專利名稱:防超壓力泄放安全裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及ー種廣泛應(yīng)用于石油、化工、化肥、醫(yī)藥、冶金、空調(diào)等裝置和流體壓カ設(shè)備防超壓安全泄放的安全裝置。
背景技術(shù):
爆破片是壓カ容器、管道的重要安全裝置。它能在規(guī)定的溫度和壓カ下爆破,泄放壓力,保障設(shè)備安全裝置。在發(fā)生火災(zāi)或其他意外時(shí),在主泄壓裝置打開后,可用爆破片作為附加泄壓裝置。可用于壓カ容器或管道內(nèi)的工作介質(zhì)具有粘性或易于結(jié)晶、聚合,容易將安全閥閥瓣和底座黏住或堵塞安全閥的場(chǎng)所;壓力容器內(nèi)的物料化學(xué)反應(yīng)可能使容器內(nèi)壓カ瞬間急劇上升安全閥不能及時(shí)打開泄壓的場(chǎng)所;壓カ容器或管道內(nèi)的工作介質(zhì)為劇毒氣體或昂貴氣體,用安全閥可能會(huì)存在泄漏導(dǎo)致環(huán)境污染和浪費(fèi)的場(chǎng)所;壓力容器和壓カ管道要求全部泄放或全部泄放時(shí)毫無(wú)阻礙的場(chǎng)所,以及其他不適用于安全閥而適用于爆破片的場(chǎng)所。爆破片按失效方式和材料的不同分為四個(gè)類別平板型、正拱型、反拱型和石墨型。石墨型主要用于強(qiáng)腐蝕和低壓カ場(chǎng)合。平板型爆破片的綜合性能較差,主要用于低壓和超低壓エ況,尤其是大型料倉(cāng)。正拱型和反拱型的應(yīng)用場(chǎng)合較多。對(duì)于傳統(tǒng)的正拱型爆破片,是由延性金屬用液壓或氣壓成形的方法制成的球形拱頂。在爆破片的拱與壓邊之間有一圓角,此圓角尺寸與壓緊法蘭上的圓角一致。爆破片安裝在壓カ容器上時(shí),其凹面朝向被保護(hù)的容器ー側(cè),當(dāng)系統(tǒng)超壓達(dá)到爆破片的規(guī)定爆破壓カ時(shí),爆破片在雙向等軸拉應(yīng)力作用下爆破,使系統(tǒng)的壓力得到泄放。其工作原理是利用材料的拉伸強(qiáng)度來控制爆破壓力,爆破片的拱出方向與壓力作用方向一致。在使用中發(fā)現(xiàn),所有的正拱型爆破片都存在相同的局限由于爆破片的中心厚度被有意減弱,易于因疲勞而提前爆破;操作壓カ不能超過爆破片最小爆破壓カ的65%。由此導(dǎo)致了反拱型爆破片的出現(xiàn)。這種爆破片其安裝方向與正拱型爆破片相反,拱頂凸面朝向被保護(hù)的容器,即凸面受壓。當(dāng)壓カ達(dá)到規(guī)定爆破壓カ吋,凸面的拱頂翹曲失穩(wěn)并翻轉(zhuǎn)過去。其工作原理是利用材料的抗壓強(qiáng)度來控制其爆破壓力,爆破機(jī)理為失穩(wěn)破壞。較之傳統(tǒng)的正拱型爆破片,其工作時(shí)只受壓,不受拉,失穩(wěn)翻轉(zhuǎn)前幾乎沒有永久變形,能承受交變循環(huán)壓力,因此具有抗疲勞性能優(yōu)良、操作壓カ高,壓カ可達(dá)其最小爆破壓カ90%以上的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)這種爆破片的爆破壓カ還與爆破片拱頂?shù)那拾霃接蟹?,因此稍微改變拱頂?shù)那拾霃骄涂梢哉{(diào)整爆破片的爆破壓力。這對(duì)正拱型爆破片來說是完全不可能的。反拱型爆破片主要包括反拱帯刀型、反拱帶槽型、反拱鱷齒型等,并可采用刀架、沿刻槽線、帶齒形刀刃環(huán)形或組合形等多種方式形成泄放ロ。盡管反拱型爆破片有許多優(yōu)點(diǎn),但由于其厚度一般比較小,所以其拱面極易受損(例如被壓癟),此時(shí)爆破片會(huì)提前失穩(wěn)(即在低于其正常爆破壓カ下發(fā)生失穩(wěn)翻轉(zhuǎn))實(shí)驗(yàn)表明,拱面凹坑對(duì)反拱型爆破片的失穩(wěn)壓カ影響很大。例如ー個(gè)直徑為500mm的爆破片,當(dāng)拱面被人為壓癟形成ー個(gè)直徑約為40mm的凹坑時(shí),則其失穩(wěn)壓カ由原來的0. 04MPa降至0. 012MPa。反拱型爆破片如果拱面受到損傷,由于提前失穩(wěn),使爆破片失穩(wěn)反轉(zhuǎn)的能量減小,就有可能不能立即致破(即不能泄放介質(zhì),達(dá)不到泄放壓力)的嚴(yán)重后果。同時(shí)低壓爆破片還容易受夾緊カ影響,致使爆破壓カ不穩(wěn)定。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在不足之處,提供一種即使在其拱面任意位置輕微受傷后,都可確保在設(shè)計(jì)壓力范圍內(nèi)爆破,且能準(zhǔn)確控制爆破壓力,爆破壓カ允差可達(dá)到彡2%的反拱型爆破片。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案可通過以下措施來達(dá)到一種防超壓カ泄放安全裝置,具有一個(gè)反拱形球面爆破膜(I ),其特征在于,所述反拱形球面H/D比為1/4 1/6,反拱形球面爆破膜拱面中心制有一三角錐形凹坑(2),其中,D為拱面直徑、H為拱面高度。本實(shí)用新型相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果。本實(shí)用新型采用在反拱形爆破片拱面(H/D比為1/4 1/6)頂部中心加工ー凹坑進(jìn)行壓カ的預(yù)穩(wěn)定,降低了夾緊カ對(duì)爆破壓カ的敏感性和操作、安裝時(shí)損傷的敏感性。通過調(diào)整凹坑直徑d、凹坑錐度a (通過模具錐度控制)、圓角及深度h,可實(shí)現(xiàn)對(duì)爆破壓カ的準(zhǔn)確控制。通過實(shí)驗(yàn)證明本實(shí)用新型爆破壓カ允差可達(dá)到< 2%,小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)< 5%的規(guī)定,明顯優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。采用本實(shí)用新型即使在其拱面任意位置由于任何原因輕微受傷后,都可確保在設(shè)計(jì)壓力范圍內(nèi)爆破。并具有慣性小,可對(duì)急劇升高的壓カ迅速作出反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。
圖1是本實(shí)用新型防超壓カ泄放安全裝置的主視圖。圖2是圖1的俯視圖。圖3是反拱形爆破片的爆破機(jī)理圖。圖中I反拱形爆破膜,2爆破膜拱面的結(jié)構(gòu)點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
在圖1、圖2描述的防超壓カ泄放安全裝置的實(shí)施例中,該反拱形爆破膜I的反拱形球面H/D比為1/4 1/6,爆破膜拱面中心結(jié)構(gòu)點(diǎn)制有一三角錐形凹坑2。結(jié)構(gòu)點(diǎn)位于爆破片拱面頂部中心。該反拱型爆破片可以選用反拱形爆破片類型中的任ー種,主要材質(zhì)奧氏體不銹鋼、因康鎳、哈氏合金、蒙乃爾、鋁、鎳、鈦等。生產(chǎn)制造時(shí),先將延性金屬片用液壓或氣壓成形的方法制成一 H/D比約為1/4 1/6高度的拱面形狀的爆破片,然后用模具在凸面頂部中心部位加工一三角錐形凹坑2,這樣生產(chǎn)出來的爆破片產(chǎn)品,爆破壓カ準(zhǔn)確,即使拱面受輕微傷,也可確保在設(shè)計(jì)壓力范圍內(nèi)爆破,井能降低夾緊カ對(duì)爆破壓カ的敏感性。爆破片受壓發(fā)生翻轉(zhuǎn)時(shí)的載荷P由材料的抗壓強(qiáng)度(弾性模量E)來決定,與金屬片圓拱部分的曲率半徑、拱面直徑D、拱面高度H、膜片厚度5及邊界約束條件等密切關(guān)聯(lián),與結(jié)構(gòu)點(diǎn)凹坑直徑d、凹坑錐度a、圓角及深度h大小直接有夫。在金屬片圓拱一定的情況下,通過調(diào)整結(jié)構(gòu)點(diǎn)凹坑直徑d、凹坑錐度a、圓角r及深度h可準(zhǔn)確控制爆破壓カ,實(shí)現(xiàn)了在設(shè)計(jì)壓カ范圍內(nèi)及時(shí)準(zhǔn)確爆破,確保壓力系統(tǒng)設(shè)備的安全運(yùn)行。由于每種反拱形爆破片的翻轉(zhuǎn)載荷P與膜片厚度S及邊界約束條件有一定的比例關(guān)系。一般在膜片厚度8及拱面直徑D —定的前提下,通過調(diào)整拱頂?shù)那拾霃?,即調(diào)整拱面高度H值可控制爆破壓カ。在膜片厚度S、拱面直徑D及拱面高度H—定的前提下,通過調(diào)整拱頂中心結(jié)構(gòu)點(diǎn)凹坑直徑d、凹坑錐度a、圓角r及深度h可控制爆破壓力。實(shí)驗(yàn)表明凹坑直徑d、凹坑錐度a、圓角r及深度h值越大,爆破壓カ值越小。對(duì)于結(jié)構(gòu)點(diǎn)凹坑的調(diào)整,兼顧到爆破片翻轉(zhuǎn)后能有一定的勢(shì)能開啟,即能泄放介質(zhì),一般凹坑直徑d可在D/5 D/15調(diào)整,凹坑錐度a可在50° 90°范圍調(diào)整,圓角r可在D/2 D/5調(diào)整,凹坑深度h可在d/C d/20范圍調(diào)整。實(shí)驗(yàn)表明反拱形爆破膜拱頂結(jié)構(gòu)點(diǎn)凹坑位置的不同,對(duì)爆破壓カ的影響也不同。若把拱面分成三部分,在凹坑直徑d、凹坑錐度a、圓角!■及深度h—定時(shí),在膜片拱頂中心位置設(shè)置凹坑對(duì)爆破壓カ值影響最大。拱頂中心受損時(shí),爆破壓カ降低約50% ;拱面1/2處受損時(shí),爆破壓カ降低約40%,且損傷面積越大爆破壓カ降低越大。參閱圖3。反拱型爆破片屬壓縮型爆破片,適用于中低壓、承受背壓或脈動(dòng)載荷的エ況。反拱型爆破片的工作是基于歐拉曲桿原理它們向受壓方向拱出。在達(dá)到爆破壓カ時(shí),爆破片發(fā)生縱彎泄放壓力。延性金屬薄片預(yù)先加壓呈拱型且在安裝時(shí)拱面(凸面)朝向受壓側(cè)的爆破片。超壓時(shí)因失穩(wěn)產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)變形。爆破片用于防止壓カ容器、管道系統(tǒng)、通道等密閉裝置因過壓或負(fù)壓而導(dǎo)致破損的安全裝置。壓カ容器和配管上設(shè)置低于壓カ容器和配管強(qiáng)度的部分(低強(qiáng)度點(diǎn))當(dāng)內(nèi)壓異常升高時(shí),通過破壞此低強(qiáng)度部分釋放內(nèi)壓,以保護(hù)容器和配管。爆破片在防止化工廠和原子能發(fā)電廠等各種エ廠的壓カ容器、機(jī)器、配管等因異常升壓或化學(xué)反應(yīng)升壓等而發(fā)生危險(xiǎn)的用途方面與安全閥相同,但是在防止可燃性、毒性、稀有氣體及放射性流體泄漏導(dǎo)致的危險(xiǎn)、粘性流體粘結(jié)方面更具優(yōu)勢(shì)。
權(quán)利要求1.一種防超壓力泄放安全裝置,具有一個(gè)反拱形球面爆破膜(1),其特征在于,所述反拱形球面Η/D比為1/4 1/6,高度爆破膜拱面中心結(jié)構(gòu)點(diǎn)制有一三角錐形凹坑(2),其中, D為拱面直徑、H為拱面高度。
2.如權(quán)利要求1所述的防超壓力泄放安全裝置,其特征在于,所述爆破片是反拱形爆破片中的任一種。
3.如權(quán)利要求1所述的防超壓力泄放安全裝置,其特征在于,所述結(jié)構(gòu)點(diǎn)位于爆破片拱面頂部中心。
專利摘要本實(shí)用新型公開的是一種防超壓力泄放安全裝置,具有一個(gè)反拱形球面爆破膜(1),所述反拱形球面H/D比為1/4~1/6,高度爆破膜拱面中心結(jié)構(gòu)點(diǎn)制有一三角錐形凹坑(2),其中,D為拱面直徑、H為拱面高度。本實(shí)用新型采用在反拱形爆破片拱面頂部中心結(jié)構(gòu)點(diǎn)加工一凹坑進(jìn)行壓力的預(yù)穩(wěn)定,爆破片實(shí)際的試驗(yàn)爆破壓力相對(duì)于標(biāo)定爆破壓力的最大允許偏差,即爆破壓力允差可達(dá)到≤2%,小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)≤5%的規(guī)定。且即使在拱面任意位置輕微受傷后,都可確保在設(shè)計(jì)壓力范圍內(nèi)爆破,同時(shí)降低了夾緊力對(duì)爆破壓力的敏感性和操作、安裝時(shí)損傷的敏感性。
文檔編號(hào)F16K17/40GK202852109SQ20122055962
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者陳仕麗 申請(qǐng)人:成都凱天電子股份有限公司