KR20060030013A - 단일 과도압력 통기구 패널 구조물 - Google Patents

Abstract

단일의, 한벌의 프레임이 없는 과도압력 통기패널 조립체(10)는 중앙의 경감개구를 가지는 단단한 평면형 일차 지지부재(26)와, 중앙의 경감개구를 가지는 단단한 평면형 이차 지지부재(46)와, 상기 경감개구들에 대해 완전 밀폐관계로 상기 지지부재들 사이에 제공되는 파열성 통기패널(30)을 포함한다. 상기 경감개구들을 둘러싸는 관계로 밀봉요소(48)가 지지부재들 중 적어도 하나와 통기패널 사이에 제공될 수 있다. 적어도 하나의 유약선(34)이 통기패널에 제공될 수 있다. 이차 지지부재에 고정된 탄성 개스킷(58)은, 통기패널 조립체와 보호할 영역을 규정하는 구조물 사이에 액밀을 보장한다. 택일적으로, 칼날 등이 통기패널에 인접하게 제공되어, 규정된 과도압력하에서 패널의 유약선 대신에 파열 수행할 수 있다.

Description

단일 과도압력 통기구 패널 구조물{UNITARY OVERPRESSURE VENT PANEL STRUCTURE}

본 발명은 제어되지 않는 과도압력(overpressure)의 형성으로부터 보호하여 할 제안된 영역 중 압력경감 영역에 커버링 관계로 설치될 수 있고, 또한 작동 후 유사 통기구 패널 조립체와의 교체를 위한 유닛으로서 제거될 수 있는, 단일의, 한 벌의, 일체형의, 비-분리형의 과도압력 통기구 패널 조립체에 관한 것이다. 통기구 패널 조립체는 특히, 상대적으로 낮은 작동압력에 보통은 노출되는 제한된 영역 내에서 압력의 파멸적인 형성을 억제하는 방식으로, 폭발로 기인하는 위험한 내부의 고압을 동시에 분출하는데 유용하다. 통기구 패널 어셈블리는 배그하우스(bag house) 집진기, 원심 분리식 집진기(cyclones), 컨베이어, 승강식 운반기(bucket elevator), 건조기, 진공 수용기(vacuum receiver), 전기 집전기, 사일로(silos), 저장용 광, 근 파이프 및 배관들과 같은 장비들을 보호하는데 사용하는 용도를 가진다.

보호를 필요로 하는 영역을 파괴할 수 있을 뿐만 아니라, 주변 장비, 공정과 사람들을 파괴할 수 있는, 예측할 수 없는 위험스러운 내부 고압을 생성하는 폭발에 대한 보호를 제공하기 위해 버스트 멤브레인들(burst membranes) 또는 패널이 수많은 세월 동안 사용되어 왔다. 버스트 패널들은 보호할 영역을 통기시키기 위해 또한, 폭발의 경우 보호할 영역을 규정하는 구조물을 완전히 파괴할 수 있는 압력들의 형성을 방지하기 위해 규정된 과도압력에서 파열되도록 제조된다.

대기로 배출될 수 있는 허용 입자들의 방출레벨에 관한 보다 엄격한 정부규정들의 공표로 인해, 폭발 배출구의 배치는 근년에 상당히 증가하고 있다. 집진기의 강제채택은 집진장비의 제공에 따라 있을 수 있는 폭발의 위험을 증가시켰다. 입자폭발(particulats explosion)에 기인할 수 있는 폭발수의 증가가, 산업계에 지워진 의무가 되게 하여, 폭발문제를 적절히 통제하기 위한 효과적인 수단을 제공한다.

개선된 집진장치를 통한 폭발방지의 필요성은, 집진기들이 보다 덜 튼튼하게 구성되고 또한 내부 폭발을 견딜 수 없다는 사실로 인해 더욱 심화되었다. 따라서, 보호할 제한된 영역 내에 과도한 압력이 형성되기 전에 상기 제한된 영역을 적절히 통기시키기 위하여, 집진장치의 내부를 통기시키기 위한 통기구 패널들은 비교적 낮은 압력에서 신뢰성 있게 파열되어야만 한다.

이전에 제안된 폭발 통기장치의 예는 본 출원 양수인의 미극특허 제4,067,154호와, 제4,662,162호와, 제4,777,974호와 제4,821,909호와 그리고 제6,070,365호에 설명되고 기재된 통기구 패널들 및 버스트 멤브레인들을 포함한다. 비록 이들 통기유닛들이, 예측할 수 없는 비극적인 폭발에 노출되는 다양한 집진장치의 보호에 만족스러운 것으로 판명되었다 하더라도, 선행기술 통기패널 장치들은 보호할 제한된 영역의 통기개구 위 제 위치에서 조립되어, 버스트패널의 교체를 위 해 폭발통기구의 버스트패널의 통기시에 조각단위로 조립되어야만 하는 다수의 부품들을 수반한다.

전형적으로, 집진장비의 운영자는, 사용자가 설치하는 프레임 구조물의 치수 명세에 따르는 버스트 멤브레인을 제공하는 패널의 공급자로부터 공급되는 버스트 패널을 수용하기 위한 적절한 프레임 구조물을 제공할 책임이 있다. 초기 설치의 경우에 있어서, 공급자에 의해 확정된 표준 구성 및 치수의 버스트 패널을 설치하는데 필요한 프레임 구조물의 제작을 위한 치수 명세를 사용자에게 제공하는 것은, 패널 공급자에게 통상적인 것은 아니다. 그런 다음, 버스트 패널은, 사용자에 의해 제공되는 금속 기구류와 고정장치를 사용하여, 보호해야할 구조물 위에 설치된다.

보호해야할 구조물에서 과도압력 상태에 의한 버스트 패널의 작동시에, 작동된 버스트 패널은 제한된 영역을 차례 차례로 규정하는 구조물로부터 제거되게 되는데, 이는 통상적으로 다수의 단계들과 또한 볼트 등과 같은 일련의 고정구들의 분리를 수반한다.

패널의 교체는, 집진구조물 내 압력경감 개구 위에 다른 버스트 패널을 개장하기 위해 동일 수의 작업과 단계들을 필요로 하였다.

본 발명의 주목적은, 제어되지 않는 과도압력의 형성으로부터 보호하여야 할 제한된 영역 중 압력경감 영역 위에 유닛으로서 설치될 수 있고 또한 영역으로부터 제거될 수 있는 단일의, 일체형의, 한벌형의 과도압력 통기패널(vent panel) 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 단일의 통기패널 조립체는 중앙의 압력경감개구(a central pressure relief opening)을 가지는 단단하고, 평면형인 일차 지지부재(primary support member)와, 상기 경감개구에 안전 밀폐관계로 상기 일차 지지부재에 의해 반송되는, 부서지기 쉬운 통기패널(frangible vent panel)과, 중앙의 경감개구를 가지고 또한 상기 통기패널 위에 겹쳐지는 단단하고, 평면형인 이차 지지부재(second support member)와, 그리고 단단하게 일체화된 한벌의 과도압력 통기패널 조립체를 제공하기 위하여 상기 일차 지지부재와, 상기 통기패널과 상기 이차 지지부재를 서로 연결시켜주는 구조물을 포함한다. 본 발명의 한 형태에서, 상기 부서지기 쉬운 패널에는, 패널이 규정된 크기의 과도압력을 받게 되될 때 비-파괴 파열 패턴(non-fragmenting burst pattern)을 규정하는 유약선(line of weakness)이 제공된다.

일차 지지부재와, 통기패널과 그리고 이차 지지부재를 상호 연결하는 상기 구조물은 예컨대, 지지부재들과 상기 통기패널을 관통해 연장하여 경감개구의 주변과 일차 지지부재와 상기 이차 지지부재 내 개구 근처에 위치하는 일련의 리벳들을 포함하는 다수의 형식들 중 어느 것을 취할 수 있다. 택일적으로, 패널의 주변은 상기 일차 지지부재 또는 이차 지지부재 또는 둘 다에 레이저로 용접될 수 있다. 상당히 낮은 저온 응용의 경우에 있어서, 패널을 지지부재들 중 하나 또는 둘 다에 접착시키는데 접착층을 사용할 수 있다.

일차 지지부재 내 경감개구와 이차 지지부재 내 개구에 대해 완전히 감싸는 관계로 지지부재들 중 하나 또는 둘 다와 상기 패널 사이에 액밀(fluid tight seal)이 제공되어야 한다. 관형 단면 형상을 가지고 또한 가스상태의 액체를 수용하는 밀봉요소가 지지부재들 중 적어도 하나와 패널 사이에 제공되어, 지지부재들 각각 내의 경감개구와 개구의 주변 전체 주위로 연장한다. 개구가 형성된 플레이트 형태의 평면형 스페이서 부재가 상기 밀봉요소와 공동으로, 패널과 대응하는 지지부재 사이에 제공되어 밀봉요소의 과도한 압축을 방지하여, 연장된 시간주기 동안에 밀봉의 완전성을 유지한다. 스페이서 부재의 제공에 따라서, 파열 패널과 마주 보는 이차 지지부재 간에 일정한 공간이 유지되어, 상기 밀봉요소는 통기패널 조립체의 초기 조립시에 인가되는 힘에 상관없이, 또는 조립체를 작업장에서 사용하는 동안에 동일한 정도로 항상 압축된다. 상기 밀봉요소는 작동된 통기패널을 교체할 필요가 있을 때 그 자신의 탄성 메모리 때문에 항상 그 자신의 최초 상태로 복원하게 된다.

패널이 패널의 주변 둘레에 있는 지지부재들 중 하나에 용접되거나 또는 실질적으로 비-압축성 접착제를 사용하여 일차 지지부재를 이차 지지부재에 결합시키는 경우에, 밀봉요소에 감싸는 관계로 제공되는 상기 스페이서 플레이트를 생략할 수 있다.

단일의 과도압력 통기패널 조립체의 전체적 형상은 직사각형 또는 정사각형의 정방형일 수 있거나, 또는 원형형상일 수 있다. 일차 지지부재의 경감개구와 이차 지지부재의 개구는 조립체의 전체적인 형상과 상보하는 형상이 되게 된다.

패널은 특정 사용에 필요한 압력에 따라서 다양한 재료와 두께로 제조될 수 있다. 전형적으로, 패널은 스코어패턴(score pattern)의 형상과 과도압력 명세를 충족시키기 위해 패널의 개방을 보장하도록 협력하는 스코어의 두께를 가지는, 스테인리스 스틸 또는 이종합금들과 같은 내부식성 재료이다.

비록, 본 발명의, 단단하고도, 일체화된 한벌의 과도압력 패널 조립체가 제한된 영역 내부에서 제어되지 않은 폭발로부터 제한된 영역을 보호하는 일차적 및 장점적인 유용성을 가진다 하더라도, 상기 한벌의 조립체는, 폭발위험이 존재할 때 발생하는 것보다 낮은 규정된 과도압력조건 때마다 소정의 영역을 통기시키는 것이 바람직한 또는 필요한 비교적 낮은 저압 응용장치에 사용될 수 있다. 이외에도, 필요한 보호 버스트 압력이 너무 낮아 통기패널 조립체의 완전 개방이 쉽게 이루어질 수 없는 응용의 경우, 특히 통기조립체의 통기패널에 유약선(weakness line)을 규정하는 버스트 패턴이 제공되지 않는 응용의 경우에, 규정된 과도압력이 통기패널에 가해질 때 상대적으로 얇은 패널의 행정(왕복운동)시에 패널의 파열을 수행하기 위하여 하나 또는 그 이상의 칼들 또는 이와 유사한 것이 패널과 결합될 수 있다.

밀봉요소에 대해 감싸는 관계로, 단단하고 평편한 스페이서의 제공은 비-토크종속(torque independent)이어서, 통기패널 조립체의 착설 볼트에 너무 과도한 조임력이 인가되거나 또는 충분한 조임력이 인가되지 않음에 따라 발생하는, 조립체의 제조 동안에 너무 높은 또는 너무 낮은 토크압력이 통기패널에 인가되는 것을 방지한다. 이외에도, 제한된 영역의 지지 구조물에 단일 통기패널 조립체를 고정하는 볼트들 각각 주위에 슬리브가 제공되어, 단일 통기패널 조립체의 이차 지지부재 및 배그하우스 상의 지지 프레임과, 보호할 용기 또는 다른 영역구조물들 사이의 개스킷에 과도한 힘의 인가를 방지할 수 있다.

통기패널에서 버스트압력 제어 슬롯들은, 일차 지지부재 아래에 위치되어 주변대기와는 연통하지만 보호할 구조물의 영역들과는 연통하지 않도록 배치되는 것이 바람직하다. 따라서, 통기패널은 처리용기 또는 다른 장치내에 존재할 수 있는 보다 높은 온도에 직면하지 않아, 따라서, 통기패널이 온도가 상승된 장치들에 의해 역영향을 받는 것을 방지하게 된다. 이외에도, 통기패널은 취급 또는 설치 동안에 접촉되거, 손상되거나 또는 변형될 수 없다.

본 발명의 다른 형태에 있어서, 특히 진공상태 응용에 있어서, 일차 지지부재의 일부를 형성하고 또한 일차 지지부재 내 경감개구 둘레를 감싸는 일체형의 직립 플랜지지와 만나도록 구성된, 외방으로 돌출하는 주변부 플랜지가 통기패널에 제공될 수 있다. 규정된 과도압력 아래에서 패널의 파괴를 제어하기 위해 신장된(elongated) 일련된 경감탭(relief tab)들이 통기패널의 플랜지와 이차 부재의 플랜지 사이에 제공될 수 있다. 경감탭들 각각은 한 쌍의 개구를 가지는데, 하나는 핀 수단 등에 의해 일차 지지부재의 플랜지에 결합되는 반면, 다른 하나는 통기패널의 플랜지에 결합된다. 패널의 버스트 압력(파괴압력)은 재료의 구조, 두께 및 개구들 사이의 경감탭의 폭을 변경시킴으로써 제어될 수 있다. 경감탭들은 장력이 탭들에 충분히 인가되어 탭들 파괴를 허용할 때만 통기패널이 해제되도록 분리하고 또한 허용하기 때문에, 해제 탭들(release tab)에 장력을 인가하는 방향으로 과도압력이 발생할 때에만 해제 탭들이 분리력(separation force)에 노출된다는 점에서 진공상태에 특히 적합하다.

도 1은 통상적인 배그 하우스와 같은 미립자 집진장치의 개략적인 측면도로서, 배그 하우스의 측벽들 중 하나 위에 설치되는 본 발명의 단일 과도압력 통기패널 조립체를 설명하는 도면.

도 2는 도 1에 도시된 단일 과도압력 통기패널 조립체의 부분확대도로서, 명확화를 위해 일부가 절개된 도면.

도 3은 배그 하우스의 일부를 형성하는 마운트를 가지는 단일의 과도압력 통기패널의 통기구의 사시 전개도.

도 4는 도 2의 선 4-4을 따라 취해 화살표 방향으로 보았을 때의 확대된, 부분 파쇄부를 가지는 수직 단면도.

도 4A는 통기패널과 스페이서 플레이트 사이의 바람직한 밀봉요소를 설명하는, 도 4와 같은 동일선을 따라 취한 수직 단면도.

도 5는 도 2의 선 5-5를 따라 취해 화살표 방향으로 보았을 때의 확대된, 부분 파쇄부를 가지는 수직 단면도.

도 6은 패널의 다른 스코어선 형상을 설명하는 과도압력 통기패널 조립체의 다른 실시예의 평면도.

도 7은 또 다른 스코어선 형상을 보여주는, 과도압력 통기패널 조립체의 또 다른 실시예의 평면도.

도 8은 또 다른 스코어선 형상을 보여주는, 과도압력 통기패널 조립체의 또 다른 실시예의 평면도.

도 9는 과도압력 통기패널 조립체의 원형 실시예의 평면도.

도 10은 통기패널이, 명확화를 위해 단면으로 도시된 다수의 돔형인 과도압력 통기패널 조립체의 또 다른 실시예의 확대된 파쇄도.

도 10A는 도 10의 과도압력 통기패널 조립체의 평면도.

비록 배타적은 아니다 하더라도, 튼튼하고, 일체화된, 한벌의 과도압력 통기패널 조립체에 대한 주요한 활용을 폭발보호 응용에 있다. 이를 위해, 도면들에 도시된 바와 같이 단일의 과도압력 통기패널 조립체(10)는, 유입구(16)와 유출구(18)를 가지는 배그 하우스(bag house)(12)와 유사한 미립자 집진기의 직립 측벽(14)과 같은 전형적인 설치시의 작동위치로 설명한다. 통상적으로, 구조물(12)의 내부와 연통하는 각각의 유출구 도관들 위에 설치되는, 느슨하게 직조된 섬유 백(bag)일 수 있는 다수의 필터들이 상기 배그 하우스(12)에 제공된다.

배그 하우스(12)의 측벽(14) 상에 단일의 과도압력 통기패널 조립체의 설치는 설명의 목적만을 위한 것이고, 조립체(10)는 폭발로부터 보호해야할 제한된 영역의 형상과, 과도압력 통기패널 조립체(10)가 설치되게 되는 구조물의 위치 및 인접장비에 바람직하지 않게 영향을 미치는 개방 통기구를 통한 폭발력의 기피에 따라 계략적으로 결정된 다수의 장소들 중 임의의 하나에 위치될 수 있음을 알아야 한다.

도 1-5에 설명된 것과 같은 바람직한 과도압력 통기패널 조립체(10)는 전체적으로 정방형 형상이다. 따라서, 배그 하우스(12)의 측벽(14)에는 직사각형의 개구(20)가 제공된다. 통기패널 설치프레임(22)이 일련의 볼트(24)들과 같은 수단을 통해 상기 개구(20)를 둘러싸는 관계로 상기 측벽(14)에 고정된다. 이 점에 있어서, 프레임(22)은 측벽(14)에 용접될 수 있거나, 아니면 벽구조물에 영구히 고정될 수 있다는 것을 알아야 한다.

폭발 통기패널 조립체(10)는 중앙의 직사각형 경감개구(relief opening)(28)를 가지는 튼튼한, 평면형의 일차 정방형 지지부재(26)를 포함한다. 부재(26)는 거의 0.08"(인치)의 두께를 가지는 예시적인 구조로, 스테인리스 스틸, 탄소강(carbon steel) 또는 이종합금들인 것이 바람직하다. 도 4와 5로부터, 상기 일차 지지부재(26)는, 약 0.4인치 폭일 수 있으며 또한 부재(26)의 강성을 증가시키기 위해 부재(26)의 평면부의 전체 주변부를 따라 연장하는 일체형의 주변부 립(integral peripheral lib)(29)을 가진다. 대응하는 립(29)과 경감개구(28)의 내측 단부 사이에서 지지부재(26)의 각 측면의 폭은 약 1과 3/4 인치일 수 있다. 경감개구(28)의 전체 면적은 과도압력 통기패널 조립체(10)의 응용과, 배그 하우스(12)의 내부 체적과 같은 보호할 영역의 범위 내에서 폭발시에 통기되어야만 하는 영역에 따라 변한다.

도 4 및 5에 도시되어 있듯이, 통기패널(30)이 립(29)에 의해 규정되는 정방형 마진(margine) 내에서 일차 지지부재(26)의 인터페이스(32)에 기대어 설치된다. 패널(30)은 스테인리스 스틸 또는 다른 이종합금들을 포함하는, 가변재료일 수 있다. 일반적으로, 패널(30)에는, 패널(30)을 제조하는 재료와 협력하는 스코어 라인(score line)이 패널의 일면에 제공되고, 또한 패널재료의 두께는 패널이 파열되어, 배그 하우스(12)와 같은 보호할 제한된 영역 내에 압력형성을 경감하게 되는 과도압력을 결정한다. 도 1-5에 도시된 폭발 통기패널 조립체의 실시예에서, 예시적인 목적을 위해 도시된 스코어 패턴(34)은, 라인 세그먼트(38)의 양단부에서 대항하는 V-형 세그먼트(40 및 42)에 연결되는, 신장된 중앙의 스코어라인 세그먼트(38)를 포함한다. 스코어패턴(34)의 깊이는 통기패널(10)이 임무에 따라 개방되어 변위해야만 하는 파열(버스트) 압력의 기능이다.

단단한, 평면형의 이차 장방형 지지부재(444)가 인터페이스(32) 근처의 일차 지지부재(26)의 영역 내에 설치되고, 일차 지지부재(26)를 제조하는데 사용한 두께의 재료인, 약 0.08인치의 두께를 가지는 스테인리스 스틸, 탄소강 또는 이종합금으로 제조된다. 지지부재(42)는 일차 지지부재(26) 내 경감개구(28)의 치수와 거의 동일한 치수를 가지는 중앙의 정사각형 개구(46)를 가진다.

도 4A에 도시된 바와 같이, 공기와 같은 다수의 압축성 유체를 차단하는 탄성의 밀봉부재의 관형요소(tubular element)(48b)가 패널(30)의 내측면(50)과 이차 지지부재(44)의 대응면(52) 사이에 제공된다. 요소(48b)의 확대 단면도가 도 11에 도시되어 있다. 다른 예시적인, 탄성요소(48)가 도 12에 확대 단면도로서 도시되어 있다. 도 13에 도시되어 있고 또한 도 4에서 개략적으로 설명되어 있듯이, 비-관형 탄성밀봉부재(48a)가 패널(30)과 이차 지지부재(44) 간의 밀봉을 제공하는데 사용될 수 있다. 밀봉요소(48b)는 합성 폼수지 재료(synthetic foam resin material), 또는 본 응용에 사용하기 위한 충분한 탄성(flexible) 고형 중합체일 수 있다. 단단하고, 평면형인 장방형의 스페이서 플레이트(54)가 패널(30)의 면(50)과 이차 지지부재(44)의 대응면(52) 사이에 요소(48)를 둘러싸는 관계로 제공된다. 플레이트 (54)의 두께는, 특정 응용에서 조우할 수 있는, 보호할 제한된 영역내에서 정상적 작동 조건하에서 통기패널(30)의 주변부 둘레의 통기패널 조립체(10)의 프로세스 측과 대기측 간에 적절한 밀봉이 제공되도록 하기 위해 탄성요소(48)가 규정된 정도로만 압축게끔 보장하도록 선택된다. 탄성 밀봉요소(48)는 실리콘, 테프론, EPDM, 바이톤(Viton), 또는 다른 등가의 합성물을 포함하는 다양한 재료로 구성될 수 있다. 모든 경우에 있어서 밀봉요소(48)는, 압축상태에서 밀봉요소가 이차 지지부재(44)의 면(52)에 반대하여 패널(30)의 면(50)과 완전한 밀봉결합을 유지하게 될 정도의 두께를 가져야 한다. 예시적인 실시예에서, 스페이서 플레이트(54)는 약 0.08 인치 두께일 수 있다. 도 4 및 5로부터 알 수 있듯이, 스페이서 플레이트(54)는 패널(30)과 이차 지지부재(44)의 외측 마진들과 통상적으로 동일 공간에 걸치는 외측 주변 단부(outer peripheral edge)를 가지는 한편, 스페이서 플레이트(54)의 내측 장방형 개구(56)는 개구(46)를 규정하는 이차 지지부재(44)의 단부로부터 외방으로 이격된다. 요소(48)를 규정하는 탄성 밀봉재료는, 배그 하우스(12)의 영역들 내에서 작동온도에서 탄성(유연성)을 유지하고 또한 배그 하우스(12) 내에서 폭발에 따라 통기패널(30)이 작동하기 전에 전형적으로 정상인, 신장된 주기의 시간 동안에 탄성(유연성)을 유지할 수 있도록 조성되어야한다.

유연성(탄성)이 있는 정방형의 개스킷(58)이 이차 지지부재(44)의 외측면(60)에 접착 고정되고 또한 이차 지지부재(44)내 개구의 치수의 거의 동일한 치수를 가지는 중앙의 장방형 개구(62)를 가진다. 개스킷(58)은 합성수지의 관형 폼 또는 다른 밀봉재료인 것이 바람직하며, 한 실시예에서 약 0.35인치의 압축전 공칭두 께를 가질 수 있다. 개스킷(58)의 외측 주변 마진(64)은 일반적으로 이차 지지부재(44)의 외측 주변부와 상보한다.

일차 지지부재(26)와, 패널(30)과, 스페이스 플레이트(540 및 이차 지지부재(44)는 일련의 정렬된 관통구(66)를 가지고, 관통구 각각은 일차 지지부재(26), 패널(30), 스페이서 플레이트(54) 및 이차 지지부재(44)로 된 조립체를 단단하게 상호연결시키는 리벳(68)을 수용한다. 일차 지지부재(26)와, 패널(30)과, 스페이서 플레이트(54) 및 이차 지지부재(4)를 상호연결하는 리벳(68)들의 바람직한 패턴이 도 2에 도시되어 있다. 스페이서 플레이트(54)는 스페이서 플레이트(54)와 패널(30)의 대향면들 간에 균일한 간격의 연속공간을 제공하여, 통기패널 조립체(10)의 제조 동안에, 밀봉요소(48)의 규정된 압축을 균일하게 얻게 된다.

과도압력 통기패널 조립체(10)에는 또한, 조립체(10)를 착설 프레임(22)에 해체가능하게 고정시키는 역할을 하는, 착설 프레임(22)에 의해 반송되는 볼트(72)와 같은 고정구들을 수용하기 위한 다수의 개구(70)들이 제공된다. 볼트(70)들 각각을 감싸고 또한 압축되지 않은 개스킷(58)의 두께보다 적은 높이를 가지는 실린더형 스페이서(76)(도 4A)는, 통기패널 조립체(10)의 초기 설치시에 규정된 정도로 개스킷(58)이 압축되도록 하고 또한 교체 통기패널 조립체(10)가 지지 프레임(220 상에 착설될 때마다 개스킷이 동일한 정도의 압축도로 압축되게 보장한다.

일차 지지부재(26)에는, 부재(26)의 각 측면 세그먼트들로부터 경감개구(28)로 작은 간격으로 내측으로 돌출하는 일련의 이격된, 일체형 러그(78)들이 제공된다. 러그(78)들은, 과도압력 하에서 패널의 개방 동안에 패널(30)의 인접표면들에 의해 결합되어, 패널(30)을 가로질러 균일하게 힘을 분산시켜 패널(30)의 중앙부의 갑작스럽고 또한 제한되지 않은 개방을 이루어는 역할을 한다.

지지부재(26 및 44) 및 스페이서 플레이트(54)에 대한 예시적인 재료들은, 특정설치의 필요성에 따라, 304 스테인리스 스틸과 같은 스테인리스 스틸, 인코넬, 모넬 또는 다른 이종합금을 포함한다. 패널(30)(아래에서 설명하고 또한 도면들에서 도시되는 다른 실시예들 뿐만 아니라)은 304, 304L, 316 및 316L 스테인리스 스틸, 알루미늄 1100, 2024 및 6061을 포함하는 알루미늄, 하스텔로이 C276, 니켈, 모넬 및 인코넬에 한정되지 않고, 다양한 재료로 제조될 수 있다. 패널(30)의 두께는 전형적으로 0.005 인치에서 0.050 인치까지 변할 수 있는데, 통기영역이 증가하고 또한 통기의 파열압력이 증가함에 따라 두께는 증가한다. 부식에 대한 특정응용이 필요하다면 패널(30)의 일측 또는 양측 위에 코팅이 제공될 수 있는데, 테프론이 적절한 코팅제 예이다. 요소(48)를 구성하는 밀봉재료는 테프론(PFA, FEP, PTFE), 실리콘, 고무, 엘라스토머, 세라믹재료들을 포함하는 다수의 밀봉합성물로부터 선택될 수 있다.

본 발명의 정방형 통기패널 조립체들은 약 9" X 12" 에서 44" x 69"의 장방형 형상으로 될 수 있다.

본 발명의 일시시예의 동작

단일의 과도압력 통기패널 조립체(10)는 사용자의 명세에 부합하고 또한 볼트(72)들 각각의 너트(74)들을 단순히 조임으로써 착설 프레임(12)에 고정될 수 있 는 유닛으로서 공급되는, 단단하고, 일체화된 한벌 구조물이다. 개스킷(58)은 착설 프레임(22)의 외측의 평평한 면에 대해 압축되어 유밀(fluid tight seal)을 제공한다. 패널(30)과 이차 지지부재(44) 간에 압축되는 탄성요소(48)는, 통기패널 조립체(10)가 배그 하우스(12)의 벽에 동작위치로 착설될 때 조립체가 기밀이 되도록 보장한다.

배그 하우스(12)의 내부에서 과도압력 상태가 충분한 크기로 발생하여 패널(30)의 파열을 일으키는 경우에, 경감개구(28)와 개구(46)의 영역들 내 패널의 중앙부는 스코어 패턴(34)의 스코어 라인(38, 40, 42)을 따라 파열되어 패널의 완전한 개방이 이루어지도록 한다. 중앙의 스코어라인 세그먼트(38)의 양측 상의 패널의 사다리꼴의 세그먼트는 양방향으로 외방으로 접혀지는 한편, V-형 스코어 라인 세그먼트(40 및 42)에 의해 규정되는 패널(30)의 삼각형 세그먼트들 마찬가지로 양방향으로 외방으로 접혀진다. 개방되는 패널(30)의 사다리꼴 및 삼각형 세그먼트들은 경감개구(28)의 내측단부들을 따라 접혀지고, V-형 스코어 라인 세그먼트(40 및 42)들의 첨단들 사이의 커버(30)의 부분들은 패널(30)의 파쇄를 방지하는 힌지들로서 기능한다.

배그 하우스(12)와 같은 보호할 제한된 영역의 내부에서 과도압력 상태의 결과로 과도압력 통기패널 조립체(10)의 완전 개방이 발생하는 경우, 전체 통기패널 조립체(10)는 너트(74)들을 단순히 제거함으로써 제거될 수 있어서, 일체화된 조립체(10)는 배그 하우스(12)의 벽(14)으로부터 한 벌로서 당겨낼 수 있다. 방금 제거된 조립체와 동일 구조의 다른 과도압력 통기패널 조립체(10)가, 볼트(72) 위에 교 체 조립체(10)를 삽입한 다음 너트(74)로 다시 조임으로써 제자리에 고정될 수 있다.

착설 프레임(22)에 대해 캐스킷(58)에 의해 제공되는 완벽한 밀봉과 일체화된 유닛의 부품들의 보장된 내부 밀봉과 함께 과도압력 통기패널 조립체(10)의 전체 강성도는, 통기패널 조립체(10)의 착설과 제거를 쉽게 한다는 점뿐만 아니라, 유닛의 고유한 일체성과 또한 보호해야할 제한된 영역에 조립체를 착설하는 방식 때문에 중요한 요인들이다.

비록, 과도압력 통기패널 조립체(10)에 대한 주요 상업적 유용성은 제어되지 않은 폭발로 기인하는 과도압력으로부터 제한된 영역을 보호하는 것이라 하더라도, 통기패널 조립체(10)는 제어되지 않은 폭발 보다는 작은 과도압력 상태로부터 소정의 영역을 보호하는데 사용될 수 있다. 보호할 영역에서 통기패널의 파열을 일으키는 조건은, 작게는 1/4 psi 또는 1/2 psi 에서부터 많게는 15 psi 까지의 범위의 과도압력일 수 있다. 낮은 압력 응용에서는, 특정한 저압에서 패널의 신뢰성 있는 파열을 보장하기 위한 재료들과 또한 통기패널의 제조의 정밀한 제어가 필요하다. 대부분의 경우에 있어서, 낮은 과도압력에서 통기패널의 신뢰성 있는 개방은 스코어 패턴의 깊이뿐만 아니라 스코어 라인의 형상에 의해 이루어질 수 있다. 특정 응용을 위해 통기패널에 스코어 라인을 제공하는 것이 바람직하지 않은 경우에, 칼날과 같은 날카로운 물건을 얇은 통기패널에 충분히 근접하게 제공하여, 과도압력이 칼날 또는 날카로운 장치로부터 떨어진 채널의 일측에서 패널에 인가되어 칼날 또는 날카로운장치로 패널의 왕복운동(행정)시에, 칼날 또는 다른 날카로운 물체는 패널이 즉시 개방이 되도록 하게 한다.

본 발명의 다른 실시예

도 6 실시예

도 6의 단일의, 프레임이 없는 과도압력 통기패널 조립체(110)는, 패널(130)이 일차 지지부재(126)의 경감개구(128)의 마진들 각각으로 연장하는 교차 직선 세그먼트(136 및 138)들을 포함하는 십자형 스코어 라인 패턴을 가진다는 것을 제외하고는, 통기패널 조립체(10)과 동일한 구조이다. 이 경우에, 통기패널 조립체(110)로 보호해야할 제한된 영역내에 과도압력이 발생하는 시에, 패널(20)은 스코어 라인 세그먼트(136 및 138)들의 교차점에서 초기에 개방하기 시작하여, 세그먼트(136 및 138)들에 의해 규정된 정방형 섹셕들이 양방향으로, 외방으로 완전히 개방된다. 경감개구(128)의 영역들 내 패널의 비-스코어 라인 영역은 힌지로 역할하여, 패널이 완전히 개방되었을 때 패널의 파편이 없게 된다.

도 7 실시예

도 7의 과도압력 통기패널 조립체(210)는, 스코어 라인 세그먼트(236)에 대해 수직인 평행 스코어 라인 세그먼트(238 및 240)에 연결되는 중앙의 스코어 라인 세그먼트(236)에 의해 제공되는, 패널(230)내 U-형 스코어 라인 패턴(234)이 제공된다는 것을 제외하고는, 통기패널(10)과 동일한 구성이다.

패널의 파열을 일으키기에 적절한 과도압력에 패널(230)이 노출되면, 패널(230)의 중앙부는 스코어 세그먼트(236, 238 및 240)들을 따라 완전히 개방되고, 스코어 라인 세그먼트(246)로부터 떨어져 있는, 스코어 라인 세그먼트(238 및 240)들의 최첨단부들 사이의 커버(230)의 부분은 패널(230)의 파편화를 방지하는 힌지로서 역할한다.

도 8 실시예

도 8의 과도압력 통기패널(310)은, 바람직한 스코어 패턴인 스코어 패턴(330)을 제외하고는 통기패널(10)과 동일하다. 이 경우에, U-형 스코어 라인(334)은 경감개구(328)을 규정하는 일차 지지부재(326)의 최내측 모서리 아래에 위치한다. 스코어 라인 패턴(334)은 끝에 천공(340)이 각각 형성된 한 쌍의 중앙 스코어 라인 세그먼트(336 및 338)와 한편, 끝에 천공(346)이 각각 형성되는 측면 스코어 라인 세그먼트(342 및 344)들에 의해 규정된다. 패널의 파열을 일으키기에 적절한 과도압력에 패널이 노출되면, 패널(330)은 패널(230)과 동일한 방식으로 완전히 개방된다. 다시 말하면, 스코어 라인 세그먼트(336, 338, 342, 344)들 간의 패널(330)의 부분은 일차 지지부재(326)의 경감개구(328)의 최상측 모서리를 따라 있는 패널(330)의 힌지라인에 대해 외방으로 개방된다.

도 9 실시예

도 9의 과도압력 통기패널 조립체(410)는, 조립체(410)가 원형으로 도시되어 있고 또한 조립체(410)의 패널(430)에 통기패널 조립체(110)의 스코어 패턴(134)과 유사한 교차 스코어 라인 세그먼트(436 및 438)들에 의해 규정되는 십자형 스코어 패턴(434)이 제공된다는 것을 제외하고는, 통기패널 조립체(10)와 동일한 구성이다. 통기패널 조립체(410)의 완전 개방은 통기패널 조립체(10)와 동일한 방식으로 이루어진다. 라운드형 통기패널 조립체의 직경은 약 6인치 내지 44인치까지 변할 수 있다.

비록, 통기패널 조립체(410)가 십자형 스코어 패턴(434)을 가진다고 할지라도, 디스크의 일부에는 스코어 패턴이 형성되지 않아 디스크의 개방시에 힌지로서 역할하게 되는 반원형 스코어 패턴 및, 본 기술분야에서 사용하고 있는 잘 공지된 패턴을 포함한 다양한 스코어 패턴들이 패널에 제공될 수 있음을 알아야 한다.

도 10 실시예

통기패널 조립체(510)는, 통기패널(530)의 표면 구성을 제외하고는 통기패널 조립체(10)와 동일한 구성이다. 이 경우에, 일차 지지부재(526)의 경감개구(도시되지 않음)의 영역 내 통기패널(530)의 부분이, 나란히 평행한 벌지형(bulged) 섹션(532)을 규정하는 일련의 기복(undulation)을 가진다. 만일 필요하다면, 벌지형 섹션(532)의 교차점의 마진을 따라 패널(530) 내에 스코어 라인 세그먼트들이 제공될 수 있고, 이때 가장 깊은 스코어 라인 세그먼트는 돔형(domed) 세그먼트(532' 및 532") 사이에 있다. 다수의 돔형 섹션(532)들을 가지는 통기패널(530)은 돔형 세그먼트(532' 및 532")들 사이의 교차점에서 외방으로 개방시작하고, 그런 다음에 대향하는 패널(530)의 부분들이 양방향으로 외방으로 접히며, 일차 지지부재(526)내 경감개구의 측면 마진들에 인접한 패널(530)의 부분들은 커버(530)의 파편화를 방지하기 위하여 힌지로서 기능한다.

통기패널 조립체(10, 110, 210, 310, 410 및 510)에 대한 최소 파열 압력은 최소 약1/4 psi 에서 약 15 psi까지의 범위이고, 보다 전형적인 범위는 약 2 psi에 서 약 10 psi까지이며, 가장 큰 통기패널은 약 0.5 psi의 최소 파열압력에서 약 8-10 psi 또는 이 보다 큰 최대 파열압력을 가진다. 최대 파열압력은 통기패널 조립체의 보든 사이즈에 대해 동일하고, 통기패널의 크기가 커짐에 따라 최소 파열압력은 특정범위 내에서 감소한다.

도 14 실시예

도 14를 참조하면, 고객의 용기(80)는 용기와 일체화되고 또한 용기의 측벽내 개구(84)에 정렬된 원통형 프로세스 플랜지(82)를 가진다. 원형의 단일 과도압력 통기패널 조립체(160)은 플랜지(82 및 86) 사이에서 클램프되고 또한 환형의 일차 지지부재(626)와, 환형의 이차 지지부재(644)와, 원형의 통기패널(630)과 패널(630)과 스페이서 플레이트(654) 사이의 환형의 스페이서 플레이트(654)를 가진다. 환형의 관형 탄성요소(648)가 패널(630)과 이차 지지부재(644) 사이에서 클램프된다. 환형의 개스킷(658)이 이차 지지부재(644)와 대항하는 플랜지(82)의 면 사이에 개재된다. 일련의 볼트(672)들은 플랜지(82 및 86) 사이에 통기패널 조립체를 클램프하는 역할을 한다.

통기패널 조립체(610)는 상기에서 설명한 바와 같이 통기패널 조립체(10)와 동일한 방식으로 동작한다.

실시예 도 15, 16 및 17

도 15 및 16에 도시된 과도압력 통기패널 조립체(710)는 진공응용에 특히 적합하고, 또한 고객의 용기 또는 구조물의 플랜지(88)와 대항하는 플랜지(90) 사이에 클램프되는 것으로 도시되어 있다. 지지부재(26)의 주변 아웃-턴 립(peripheral out-turned lib)(729)에 반대되는 방향으로 지지부재(26)의 주 몸체로부터 떨어지게 돌출하는 직립 정방형 플랜지(726a)이 제공된다는 점에서, 일차 지지부재(726)는 지지부(26)와 상이하다.

도 10 실시예의 패널(530)의 다중 돔 구조일 수 있는 통기패널(730)은 플랜지(726a)의 내측 표면에 높여져 상보적으로 결합하는 다수의 아웃-턴 탭(730a)(도 16 및 17)을 가진다. 도 13에 도시된 단면 형상의 관형 탄성 밀봉요소(748)가 통기패널(730)의 내측 표면과 통기패널 조립체(710)의 이차 지지부재(744) 사이에 개재된다. 탄성 밀봉요소(748)의 압축도는 장방형의 중앙 개구(756)을 가지는 정방형 스페이서 플레이트(754)에 의해 제어된다.

도 8 형상의 파열 스트립(790)(도 17)이 탭(730a) 각각과 일차 지지부재(726)의 플랜지(726a)의 기부 사이에 개재된다. 감소된 폭의 중간-섹션(790a)들 사이에서 스트립(790) 각각의 양단부에 개구(792 및 794)들이 제공된다. 탭(730a) 각각에 의해 반송되는 리벳(796)들은 스트림(790)의 개구(792)를 통해 연장하는 한편, 스트림(790)의 개구(794)을 통해 연장하고 또한 플랜지(726a)에 고정되는 다른 리벳(796)은 각 탭(730a) 내 유극슬롯(clearance slot)(798) 내에 수용된다.

통기패널 조립체(710)는 특히, 진공이 존재하는 제한된 영역을 보호하는데 사용하는 것이 적합하다. 패널(730)의 최외측 모서리부(730b)가 스페이서 플레이트(754)의 내측 모서리에 위치한다는 점에서 보면, 다중 돔 패널(730)은 보호할 영역 내에서 진공하에서 붕괴를 견디게 된다. 다중 돔형 통기패널의 제공은, 보호할 영역에서 진공레벨의 순환 동안에도, 패널(730)의 역 파열(reverse buckling)에 개선 된 저항력을 제공한다.

보호할 영역에서 과도압력이 발생하고, 또한 스트립(790)의 제한딘 단면 영역들이 떨어지게 할 정도로 과도압력이 충분하다면, 패널(730)은 해체되어, 일차 지지부재(26)와 이차 지지부재(7440 간의 지지로부터 즉시 변위되게 된다.

앞서 설명하였듯이, 통기패널(730)은 그의 장측(long side)들 중 하나에 힌지 섹셕늘 가져 통기패널의 파편화를 방지하고 또한 보호할 영역 내에 형성되는 압력이 통기패널 조립체(710)에 의해 제공되는 개구를 통해 방출이 되도록 한다.

Claims (20)

1. 과도압력의 형성으로부터 보호하여야 할 제한된 영역의 압력 경감영역에 소정의 유닛으로 설치 및 압력 경감영역으로부터 제거하기 위한 단일의 과도압력 통기패널 조립체에 있어서, 상기 단일의 과도압력 통기패널 조립체는:

   중앙의 압력경감 개구를 가지는, 단단한 평면형의 일차 지지부재와;

   상기 경감개구에 대해 완전 밀폐관계로 상기 일차 지지부재에 의해 반송되는 파열성 통기패널과;

   상기 통기패널 위에 놓여지고 또한 중앙의 경감개구를 가지는, 단단한 평면형 이차 지지부재와; 그리고

   상기 일차 지지부재와, 통기패널과 상기 이차 지지부재를 상기 압력경감 개구와 상기 중앙 경감개구와 정렬된 통기패널의 부분을 둘러싸는 관계로 상호연결하여 단단하고, 일체화된 한벌의 과도압력 통기 조립체를 제공하는 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일의 과도압력 통기패널 조립체.
2. 제1항에 있어서, 규정된 크기의 과도압력에 노출될 때 패널의 파열패턴을 규정하는 적어도 하나의 유약선에 상기 통기패널에 제공되는 것을 특징으로 하는 조립체.
3. 제1항에 있어서, 상기 중앙 경감개구는 일차 지지부재 내 경감개구와 치수적 으로 동일한 공간에 놓여지는 것을 특징으로 하는 조립체.
4. 제1항에 있어서, 상기 일차 지지부재는 평면형의 주몸체를 가지고, 또한 일차 지지부재의 강성을 증가시키기 위해 일차 지지부재 주변부 둘레에 있으며 또한 일차 지지부재의 상기 주몸체로부터 떨어지게 돌출하는 립이 일차 지지부재에 제공되는 것을 특징으로 하는 조립체.
5. 제1항에 있어서, 상기 구조물은 상기 일차 지지부재를 관통해 연장하는 다수의 기계적 고정구와, 통기패널과 이차 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
6. 제3항에 있어서, 상기 기계적 고정구가 리벳을 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
7. 제1항에 있어서, 상기 구조물은 압력경감 개구 및 중앙 경감개구를 둘러싸는 관계로 개구들의 외측의 패널부분을 지지부재들중 적어도 하나에 연결시키는 용접선을 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
8. 제1항에 있어서, 상기 구조물은 압력경감 개구 및 중앙 경감개구를 둘러싸는 관계로 개구들의 외측의 패널부분을 지지부재들중 적어도 하나에 연결시키는 접착 선을 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
9. 제1항에 있어서, 통기패널로부터 멀리 떨어진 이차 지지부재의 면에 결합되고 또한 면 위에 놓이는 탄성의 평면형 개스킷이 제공되고, 상기 개스킷에는, 일차 지지부재의 경감개구와 이차 지지부재의 개구와 영역에 있어서 동일 공간에 놓이는 개구가 제공되는 것을 특징으로 하는 조립체.
10. 제1항에 있어서, 일차 지지부재의 경감개구와 이차 지지부재의 개구를 둘러싸는 관계로 지지부재들 중 적어도 하나와 패널 사이에 밀봉요소가 제공되는 것을 특징으로 하는 조립체.
11. 제10항에 있어서, 상기 밀봉요소는 다량의 압축성 유체를 차단하는 관형의 탄성 밀봉재인 것을 특징으로 하는 조립체.
12. 제1항에 있어서, 상기 통기패널과 이차 지지부재 사이에 중간 지지부재가 제공되고, 상기 중간 지지부재는 일차 지지부재의 경감개구와 이차 지지부재의 중앙개구와 치수적으로 동일 공간에 놓이는 개구를 가지는 것을 특징으로 하는 조립체.
13. 제1항에 있어서, 상기 지지부재들과 상기 통기패널은 정방형의 상보적 형상인 것을 특징으로 하는 조립체.
14. 제1항에 있어서, 상기 지지부재들과 상기 통기패널은 원형의 상보적인 형상인 것을 특징으로 하는 조립체.
15. 제1항에 있어서, 상기 유약선은 패널의 개방시 패널의 파편화를 방지하기 위하여 과도압력에 의한 패널의 파열시에 적어도 하나의 패널 힌지부를 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조립체.
16. 제1항에 있어서, 상기 프레임 조립체의 지지부재들에, 제한된 영역의 상기 압력 경감영역 위에 프레임 조립체의 고정을 위한 볼트 관통구가 제공되는 것을 특징으로 하는 조립체.
17. 제1항에 있어서, 상기 일차 지지부재의 압력경감개구와 이차 지지부재의 개구와 정렬된 상기 통기패널의 부분에 일련의 기복형상이 제공되는 것을 특징으로 하는 조립체.
18. 제17항에 있어서, 상기 지지부재들은 정방형의 형상이고 또한 상기 기복형상들은 다수의 나란한, 평행의 요철 돔형 섹션들을 형성하는 것을 특징으로 하는 조립체.
19. 제18항에 있어서, 상기 패널의 오목면들은 패널의 일측에 있고, 상기 패널의 볼록면들은 패널의 타측면에 있는 것을 특징으로 하는 조립체.
20. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 날카로운 물체가 통기패널에 충분히 근접한 관계로 제공되어, 규정된 과도압력이 상기 물체에 반대되는 통기패널의 측면에 인가된 결과 통기패널이 상기 물체를 향해 왕복운동할 시에 파열을 수행하는 것을 특징으로 하는 조립체.

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