[發明專利]安全膜組件

有效

• 申請號: 00807486.0
• 申請日: 2000-05-12
• 公開（公告）號: CN1350624A
• 公開（公告）日: 2002-05-22
• 發明（設計）人: D·卡利男;J·戴利;S·法韋爾;B·洛;M·魯科;J·托馬斯科;G·克萊因;G·布雷熱
• 申請（專利權）人: BS&B安全體系股份有限公司
• 主分類號: F16K17/16
• 分類號: F16K17/16
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 王宏祥

???????????????????????相關申請

本申請是1999年5月13日提交的、名為“安全膜組件”的申請No.09/310,848的部分繼續申請。

????????????????????????發明背景

本發明涉及壓力釋放系統。更具體地說，本發明涉及一種用于壓力釋放系統的改進的安全膜組件，并涉及用于形成和制造安全膜的裝置和方法。

壓力釋放組件通常用作系統中的安全裝置，在這種系統中含氣體或者液體形式的各種加壓流體。當該系統內的壓力達到一不安全的水平時，壓力釋放組件就會從該系統排出流體。許多緊急的狀況(包括火災和系統故障)可能產生危險的壓力水平，需要立即釋放壓力以保護系統安全。

一般來說，壓力釋放組件包括一安全膜，該安全膜密封于一對支承件或者安全蓋之間。該壓力釋放組件通常夾持或用其它方式密封設置在加壓系統內的一對傳統的管子凸緣之間。一根管子將加壓流體引導至該壓力釋放組件的一側，而另一根管子則提供一通往安全容器的出口或者可以開放于周圍環境。諸支持件包括一中心開口，該中心開口將該安全膜的一部分暴露于系統內的加壓流體。當流體壓力達到入口與出口側之間一預定的壓力差時，該安全膜的暴露部分就會裂開。破裂的安全膜形成一允許流體通過出口逸出的排放通道，從而降低系統內的壓力。

安全膜通常呈圓頂形，并既能正向作用又能反向作用。在正向作用安全膜中，圓頂的凹側對著加壓流體，使膜片的材料處于張力之下。在反向作用安全膜中，圓頂的凸側對著加壓流體，使膜片的材料處于壓力之下。在反向作用安全膜(也稱為反向變形安全膜)中，當流體壓力超過預定水平并且膜片結構的材料不能夠承受該壓力時，該膜片的圓頂將會變形并且開始翻轉。這種翻轉或者變形將在膜片的特定點開始，該點稱為初始翻轉點。隨著膜片繼續翻轉，膜片的材料會通過一開口裝置而撕裂，從而形成排放通道以釋放加壓流體。

這兩種型式的膜片通常都包括刻痕線(薄弱區域)，以促成膜片開口。在反向變形安全膜中，膜片在翻轉時沿著刻痕線撕裂。該膜片的選定部分通常是無刻痕的，用作一鉸鏈區域，以保護膜片避免在破裂時碎裂而與加壓流體一道逸出。另外，人們已經知道壓力釋放組件可包括安全件，以幫助打開該膜片并且吸收由膜片破裂所產生的能量，以避免膜片裂成碎片。

在系統壓力變得不安全的緊急情況下，重要的是盡可能快地降低壓力。美國機械工程師協會(ASME)規程確立了壓力釋放系統的流體流率的最低性能要求。在膜片破裂時所產生的開口的大小和形狀對流體逸出系統的速率是一個限制因素。具有大的、無阻礙的開口的破裂膜片的性能要好于具有小的、受阻礙的開口的破裂膜片，因為在大的、無阻礙的開口上的速度頭損失(即壓力降)將小于在較小的或者有阻礙的開口上的速度頭損失。較低的速度頭損失所轉化成的流阻(Kr)較小，從而使通過膜片的流率較高。

調節膜片設計的不同方面，包括膜片的可破裂部分的尺寸以及刻痕線的位置，可以控制膜片破裂時所形成的開口的尺寸和形狀。較大的膜片就可能產生較大的開口。

影響流阻的另一因素是加壓系統內的流體的性質。業已發現，安全膜開口度的不同取決于系統內流體的性質。通常，膜片在氣體環境中破裂要比在液體環境破裂得更充分。這樣，為了滿足所需的流阻性能要求，如果該膜片要用于一液體場合，即使該液體處于與一類似氣體場合相同的壓力下，膜片的設計也可能要求不同。

影響流阻的膜片設計的又一因素是膜片的可破裂部分的厚度。由較薄材料制成的膜片要比用較厚材料制成的膜片更容易彎曲。這樣，對于在相同流體壓力下破裂的膜片，較薄的膜片要比相應的較厚膜片更容易完全打開而產生大的、無阻礙的開口。

然而，由較薄材料制成的膜片要比較厚膜片更易受到損壞。對于安全膜的任何損壞都可能改變膜片的實際破裂壓力。對于膜片材料必須較薄以便在所需低壓下破裂的低壓反向變形膜片的場合，就特別容易產生這種情況。較薄的低壓膜片在安裝時更容易損壞，這可能會犧牲膜片的結構完整性，使膜片在顯著地低于所需破裂壓力的壓力下翻轉。在這些情況下，膜片的材料并不如預期的那樣裂開，并且膜片可能完全翻轉而不裂開。這樣，反向變形膜片就象一正向作用膜片那樣起作用，流體壓力使膜片材料處于張力之下。由于膜片材料的抗拉強度大于相應的壓縮強度，所以膜片可能不裂開而產生排放通道，直到系統內的壓力顯著地超過所需的破裂壓力。這一過壓狀態可能導致對系統的損壞，而安全膜的目的就是要預防這種情況。