ESTRUCTURA DE PANEL DE VENTILACION DE SOBREPRESION UNITARIO
CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención es concerniente con un conjunto de panel de ventilación de sobrepresión, sin fragmentación, integrado, de una pieza, unitario, que puede ser instalado en relación de cubierta al área de alivio de presión de una zona combinada a ser protegida de la acumulación de presiones incontroladas y luego a ser retirado como una unidad para el reemplazo con un conjunto de panel de ventilación similar después del accionamiento del mismo. El conjunto de panel de ventilación es especialmente útil para ventilar instantáneamente presiones internas peligrosamente altas que resultan de una explosión, de una manera para impedir la acumulación catastrófica de presiones dentro de un área confinada que está normalmente expuesta a presiones de operación relativamente bajas. El conjunto de panel de ventilación tiene utilidad para uso en proteger equipo, tales como recolectores de polvo de filtro de sacos, ciclones, transportadores, elevadores de cangilones, secadores, receptores de vacio, precipitadores electrostáticos, silos, bandejas de almacenamiento, tubos grandes y conductos. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Membranas de estallido o paneles han sido usados por muchos años para proporcionar protección contra
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explosiones que producen presiones internas peligrosamente altas impredecibles , las cuales no solamente serían destructivas a la zona que requiere protección, sino que también a equipo, procesos y personal de los alrededores. Los paneles de estallido son fabricados para romperse a una sobrepresión predeterminada, con el fin de ventilar la zona protegida e impedir la acumulación de presiones en la misma, las cuales en el caso de una explosión podrían destruir completamente la estructura que define la zona protegida. El despliegue de orificios de ventilación de explosión se ha incrementado significativamente en años recientes debido a la promulgación de regulaciones gubernamentales aún más estrictas con respecto al nivel de emisiones de partículas permisibles que pueden ser descargadas a la atmósfera. La adopción obligatoria de recolectores de polvo ha incrementado correspondientemente el riesgo de explosión inherente en la provisión de tal equipo de recolección de polvo. La elevación en el número de explosiones atribuibles a explosión de partículas ha hecho incumbente proporcionar medios efectivos para controlar apropiadamente el problema de explosión. La necesidad de protección contra explosión con equipo de recolección de polvo mejorado es exacerbada por el hecho de que los recolectores de polvo tienen a ser construidos menos rígidamente y no son aptos de soportar 3
explosiones internas que fue una vez el caso. Como resultado, los paneles de ventilación para ventilar el interior de aparatos de recolección de polvo se deben romper de manera confiable a una presión relativamente baja con el fin de ventilar apropiadamente el área confinada a ser protegida, antes de que la presión en exceso se haya acumulado dentro de aquella área. Ejemplos de dispositivos de ventilación de explosión que han sido propuestos previamente incluyen los orificios de ventilación y membranas ilustrados y descritos en las patentes estadounidenses Nos. 4,067,154, 4,662,126, 4,777,974, 4,821,909 y 6,070,365 del cesionario de la presente . Aunque se ha encontrado que estas unidades de ventilación son satisfactorias para proporcionar protección de una variedad de aplicaciones de recolección de polvo en donde hay exposición a un evento explosivo catastrófico impredecible, los dispositivos de panel de la técnica previa han involucrado una multiplicidad de partes las cuales deben ser ensambladas en su lugar sobre el orificio de ventilación a la zona confinada a ser protegida y luego a ser desmontadas pieza por pieza, en la ventilación del panel de estallido del orificio de ventilación de explosión, para el reemplazo del panel de estallido. Comúnmente, el operador del equipo de recolección de polvo ha sido responsable de proporcionar una estructura 4
de bastidor apropiada para recibir un panel de estallido con el proveedor del panel que proporciona una membrana de panel que cumple con las especificaciones dimensionales de la estructura de bastidor montada en el lugar, del usuario. En caso de una instalación inicial, es común que el proveedor del panel de estallido suministre al usuario especificaciones dimensionales para la fabricación de una estructura de bastidor equipada para montar un panel de estallido de configuración y dimensiones estándar establecidas por el proveedor. Luego, el panel de estallido es montado en su lugar sobre la estructura a ser protegida usando herramental y sujetadores suministrados por el usuario. Después del accionamiento de un panel de estallido por una condición de sobrepresión en la estructura a ser protegida, el panel de estallido accionado tiene que ser retirado de la estructura que define una zona confinada parte por parte, involucrando usualmente una diversidad de etapas y la desconexión de una serie de sujetadores tales como pernos y los semejantes. El reemplazo del panel requería el mismo número de operaciones y etapas para reabastecer otro panel de estallido sobre el orificio de alivio de presión en la estructura de recolección de polvo. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Es un objeto primario de esta invención proporcionar un conjunto de panel de ventilación de 5
sobrepresión de una pieza, integrado, unitario, el cual puede ser instalado sobre y retirado como una unidad de un área de alivio de presión de una zona confinada a ser protegida de la acumulación de sobrepresiones incontroladas . En una modalidad preferida, el conjunto de panel de ventilación unitario incluye un elemento de soporte primario en general plano, rígido, que tiene un orificio de alivio de presión central, un panel de ventilación frangible portado por el elemento de soporte primario en relación de pleno cierre al orificio de alivio, un elemento de soporte segundario rígido, en general plano, que se superpone al panel de ventilación y que tiene una abertura de alivio central y una estructura que interconecta el elemento de soporte primario, el panel de ventilación y el elemento de soporte secundario, para proporcionar un conjunto de panel de ventilación de sobrepresión de una pieza, integrado, rígido. En una forma de la invención, el panel de ventilación frangible es provisto con una línea de debilidad que define un patrón de estallido, sin fragmentación, del panel, cuando el panel es sometido a una sobrepresión de magnitud predeterminada . La estructura que interconecta el elemento de soporte primario, el panel de ventilación y el elemento de soporte secundario pueden tomar cualquiera de una diversidad de formas en las que se incluyen, por ejemplo, una serie de 6
remaches espaciados que se extienden a través de los elementos de sopóte y el panel de ventilación y posicionados alrededor del perímetro del orificio de alivio y el elemento de soporte primario y la abertura en el elemento de soporte secundario. Alternativamente, la periferia del panel puede ser soldada por láser ya sea al elemento de soporte primario o el elemento de soporte secundario o ambos. En instancias de aplicaciones de temperatura relativamente baja, una capa adhesiva puede ser usada para fijar el panel a uno o ambos de los elementos de soporte . U sello hermético al fluido debe ser provisto entre el panel y uno o ambos de los elementos de soporte en plena relación circundante al orificio de alivio en el elemento de soporte primario y la abertura en el elemento de soporte secundario. Un elemento sellador, preferiblemente de configuración tubular en sección transversal y que contiene un fluido gaseoso, puede ser provisto entre el panel y por lo menos uno de los elementos de soporte, que se extiende alrededor del pleno perímetro del orificio de alivio y la abertura en los respectivos elementos de soporte. Un elemento separador plano, en forma de una placa perforada, es provisto en asociación con el elemento sellador, entre el panel y un elemento de soporte correspondiente, para impedir la compresión indebida del elemento sellador y mantener mediante esto la integridad del sello períodos de tiempo prolongados .
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Como resultado de la provisión del elemento separador, un espacio constante es mantenido entre el panel de ruptura y el elemento de soporte secundario opuesto en el elemento sellador, siempre que es comprimido al mismo grado, independientemente de la fuerza aplicada en el montaje inicial del conjunto de panel de ventilación o durante el trabajo de campo en el montaje. El elemento sellador siempre regresa sustancialmente a su estado original, debido a su memoria elástica cuando es necesario reemplazar un panel de ventilación accionado. En casos en donde el panel es soldado a uno de los elementos de soporte alrededor de la periferia del panel o un adhesivo sustancialmente no compresible es usado para unir el elemento de soporte primario al elemento de soporte secundario, la placa separadora normalmente provista en relación circundante a un elemento sellador puede ser omitida . La configuración global del conjunto de panel de ventilación de sobrepresión unitario puede . ser de forma global cuadrada, ya sea rectangular o cuadrada o puede ser de configuración circular. El orificio de alivio en el elemento de soporte primario y la abertura en el elemento de soporte secundario serán en general de una forma complementaria con la forma global del conjunto. El panel puede ser fabricado de varios materiales y espesores, dependiendo de la presión de estallido requerida 8
para un uso específico. Comúnmente, el panel es de un material resistente a la corrosión, tal como acero inoxidable o aleaciones exóticas con la configuración del patrón de escorificación y la profundidad de la escorificación que cooperan para asegurar la apertura del panel para cumplir con una especif cación de sobrepresión. Aunque el conjunto de panel de ventilación de sobrepresión de una pieza, integrado, rígido de esta invención tiene utilidad primaria y ventajosa para proteger áreas confinadas de explosiones incontroladas en el interior del área, el conjunto de una pieza puede también ser usado para aplicaciones de presión relativamente baja, en las cuales es deseable o necesario ventilar un área, siempre que existe una condición de sobrepresión predeterminada menor que aquella que ocurre en donde existe un peligro de explosión. Además, en aquellas aplicaciones en donde la presión de estallido protectora requerida es tan baja que la plena apertura del conjunto de panel de ventilación puede no ser fácilmente obtenible, especialmente si el panel de ventilación del conjunto de ventilación no es provisto con patrón de estallido que define líneas de debilidad, una o más cuchillas filosas o los semejantes pueden estar asociados con el panel, para efectuar la ruptura del mismo, después de la excursión de un panel relativamente delgado, cuando una sobrepresión predeterminada es aplicada al orificio de ventilación.
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La provisión de un elemento separador plano, rígido, de espesor predeterminado en relación circundante al elemento sellador es independiente del momento de torsión, impidiendo así que presiones de momento de torsión demasiado altas o demasiado bajas sean aplicadas al panel de ventilación durante la fabricación del mismo, como resultado del sobreapriete o de no aplicar fuerza de apriete suficiente a los pernos de montaje del conjunto de panel de ventilación. Además, se puede proporcionar un manguito alrededor de cada uno de los pernos que aseguran el conjunto de panel de ventilación unitario a la estructura de soporte del área confinada, para impedir la aplicación de fuerza excesiva a una junta, entre el elemento de soporte secundario del conjunto de panel de ventilación unitario y el bastidor de soporte en el filtro de sacos, recipiente u otra estructura de área a ser protegida. Ranuras que controlan la presión de estallido en el panel de ventilación son preferiblemente dispuestas en posiciones de tal manera que están todas localizadas debajo del elemento de soporte primario y se comunican con la atmósfera circundante y no los confines de la estructura a ser protegida. Como consecuencia, el panel de ventilación no es sometido a temperaturas más altas que pueden estar presentes dentro del recipiente de procesamiento u otro aparato, impidiendo así que el panel de ventilación sea 10
afectado adversamente por aplicaciones de temperatura elevada. Además, el panel de ventilación no puede ser tocado, dañado o deformado durante el manejo o instalación. En una forma alternativa de la invención, especialmente útil para aplicaciones de condiciones de vacío, el panel de ventilación puede ser provisto con una porción de brida periférica que se proyecta hacia afuera, configurada para juntarse con una brida vertical integral que forma parte del elemento de soporte primario y que rodea el orificio de alivio en el elemento de soporte primario. Una serie de lengüetas alargadas pueden ser provistas entre la brida y el panel de ventilación y la brida del elemento de soporte primario para controlar el estallido del panel bajo una sobrepresión predeterminada. Cada una de las lengüetas de alivio tiene un par de orificios, uno de los orificios es unido mediante medios de perno o los semejantes a la brida del elemento de soporte primario, en tanto que el otro orificio de la lengüeta de alivio es conectada a la brida del panel de ventilación. La presión de estallido del panel puede ser controlada al hacer variar el material de construcción, el espesor y el ancho de la lengüeta de alivio entre respectivos orificios de la misma. Puesto que las lengüetas de alivio separan y permiten que el panel de ventilación sea liberado solamente cuando una fuerza de 11
tensión es aplicada a las lengüetas suficiente para permitir la ruptura del mismo, el panel de ventilación es especialmente apto para condiciones de vacío en que las lengüetas de ventilación son sometidas a una fuerza de separación solamente cuando ocurre una sobrepresion en una dirección que aplica una fuerza de tensión a las lengüetas de liberación. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La figura 1 es una representación en general esquemática, en elevación lateral, de un recolector de partículas, tal como un filtro de sacos convencional y que ilustra un conjunto de panel de ventilación de sobrepresion unitario de esta invención, montado sobre una de las paredes laterales del filtro de sacos; La figura 2 es una vista en planta ampliada, fragmentaria, del conjunto de panel de ventilación de sobrepresion unitario, como se ilustra en la figura 1, con partes en corte por claridad; La figura 3 es una vista en perspectiva detallada del conjunto de panel de ventilación de sobrepresion unitario, con el montante del mismo que forma parte del filtro de sacos que también es ilustrado; La figura 4 es una vista en sección transversal vertical, fragmentaria, ampliada, tomada en general a lo largo de la línea 4-4 de la figura 2 y mirando en la 12
dirección de la flecha; La figura 4A es una vista en sección transversal vertical a lo largo de la misma línea como la figura 4 y que ilustra el elemento sellador tubular preferido entre el panel de ventilación y la placa separadora; La figura 5 es una vista en sección transversal vertical ampliada, fragmentaria, tomada a lo largo de la línea 5-5 de la figura 2 y mirando en la dirección de las flechas ; La figura 6 es una vista en planta de una modalidad alternativa del conjunto de panel de ventilación de sobrepresión que ilustra otra configuración de línea de escorificación del panel; La figura 7 es una vista en planta de una modalidad adicional del conjunto de panel de ventilación de sobrepresión y que muestra una configuración de línea de escorificación alternativa; La figura 8 es una vista en planta de otra modalidad del conjunto de panel de ventilación de sobrepresión y que ilustra todavía una configuración de línea de escorificación adicional; La figura 9 es una vista en planta de una modalidad circular del conjunto de panel de ventilación de sobrepresión
y La figura 10 es una vista del extremo fragmentaria.
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ampliada, de una modalidad alternativa del conjunto de panel de ventilación de sobrepresión, en el cual el panel de ventilación es del tipo de múltiples domos, la sección de domo del panel es mostrada en sección por claridad. La figura 10A es una vista en planta del conjunto de panel de ventilación de sobrepresión de la figura 10. La figura 11 es una vista en sección transversal ampliada del elemento 48b. La figura 12 es una vista en sección transversal ampliada de otro elemento flexible tubular ejemplar 48. La figura 13 es una elemento sellador flexible, no tubular 48a. Las figuras 14-17 muestran conjuntos de panel de ventilación. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE UNA MODALIDAD DE LA INVENCIÓN La utilidad principal, aunque no exclusiva, para el conjunto de panel de ventilación de sobrepresión de una pieza, integrado, rígido del mismo es en aplicaciones de protección contra explosión. Para aquel fin, el conjunto 10 de panel de ventilación de sobrepresión unitario, como se muestra en los dibujos, es ilustrado en posición operativa en una instalación típica, tal como la pared lateral vertical 14 de un recolector de partículas en la naturaleza de un filtro de sacos 12 que tiene una entrada 16 y una salida 18. El filtro de sacos 12 es provisto convencionalmente con una 14
pluralidad de filtros, los cuales por ejemplo pueden ser sacos de tela tejidos holgadamente, montados sobre conductos de salida respectivos que comunican con el interior de la estructura 12. Se comprenderá que el montaje del conjunto 10 de panel de ventilación de sobrepresion unitario, sobre la pared lateral 14 del filtro de sacos 12 es por propósitos ilustrativos solamente y que el conjunto 10 puede ser colocado en cualquiera de una diversidad de sitios determinados estratégicamente, dependiendo del tipo de zona confinada a ser protegida de una explosión, la ubicación de la estructura sobre la cual el conjunto 10 de panel de ventilación de sobrepresion va a ser montado y la evasión de la fuerza explosiva a través del orificio de ventilación abierto que choca indeseablemente sobre equipo adyacente. El conjunto 10 de panel de ventilación de sobrepresion preferido, como se ilustra en las figuras 1 - 5 es de configuración global cuadrada. Asi, la pared lateral 14 del filtro de sacos 12 es provista con un orificio rectangular 20. Un bastidor 22 de montaje del panel de ventilación es asegurado fijamente a la pared lateral 14 en relación circundante al orificio 20, por medios tales como una serie de pernos 24. Se comprenderá a este respecto que el bastidor 22 puede ser soldado a la pared lateral 14 o asegurado de otra manera permanentemente a la estructura de 15
pared. El conjunto 10 de panel de ventilación de explosión incluye un elemento de soporte primario rígido, en general plano, que tiene un orificio 28 de alivio rectangular central. El elemento 26 es preferiblemente de acero inoxidable, acero al carbono o aleaciones exóticas, .una construcción ejemplar tiene un espesor de aproximadamente 0.2032 cm (0.08 pulgadas). Se observará de las figuras 4 y 5 que el elemento de soporte primario 25 tiene un reborde periférico integral 29 que puede ser por ejemplo de aproximadamente 1.016 cm (0.4 pulgadas) y que se extiende alrededor de todo el perímetro de la porción plana del elemento 26, para incrementar la rigidez del elemento 26. El ancho de cada lado del elemento de soporte 26, entre el reborde correspondiente 29 y el borde interior del orificio de alivio 28 puede ser por ejemplo de aproximadamente 4.445 cm (1 ¾ de pulgada) . El área global del orificio de alivio 28 varía dependiendo de la aplicación del conjunto 10 de panel de ventilación de sobrepresión y el área que debe ser ventilada en caso de un evento explosivo dentro de los confines de un área protegida, tal como el volumen interno del filtro de sacos 12. Un panel de ventilación 30 es montado contra la interfase 32 del elemento de soporte primario 26 dentro del margen cuadrado definido por el reborde 29, como se muestra 16
por ejemplo en las figuras 4 y 5. El panel 30 puede ser de materiales variables, en los que se incluyen por ejemplo acero inoxidable u otras aleaciones exóticas. En general, el panel 30 es provisto con una ' línea de escorificación en una cara del mismo, que en cooperación con el material a partir del cual el panel 30 es fabricado y el espesor de aquel material, determina la sobrepresión a la cual el panel estallará y aliviará la acumulación de presión dentro del área confinada a ser protegida, tal como el interior de un filtro de sacos 12. En la modalidad del conjunto de panel de ventilación de explosión mostrado en las figuras 1-5, el patrón de escorificación 34 mostrado por propósitos ejemplares solamente incluye un segmento 38 de linea de escorificación central alargada, conectada a segmentos opuestos en forma de V, 40 y 42, en extremos opuestos del segmento de linea 38. La profundidad del patrón de escorificación 34 es función de la presión de estallido a la cual el panel de ventilación 10 se debe abrir y varía de un trabajo a otro. Un elemento de soporte cuadrado secundario en general plano, rígido, 44 es montado dentro de los confines del elemento de soporte primario 26, adyacente a la interfase 32 del mismo y es preferiblemente de acero inoxidable, acero al carbono o una aleación exótica, que también tiene un espesor de aproximadamente 0.2032 cm (0.08 pulgadas), en 17
donde el elemento de soporte primario 26 es fabricado de material de aquel espesor. El elemento de soporte 44 tiene una abertura rectangular central 46 en el mismo de dimensiones aproximadamente iguales a las dimensiones del orificio de alivio 28 en el elemento de soporte primario 26. Cada lado del elemento de soporte secundario 44 es de un ancho de tal manera que el perímetro externo del mismo es de aproximadamente las mismas dimensiones como las dimensiones externas del panel 30, como se muestra en las figuras 4 y 5. Un elemento transversalmente tubular 48b de material sellador flexible que atrapa una cantidad de un fluido compresible, tal como aire, es provisto como se muestra en la figura 4A entre la cara interna 50 del panel 30 y la cara opuesta 52 del elemento de soporte secundario 44. Una vista en sección transversal ampliada del elemento 8b es ilustrada en la figura 11. Otro elemento flexible tubular ejemplar 48 es mostrado en sección transversal ampliada en la figura 12. Un elemento sellador flexible, no tubular 48a, como se ilustra en la figura 13 e ilustrado esquemáticamente en la figura 4 puede también ser usado para proporcionar un sello entre el panel 30 y el elemento de soporte secundario 4 . El elemento sellador 48b puede ser ya sea de material de resina de espuma sintética o un polímero sólido suficientemente flexible para uso en esta aplicación. Una placa separadora cuadrada, en general plana, rígida, 54 es 18
provista entre la cara 50 del panel 30 y la cara opuesta 52 del elemento de soporte secundario 44 en relación circundante con el elemento 48. El espesor de la placa 54 es escogido para asegurar que el elemento flexible 48 sea comprimido solamente a una extensión predeterminada, para asegurar que se proporcione un sello apropiado entre el lado del proceso y el lado atmosférico del conjunto 10 de panel de ventilación, alrededor del perímetro del panel de ventilación 30, bajo las condiciones de operación normales dentro del área confinada protegida probables a ser encontradas para aquella aplicación específica. El elemento sellador flexible 48 puede ser construido de varios materiales, en los que se incluyen silicona, Teflon, EPDM, Viton y otros compuestos equivalentes. En todas las instancias, el elemento sellador 48 debe ser de un espesor de tal manera que, en su estado comprimido, el elemento sellador será mantenido en acoplamiento de pleno sellado con la cara 50 del panel 30, en oposición a la cara 52 del elemento de soporte secundario 44. En una modalidad ejemplar, la placa separadora 54 también puede ser de aproximadamente 0.2032 cm (0.08 pulgadas) de espesor. Se puede ver de las figuras 4 y 5 que la placa separadora 54 tiene un borde periférico externo en general coextenso con los márgenes externos del panel 30 y elemento de soporte secundario 44, en tanto que el orificio rectangular interno 56 de la placa separadora 54 está 19
espaciado hacia afuera del borde del elemento de soporte secundario 44 que define la abertura 46. El material sellador flexible que define el elemento 48 debe ser de una composición de tal manera que seguirá siendo flexible a la temperatura de operación dentro de los confines del filtro de sacos 12 y para seguir siendo flexible por un período de tiempo extenso el cual es normalmente la norma, antes de que el panel de ventilación 30 sea accionado como resultado de un evento explosivo dentro del filtro de sacos 12. Una junta cuadrada flexible 58 es asegurada adhesivamente a la cara externa 60 del elemento de soporte secundario 44 y tiene un orificio rectangular central 62 de dimensiones aproximadamente iguales a la dimensión de la abertura 46 en el elemento de soporte secundario 44. La junta 58 es preferiblemente de espuma tubular de resina sintética u otro material sellador y en una modalidad puede tener un espesor nominal, antes de la compresión, de aproximadamente 0.889 cm (0.35 pulgadas). El margen periférico externo 64 de la junta 58 es en general complementario con el perímetro externo del elemento de soporte secundario 4 . El elemento de soporte primario 26, el panel 30, la placa separadora 54 y el elemento de soporte secundario 44 tienen una serie de agujeros pasantes alineados 66, cada uno de los cuales recibe un remache respectivo 68 para interconectar rígidamente el conjunto de elemento de soporte 20
primario 26, panel 30, placa separadora 54 y elemento de soporte secundario 44. El patrón preferido de remaches 68 que interconectan el elemento de soporte primario 26, panel 30, placa separadora 54 y elemento de soporte secundario 44 es ilustrado por ejemplo en la figura 2. La placa separadora 54 proporciona un espacio continuo de distancia uniforme entre las superficies opuestas de la placa separadora 54 y panel 30, de tal manera que durante la fabricación del conjunto 10 de panel de ventilación 10, se obtendrá uniformemente la compresión predeterminada del elemento sellador 48. El conjunto 10 de panel de ventilación de sobrepresión también es provisto con una pluralidad de orificios 70 en el mismo, para recibir sujetadores, tales como pernos 72, portados por el bastidor de montaje 22, que sirven para fijar de manera liberable el conjunto 10 al bastidor de montaje 22. Separadores cilindricos 76 (figura 4A) que rodean cada uno de los pernos 72 y de menos altura que el espesor sin comprimir de la junta 58 aseguran que la junta 58 es comprimida a una extensión predeterminada, después de la instalación inicial del conjunto de panel de ventilación 10 y al mismo grado de compresión, cada vez que un conjunto de panel de ventilación de reemplazo 10 es montado sobre el bastidor de soporte 22. El elemento de soporte primario 26 es provisto con una serie de salientes integrales espaciadas 78, las cuales 21
se proyectan hacia adentro una pequeña distancia al orificio de alivio 28 desde respectivos segmentos laterales del elemento 26. Las salientes 78 son acopladas por superficies adyacentes del panel 30 durante la apertura del panel, bajo una sobrepresión y sirven para distribuir las fuerzas más uniformemente de manera transversal al panel 30 y obtener una apertura repentina y sin restricción de la parte central del panel 30. Materiales de construcción ejemplares para los elementos de soporte 26 y 44 y la placa separadora 54 incluyen acero inoxidable, tal como acero inoxidable 304, Inconel, Monel u otra aleación exótica, dependiendo de los requerimientos de la instalación particular. El panel 30 (también como las modalidades alternativas como se describe posteriormente en la presente e ilustradas en los dibujos) puede ser fabricado de materiales variables, en los que se incluyen, pero no limitados a, acero inoxidable 304, 304L, 316 y 316L, aluminio, en los que se incluyen aluminio 1100, 2024 y 6061, Hastelloy C276, Níquel, Monel e Inconel. El espesor del panel 30 puede variar comúnmente de aproximadamente 0.0127 cm (0.005 pulgadas) a aproximadamente 0.127 cm (0.050 pulgadas), el espesor se incrementa a medida que el área de ventilación se incrementa y a medida que la presión de estallido del orificio de ventilación se incrementa. Un recubrimiento puede ser provisto sobre un lado 22
o ambos lados del panel 30 para aplicaciones particulares contra la corrosión, si se desea, Teflon es un ejemplo de un agente de recubrimiento apropiado. El material sellador que compone el elemento 48 puede ser seleccionado de un número de composiciones selladoras en las que se incluyen Teflon (PFA, FEP, PTFE) , silicona, hules (cauchos) , elastómeros, materiales de cerámica. Los conjuntos de panel de ventilación cuadrados de esta invención pueden fluctuar desde formas rectangulares de aproximadamente 22.86 cm (9 pulgadas) x 30.48 era (12 pulgadas) a aproximadamente 111.76 cm (44 pulgadas) x 175.26 cm (69 pulgadas) . OPERACIÓN DE UNA MODALIDAD DE LA INVENCIÓN El conjunto 10 de panel de ventilación se sobrepresión unitario es una estructura de una pieza, rígida, integrada, especialmente apta para ser suministrada como una unidad que cumple con las especificaciones del usuario y que puede ser asegurada en su lugar sobre el bastidor de montaje 12 al simplemente apretar las tuercas 74 de los pernos respectivos 72. La junta 58 es comprimida contra la cara plana externa del bastidor de montaje 22 para proporcionar un sello hermético al fluido. El elemento flexible 48 que es comprimido entre el panel 30 y el elemento de soporte secundario 44 también asegura que el conjunto de panel de ventilación 10 sea a prueba de fugas cuando es montado en 23
posición de operación sobre la pared 14 del filtro de sacos 12. En el caso de que se presente una condición de sobrepresión dentro del interior del filtro de sacos 12 de suficiente magnitud para efectuar el estallido del panel 30, la sección central del panel, dentro de los confines del orificio de alivio 28 y la abertura 48 cede a lo largo de las líneas de escorificación 38, 40, 42 del patrón de escorificación 34, dando como resultado la plena apertura del panel. Los segmentos trapezoidales del panel 30 sobre lados opuestos del segmento de línea de escorificación central 38 se pliegan hacia afuera en direcciones opuestas, mientras que los segmentos triangulares del panel 30, definidos por los segmentos de línea de escorificación en forma de V 40 y 42 se pliegan de la misma manera hacia afuera en direcciones opuestas . Los segmentos trapezoidales y triangulares del panel 30 que se abren al plegarse a lo largo de los bordes internos del orificio de alivio 28 y las porciones de la cubierta 30 entre. las extremidades de los segmentos de línea de escorificación en forma de V, 40 y 42 que funcionan como bisagras que impiden la fragmentación del panel 30. Cuando ocurre la plena apertura del conjunto 10 de panel de ventilación de sobrepresión, como resultado de una condición de sobrepresión dentro del interior del área confinada a ser protegida, tal como el filtro de sacos 12, 24
todo el conjunto 10 de panel de ventilación debe ser retirado como una unidad al simplemente retirar las tuercas 74 , después de lo cual el conjunto integrado 10 puede ser jalado de la pared 14 del filtro de sacos 12 como una pieza. Otro conjunto 10 de panel de ventilación de sobrepresion de la misma construcción como el conjunto que ha sido retirado puede ser ajustado en su lugar, al simplemente insertar el conjunto de reemplazo 10 sobre pernos 72, seguido por reapriete de las tuercas 74. La rigidez global del conjunto 10 de panel de ventilación de sobrepresion, en conjunción con el sellado interno asegurado de los componentes de la unidad integrada y el sello completo provisto por la junta 58 el bastidor de montaje 22 son importantes, no solamente desde el punto de vista de facilidad de montaje y reemplazo del conjunto 10 de panel de ventilación, sino también debido a la integridad inherente de la unidad y la manera en la cual es montado sobre el área confinada a ser protegida de una sobrepresion. Aunque la utilidad comercial primaria para el conjunto 10 de panel de ventilación de sobrepresion es proteger las zonas confinadas de sobrepresiones que resultan de explosiones incontroladas, el conjunto 10 de panel de ventilación puede también ser usado ventajosamente para proteger un área de una condición de sobrepresion que es menor que una explosión incontrolada. La condición que 25
resulta en el estallido del panel de ventilación en una zona protegida puede ser una sobrepresión que fluctúa desde tan poco como 0.1757 Kg/cm2 (0.25 libras/pulgada cuadrada) o 0.0351 Kg/cm2 (0.5 libras/pulgada cuadrada) a tanto como 1.05 Kg/cm2 (15 libras/pulgada cuadrada) . Es necesario en estas aplicaciones de baja presión usar materiales para controlar estrechamente la fabricación del panel de ventilación con el fin de asegurar el estallido confiable del panel a una baja presión especificada. En la mayoría de las instancias, la apertura confiable del panel de ventilación a bajas sobrepresiones puede ser obtenida por la profundidad del patrón de escorif icación, también como la configuración de las lineas de escorificación . En casos en donde es indeseable proporcionar líneas de escorificación en el panel de ventilación para una aplicación particular, un objeto filoso, tal como una hoja de cuchilla puede ser provisto en proximidad suficiente a un panel de ventilación relativamente delgado, de tal manera que en la excursión del panel hacia la hoja de cuchilla o dispositivo filoso, cuando una sobrepresión es aplicada al panel sobre el lado del mismo alejado de la cuchilla o dispositivo, la hoja u otro objeto filoso divide el panel para efectuar la apertura inmediata del mismo.
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MODALIDADES ALTERNATIVAS DE LA INVENCIÓN
MODALIDAD DE LA F GURA 6 El conjunto 110 de panel de ventilación de sobrepresión, sin bastidor, unitario 110 de la figura 6 es idéntico en construcción al conjunto 10 de panel de ventilación, excepto que el panel 130 tiene un patrón de línea de escorificación en forma de cruz 134 que comprende segmentos de linea lineales que se intersectan 1, 36 y 138 que se extienden a respectivos márgenes del orificio de alivio 128 en el elemento de soporte primario 126. En esta instancia, después de la presencia de una condición de sobrepresión dentro de un área confinada protegida por el conjunto 110 de panel de ventilación 110, el panel 120 se abre inicialmente en la intersección de los segmentos 136 y 138 de línea de escorificación, después de lo cual las secciones cuadradas definidas por los segmentos de línea 136 y 138 se abren plenamente hacia afuera en direcciones opuestas. Las áreas sin escorificación del panel 130 dentro de los confines del orificio de alivio 128 actúan como bisagras, de tal manera que no hay fragmentación del panel 130 a medida que se abre plenamente. MODALIDAD DE LA FIGURA 7 El conjunto 210 de panel de ventilación de sobrepresión 210 de la figura 7 es idéntico en construcción al panel de ventilación 10, excepto por la provisión de un 27
patrón de escorificación en forma de U, 234, en el panel 230, que es presentado por un segmento de línea de escorificación central 236 conectado a segmentos de línea de escorificación paralelas 238 y 240 que son perpendiculares al segmento de línea de escorificación 236. Cuando el panel 230 es sometido a una sobrepresión apropiada para efectuar el estallido del mismo, la porción central del panel 230 abre plenamente a lo largo de los segmentos de escorificación 236, 238 y 240 con la porción de cubierta 230 entre los extremos más externos de los segmentos de línea de escorificación 238 y 240 alejados del segmento de línea de escorificación 236 que funciona como bisagra para impedir la fragmentación del panel 230. MODALIDAD DE LA FIGURA 8 El conjunto 310 de panel de ventilación de sobrepresión 310 de la figura 8 es también idéntico al conjunto 10 de panel de ventilación, excepto por el patrón de escorificación 330, el cual es el patrón de escorificación actualmente preferido. En esta instancia, un patrón 334 de línea de escorificación en forma de U está localizado debajo del borde más interno del panel de soporte primario 236 que define el orificio de alivio 328. El patrón de línea de escorificación 334 es definido por un par de segmentos de línea de escorificación centrales 336 y 338 que terminan cada uno en una perforación 340, en tanto que los segmentos de 28
línea de escorificación lateral 342 y 344 terminan en perforaciones respectivas 346. El panel 330 se abre plenamente en esencialmente la misma manera cuando es sometido a una sobrepresión apropiada para efectuar el estallido del mismo, como el panel 230. Aguí, otra vez, la porción del panel 330 entre los segmentos de línea de escorificación 336, 338, 342, 344 se abre hacia afuera alrededor de una línea de engozne del panel 330, a lo largo del borde más superior del orificio de alivio 328 del elemento de soporte primario 326. MODALIDAD DE LA FIGURA 9 El conjunto 410 de panel de ventilación de sobrepresión de la figura 9 es de la misma construcción como el conjunto de panel de ventilación 10, excepto que el conjunto 410 es de configuración circular, como se ilustra y el panel 430 del conjunto 410 es provisto con un patrón 434 de escorificación en forma de cruz 434 definido por segmentos de línea de escorificación que se intersectan 436 y 438 similares al patrón de escorificación 134 del conjunto 110 de panel de ventilación. La plena apertura del conjunto 410 de panel de ventilación toma lugar de la misma manera como el conjunto de panel de ventilación 110. El diámetro del conjunto de panel de ventilación redondo puede variar comúnmente de alrededor de 15.24 cm (6 pulgadas) a aproximadamente 111.76 cm (44 pulgadas).
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Aunque el conjunto 410 de panel de ventilación como se ilustra tiene un patrón de escorificación en forma de cruz 434 , se comprenderá que el panel puede ser provisto con una variedad de patrones de escorificación que incluyen un patrón de escorificación semicircular, en el cual una porción del disco está sin escorificar para servir como una bisagra en la apertura del disco y otros patrones bien conocidos, tal como se practica en esta técnica. MODALIDAD DE LA FIGURA 10 El conjunto de panel de ventilación 510 es de la misma construcción como el conjunto de panel de ventilación 10, excepto por la configuración de superficie del panel de ventilación 530. En esta instancia, la porción del panel de ventilación 530 dentro del área del orificio de alivio (no mostrado) del elemento de soporte primario 526 tiene una serie de ondulaciones que definen secciones abultadas paralelas 532, lado a lado. Segmentos de línea de escorificación pueden ser provistos si se desea en el panel 520 a lo largo de los márgenes de la intersección de secciones abultadas respectivas 532 con los segmentos de línea de escorificación más profundos estando entre los segmentos de domo 532' y 532". El panel de ventilación 530 que tiene múltiples secciones de domo 532 se abre hacia fuera, comenzando con la intersección entre los segmentos de domo 532' y 532" y las porciones opuestas del panel 530 se 30
pliegan luego hacia afuera en direcciones opuestas, con las porciones del panel 530 adyacentes a los márgenes laterales del orificio de alivio en el elemento de soporte primario 526 que funcionan como bisagras para evitar la fragmentación de la cubierta 530. Las presiones de estallido mínimas para los conjuntos de panel de ventilación 10, 110, 210, 310, 410 y 510 fluctúan desde un mínimo de aproximadamente 0.1757 Kg/cm2 manométricos (0.25 libras/pulgada cuadrada manométricas ) a aproximadamente 1.05 Kg/cm2 manométricos (15 libras/pulgada cuadrada manométricas) , los intervalos más representativos son de aproximadamente 0.1406 Kg/cm2 manométricos (2 libras/pulgada cuadrada manométricas) a aproximadamente 0.703 Kg/cm2 manométricos (10 libras/pulgada cuadrada manométricas) , los orificios de ventilación más grandes tienen una presión de estallido mínima de no más de aproximadamente 0.0351 Kg/cm2 manométricos (0.5 libras/pulgada cuadrada manométricas) a una presión de estallido máxima de aproximadamente 0.5624 Kg/cm2 manométricos (8 libras/pulgada cuadrada manométricas)
0.703 Kg/cm2 manométricos (10 libras/pulgada cuadrada manométricas) . La presión de estallido máxima es en general la misma para todos los tamaños de conjuntos de panel de ventilación, la- presión de estallido mínima disminuye dentro del intervalo especificado a medida que el tamaño del 31
orificio de ventilación se vuelve más grande . MODALIDAD DE LA FIGURA 14 Al observar la figura 14, el recipiente 80 del cliente tiene una brida de proceso cilindrica 82 con el recipiente 80 y alineada con el orificio 84 en la pared lateral del recipiente 80. Un conjunto 610 de panel de ventilación de sobrepresión unitario circular es sujetado entre las bridas 82 y 86 y tiene un elemento de soporte primario anular 626, un elemento de soporte secundario anular 644, un panel de ventilación circular 630 y una placa separadora anular 654 entre el panel 630 y la placa separadora 654. Un elemento flexible tubular anular 648 es sujetado entre el panel 630 y el elemento de soporte secundario 644. La junta anular 658 es interpuesta entre el elemento de soporte secundario 644 y la cara opuesta o brida 82. Una serie de pernos 672 sirven para sujetar el conjunto de panel de ventilación entre las bridas 82 y 86. El conjunto de panel de ventilación 610 opera de la misma manera como el conjunto de panel de ventilación 10 como se describe anteriormente. MODALIDAD DE LAS FIGURAS 15, 16 Y 17 El conjunto de panel de ventilación de sobrepresión 710 ilustrado en las figuras 15 y 16 es especialmente apto para aplicaciones de vacío y es mostrado estando sujetado entre la brida 88 de un recipiente o estructura del cliente y 32
una brida opuesta 90. El elemento de soporte primario 762 difiere del elemento de soporte 26 principalmente en la provisión de una brida cuadrada vertical 726a que se proyecta a lo lejos del cuerpo principal del elemento de soporte 26, en una dirección opuesta al reborde periférico volteado hacia afuera 729 del elemento de soporte 26. El panel de ventilación 730 que por ejemplo puede ser de construcción de múltiples domos del panel 530 en la modalidad de la figura 10 tiene una pluralidad de lengüetas volteadas hacia afuera 730a (figuras 16 y 17) que se superponen y acoplan de manera complementaria con la superficie interna de la brida 726a. Un elemento sellador flexible tubular 748 de forma de sección transversal como se muestra en la figura 13 es interpuesto entre la superficie interna del panel de ventilación 730 y el elemento de soporte secundario 744 del conjunto de panel de ventilación 710. La extensión de compresión del elemento sellador flexible 748 es controlada por la placa separadora cuadrada 754 que tiene un orificio central rectangular 756. Una banda 790 de ruptura en forma de número ocho
(figura 17) es interpuesta entre cada lengüeta 730a y una porción próxima de la brida 726a del elemento de soporte primario 726. Los orificios 792 y 794 son provistos en extremos opuestos de cada banda 790 entre la sección media de ancho reducido 790a de la misma. Un remache 796 portado por 33
cada lengüeta 730a se extiende a través del orificio 792 de una banda respectiva 790, en tanto que otro remache 796 que se extiende a través del orificio 794 de cada banda 790 y asegurado a la brida 726a es recibido dentro de una ranura de separación 798 en cada lengüeta 730a. El conjunto de panel de ventilación 710 es especialmente apto para uso en proteger áreas confinadas en donde existe un vacío. En vista del hecho de que la porción de borde más externa 730b del panel 730 se apoya sobre el borde interno de la placa separadora 754, el panel de múltiples domos 730 resiste el aplastamiento bajo vacío dentro de la zona protegida. La provisión de un panel de ventilación de múltiples domos proporciona resistencia mejorada a la ondulación inversa del panel 730, aún durante ciclos del nivel de vacío en el área protegida. En el caso de una sobrepresión dentro de la zona protegida y si aquella sobrepresión es suficiente para provocar que las áreas de sección transversal restringida de las bandas 790 se dividan, el panel 730 es liberado para su desplazamiento inmediato del soporte entre el elemento de soporte primario 26 y el elemento de soporte secundario 744. Como se explica previamente, el panel de ventilación 730 tiene una sección de bisagra en uno de los lados largos del mismo, para impedir la fragmentación del panel de ventilación y permitir que la presión que se acumula 34
dentro de la zona protegida escape a través del orificio provisto por el conjunto de panel de ventilación 710. Se hace constar que, con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.