專利名稱：完全打開且可再關閉的防爆門裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及適于豎直或水平、或相對于豎直或水平成某一角度安裝的防爆 門，該防爆門設置成關閉經(jīng)受在諸如爆炸、快速燃燒火災等情況下可能發(fā)生的 快速過壓的封閉區(qū)域上的卸壓開口。各種工業(yè)方法和裝置已可將可爆炸或點燃 產生重大爆炸或火災的特定的材料、氣體和/或細分流體封閉住。爆炸或不受控 制的火災會導致危險的過壓情況。因此就要求保護封存有危險性材料的區(qū)域免 受否則可能是災難性爆炸或火災的快速燃燒。
更具體地說，本發(fā)明涉及一種完全打開和可再關閉防爆門裝置，其當由防 爆門保護的區(qū)域經(jīng)受預定量值的壓力生成時一直打開，而當發(fā)生低于防爆門的 設定打開壓力的過壓時不會過早打開。該防爆門裝置構造和設計成可在延長時 段內承受低于實現(xiàn)防爆門打開壓力的持續(xù)壓力，而不會不利地影響防爆門的卸 壓性能。
本發(fā)明的防爆門裝置的防爆門面板當經(jīng)受一個量值的過壓情況時可打開 到第一卸壓部打開位置，而裝置的防爆門面板不會破裂，在經(jīng)受更大量值的過 壓情況時可打開到第二完全打開卸壓位置，同樣防爆門面板不會破裂。該防爆 門裝置的尤其重要的優(yōu)點是當過壓情況消除時能夠從其打開位置再關閉，由此 可防止環(huán)境空氣再進入通向可能引起次生爆炸或增加火災強度的受保護區(qū)域 的開口。通過氣動裝置、扭轉彈簧或彈性帶來實現(xiàn)防爆門的再關閉。
相關技術描述
防爆門通常用于覆蓋諸如袋式集塵室、過濾設備、干燥系統(tǒng)、箱體、 處理容器和管道系統(tǒng)之類的封閉物的卸壓開口以防止在這些受限區(qū)域內產 生危險的過壓情況。例如袋式集塵室、過濾設備、干燥系統(tǒng)一直處于爆炸 的風險下，因為可能存在高濃度的細分物質、氣體和液體。為了保護這些 危險區(qū)域免受可形成極快過壓情況的爆炸或快速反應火災所造成的損害，
常規(guī)的做法是在設備上設置一個或多個卸壓開口，這些開口將受保護區(qū)域 與受保護區(qū)域外部周圍環(huán)境密封隔開。當設備或系統(tǒng)在規(guī)定限制內常規(guī)壓 力下運行時，這些防爆門密封卸壓開口。當所封閉的區(qū)域經(jīng)受預定量值的 過壓情況時，通常關閉卸壓開口的各防爆門破裂或爆裂，以使高壓物質能 夠通過卸壓開口逸出。防爆門一直設計成可在特定壓力水平下總是爆裂， 基本上與防爆門在一段時間內經(jīng)受的壓力循環(huán)的次數(shù)無關。
包含具有產生快速過壓情況的爆炸或快速反應火災的材料的區(qū)域還常常 要經(jīng)受真空情況。因此，設計成當發(fā)生預定量值的過壓時爆裂的現(xiàn)有防爆門面 板還必須能夠承受一定的真空而不會失效。此外，例如袋式集塵室和過濾設備 還經(jīng)常在加壓、真空情況之間循環(huán)，從而造成防爆門前后撓曲。 一種常見的做 法是將空氣脈沖直接沖抵將塵粒收集在其上的袋式集塵室過濾器的表面，以從 過濾器的表面除去塵粒，從而使塵粒落到過濾袋下方的收集區(qū)域。因此，防爆 門必須構造成可承受或抵抗真空壓力并在加壓和真空情況之間循環(huán)而不會向 內塌陷入受保護區(qū)域。
現(xiàn)有技術防爆門通常設有相對薄的金屬板，其邊緣嵌入相對的框架件之 間。防爆門面板本身已應用在多種不同的實施例中，用構成材料、材料厚度以 及諸如由狹縫或刻痕限定的弱化線或者弱化線的構造之類的各種特征控制爆 裂壓力。盡管在各種情況下通常還都是通過使防爆門面板沿弱化線(如果有的 話)破裂或裂開而完成壓力釋放。
某些具有限定弱化線的狹縫的現(xiàn)有技術防爆門已設有附連到諸狹縫上的 多個連接件或爆裂凸片以在防爆門的關閉位置將面板的中心區(qū)域保持在弱化 線的范圍內，直到經(jīng)受預定量值的壓力生成為止。由于該爆裂凸片的構造，很 難確保防爆門面板在規(guī)定的過壓水平爆裂或破裂，因為爆裂凸片受力不均勻， 就會導致一些爆裂凸片提前斷裂。在這方面應當認識到，當一個或多個爆裂凸 片提前斷裂時，其余爆裂凸片以不確定的相繼順序斷裂。尚未證明提供附加數(shù) 量的爆裂凸片是成功的，因為防爆門面板會傾向于延遲破裂且不能提供防止受 到爆炸或初期火災的充分保護。
提供跨越狹縫線的凸片還會限制防爆門面板的真空支承特性，這是因為已 發(fā)現(xiàn)很難提供如下這樣的凸片它能對面板向內凹面提供充分抵抗力，同時又
能夠控制防爆門在預定的正量值的壓力下向外破裂。在高度真空情況下，在某 些情況下有必要對防爆門面板提供加固，這就會使面板的前行動作爆裂特性變 復雜，同時還會增加面板組件的復雜度、重量和成本。

發(fā)明內容
本發(fā)明的防爆門裝置不同于常規(guī)防爆門，常規(guī)防爆門中防爆門面板破裂以 釋放由爆炸或快速燃燒的火災所產生的壓力。通常設置限定弱化線的刻痕線或 一系列狹縫來控制防爆門面板的開口構造。在本防爆門裝置中，防爆門面板在 預定的較低水平過壓下部分打開，并然后在較高過壓下完全打開。在兩種情況 下，未破裂的防爆門面板都可返回到其關閉位置，因而不再需要每次在過壓情 況下致動防爆門時更換防爆門。
防爆門裝置設有適于設置在要受過壓情況保護的區(qū)域的出口上的防爆門 支撐框架單元?？蚣軉卧薅ㄟm于與受保護區(qū)域的出口對齊的防爆門開口。防 爆門面板在堵塞所保護區(qū)域出口的正常關閉位置可樞轉地安裝在框架單元上 防爆門面板可從其正常關閉位置樞轉到打開的卸壓位置?？蚣軉卧系慕Y構連 接到防爆門面板并將防爆門面板保持在其關閉位置直到預定量值的過壓情況 通過出口施加到面板上為止。該結構可操作以使防爆門面板能夠在施加抵靠防 爆門面板的一個量值的過壓時從其關閉位置樞轉到部分打開過壓釋放位置，同 時使面板能夠在施加抵靠防爆門面板的較高過壓時樞轉到完全打開位置。在較 佳實施例中，設有用于在卸壓后再關閉防爆門面板的機構。
通常將防爆門面板保持在其關閉位置的結構包括將框架單元與防爆門面 板互連的至少一個可破裂凸片部件。凸片部件在設置上定向成使得當對防爆門 面板施加過壓時在凸片部件上施加張力。當預定的較低量值壓力的過壓施加到 防爆門面板上時，凸片部件抵抗破裂而同時可使防爆門面板經(jīng)過有限的弧樞轉 到第一部分打開過壓釋放位置。當在防爆門面板上施加第二較高過壓時，凸片 部件經(jīng)受破裂并使防爆門面板能夠樞轉到完全打開位置。
較佳的是，在防爆門面板和框架單元之間設有多個側向隔開的凸片部件。 設置多個間隔開的凸片部件確保由過壓情況形成的凸片部件上的張力分布在 整個凸片部件的排列上。巻簧與各凸片部件相關聯(lián)設置并位于相應的凸片部件
和框架單元之間，由此提供用于凸片結構的部件之間公差不同的補償。
在彈簧壓縮到足以使防爆門面板樞轉運動到使防爆門面板能夠擺動到部 分打開的卸壓位置之前當在防爆門面板上施加過壓時，必須克服將防爆門面板 保持在其關閉位置的所有巻簧的總的合力。與各凸片部件相關聯(lián)的巻簧的壓縮 特性以及在防爆門裝置安裝期間彈簧壓縮的程度控制進一步將彈簧壓縮到防 爆門可擺動到其部分打開卸壓位置所需要的施加到防爆門面板的過壓的量。
各凸片部件具有由寬度比兩端部節(jié)段小的中間腰部分開的兩端部節(jié)段。實 現(xiàn)所有單個凸片部件的腰部破裂所需要的張力必須超過整個凸片部件排列的 腰部節(jié)段的總的破裂阻力。使每個凸片部件破裂所需要的力是制造凸片的材料 的類型、凸片材料制造的方式、凸片材料的厚度、凸片材料是否已處理過(例 如熱處理)、以及凸片部件的腰部的尺寸、尤其是腰部的寬度的函數(shù)。
承載防爆門面板的第二框架組件可樞轉地安裝到防爆門支承框架單元上。 可松開的連接件將框架組件固定到防爆門面板關閉在框架單元上的開口的位 置。通過松開連接件，其上安裝有防爆門面板的框架組件可人工擺過一段弧而 離開出口，以允許觀察出口和出口下游的區(qū)域。


圖1是本發(fā)明的完全打開并可再關閉的防爆門裝置處于完全打開狀態(tài)的 立體圖2是示出組成圖1所示組件的部件的分解立體圖； 圖3是圖1所示的處于關閉狀態(tài)的組件的正視圖； 圖4是沿箭頭方向向上看的、通過圖3的線4-4的水平剖視圖； 圖5是沿圖3的向上方向看的通過由狹縫限定的防爆門面板的彎曲線截取 的水平剖視圖6是包括安裝凸片部件的構件以及相關彈簧組件的破裂凸片結構的放 大局部分解立體圖7是圖3所示防爆門面板的左上角的局部放大視圖，更詳細地示出間隔 的狹縫彎曲線；
圖8是沿箭頭方向向上看的穿過圖3的線8-8的水平剖視圖；圖8A是穿過如圖3所示的彈簧組件和凸片部件結構中的一個結構截取的 放大局部垂向剖視圖8B是沿圖8A的線8B-8B截取并沿箭頭方向看的放大局部剖視圖9是類似于圖8的剖視圖的垂向剖視圖，不同之處在于其示出防爆門面 板處于其部分打開卸壓位置，而各個彈簧被壓縮；
圖9A是穿過彈簧組件和凸片部件結構中的一個結構截取的局部放大垂向 剖視圖，其彈簧被壓縮且防爆門面板部分打開以進行卸壓；
圖9B是沿箭頭方向看的、穿過圖9A的彈簧組件和凸片部件結構并沿圖 9A的線9B-9B截取的剖視圖10是類似于圖8和9的垂向剖視圖，示出在所有凸片部件破裂之后立 即開始打開的防爆門面板的位置；
圖10A是在凸片部件破裂之后且面板開始打開時穿過彈簧組件和凸片部 件結構中的一個結構截取的局部放大剖視圖；圖IOB是沿圖10A的線10B-10B 截取并沿箭頭方向看的放大局部剖視圖11是類似于圖8的防爆門組件的垂向剖視圖，示出防爆門面板處于其 朝向完全打開位置運動的中間位置；
圖12是類似于圖11的垂向剖視圖，并示出防爆門面板處于其完全打開位
置；
圖13是類似于圖12的垂向剖視圖，并示出防爆門面板處于其完全打開位
置；
圖14是類似于圖13的垂向剖視圖，并示出流體致動防爆門再關閉機構與 部分再關閉防爆門面板之間剛開始接觸；
圖15是帶有處于破裂狀態(tài)的凸片結構的再關閉防爆門面板的豎直剖視 圖，該防爆門面板還設有在將防爆門面板切換回到其關閉位置之后延伸的流體 再關閉件；
圖16是切中可切換防爆門面板組件在人工打開以對所保護區(qū)域進行檢査 時防爆門面板的垂向剖視圖17是完全打開且可再關閉的防爆門裝置的正視圖，該裝置具有由防爆 門框架承載并可操作地連接到防爆門面板支承結構作為用于再關閉防爆門面
板的替代結構的扭矩彈簧；
圖18是沿箭頭方向向上看的、基本上通過圖17的線18-18截取的局部垂 向剖視圖19是完全打開且可再關閉防爆門裝置的側視圖，該裝置具有固定到防 爆門支承框架并包裹在防爆門面板支承結構上而作為用于再關閉防爆門面板 的結構的另一替代結構的一對彈性帶，移除了防爆門支承單元的側面板并打開 了結構以更好地示出將相應彈性帶固定到防爆門支承框架的金屬環(huán)；以及
圖20是沿箭頭方向向上看的、基本上通過圖19的線20-20截取的垂向剖
視具體實施方式
結構說明
根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的防爆門裝置在各圖中都用標號20表示。裝置20 尤其可用來安裝在要使其免受損害性過壓而進行保護的系統(tǒng)的豎直壁上，這種 系統(tǒng)包括諸如袋式集塵室、過濾設備、干燥單元、箱體和其它儲存設備、處理 容器或各種管道結構之類的處于爆炸或諸如火災的快速燃燒事件的風險下的 封閉物。盡管裝置20的豎直設置是較佳地，但裝置也可水平安裝，或以相對 于水平面的任何所要求的角度安裝。僅為了簡化和說明目的，將裝置20示出 為固定到具有凸緣24的管道22上。凸緣24具有過壓排氣出口 26，該出口例 如是大致圓形構造。使用諸如螺栓和螺母28之類的一系列常規(guī)固定件將裝置 20安裝到凸緣24上。
觀察圖2的總體分解圖，裝置20具有例如直接安裝到管道22的凸緣24 的防爆門支承單元30、防爆門支承框架32、墊圈34、防爆門面板36、防爆門 支承結構38、以及用于將防爆門面板36在其開口卸壓之后返回到其關閉位置 的再關閉機構40。
防爆門支承單元30包括沿相反方向向外開口且當裝置20安裝到支承表面 上時通常豎直設置的一對側邊溝道42和44 (圖5)。向下開口的底部溝道46 在溝道42和44的下端之間延伸并將其連結，而向上開口的頂部溝道48連接 到溝道42和44的通常最上端并在其間延伸(圖8)。矩形板50固連至四個溝
道42-48的最內部腹板。板50具有適于與其上安裝有裝置20的表面的排氣出 口 26對齊的中心開口 52。盡管示出開口 52為與管道22的圓形排氣出口 26 相應的圓形，但開口 52可以是取決于排氣出口的形狀的任何所要求的構造。 在板52上設有一系列孔54以接納螺栓和螺母連接件28。
兩豎直側面板56和58沿側邊溝道42和44的長度在側邊溝道遠離板50 的表面上固定和延伸，而頂部面板60連結面板56和58的相應端。兩細長側 條62和24連結到溝道42和44的腹板部分并從溝道42和44的最內部腿向內 突出。底部條66類似地固定到底部溝道46的腹板并從該溝道向內突出，而頂 部條68固定到頂部溝道46的腹板并從該腹板向內突出。條62-68端對端連結 以形^K溝道42-48內向外延伸并從溝道腹板突出離開的矩形軌道70，如圖2-5 中所觀察的那樣。
參見圖8，可以看出板72固定到側面板56和58的下端以及側溝道42和 44的向下突出的最內部腿的邊緣。豎直板74附連到頂部溝道48的最內部腿的 邊緣并在其間延伸并連結到側面板56和58的最上端以及頂部面板60。因此， 部件42-74包括組成防爆門支承單元30的焊接件。
防爆門支承框架32的這些部件包括具有一體式側腿82和84、底部腿86 以及頂部腿88的扁平面板80。腿82-88的最內部邊緣限定中心開口 90。例如 從圖2可以看出，底部腿86的寬度大于腿82、 84和88的寬度。細長側桿92 和94附連到側腿82和84的最外邊緣并從其向外突出。最上部的窄板件96固 定到防爆門支承框架32的頂部腿88的最上部邊緣。板件96具有最外部的、 向外開口的槽口 98和100。鄰近槽口 98和100在板件96上分別設有細長開口 102和104。鉸接筒106和108在相應的開口 102和104內固定到面板80的頂 部腿88。
面板80的底部腿86的前邊緣具有各安裝有向外延伸U形手柄114的兩個 一體式向外突出部分110和112。在底部腿86的最外部邊緣上手柄114的相對 兩側之間設有方向向內間隔開的槽口 116。槽口 116接納固定到板72的最外部 表面的螺柱118，螺母119擰到各螺柱118上。
具有四個橫向U形腿的墊圈34適配在防爆門支承框架32的開口 90內， 墊圈的內部和外部腿分別抵靠面板80的腿82-88的上表面和下表面。墊圈提
供圍繞防爆門面板36的中心部分的整個周界的密封。從圖8A發(fā)現(xiàn)，當防爆門 面板36處于其關閉位置時，墊圈34的腿34a的最內部表面抵靠軌道70的外 部邊緣。從圖8A還可看出，墊圈34的從墊圈34的曲線部分34c向內突出的 腿部分34b與墊圈34的腿部分34d協(xié)作以提供與防爆門面板36的相對外邊緣 表面的密封。如圖9A所清楚示出的，墊圈34的腿34d具有當防爆門面板38 處于其關閉位置時增強墊圈34和防爆門36的相對邊緣之間密封的面向外的向 內彎曲的溝槽34e。
防爆門支承結構38具有一對細長管狀側邊構件120和122。橫向U形底 部溝道件124在側邊構件120和122之間延伸并連接到其相應端部。從圖2和 8可以看出，管120和122的遠離溝道構件124的端部隨著靠近頂部腿88和板 96而傾斜。
在底部溝道構件124的外表面上設有一系列凸片部件和彈簧組件結構 126。盡管應當理解如果需要可提供更多或更少的組件126，但圖2中示出五個 組件126沿溝道構件124的長度等間距隔開。各組件126包括具有水平腿130 和豎直腿132的安裝支架128。防爆門面板36的最下部邊緣134圍繞溝道構件 124的外表面包裹，如圖6和8A所示。其上具有螺母的螺栓136延伸穿過相應 支架128的相應水平腿130，并穿過防爆門面板36的邊緣134和溝道構件124 的彎轉部分，以將各組件126牢固地固連至溝道構件124。
各支架128的豎直腿132具有用于清潔外部凸片固定件140的開口 138， 外部凸片固定件140包括保持組件126的構件142的外部凸片。構件142具有 細長的、橫向呈六角形的主要部分144，并設有向內開口的中心螺紋溝道146、 環(huán)形向外突出的中心凸緣部分148以及最內部的分叉部分150。開口 138設有 其間限定有槽口的多個方向向內的突起，槽口構造成與凸片保持構件142的主 要部分144的角互補地配合。主要部分144的角和開口 138的限定槽口的突起 之間的相互配合可防止保持構件142相對于相應的安裝支架128旋轉。
防爆門支承框架32的底部腿86具有用于各凸片部件和彈簧組件126的橫 向八角形孔152，各孔152等間距隔開，孔152的數(shù)量與組件126的數(shù)量對應。 各孔152接納設有分叉主要部分156的內部凸片保持件154。向外突出的環(huán)形 凸緣部分158處于八角形構造的中心部部分160的外部。凸片保持件154適于
接納在相應孔152內，中心部分160與孔152的小平面互補地配合。當凸片保 持件154安置在相應孔152內時，通過中心部分160的角與孔152的槽口區(qū)域 的配合來限制凸片保持件154旋轉。
在部件150內軸向延伸的狹槽162和在凸片保持件154內軸向延伸的狹槽 164適于彼此對齊以接納破裂凸片部件166。例如從圖8B中可以看出，各凸片 部件166具有被比端部節(jié)段168和170寬度減小的腰部172分開的兩個相對的 端部節(jié)段168和170。凸片部件166的各節(jié)段168可拆除地容納在凸片保持件 142的狹槽162內，而凸片部件166的端部節(jié)段170可拆除地容納在凸片保持 件154的狹槽164內。螺栓174延伸穿過突出保持件142上用于該螺栓的對準 的開口并穿過各凸片部件166的端部節(jié)段168上的開口 176。類似地，螺栓178 延伸穿過突出保持件154的分叉部分156上用于該螺栓的對準的開口并穿過各 端部節(jié)段170上的開口 180。這樣，螺栓174和178就用于將凸片部件166可 松開地連接到凸片保持件142和154。
在將各凸片部件166連接到保持件142和保持件154、且主要部分144已 插入開口 138之后，巻簧182就位于定位配合在相應安裝支架128的腿132內 保持件142的主要部分144上方。放置在巻簧182的整個外部邊緣上的墊圈184 通過擰入保持件142的主要部分144內的開口 146的螺栓186而保持在位。各 螺栓186將其相應的彈簧182保持在部分壓縮狀態(tài)。設置在防爆門支承框架32 的底部腿86下的凸片保持件154的環(huán)形凸緣部分158抵抗巻簧182的彈性力。 從圖8A可以看出，凸片保持件142的中心凸緣部分148保持成與各組件126 的安裝支架128的腿132的底部表面間隔的關系。但是，如將解釋的那樣，在 凸片部件166破裂時，凸片保持件142就脫開以向上移動到圖IOA所示的位置， 而中心凸緣部分148與相應安裝支架128的腿130的下側配合。
在本發(fā)明的較佳實施例中由防爆門面板支承結構38承載的防爆門面板36 呈附圖中所示的矩形構造并具有支承結構38的范圍內的中心部分194。如圖3 和4所清楚示出的，防爆門面板36的中心部分194沿向外方向隆起，隆起的 過渡區(qū)域由標號248表示。如前所述，防爆門面板36的最下部邊緣134圍繞 支承結構38的面向上的溝道124部分包裹，防爆門面板的最下部唇邊其自身 反向彎曲并設置在溝道124的最外部邊緣上方。類似地，防爆門面板36的側
邊緣196包裹在管狀件120的外側上，而防爆門面板36的側邊緣198則包裹 在管狀件122的外側上。防爆門面板36的邊緣196和198其自身還反向彎曲 并位于管狀件120和122的最上部頂部邊緣上方。防爆門面板36的邊緣196 和198與管狀側構件120和122的傾斜上端的傾斜一致，如圖8所清楚示出那 樣。
防爆門面板36的最上部邊緣200向上彎曲，如圖2、 4、 5和8所示，并 具有其自身就彎曲并朝向防爆門面板36的部分194內部的最外部邊緣部分 202。防爆門面板36的向外突出的最上部邊緣200由板96支持。位于防爆門 面板36頂部上與其最上部邊緣相鄰的細長條204具有沿條204的長度方向的 一系列開口 206 (圖2)，這些開口接納用螺紋擰入豎直腿88的固定件208， 豎直腿88固定到向外突出的板件96。
防爆門面板36的最上部平面邊緣部分210具有一系列隔開的、細長的對 齊的狹縫212，該狹縫限定越過防爆門面板36的頂部的面板彎曲弱化線214。 較佳的是，各狹縫212的相對端具有小圓形開口216，兩小圓形開口協(xié)作以防 止在防爆門面板36打開期間狹縫216的相鄰間隔端部之間的材料被撕裂。
防爆門支承單元30設有安裝在頂部溝道48的外表面上的兩對耳狀物218 和220，各相鄰的一對耳狀物載帶有容納在相應鉸接筒106和108內的鉸接銷 222。因此防爆門支承框架32可圍繞鉸接銷222的對準軸線擺動。
在防爆門裝置20頂部處的與支承單元30和防爆門支承框架32相對側上 設有兩個再關閉機構40和40'。再關閉機構40和40'各包括設有分別在面板60 與側面板56和58接合區(qū)域固連至頂部面板60的內表面的腿。每個支架224 具有一對銷支承耳狀物226。再關閉機構40和40'構造相同。因此，每個機構 40和40'包括一個三角形再關閉桿支承件228。各桿支承件228的內部頂點中 具有用于接納由支架224上相應一對耳狀物226載帶的樞轉銷的開口 。三角形 支承件228的外部頂點載帶有細長橫向桿230，該橫向桿在防爆門支承框架32 的整個寬度上延伸，并具有在橫向桿230的外端上的輥子231。兩個相對水平 對準的三角形支架232和234固定到側桿92和94的外側，與上部板96為間 隔關系，支架用作流體致動缸組件236和238的一端的安裝座。每個各組件236 和238都具有一個可樞轉地附連到相應支承支架232和234的缸體240、以及可樞轉地附連到相應三角形再關閉支承件228的最上部頂點的活塞桿242?；?塞桿32縮回到再關閉件40和40'的缸240內使再關閉支承件228樞轉經(jīng)過一 段弧以將桿230移到靠近由防爆門支承框架32所載帶的防爆門面板36。 裝置的運行
將破裂凸片部件166制成符合防爆門裝置20的給定防爆應用場合的破裂 規(guī)格。為了該目的，材料選擇成用于制造特定類型金屬的、選定厚度的單個凸 片166，且將凸片制成具有預定厚度的腰部172，從而使得各凸片166的腰部 在預定力下破裂。這些參數(shù)是相關的，使得用于每個防爆門裝置20的給定數(shù) 量的凸片166在給定值下一起破裂。
類似地，在用于給定爆炸保護規(guī)格的防爆門裝置20的構造中，螺栓186 的扭矩達到預定值，以使對抗所有彈簧182的壓縮的總地抵抗力能抵得過必須 施加到防爆門面板36的中心部分194以實現(xiàn)其打開和防爆的力。
然后構造成用于特定應用場合的防爆門裝置20用螺栓固定就位在要保護 免受指定過壓的區(qū)域上。 一般而言，裝置20會如圖8所示豎直設置，而再關 閉機構40放置在裝置頂部處，而凸片部件和彈簧組件126定位在裝置底部。 在圖中所示裝置20的示例性實施例中，將防爆門裝置20示為連接到管道22。 但是，在很多情況下，裝置20可安裝到袋式集塵室、過濾設備、干燥單元、 儲存箱體、處理容器或需要保護以免受爆炸或失控火災的過壓損壞的設備的壁 上的豎直開口上的豎直位置。
例如在圖1和8中示出防爆門裝置20的待用位置。防爆門面板36的周界 保持成通過施加到嵌入凸片保持件142和凸片保持件154之間的凸片部件166 而與墊圈34的底部腿244密封配合，在這方面注意，保持件154的凸緣部分 158與防爆門支承框架32的底部腿86的下側配合。承載桿230的再關閉機構 40和40'處于其縮回位置，如圖2和8所示。
在足以沿著凸片保持件142的相應部分144的長度將所有彈簧182壓縮到 防爆門面板支承結構38可圍繞鉸接筒106和108的軸線樞轉到如圖9所示防 爆門面板部分打開的位置的預定量的過壓情況下，在防爆門面板36的下側和 由防爆門支承框架32的面板82載帶的墊圈34的頂部腿34d之間打開有間隙， 允許釋放抵靠防爆門面板36的中心部分194的下側的過壓，而防爆門面板36
完全不會破裂。 一旦釋放了過壓，防爆門面板就在彈簧182的彈簧壓力的推壓
下再關閉到圖8所示的位置。因此，很明顯可以釋放比實現(xiàn)防爆門裝置20完 全打開的過壓小的預定過壓。此外，在釋放過壓后，防爆門裝置20立即關閉 并返回到其過壓保護狀態(tài)。于是，防爆門面板36的立即再關閉就可防止將空 氣回抽到受保護區(qū)域，這會再引起爆炸或惡化火災情況。
另一方面，如果在防爆門裝置20的下游發(fā)生預定量的過壓，實現(xiàn)防爆門 面板36打開所需要的壓力是使如圖10所示的所有破裂凸片部件166的腰部 172破裂所需要的總的預定壓力的函數(shù)。在所有凸片部件166破裂時，防爆門 面板支承結構38開始圍繞由間隔狹縫212限定的防爆門面板36的中心部分 194的線214彎曲。使用用于防爆門面板36的彎曲的弱化線來代替鉸接結構可 消除由于鉸鏈的卡阻而產生失效的風險，尤其是在大多數(shù)實例中裝置20會在 各種氣候條件下較長時間保持在位的情況下更是如此。
在該高過壓操作順序中，組件126的凸片保持件142在彈簧182的力作用 下向外移動，直到保持件142的中心凸緣部分148靜止抵靠支架128的相應腿 130的下表面為止，如圖10、 10A和10B所示。在圖11所示的防爆門裝置20 的打開期間承載防爆門面板36的防爆門面板支承結構38繼續(xù)運動直到達到圖 12所示的打開位置為止。由此將過壓完全放出。值得注意的是在所有的凸片部 件166上施加純拉伸載荷而沒有顯著的剪切力施加到凸片上，由此來確保面板 在打開期間不會扭曲且防爆門面板會在預設過壓下脫開而移動到其打開位置。
承載防爆門面板36的防爆門面板支承結構可通過再關閉機構40和40'的 選擇的致動而返回到其關閉位置。當沿縮回活塞桿242的方向向組件238的缸 240施加氣動或液體壓力時，三角形支承件228沿順時針方向從如圖13所示的 其待用位置轉動到使輥子231和橫向桿230與防爆門支承結構38的相應管狀 件20和22配合。在結構38如圖14所示關閉期間輥子231沿相應構件120和 122的上表面騎跨?；钊麠U242繼續(xù)縮回到相應缸240內使橫向桿230將防爆 門面板支承結構38返回到其關閉位置，而防爆門面板36的周界與墊圈34的 頂部腿246配合?？赏ㄟ^提供諸如磁力開關、感應開關或感測由防爆門面板36 的完全打開而釋放的壓力的破裂條之類的破裂指示器來自動實現(xiàn)機構40和40' 的運行，流體缸組件238的致動受PLC或EPC的控制。防爆門面板36的快速
關閉(較佳的是在約5至30秒內，且最佳的是在約5秒內)防止空氣回流到 受保護區(qū)域，這可引起二次爆炸或在此發(fā)生失控火災?；蛘撸谡J為不需要自 動控制防爆門面板36返回到其關閉狀態(tài)的情況下，個人可人工控制啟動這種 致動。防爆門裝置20可通過替換單個凸片部件166而返回到其初始過壓保護 狀態(tài)。
在如圖17和19所示的替代性防爆門裝置250中，提供兩個扭矩彈簧組件 252和254代替流體致動缸組件238來用于再關閉承載防爆門面板36的防爆門 支承結構38。各組件252和254包括固定到相應側桿92和94并從其向內突出 的懸臂安裝銷256。各彈簧252和254的向外突出的端部腿258處在板件96 的下方，而各彈簧252和254的相對向內突出的L形腿260分別處在防爆門面 板支承結構38的管狀側構件120和122的上方。在防爆門面板支承結構38 和防爆門面板39如前所述由于相應凸片部件166的破裂而打開時，扭轉彈 簧252和254的腿260隨著側邊構件120和122旋轉，由此增加各扭轉彈 簧中的張力。 一旦排氣出口 26處的過壓狀態(tài)釋放后，扭矩彈簧252和254的 力就使防爆門面板支承結構38迅速關閉到其完全關閉位置。
在圖19和20所示的替代性防爆門裝置262中，缸組件238由兩個彈性帶 單元264和266所代替。各單元264和266包括橡膠、合成橡膠或其它彈性材 料制成的彈性帶268。固定到各彈性帶268的相對端的金屬環(huán)270具有分別穿 過防爆門支承框架32的側腿82和84的螺紋延伸部272。相應的腿82和84 的相對側上的螺母274和276將彈性帶268的相應端固定到腿82和84。從圖 20可以看出，彈性帶268穿過并跨騎在管狀側構件120和122的上表面上。兩 個T形彈性帶保持件278和280在比防爆門面板支承結構38的樞轉軸線稍微 更靠近彈簧組件126的位置安裝到各側構件120和122。構件278和280限制 彈性帶268使其不會在防爆門面板支承結構38打開期間轉向彈簧組件126。在 出口 26內的過壓情況釋放時，且由于彈性帶268的拉伸，彈性帶協(xié)作而使防 爆門面板支承結構38的立即再關閉。較佳的是，提供兩根彈性帶268作為在 防爆門裝置20致動期間其中一根彈性帶失效的情況下的備用，并提供防爆門 在壓力釋放時關閉的保證。
防爆門裝置20的另一特征是能夠打開用于檢查其后面的受保護區(qū)域的單
元。這通過去除螺柱118上的螺母119并將手柄114向上拉來實現(xiàn)，由此承載 防爆門面板支承結構38的防爆門支承框架可圍繞鉸接筒106和108的軸線樞 轉到如圖16所示的打開位置，允許視察防爆門裝置20下游的區(qū)域。還應當注 意，通過使防爆門面板36的中心部分194隆起，中心部分194就能夠承受裝 置20后面受保護區(qū)域內的相當大的真空情況而不會使防爆門面板36變形。防 爆門面板36的中心部分194的隆起還有助于防止由于在受保護區(qū)域中的正壓 和負壓之間循環(huán)、正壓的循環(huán)和/或負壓的循環(huán)而損壞或穿破所引起的中心部 分194的失效。
防爆門面板36的總體尺寸取決于防爆門裝置20的具體商業(yè)應用場合。例 如，防爆門面板36可從200mmX200mm變化到lllOXlllO咖。典型的防爆門面 板可以是566mmX900mm。制成面板36的板材厚度可從約0. 25mm變化到約3mm， 較佳厚度為1. 5mm。當裝置20用一些材料來制成并構造成在例如100毫巴的典 型壓力下如圖12所示完全打開時，較佳的是支承防爆門面板36的防爆門支承 框架32克服彈簧182的壓力打開，而單個凸片部件126不會在完全打開過壓 的約30%至約90%的壓力下、較佳地在約30%至約40%的壓力下破裂。
凸片部件166較佳地由厚度約lmm至約2mm、更佳地為2mm的不銹鋼板材 制成。在2mm厚的凸片部件166的情況下，減小的腰部172較佳地約lmm寬。 在使用lram厚片材來制造凸片部件166時，減小的腰部172較佳地約2mm寬。 凸片部件166可由除了不銹鋼之外的其它材料制成，尤其在需要增加抗腐蝕性 的情況下，包括但不限于諸如因康鎳合金、鎳基合金、因科鎳鉻不銹鋼、蒙乃 爾合金、鈦、鈀、金及類似金屬之類的不隨溫度而變化的材料。在裝置20中 使用特種金屬是可行的，這是因為凸片部件166只占防爆門裝置總體結構的非 常小的百分比。
在具有1000mmX IOOO腿并適于在100毫巴下完全打開、在完全打開壓力 的30%至40%下部分打開的防爆門面板36的裝置20的示例性實施例中，可 采用長度約67. 5mrn、直徑28. 5腿的彈簧182，且制成彈簧182的棒料直徑為 4.5mm。這些示例性彈簧182的壓縮彈力較佳地約為每毫米32. 8牛頓。為了符 合防爆門面板36的部分打開的30-40毫巴規(guī)格，各彈簧182較佳地在約1牛 頓米的力下預張緊。
可再關閉的防爆門裝置20包括多個顯著特征和獨特改進，包括 ，對破裂凸片部件166加載有可造成能很好地控制的、可預測的爆裂壓力
的純張力強度?？蓪μ囟ㄍ蛊考?66設計方案進行的張力強度測試來代替常
規(guī)采用的標準面板爆裂測試，根據(jù)材料的類型、金屬的厚度、弱化刻痕線或狹 縫線的構造(如果有的話)以及防爆門面板的形狀和尺寸來確定用于特定破裂 類型防爆門的破裂值?？墒褂糜梢阎喾N金屬板材制成的樣品凸片的張力強度 測試的測試數(shù)據(jù)來準備制造凸片而無需測試由這么多材料制成的預定數(shù)量的 凸片。
，使用用于控制面板的部分打開且必須在相應的凸片部件可破裂之前壓縮 的彈簧、尤其是多個彈簧來使諸如凸片部件和用于凸片部件的附連結構之類的 部件之間的制造公差之差別最小。
，本發(fā)明的裝置還防止當單元為水平而不是豎直安裝時行走在這些單元上 的人跌落。
，在防爆門裝置20內沒有死角或死空間，且墊圈34是單件式構造，因此 可提供符合無菌應用場合的CEP (當場清潔)標準的組件。
裝置20的移動部件質量較輕且因此Pred (壓降)較低。由狹縫212限定 的防爆門面板36的弱化彎曲線214形成當防爆門打開時可控制的鉸接點并可 降低防爆門面板36的中心部分194的變形，并還可提高用諸如機構40、 40' 的氣動或液壓致動器來再關閉的方便性。當防爆門裝置20在豎直位置安裝時， 防爆門面板支承結構與防爆門面板36 —起可通過重力來部分關閉。
*爆炸后，大部分常規(guī)防爆門嚴重變形或甚至破裂且它們保持打開。這就
會導致空氣、包括氧氣的連續(xù)供應，這就會再助長火焰或造成二次爆炸。防爆 門裝置20的迅速再關閉和墊圈34和軌道70之間密封的再形成可排除氧氣/空 氣侵入到受保護區(qū)域并顯著限制火的繼續(xù)發(fā)展或二次爆炸的發(fā)生。
只有很有限個數(shù)的移動部件，由此增加裝置的可靠性。
可方便地觀察防爆門裝置的受保護的過程和情況。
防爆門裝置20耐完全真空。
裝置20易于組裝且運行獨立。
這些裝置具有高的運行比并以類似于過壓閥的方式運行。 與過程溫度和介質不相關而可確保打開壓力。
，除了制成符合特定共作規(guī)格的破裂凸片部件以外，模塊化設計使制造商 能夠庫存所有的部件。
，設置U形構造的單件式墊圈可確保由墊圈提供的密封基本不泄漏，即使 當裝置長時間保持在待用的非工作狀態(tài)時也是如此，尤其是考慮到了軌道70
與墊圈34的腿34a的連續(xù)無間斷的邊緣密封。
權利要求
1.一種防爆門裝置，包括防爆門支承單元，所述防爆門支承單元適于設置在所要保護以免受過壓情況的區(qū)域的出口上，所述防爆門支承單元限定與所述出口對齊的防爆門開口；防爆門面板，所述防爆門面板在堵塞所述出口的關閉位置可移動地安裝到所述防爆門支承單元上，所述面板可從所述關閉位置移動到打開的釋放過壓位置；以及所述防爆門支承單元上的、連接到所述防爆門面板的結構，所述結構在正常情況下將所述防爆門面板保持在其所述關閉位置，當對所述防爆門面板施加第一個量值的壓力的過壓時，所述結構可操作以使所述防爆門面板移動經(jīng)過第一位移從所述關閉位置到達第一打開釋放過壓位置，且當對防爆門面板施加比所述第一個量值的壓力大的第二個量值的壓力的過壓時，使所述面板能夠移動經(jīng)過比所述第一位移大的第二位移到達第二打開釋放過壓位置。
2. 如權利要求1所述的防爆門裝置，其特征在于，當對所述防爆門面板施 加所述一個量值的壓力的過壓時，所述面板可從所述關閉位置移動到第一部分 打開的釋放過壓位置，且在對所述防爆門面板施加所述第二個量值的壓力的過 壓時，所述面板可從所述關閉位置移動到第二完全打開的釋放過壓位置。
3. 如權利要求1所述的防爆門裝置，其特征在于，所述防爆門面板構造成 當對所述防爆門面板施加所述第一個量值的壓力時抵抗其破裂。
4. 如權利要求1所述的防爆門裝置，其特征在于，所述防爆門面板構造成 當對所述防爆門面板施加所述第二個量值的壓力時抵抗其破裂。
5. 如權利要求1所述的防爆門裝置，其特征在于，所述防爆門面板可操作 以在釋放所述一個量值和所述第二個量值的壓力后返回到堵塞所述出口的其 所述關閉位置。
6. 如權利要求1所述的防爆門裝置，其特征在于，在正常情況下將所述防 爆門面板保持在其所述關閉位置的所述結構包括至少一個可破裂凸片部件，所 述可破裂凸片部件在設置上定向成使得當對所述防爆門面板施加過壓時在所 述凸片部件上施加張力，在對所述防爆門面板施加所述第一個量值的壓力的過 壓時，在所述防爆門面板移動經(jīng)過所述第一位移到達所述第一打開釋放過壓位 置的同時所述凸片部件不破裂，當對所述防爆門面板施加所述第二個量值的壓 力的過壓時,所述至少一個凸片破裂并使所述防爆門面板移動經(jīng)過其所述第二 位移到達所述第二打開的釋放過壓位置。
7. 如權利要求6所述的防爆門裝置，其特征在于，其中設有集體地破裂的 多個間隔開的、側向對齊的凸片部件，以使所述防爆門面板移動到其所述第二 打開的釋放過壓位置。
8. 如權利要求7所述的防爆門裝置，其特征在于，所述凸片部件各具有兩 個端部部分和所述兩端部部分之間的中心部分，所述中心部分限定寬度比所述 凸片部件的所述端部的寬度窄的腰部。
9. 如權利要求8所述的防爆門裝置，其特征在于，所述凸片部件各具有相 對的側邊緣，以及從各側邊緣向內延伸的槽口，所述槽口與所述凸片部件的側 邊緣側向對齊并協(xié)作以限定所述凸片部件的所述腰部。
10. 如權利要求7所述的防爆門裝置，其特征在于，其中設有插入在各凸 片部件和所述防爆門面板之間的彈性件，所述彈性件集中地對所述防爆門面板 施加足夠的壓縮力，使得直到對所述防爆門面板施加所述第一個量值的壓力的 過壓時所述防爆門面板才移動經(jīng)過所述第一位移。
11. 如權利要求1所述的防爆門裝置，其特征在于，其中設有可與所述防 爆門面板相關聯(lián)操作的返回結構，用于在所述防爆門面板移動經(jīng)過其所述第二 位移以釋放所述第二個量值的壓力的過壓之后，使所述防爆門面板返回到所述 關閉位置。
12. 如權利要求11所述的防爆門裝置，其特征在于，所述返回結構包括用 于在過壓情況下打開之后再關閉所述防爆門面板的流體壓力致動裝置。
13. 如權利要求12所述的防爆門裝置，其特征在于，所述流體壓力致動裝 置包括空轉機構，所述空轉機構具有僅在所述防爆門面板打開到預定程度之后 才致動所述壓力致動裝置并在壓力釋放時就使所述防爆門面板返回到其關閉 位置的部件。
14. 如權利要求11所述的防爆門裝置，其特征在于，所述返回結構在設置上包括扭矩彈簧，且所述扭矩彈簧可操作以在壓力釋放時使所述防爆門面板返 回到其關閉位置。
15. 如權利要求11所述的防爆門裝置，其特征在于，所述返回結構在設置 上包括彈性帶單元結構，且彈性帶單元結構可操作以在壓力釋放時使所述防爆 門面板返回到其關閉位置。
16. 如權利要求1所述的防爆門裝置，其特征在于，其中設有承載所述防 爆門面板的框架，所述框架可樞轉地安裝到所述支承單元上，可松開連接件用 于將所述框架固定到所述支承單元，所述框架和所述防爆門面板可樞轉到允許 觀察其下方的所述出口的位置。
17. 如權利要求1所述的防爆門裝置，其特征在于，所述防爆門面板設有 一系列狹縫，所述一系列狹縫限定遠離所述結構的線，所述線沿所述防爆門面 板提供一弱化線，用于所述防爆門面板在從所述關閉位置移動到所述第二打開 的釋放過壓位置時沿所述弱化線彎曲移動。
18. 如權利要求1所述的防爆門裝置，其特征在于，所述防爆門面板具有 中心隆起部分。
19. 一種防爆門裝置，包括防爆門支承單元，所述防爆門支承單元適于設置在所要保護以免受過壓情 況的區(qū)域的出口上，所述防爆門支承單元限定與所述出口對齊的防爆門開口；防爆門面板，所述防爆門面板在堵塞所述出口的關閉位置可樞轉地安裝到 所述防爆門支承單元上，所述面板可從所述關閉位置樞轉到打開的釋放過壓位置；以及所述單元上的、連接到所述防爆門面板的結構，所述結構將所述防爆門面 板保持在其所述關閉位置，所述結構可操作以在對所述防爆門面板施加過壓時使所述防爆門面板從 所述關閉位置樞轉經(jīng)過足夠的位移而到達打開的釋放過壓位置，以釋放所述過 壓而不使所述防爆門面板破裂，所述防爆門面板還可操作以在所述過壓狀態(tài)釋 放后返回到堵塞所述出口的其所述關閉位置。
20. 如權利要求19所述的防爆門裝置，其特征在于，所述結構包括至少一 個凸片部件，所述凸片部件在正常情況下將所述防爆門面板保持在其所述關閉 位置，所述凸片部件在設置上定向成使得當對所述防爆門面板施加過壓時在所 述凸片部件上施加張力，當對所述防爆門面板施加所述預定量的過壓時所述凸 片部件破裂，使所述防爆門面板移動過一個位移以到達所述打開的釋放過壓位 置來釋放所述過壓狀態(tài)。
21. 如權利要求20所述的防爆門裝置，其特征在于，所述凸片部件包括具 有至少兩個部分的凸片，其中一個部分的寬度比另一部分的小。
22. 如權利要求21所述的防爆門裝置，其特征在于，所述凸片部件的所述 一部分的所述寬度可變化以控制實現(xiàn)所有所述凸片部件破裂所需要的施加到 所述防爆門面板的所述過壓的量值。
23. 如權利要求20所述的防爆門裝置，其特征在于，所述凸片部件包括具 有兩個端部部分和中間部分的凸片，所述中間部分的寬度比所述端部部分的 小。
24. 如權利要求20所述的防爆門裝置，其特征在于，設有能夠集體地破裂 的多個間隔開的、側向對齊的凸片部件以使所述防爆門面板移動到其所述第二 打開的釋放過壓位置。
25. 如權利要求24所述的防爆門裝置，其特征在于，其中設有插入在各凸片部件和所述防爆門面板之間的彈性件，所述彈性件集中地對所述防爆門面板 施加足夠的預定壓縮力，使得直到對所述防爆門面板施加所述第一量的壓力的 過壓時所述防爆門面板才移動經(jīng)過一個位移而到達所述打開的釋放過壓位置。
26. 如權利要求25所述的防爆門裝置，其特征在于，所述彈性件各包括設 置在相應凸片部件和所述防爆門面板之間的彈簧，所述彈簧的所述壓縮力可調 節(jié)以控制在其打開之前必須施加到所述防爆門面板的所述過壓的量值。
27. 如權利要求19所述的防爆門裝置，其特征在于，其中設有可與所述防 爆門面板配合的、用于使所述防爆門面板在所述防爆門面板移動到其所述打開 釋放過壓位置之后返回到其關閉位置的機構。
28. 如權利要求19所述的防爆門裝置，其特征在于，其中設有將所述防爆 門面板的周界密封在其關閉位置的墊圈。
29. 如權利要求28所述的防爆門裝置，其特征在于，所述墊圈是U形橫截 面構造。
30. 如權利要求19所述的防爆門裝置，其特征在于，其中設有將所述防爆 門面板的一個邊緣連接到所述支承單元的鉸鏈，使所述防爆門面板能夠人工樞 轉經(jīng)過一段弧，允許觀察所述出口和其下游區(qū)域。
31. —種防爆門裝置，包括防爆門支承單元，所述防爆門支承單元適于設置在所要保護以免受過壓情 況的區(qū)域的出口上方，所述支承單元限定與所述出口對齊的防爆門開口 ；防爆門面板，所述防爆門面板在堵塞所述出口的關閉位置可樞轉地安裝到 所述單元上，所述面板可從所述關閉位置樞轉到打開的釋放過壓的位置；以及連接在所述防爆門面板和所述支承單元之間的可破裂凸片結構，所述可破 裂凸片結構將所述防爆門面板保持在其所述關閉位置，直到通過所述出口對所 述面板施加預定量的過壓為止，所述凸片結構在設置上定向成使得當通過所述出口對所述防爆門面板施 加過壓時在所述凸片結構上施加張力，所述凸片結構抵抗所述張力，直到對所 述防爆門面板施加足夠量值的過壓以使所述凸片結構破裂為止，由此使所述防 爆門面板能夠樞轉運動到打開的釋放過壓位置。
全文摘要
提供了一種防爆門裝置，該裝置包括；防爆門支承單元，其限定適于與所保護免受過壓狀態(tài)的區(qū)域對齊的防爆門開口；防爆門面板，其可移動地在堵塞出口的正常關閉位置安裝到所述支承單元并可在施加一定量值壓力的過壓時從其關閉位置移動經(jīng)過第一位移而到達第一釋放過壓位置，而在施加較大過壓時使所述防爆門面板移動經(jīng)過較大的第二位移而到達第二釋放過壓位置。在打開時防爆門面板不變形或破裂，并在卸壓之后再關閉，在較低的第一壓力作用下打開后在彈簧壓力作用下再關閉，或者在較高的第二壓力下防爆門面板完全打開后由流體致動的再關閉機構來再關閉。
文檔編號E04H9/00GK101370997SQ200780002782
公開日2009年2月18日 申請日期2007年1月11日 優(yōu)先權日2006年1月19日
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