TWI598529B - 具有帶有凹陷區之支撐元件的壓力釋放裝置 - Google Patents

Description

具有帶有凹陷區之支撐元件的壓力釋放裝置

本發明大體上係關於壓力釋放裝置，且更特別地係關於在衛生應用情形中所使用的一過壓力釋放裝置，其包含一破裂圓盤、一圓盤支撐元件及一柔軟的密封襯墊。圓盤支撐元件包括一或多個釋放區，這些釋放區可能含有例如圍繞主要中央開口的多個孔洞或囊穴；當襯墊在安裝於壓力釋放裝置的期間產生移動時，這些孔洞或囊穴能夠容納至少一部分的襯墊材料。藉此配置，可以增進圓盤的密封特性並維持安裝的容易度，同時能防止襯墊材料侵入破裂圓盤的可破裂部位而改變其爆裂特性。

美國專利第4,759,460號係關於一種範例性的破裂圓盤系統，其包含一逆向翹曲的破裂圓盤及一支撐環，該支撐環被建構成能防止該圓盤逆轉打開時的碎裂。如圖6所示，支撐環實質上是一連續環，其僅包括允許流體在圓盤開啟時得以流過的一中央開口。

美國專利第6,318,576號案係關於一種衛生破裂圓盤裝置，其具有一個相對於整個圓盤直徑來說相當大的中央可破裂部位。此裝置另外包含一個設置在圓盤外圍的襯墊，以便在圓盤安裝時在相鄰的外殼區段之間產生密封效果。

美國專利第6,945,420號案亦關於一種衛生破裂圓盤總成，其包含一逆向作用的破裂圓盤及一環狀本體，此衛生 破裂圓盤在其凸起區段上包括經加工硬化過的一分離線段。當處於過壓力條件下，在此加工硬化過的分離線段上會產生凸起區段的逆轉。

在本發明的一實施例中，設有一種壓力釋放裝置，包含：一破裂圓盤及一破裂圓盤支撐元件。破裂圓盤包括一可破裂部及一外接凸緣部，破裂圓盤支撐元件包含一環狀內輪轂、徑向遠離該內輪轂的一外圍部、及延伸於該內輪轂及該外圍部之間的一或多個連接線段，該等連接線段在該內輪轂及該外圍部之間界定出一或多個的釋放區。

在本發明的另一實施例中，設有一種破裂圓盤支撐元件，其可與一破裂圓盤一起使用，該破裂圓盤具有一外圍凸緣區段及一可破裂中央區段。該破裂圓盤支撐元件及該破裂圓盤係在安裝到一壓力釋放裝置支架內之前，兩者可以插入一彈性或熱塑性環形襯墊的相鄰各層之間。破裂圓盤支撐元件包含一環狀內輪轂、徑向遠離該內輪轂的一外圍部、及延伸於該內輪轂及該外圍部之間的一或多個連接線段，該等連接線段在該內輪轂及該外圍部之間界定出一或多個的釋放區，該釋放區係用以在安裝於壓力釋放裝置支架內時容納該襯墊的個別部位。

在本發明的又一實施例中，設有一種破裂圓盤，其包含一中央可破裂部及一外接凸緣區段。凸緣區段具有大致均勻分佈的一或多個凸紋線段。

本發明的一實施例係關於如圖1所示的一壓力釋放總成12，所顯示的壓力釋放總成12主要適合與一相當小直徑的破裂圓盤一起使用，特別是具有直徑1.5英吋或更小的中央可破裂部之圓盤。在一特定的實施例中，壓力釋放總成12的尺寸被製作成能夠配合1英吋、1.5英吋或DN40標準衛生套圈，且壓力釋放總成12及套圈的尺寸接著被製作成能夠配合具有標稱尺寸的標準管件。由於套圈的外徑在上述三種尺寸的情形下皆相同，即使內徑會隨著標稱直徑而有所改變，但是可破裂部及環形凸緣部的相對尺寸仍會跟著改變。例如，比起1.5英吋的標稱尺寸之圓盤來說，具有1英吋的標稱尺寸的此種圓盤則具有更小的可破裂部及更大的凸緣區段徑向寬度。

如圖3及圖4所示，習慣上使用一襯墊20，其作為在套圈14與16之間的一密封件。在一些實施例中，襯墊20是由柔軟的彈性體材料製成，例如：VITON(合成橡膠及氟化聚合彈性體)、EPDM(三元乙丙橡膠)及矽樹脂。而且，襯墊20可以由相當無彈性的熱塑性材料製成，例如：氟乙烯聚合物，且特別是TEFLON(聚四氟乙烯)。然而，假如其材料無法如上述其他材料一樣在圓盤上伸展的話，這些相當無彈性的襯墊可能含有二件式結構。襯墊20包含一周緣側壁26所連接的多層22與24，且包括一中央孔洞27。如圖5所示，在一部份的側壁26中形成一狹縫28，以便將一圓盤30及一支撐元件32插入各層22與24之間。襯墊20的 每一層22及24分別包括一圓形O環珠34、36及位於內側的喔凸緣區段38、40。

當欲將含有彈性體襯墊的一壓力釋放裝置安裝到如圖1至圖4所示的一壓力釋放裝置內時，可能會產生很多問題。當襯墊材料是彈性體材料時，則材料受力時會傾向變形與被擠出，具有不同硬度及表面磨擦特性的彈性體其被擠壓的程度有所不同。目前來說，並無一種簡單、實際且可靠的方式能夠客觀地測量並控制當指旋螺絲44(thumb screw)旋緊時，透過夾鉗18的作用而施加於襯墊20上的力量與壓縮。當要決定是否已經施加足夠的力矩在指旋螺絲44上以正確安裝襯墊20時，操作人員傾向只能憑感覺去作而已。假如已經施加了不足的力矩，將無法正確安裝襯墊20，因而無法提供有效的密封效果。而且，不正確的夾鉗圓盤會減弱在過渡區域或接近過渡區域上對圓盤的支撐效果，此過渡區域係介於圓盤凸緣及圓頂(dome)之間的區域，導致圓盤的壽命縮減並改變圓盤的爆裂壓力。假如已經過度旋緊指旋螺絲44，則襯墊的壓縮會導致襯墊材料被擠出到套圈環狀體42內，致使襯墊材料侵入圓盤的圓頂區域內。假如襯墊接觸到圓頂表面的話，可能會顯著地降低圓盤的爆裂壓力。

而且，在衛生應用情形中，襯墊的中央孔洞一般被製作成具有很緊密的公差，致使在安裝的時候，透過控制且可預期的擠出量，襯墊會非常緊密地對齊套圈環狀物，且將形成供材料沉積的間隙或裂縫之可能性縮減到最小。由 於這些公差的緊密配合以及各種襯墊的材料特性上之變化，指旋螺絲44的過度旋緊會導致太多襯墊被擠出而可能會改變上述的爆裂壓力；然而，指旋螺絲44旋轉得不夠緊則會導致擠出量太少或者襯墊的密封效果不足，致使材料會沉積於套圈之間而可能不符合衛生條件。任何一種上述的情況均對本系統的功能均會產生不良影響。

當壓力釋放裝置被固定至一夾鉗18上時，支撐元件32能夠減少操作人員憑感覺操作而解決上述的一或更多問題。在圖5所示的實施例中，支撐元件32包含一環狀內輪轂46、徑向遠離內輪轂46的一外圍部48、及延伸於內輪轂46及外圍部48之間的一或更多連接線段50。連接線段50與外圍部48的內邊界52及內輪轂46的外邊界54一起合作而在支撐元件32中界定出一或多個孔洞56。要知道的是這些孔洞56實質上是釋放區，其功能稍後將詳細說明。在本發明的範圍內，釋放區具有除了孔洞以外的結構，而且還整個通過支撐元件。在一實施例中，釋放區可以包含在內輪轂46與外圍部48之間的多個凹陷囊穴。內輪轂46與外圍部48一般來說是同心的二個連續環，這二個連續環被多個連接線段50固持在一起。

在本發明的一實施例中，連接線段50大致上呈三角形，且包含一狹窄的頂點部58及一相向的底座部60。然而，在本發明的範圍內，連接線段50也可以具有不同的形狀，包括：矩形、曲線狀(正弦波狀)、線性但具有稜角、曲線狀(凹面狀)、或甚至更彎曲的形狀(凸面狀)。每個連接線段50 的頂點部58係連接到內輪轂46，且每個連接線段50的底座部60則連接到外圍部48。在一些實施例中，一或多個孔洞56是由四個側邊所界定而出，其中二個側邊大致上為直線狀。在其他實施例中，孔洞56大致上均勻分佈在內輪轂46外側的支撐元件32上。

支撐元件32(且特別是內輪轂46)選擇性地包含一朝內延伸的舌件62及齒部64。舌件62延伸到支撐元件的中央環形體65內且被建構成在凸部68的逆轉與開啟期間能夠支撐住破裂圓盤30的一鉸鍊區段66(圖7)，以防止圓盤的碎裂。如圖6所示，舌件62本身是從支撐元件32的基本平面中開始成形，而在圓盤30與支撐元件32彼此卡合時(例如：透過一或多個焊接點)能夠擱置於凸部68的凹面區域內。同樣地，齒部64一般朝向凸部68的凹面區域外面。然而，在本發明的範圍內，對於舌件62及/或齒部64來說，二者大致上與內輪轂48、外圍部48及連接線段50共平面，或者可以遠離圓盤的凸部68延伸成形。也可以構思出在其他實施例中設有多個齒部與舌件，當凸部68逆轉時，齒部64與圓盤卡合而協助圓盤開啟。

在一些實施例中，圓盤30包含一逆向作用的破裂圓盤，其具有一面凹陷而另一面凸起(亦即：凸起或呈圓頂狀)的中央可破裂部68。然而，在本發明的範圍內，也可以使用正向作用的凸起圓盤及未凸起或扁平的破裂圓盤。破裂圓盤30一般具有依據美國專利第6,945,420號所揭露之結構，該專利案在此提及作為參考，因此破裂圓盤30包含一 凸部68，其具有一改變金屬晶粒結構的區域72。凸部68被一平面狀凸緣區段74所圍繞，可選擇性包含一標籤延伸部76以協助安裝圓盤，此標籤延伸部76的尺寸對應於支撐元件32上的一類似標籤延伸部78。圓盤30亦選擇性地設有呈一凹陷直線狀開口80，如圖所示，此開口80是形成在圓盤30的凹面上且具有C形結構。如先前所述，圓盤30包括位於此開口的相向二端之間的一鉸鍊部66。

如圖5及圖7所示，破裂圓盤30及支撐元件32彼此卡合且被放置在襯墊20內側以形成一壓力釋放總成70，此壓力釋放總成70接著被安裝在套圈14與16之間且被夾鉗18固定。因此，套圈14、16及夾鉗18共同界定出用於壓力釋放總成70的一支架。指旋螺絲44旋緊之後會擠壓襯墊20，藉此使一部分的襯墊材料產生移動。然而，取代擠出孔洞42外而達到可能侵入凸部68並改變圓盤30的爆裂特性之程度，至少一部分的襯墊材料會移動到孔洞56內(亦即：釋放區)內。連接線段50的三角形狀，特別是在內輪轂46附近設置頂點部58，將有助於引導襯墊材料進入孔洞56內。

如圖8、圖8a、圖8b及圖9所示，藉由套圈14、16及夾鉗18的作用而使壓力釋放總成70受到擠壓，如此會導致破裂圓盤的凸緣區段74產生變形而進入孔洞56內。因此，凸緣區段74變成具有凸紋(embossed)，而具有尺寸上對應孔洞56的線段80之圖案。特別地，凸紋線段80被一個或多個三角形區段82所隔開，每個三角形區段82包 含一頂點部84及一相向的底座部86，頂點部84係位於底座部86的內側。凸紋線段80更包含容納在孔洞56內的隆起表面88。

在本發明的另一實施例中，凸紋區段80可以在安裝之前預先形成於凸緣區段74內。然而，凸紋區段80一般在尺寸上對應孔洞56，以便在圓盤30與支撐元件32的配合期間使凸紋線段80能夠容納在孔洞56內。在圓盤中的凸紋線段80亦增加圓盤的堅硬度，藉此增強其對抗因運送及處理所導致受損之能力。

現在參考圖10及圖11，顯示本發明的支撐元件90的另一實施例。類似上述的實施例，支撐元件90亦包含一環狀內輪轂92、徑向遠離內輪轂92的一外圍部94、及延伸於內輪轂92與外輪轂94之間的一或多個連接線段96。然而，不像支撐元件32，外圍部94包含一或多個不連續的拱形線段98，在這些線段之間具有一或多個與孔洞102相通的間隙100。在所顯示的實施例中，一個連接線段係延伸於每個拱形線段98與內輪轂92之間，然而，也可以設置其他的結構。

圓盤30a及襯墊20a類似於上述圖5至圖7所述的對應元件之結構。要知道的是，在本發明的範圍內，本實施例利用一破裂圓盤，其具有預先成形的凸紋線段，這些凸紋線段對應於間隙100及孔洞102，這一點類似於圖8至圖9所示的實施例。

如上所述，將壓力釋放總成70安裝於套圈14與16之 間會牽涉到操作人員的主觀感覺，以確認指旋螺絲44何時已經被扭轉到足以在套圈與襯墊之間產生良好密封效果的程度。因此，即使當運用上述的支撐元件32，操作人員仍舊可能無法充分旋緊夾鉗18而在套圈與覆蓋在內輪轂46上的襯墊20之間產生足夠的密封效果。假如最內側的密封效果不足的話，則處理流體可能會漏出內輪轂46而進入空隙內，這些空隙係襯墊材料移動到凸紋線段80內所產生的。然而，假如套圈與襯墊珠34之間的密封效果擋住處理流體的話，則處理流體的外漏現象就會被忽略掉。假如真的發生處理流體外漏的話，則由於圓盤凸緣區域74上所產生的應力，也可能會改變圓盤30的爆裂壓力。

本實施例顯示一種壓力釋放總成70a，其能夠解決以下的問題。萬一最內側的密封效果不夠時，當密封凸緣(圓盤)的外緣符合這些間隙100時，因處理流體外漏至內輪轂92外側所產生的壓力，將會產生一條外漏路徑。從圖11可以清楚看出，當壓力釋放總成70a被安裝在套圈14a、16a之間且被夾鉗18a固定時，間隙100會產生一條通道104。假如夾鉗18並未確實旋緊的話，則處理流體可能會從通道104外漏而警告操作人員應要適當調整夾鉗18。

上述的本發明實施例僅為說明範例之用，並非用以侷限本發明的範圍。

12‧‧‧壓力釋放總成

14‧‧‧套圈

16‧‧‧套圈

14a‧‧‧套圈

16a‧‧‧套圈

18‧‧‧夾鉗

18a‧‧‧夾鉗

20‧‧‧襯墊

20a‧‧‧襯墊

22‧‧‧層

24‧‧‧層

26‧‧‧側壁

27‧‧‧中央孔洞

28‧‧‧狹縫

30‧‧‧圓盤

30a‧‧‧圓盤

32‧‧‧支撐元件

34‧‧‧O環珠

36‧‧‧O環珠

38‧‧‧凸緣區段

40‧‧‧凸緣區段

42‧‧‧套圈環狀體

44‧‧‧指旋螺絲

46‧‧‧內輪轂

48‧‧‧外圍部

50‧‧‧連接線段

52‧‧‧內邊界

54‧‧‧外邊界

56‧‧‧孔洞

58‧‧‧頂點部

60‧‧‧底座部

62‧‧‧舌件

64‧‧‧齒部

65‧‧‧環形體

66‧‧‧鉸鍊區段

68‧‧‧凸部

70‧‧‧壓力釋放總成

70a‧‧‧壓力釋放總成

72‧‧‧區域

74‧‧‧凸緣區段

76‧‧‧標籤延伸部

78‧‧‧標籤延伸部

80‧‧‧開口

82‧‧‧三角形區段

84‧‧‧頂點部

86‧‧‧底座部

90‧‧‧支撐元件

92‧‧‧內輪轂

94‧‧‧外輪轂

96‧‧‧連接線段

98‧‧‧拱形線段

100‧‧‧間隙

102‧‧‧孔洞

104‧‧‧通道

圖1係本發明第一實施例的壓力釋放總成之立體圖。

圖2係圖1所示的壓力釋放總成之另一立體圖，其中已釋放夾鉗機構。

圖3係圖1所示的壓力釋放總成之剖面圖。

圖4係圖1所示的壓力釋放總成之局部展開圖，其中已鬆開夾鉗機構。

圖5係本發明一實施例的壓力釋放裝置之展開圖。

圖6係破裂圓盤及支撐元件總成之立體圖。

圖7係圖5所示的壓力釋放裝置之另一展開圖。

圖8係本發明另一實施例的破裂圓盤及支撐元件總成之立體圖。

圖8a係圖8所示的支撐元件總成之展開圖。

圖8b係圖8所示的支撐元件總成之另一展開圖。

圖9係圖8所示的支撐元件總成之剖面圖。

圖10係本發明另一實施例的壓力釋放裝置之展開圖。

圖11係利用圖10的壓力釋放裝置之壓力釋放總成之局部剖面圖。

20‧‧‧襯墊

22‧‧‧層

24‧‧‧層

27‧‧‧中央孔洞

28‧‧‧狹縫

30‧‧‧圓盤

32‧‧‧支撐元件

34‧‧‧O環珠

38‧‧‧凸緣區段

40‧‧‧凸緣區段

42‧‧‧套圈環狀體

46‧‧‧內輪轂

48‧‧‧外圍部

50‧‧‧連接線段

52‧‧‧內邊界

54‧‧‧外邊界

56‧‧‧孔洞

58‧‧‧頂點部

60‧‧‧底座部

62‧‧‧舌件

64‧‧‧齒部

65‧‧‧環形體

68‧‧‧凸部

70‧‧‧壓力釋放總成

72‧‧‧區域

74‧‧‧凸緣區段

76‧‧‧標籤延伸部

78‧‧‧標籤延伸部

Claims (22)

1. 一種壓力釋放裝置，包含：一破裂圓盤，包括一可破裂部及一外接凸緣部；一破裂圓盤支撐元件，包括：一環狀內輪轂、徑向遠離該內輪轂的一外圍部、及延伸於該內輪轂及該外圍部之間的一或多個連接線段，該連接線段在該內輪轂及該外圍部之間界定出一或更多的釋放區。
2. 如申請專利範圍第1項所述之壓力釋放裝置，其中該破裂圓盤具有一中央凸起區段。
3. 如申請專利範圍第2項所述之壓力釋放裝置，其中該破裂圓盤是一逆向作用的破裂圓盤。
4. 如申請專利範圍第1項所述之壓力釋放裝置，其中該破裂圓盤支撐元件的該內輪轂包含一舌件線段，其朝內延伸至該輪轂的環狀體內且被建構成在該破裂圓盤的開啟期間能夠支撐該破裂圓盤的一鉸鍊區段。
5. 如申請專利範圍第1項所述之壓力釋放裝置，其中該一或多個連接線段大致呈三角形，該一或多個連接線段各具有一狹窄的頂點部及一相向的底座部，每一該連接區段的該頂點部係連接至該內輪轂，且每一該連接區段的該底座部係連接至該外圍部。
6. 如申請專利範圍第1項所述之壓力釋放裝置，其中該一或多個釋放區大致上均勻分佈於該支撐元件上且位於該內輪轂外側。
7. 如申請專利範圍第1項所述之壓力釋放裝置，其中該 外圍部形成一連續環。
8. 如申請專利範圍第1項所述之壓力釋放裝置，其中該外圍部包含一或多個不連續的拱形線段。
9. 如申請專利範圍第1項所述之壓力釋放裝置，其中該壓力釋放裝置另外包含一個二層式環形襯墊，該破裂圓盤及該支撐元件係容納於該襯墊的各層之間。
10. 如申請專利範圍第1項所述之壓力釋放裝置，其中該破裂圓盤包含一中央可破裂部及一外接的凸緣區段，該凸緣區段具有一或多個凸紋線段，該一或多個凸紋線段係位於該一或多個釋放區上。
11. 如申請專利範圍第10項所述之壓力釋放裝置，其中該一或多個凸紋線段具有多個隆起表面，該等隆起表面係容納於該一或多個釋放區內。
12. 一種破裂圓盤支撐元件，其可與一破裂圓盤一起使用，該破裂圓盤具有一外圍凸緣區段及一可破裂中央區段，該破裂圓盤支撐元件及該破裂圓盤係在安裝到一壓力釋放裝置支架內之前，兩者可以插入一彈性環形襯墊的相鄰各層之間，該破裂圓盤支撐元件包含：一環狀內輪轂；一外圍部，徑向遠離該內輪轂；以及一或多個連接線段，延伸於該內輪轂及該外圍部之間，該一或多個連接線段在該內輪轂及該外圍部之間界定出一或更多的釋放區，該一或多個釋放區在安裝於該壓力釋放裝置支架內時係用以容納該彈性環形襯墊的個別部 位。
13. 如申請專利範圍第12項所述之破裂圓盤支撐元件，其中該內輪轂包含一舌件線段，其向內延伸而朝向該輪轂的環形體。
14. 如申請專利範圍第12項所述之破裂圓盤支撐元件，其中該一或多個連接線段大致呈三角形，該一或多個連接線段各具有一狹窄的頂點部及一相向的底座部，每一該連接區段的該頂點部係連接至該內輪轂，且每一該連接區段的該底座部係連接至該外圍部。
15. 如申請專利範圍第12項所述之破裂圓盤支撐元件，其中該一或多個釋放區大致上均勻分佈於該支撐元件上且位於該內輪轂外側。
16. 如申請專利範圍第12項所述之破裂圓盤支撐元件，其中該外圍部形成一連續環。
17. 如申請專利範圍第12項所述之破裂圓盤支撐元件，其中該外圍部包含一或多個不連續的拱形線段。
18. 一種破裂圓盤，包含一中央可破裂部及一外接凸緣區段，該凸緣區段具有大致上均勻分佈的一或多個凸紋線段。
19. 如申請專利範圍第18項所述之破裂圓盤，其中該中央可破裂部包含一面凹陷而另一面凸起的一凸起區段。
20. 如申請專利範圍第19項所述之破裂圓盤，其中該破裂圓盤是一逆向作用的破裂圓盤。
21. 如申請專利範圍第20項所述之破裂圓盤，其中該凸 起區段包括一凹陷直線狀的開口，該開口係形成於該凸起區段的該凹面部內。
22. 如申請專利範圍第18項所述之破裂圓盤，其中該一或多個凸紋線段係被一或多個三角形區段隔開，每一該三角形區段包含一頂點部及一相向的底座部，該頂點部係位於該底座部的內側。