. 패널(36)이 제조되는 시트 재료는 대략 0.25 내지 대략 3 mm의 두께로 가변될 수 있으며, 바람직한 두께는 1.5 mm이다. 장치(20)가 예를 들어 100 밀리바의 일반적인 과도 압력에서 도 12에 도시된 바와 같이 완전히 개방되고 재료들로 제조될 때, 벤트 패널(36)을 지지하는 벤트 지지 프레임(32)은 완전 개방 과도압력의 대략 30% 내지 대략 90%, 바람직하게 대략 30% 내지 40%의 압력에서 각각의 탭 부품(126)의 파열 없이 스프링(182)의 압력에 대해 개방된다.

바람직하게 탭 부품(166)은 대략 1 mm 내지 대략 2 mm, 바람직하게 2 mm의 두께를 가진 스테인리스 스틸 시트 재료로 제조된다. 2 mm의 두께인 탭 부품(166)의 경우, 감소된 웨이스트 부분(172)은 바람직하게 대략 1 mm 폭이다. 1 mm 두께의 시트 재료가 탭 부품(166)을 제조하기 위해 이용될 때, 바람직하게 감소된 웨이스트 부분(172)은 대략 2 mm의 폭이다. 탭 부품(166)은 인코넬, 하스텔로이, 인코로이, 모넬, 티타늄, 팔라듐, 금 및 이와 유사한 금속과 같은 온도에 의존하지 않는 재료를 포함하는, 특히 부식 저항력이 추가되는 스테인리스 스틸 이외의 재료로 제조될 수 있으며, 상기 재료에 제한되지 않는다. 특수한 금속(exotic metal)을 이용함에 따라 탭 부품(166)이 벤트 장치의 전체 구조물에 대해 매우 작은 퍼센트이기 때문에 장치(20) 내에서 적합하다.

전체 개방 압력의 30% 내지 40%에서 부분적으로 개방되고, 100 밀리바에서 완전히 개방되며, 1000 mm × 1000 mm인 벤트 패널(36)을 가진 장치(20)의 실례의 실시예에서, 대략 67.5 mm의 길이와 28.5 mm의 직경을 가진 스프링(182)이 이용될 수 있으며, 스프링(182)이 제조되는 바 스톡(bar stock)은 4.5 mm의 직경을 가진다. 바람직하게 이러한 실례의 스프링(182)의 압축에 대한 저항력은 mm 당 대략 32.8 뉴턴이다. 벤트 패널(36)의 부분적인 개방을 위한 30-40 밀리바에 부합하기 위하여, 각각의 스프링(182)은 바람직하게 대략 1 뉴턴 미터의 하중 하에서 사전-인장된다.

재밀폐 가능한 폭발 벤트 장치(20)는 하기를 포함하는 다수의 개선점과 상당수의 특징으로 구성된다.

● 파열 탭 부품(166)은 상당히 조절되고 예견 가능한 파열 압력에 따라 야기되는 순수한 인장 강도가 가해진다. 인장 강도 테스트는 재료의 타입, 금속의 두께, 임의의 경우 스코어 라인 또는 취약한 슬릿 라인의 형태 및 벤트 패널의 형태와 크기에 기초한 특정 파열-타입 벤트에 대한 파열 값을 결정하기 위해 종래에 이용되는 표준 패널 파열 테스트 대신에 특정 탭 부품(166)에 대해 수행된다. 공지된 다수의 시트 금속으로부터 샘플 탭의 인장 강도 테스트로부터의 테스트 데이터는 다수의 사전 결정된 개수의 탭을 테스트할 필요 없이 탭의 제조를 준비하는 데 이용될 수 있다.

● 각각의 탭 부품이 파열되기 전 압축되어져야 하는, 패널의 부분 개방을 제어하기 위한 스프링 및 특정 다수의 스프링을 이용함에 따라 탭 부품 및 탭 부품을 위한 부속품과 같은 부품들 사이에 제조 오차 차이가 최소화된다.

● 또한 본 발명의 장치는 이들이 수직한 방향보다 수평 방향으로 장착될 때 유닛 상에서 이동하는 개개의 구성물에 의해 하강되는(fall down) 것을 방지하기 위해 제공된다.

● 이에 따라 폭발 벤트 장치(20) 내에 쓸모없는 공간 또는 코너가 없으며, 개스킷(34)은 단일 구조로 구성되고, 이에 따라 무균 설비(aseptic application)에 대한 CEP(clean-in-place) 규격에 부합되는 조립체가 제공된다.

● 장치(20)의 이동 부품이 질량이 작기 때문에 낮은 압력 감소가 구현된다. 슬릿(212)에 의해 형성된 벤트 패널(36)의 벤드 라인(214)의 취약하기 때문에 조절된 힌지 지점에 제공되고, 폭발 벤트가 개방될 때 벤트 패널(36)의 중앙 섹션(194)의 변형이 감소되며, 메커니즘(40, 40')과 같은 기압식 또는 유압식 액추에이터를 이용하여 재차 밀폐의 용이성이 개선된다. 벤트 장치(20)가 수직 위치에 장착될 때, 벤트 패널(36)과 함께 벤트 패널 지지 구조물(38)은 중력에 의해 부분적으로 밀폐될 수 있다.

● 폭발 후, 대부분의 종래의 폭발 벤트는 과도하게 변형되거나 심지어 파열되며, 개방된 상태로 유지된다. 이에 따라 산소를 포함하는 연속적으로 공급되는 공기가 화염을 재차 발생시킬 수 있거나 또는 이차 폭발이 야기된다. 개스킷(34)과 레일(70) 사이에 밀봉부가 재형성되고 폭발 벤트 장치(20)의 즉각적인 재밀폐에 따라 보호 영역으로 산소/공기의 유입이 방지되며, 이차 폭발의 발생 또는 화재가 지속되는 것이 상당히 제한된다.

● 제한된 이동 부품들이 제공되어 장치의 신뢰성이 증가된다.

● 벤트 장치의 상태와 보호 공정은 용이하게 시각적으로 관찰할 수 있다.

● 폭발 벤트 장치(20)는 완전 진공에 대해 저항성을 가진다.

● 장치(20)는 용이하게 조립 가능하고 작동자 독립적이다(operator independent).

● 상기 장치는 과도압력 밸브와 유사한 방식의 높은 작동 비율과 기능을 가진다.

● 개방 압력은 처리 온도와 매체에 독립적으로 보장된다.

● 모듈식 형상으로 인해 제조자는 특정 작동 세부 사항에 부합되도록 제조된 파열 탭 부품들을 제외하고 모든 부품을 비축할 수 있다(stock).

● U-형상의 단일 개스킷을 제공함에 따라 심지어 장치가 오랜 기간 동안 대기 비활성 위치에 있을 때 개스킷(34)의 레그(34a)와 레일(70)의 연속적인 변부 밀봉부를 고려하여 개스킷에 의해 제공된 밀봉부는 실질적으로 새지 않는다.

Claims (31)

1. 폭발 벤트 장치에 있어서, 상기 폭발 벤트 장치는

   -과도 압력 상태로부터 보호되는 영역의 배출부 위에 위치되는 벤트 지지 유닛을 포함하고, 상기 지지 유닛은 배출부와 정렬된 벤트 개구부가 형성되며,

   -배출부를 차단하는 밀폐 위치에서 상기 유닛 상에 이동 가능하게 장착된 벤트 패널을 포함하며, 상기 패널은 과도압력-방출 위치를 개방하기 위해 상기 밀폐 위치로부터 이동 가능하고 및

   -밀폐 위치에 벤트 패널을 유지시키는 벤트 패널로 연결된 유닛 상의 구조물을 포함하며,

   상기 구조물은 벤트 패널에 대해 제 1 크기의 압력의 과도 압력이 제공될 때 상기 밀폐 위치로부터 제 1 개방된 과도압력-방출 위치로 제 1 변위를 통해 벤트 패널을 이동시키기 위해 작동되며, 벤트 패널에 대한 상당한 크기의 압력보다 큰 제 2 크기의 압력의 과도 압력이 제공될 때 상기 제 1 변위보다 큰 제 2의 변위를 통해 제 2 개방된 과도압력-방출 위치로 패널을 이동시키는 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
2. 제 1 항에 따라서, 상기 패널은 벤트 패널에 대해 제 1 크기의 압력의 과도 압력이 제공될 때 상기 밀폐 위치로부터 제 1 부분적으로 개방된 과도압력-방출 위치로 이동 가능하고, 벤트 패널에 대해 상기 제 2 크기의 압력의 과도 압력이 제공 될 때 상기 밀폐 위치로부터 제 2 완전히 개방된 과도압력-방출 위치로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
3. 제 1 항에 따라서, 상기 벤트 패널은 상기 제 1 크기의 압력이 벤트 패널로 가해질 때 파열을 견디도록 구성되는 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
4. 제 1 항에 따라서, 상기 벤트 패널은 상기 제 2 크기의 압력이 벤트 패널로 가해질 때 파열을 견디도록 구성되는 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
5. 제 1 항에 따라서, 상기 벤트 패널은 상기 제 1 및 제 2 크기의 압력이 방출될 때 상기 배출부를 차단하는 밀폐 위치로 복귀되도록 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
6. 제 1 항에 따라서, 밀폐 위치에 벤트 패널을 유지시키는 상기 구조물은 과도 압력이 벤트 패널로 가해질 때 인장력이 탭 부품에 가해지도록 방향 설정된 하나 이상의 파열 가능한 탭 부품을 포함하고, 상기 제 1 크기의 압력의 과도압력이 벤트 패널로 가해질 때 상기 탭 부품은 파열을 견뎌 벤트 패널이 제 1 변위를 통해 상기 제 1 개방 과도압력-방출 위치로 이동되며, 상기 제 2 크기의 압력의 과도압력이 벤트 패널로 가해질 때 상기 하나 이상의 탭은 파열을 견디며 이에 따라 벤트 패널은 제 2 변위를 통해 상기 제 2 개방된 과도압력-방출 위치로 이동되는 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
7. 제 6 항에 따라서, 상기 폭발 벤트 장치는 벤트 패널을 상기 제 2 개방된 위치로 이동시키기 위하여 일괄로 파열되는 복수의 이격되고 횡방향으로 정렬된 탭 부품이 제공되는 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
8. 제 7 항에 따라서, 각각의 상기 탭 부품은 단부 부분들 사이에 중앙 부분과 2개의 단부 부분을 가지며, 상기 중앙 부분은 탭 부품의 단부 부분들의 폭보다 작은 폭의 웨이스트 부분이 형성되는 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
9. 제 8 항에 따라서, 각각의 상기 탭 부품들은 마주보는 측면 가장자리와 상기 측면 가장자리로부터 내측을 향하여 연장된 노치를 가지며, 상기 노치는 탭 부품의 상기 웨이스트 부분을 형성하기 위하여 협력하고 탭 부품의 측면 가장자리와 횡방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
10. 제 7 항에 따라서, 폭발 벤트 장치는 제 1 크기의 압력의 과도압력이 벤트 패널에 대해 가해질 때까지 벤트 패널이 제 1 변위를 통해 이동되는 것을 방지하기에 충분한 압축력을 벤트 패널로 가하는 벤트 패널과 각각의 탭 부품 사이에 삽입된 탄성 부재가 제공되는 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
11. 제 1 항에 따라서, 상기 폭발 벤트 장치는 제 2 크기의 압력의 과도압력을 방출시키기 위하여 상기 제 2 변위를 통해 벤트 패널이 이동된 후 벤트 패널을 밀폐 위치로 복귀시키기 위하여 벤트 패널과 작동 가능하게 연결된 복귀 구조물(return structure)이 제공되는 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
12. 제 11 항에 따라서, 상기 복귀 구조물은 벤트 패널이 과도 압력 상태 하에서 개방된 후 벤트 패널을 재밀폐하기 위한 유체 압력 구동식 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
13. 제 12 항에 따라서, 상기 유체 압력 구동식 장치는 오직 벤트 패널이 사전 결정된 크기로 개방된 후 압력 구동식 장치를 구동시키며 그 뒤 압력이 방출될 때 벤트 패널을 밀폐 위치로 복귀시키는 부품을 가진 로스트 모션 메커니즘(lost motion mechanism)을 포함하는 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
14. 제 11 항에 따라서, 상기 복귀 구조물은 압력이 방출될 때 벤트 패널을 이의 밀폐 위치로 복귀시키기 위해 작동 가능한 비틀림 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
15. 제 11 항에 따라서, 상기 복귀 구조물은 압력이 방출될 때 벤트 패널을 이의 밀폐 위치로 복귀시키기 위해 작동 가능한 엘라스토머 밴드 유닛 구조물을 포함하 는 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
16. 제 1 항에 따라서, 폭발 벤트 장치는 상기 벤트 패널이 형성된 프레임이 제공되며, 상기 프레임은 지지 유닛 상에 피벗 회전 가능하게 장착되며, 탈착 가능한 커넥터는 프레임을 지지 유닛으로 고정시키고, 상기 프레임과 벤트 패널은 하부에서 배출부를 검사할 수 있는 위치로 회전할 수 있는 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
17. 제 1 항에 따라서, 상기 벤트 패널은 밀폐 위치로부터 상기 제 2의 개방된 과도압력-방출 위치로 이동될 때 취약선을 따라 벤트 패널을 굽힘 이동시키기 위하여 벤트 패널을 따라 취약선이 형성되고 상기 구조물로부터 이격된 선이 형성된 일련의 슬릿이 제공되는 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
18. 제 1 항에 따라서, 벤트 패널은 중앙의 볼록한 섹션을 가지는 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
19. 폭발 벤트 장치에 있어서,

    -과도 압력 상태로부터 보호되는 영역의 배출부 위에 위치되는 벤트 지지 유닛을 포함하고, 상기 지지 유닛은 배출부와 정렬된 벤트 개구부가 형성되며,

    -배출부를 차단하는 밀폐 위치에서 상기 유닛 상에 피벗 회전 가능하게 장착 된 벤트 패널을 포함하며, 상기 패널은 과도압력-방출 위치를 개방하기 위해 상기 밀폐 위치로부터 피벗 회전 가능하고 및

    -밀폐 위치에 벤트 패널을 유지시키는 벤트 패널로 연결된 유닛 상의 구조물을 포함하며,

    상기 구조물은 베트 패널이 파열되지 않고 과도 압력을 방출시키기 위하여 벤트 패널에 대해 과도 압력이 제공될 때 상기 밀폐 위치로부터 개방된 과도 압력-방출 위치로 이동시키기에 충분한 변위를 통해 벤트 패널을 피벗 회전시키도록 작동되며, 상기 벤트 패널은 상기 과도압력 상태가 완화될 때 상기 배출부를 차잔하는 밀폐 위치로 복귀시키기 위해 추가적으로 작동되는 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
20. 제 19 항에 따라서, 상기 구조물은 벤트 패널을 밀폐 위치에 유지시키는 하나 이상의 탭 부품을 포함하고, 상기 탭 부품은 과도 압력이 벤트 패널로 가해질 때 인장력이 탭 부품에 가해지도록 방향 설정되고, 상기 탭 부품은 사전 결정된 크기의 과도 압력이 밴트 패널로 가해질 때 파열을 견뎌 벤트 패널이 과도압력 상태를 완화시키는 개방위치로 변위를 통해 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
21. 제 20 항에 따라서, 상기 탭 부품은 2개 이상의 섹션을 가진 탭을 포함하고, 상기 섹션들 중 한 섹션은 그 외의 다른 섹션보다 폭이 작은 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
22. 제 21 항에 따라서, 탭 부품의 상기 한 섹션의 폭은 모든 탭 부품을 파열시키기 위해 필요한 벤트 패널로 가해진 과도 압력의 크기를 조절하기 위해 가변 가능한 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
23. 제 20 항에 따라서, 상기 탭 부품은 중간 섹션과 2개의 단부 섹션을 가진 탭을 포함하고, 중간 섹션은 단부 섹션의 폭보다 폭이 작은 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
24. 제 20 항에 따라서, 폭발 벤트 장치는 벤트 패널을 상기 제 2 개방된 위치로 이동시키기 위하여 일괄로 파열되는 복수의 이격되고 횡방향으로 정렬된 탭 부품이 제공되는 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
25. 제 24 항에 따라서, 폭발 벤트 장치는, 사전 결정된 크기의 압력의 과도압력이 벤트 패널에 대해 가해질 때까지 벤트 패널이 변위를 통해 상기 개방 위치로 이동되는 것을 방지하기에 충분한 사전 결정된 압축력을 일괄적으로 벤트 패널로 가하는, 벤트 패널과 각각의 탭 부품 사이에 삽입된 탄성 부재가 제공되는 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
26. 제 25 항에 따라서, 각각의 상기 탄성 부재는 벤트 패널과 각각의 탭 부품 사이에 삽입된 스프링을 포함하고, 상기 스프링의 압축력은 벤트 패널이 개방되기 전 벤트 패널로 가해져야 하는 과도 압력의 크기를 제어하기 위해 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
27. 제 19 항에 따라서, 폭발 벤트 장치는 벤트 패널이 상기 개방된 과도압력-방출 위치로 이동된 후 벤트 패널을 이의 밀폐 위치로 복귀시키기 위하여 벤트 패널과 연결될 수 있는 메커니즘이 제공되는 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
28. 제 19 항에 따라서, 폭발 벤트 장치는 밀폐 위치에서 벤트 패널의 주변을 밀봉하기 위한 개스킷이 제공되는 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
29. 제 28 항에 따라서, 폭발 벤트 장치는 U-형태의 횡단면 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
30. 제 19 항에 따라서, 폭발 벤트 장치는, 배출부와 이의 다운스트림에 위치된 영역을 시각적으로 검사하기 위하여 호를 통해 벤트 패널을 수동 피벗 회전시키는, 벤트 패널의 한 가장자리를 지지 유닛으로 연결하는 힌지가 제공되는 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.
31. 폭발 벤트 장치에 있어서,

    -과도 압력 상태로부터 보호되는 영역의 배출부 위에 위치되는 벤트 지지 유닛을 포함하고, 상기 지지 유닛은 배출부와 정렬된 벤트 개구부가 형성되며,

    -배출부를 차단하는 밀폐 위치에서 상기 유닛 상에 피벗 회전 가능하게 장착된 벤트 패널을 포함하며, 상기 패널은 과도압력-방출 위치를 개방하기 위해 상기 밀폐 위치로부터 피벗 회전 가능하고 및

    -사전 결정된 크기의 과도 압력이 배출부를 통해 패널로 가해질 때까지 벤트 패널을 밀폐 위치에 유지시키는 지지 유닛과 벤트 패널 사이에 연결된 파열 가능한 탭 구조물을 포함하며,

    상기 탭 구조물은 과도 압력이 배출부를 통해 벤트 패널로 가해질 때 인장력이 탭 구조물에 대해 가해지도록 방향 설정되고, 상기 탭 구조물은 충분한 크기의 과도 압력이 탭 구조물을 파열시키기 위해 벤트 패널로 가해질 때까지 인장력을 견디며, 이에 따라 벤트 패널은 개방된 과도압력-방출 위치로 피벗 운동 가능한 것을 특징으로 하는 폭발 벤트 장치.

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