专利名称：压力容器的释压装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于内加压流体的容器和气溶胶罐的释压装置，所述容器和气溶胶罐具有此类释压装置。
背景技术：
加压流体容器广泛用于包装和分配各种流体产品，包括液体、气体、固体及其混合物。正常的操作条件下，此类容器可以完全满足人们的要求。但是，假若此类容器的内容物因不正确的使用、受热或其它原因而过压，容器可能会剧烈破裂。该技术领域已提供了各种气溶胶罐释压装置以防止加压罐发生爆炸。这些释压装置中，有很多是设在罐的底部，也有一些是设在罐的侧壁或顶部。
仅作为示例，一类释压装置罐的底部设置一个或多个凹区并结合设置材料厚度减小的精压线。关于这一点，如该领域的技术人员应理解并熟知的一样，术语“精压”或“压印” 指移动或转移金属以形成期望的凹陷外形，其还包括划线和/或应用高压技术。操作时，容器内的内容物过压导致容器底部沿精压线(或弯曲部分)破裂，从而产生泄放口。因此，实现了压力释放的可控性和可预报性。授权给Ferreira等人、美国专利号为7,222,757的专利公开了一种经证实较高效的此类系统，在此以引用方式将其内容全部并入本文中。
通常，现有的泄放系统中最好按规定保持沿破裂线一致的精压深度以提供确定的泄放压力。精压深度太浅会导致高压释放。但另一方面，精压深度较深会导致过早低压释放，使精压线底部的其余较薄金属片产生微裂纹。因此，必须特别注意仔细监控制造过程以及时调整设备(和工具)，补偿刀具磨损，适当时更换磨损的精压刀具。进行此类监控需要对产品进行频繁取样和测试。这就需要较高的技术水平，因而会大大增加制造成本。因此， 现有的制造技术虽然可提供高效的释压装置，但要产生可重复的结果就对质量控制有较高要求。
制作可控压力泄放孔时须考虑的另外一个可变因素是，制作释压装置所用的金属薄板的起点厚度应略有不同。若精压区的起始材料比规定的薄，则精压时确定量(defined amount)的材料发生位移以在精压区产生比预期薄的基础金属片(underlying web)。这样会产生比预期稍低的破裂强度。同样地，若精压区的起始材料比规定的厚，则精压时确定量的材料发生位移以在精压区产生比预期厚的基础金属片，从而形成比预期稍高的破裂强度。因此，须严格监控金属材料的厚度以确保泄放特征的可重复性。
若达到规定的高压水平时，装置未按设计进行泄压，容器内的压力会一直增加直至底部最终失效。底部最终失效通常会使容器底部在中心处大幅膨胀，从而使底部的凹形圆顶自身颠倒过来，继而炸裂,使加压内容物溢出，底部最终失效。
过去，容器底部很难达到使其底部在未能泄压时能够承受远大于预定泄放压力的极限强度水平。因此，设计泄放压力和使底部颠倒的压力水平之间存在较小的差距。用使底部颠倒的压力水平远大于预定泄放压力来解释精压刀具和/或材料厚度差异很适合。同时，预定泄放压力应足够高以适应各种正常压力变化而不会过早泄压。
因此，市场不断需要具有可批量生产、在期望压力下可重复泄压的精压压力泄放孔的释压装置，降低了制造过程中精压深度和/或材料厚度固有不同导致的差异的可能性。另外还需要具有可批量生产的精压压力泄放孔、容器底部的极限强度水平使容器底部在未能泄压的情况下颠倒炸裂失效前能承受较大压力的释压装置。发明内容
本发明提供的一种为内压力容器和气溶胶罐(释压装置设在罐底)泄压的释压装置，与现有技术相比，具有很多优点以及多种替代方案。释压装置包括精压压力泄放孔，其特征在于具有约380磅/平方英寸或更大的泄放压力以及未能泄压时大于预定泄放压力至少约50磅/平方英寸的失效压力。
根据示例的一个方面，本发明提供一种用于在容器内达到预定压力后泄放内压力容器的内容物、圆顶结构的释压装置。释压装置包括具有外部环形部分和倾斜环形中间部分的倾斜侧壁。倾斜环形中间部分的宽度大于外部环形部分的宽度。圆形中心平台与倾斜侧壁相交形成释压装置的平圆顶。圆形中心平台的中心点在释压装置的辐射中心处，其弧形精压线绕弧线延伸，弧的顶点在圆形中心平台的中心点处。该释压装置的特点是泄放压力不小于380磅/平方英寸，圆顶颠倒压力应至少大于泄放压力50磅/平方英寸。
根据示例的另一个方面，本发明提供一种气溶胶罐，包括用于以可控的方式排出内容物的顶部，罐底以及顶部和底部之间延伸的侧壁。罐底限定了释压装置，该释压装置用于在罐内达到预定压力后泄放罐的内容物的圆顶结构。释压装置包括具有外部环形部分和倾斜环形中间部分的倾斜侧壁。倾斜环形中间部分的宽度大于外部环形部分的宽度。圆形中心平台与倾斜侧壁相交以形成释压装置的平圆顶。圆形中心平台的中心点在释压装置的辐射中心处，其弧形精压线绕弧线延伸，弧的顶点在圆形中心平台的中心点处。弧形精压线的深度能提供厚度不大于O. 007英寸的其余金属片。该释压装置的特点是泄放压力不小于 380磅/平方英寸，圆顶颠倒压力应大于泄放压力至少50磅/平方英寸。
通过对本释压装置和气溶胶罐的优选实施例和附图进行详细说明，其它目的和优点变得显而易见。
图I为根据本发明具有释压装置的示例性气溶胶容器的底面立体图2为根据本发明具有释压装置的容器的底部的第一实施例的平面图3为图2中泄放孔关闭时沿3-3线截取的剖视图4为类似于图3的视图，图中示出了容器侧壁且泄放孔打开；
图5为根据本发明的释压装置用的示例性弧形精压泄放孔的平面图；以及
图6是沿图2中6-6线截取的剖视图。
详细说明本发明示例性实施例前，应理解的是本发明的应用或结构决不仅限于以下说明或附图中所示的部件的细节和布置。相反，本发明还可有其它实施例，可以各种方式实施或实现。另外，还应理解的是此处所用的措辞和术语仅用于说明，不应作限制之用。如 “包括”和“由...构成”等术语此处的用法及其变型指包括此后所列项目及其对等物以及增列项目及其对等物。
具体实施方式
参考附图，图I所示为传统上用于包装和分配内加压流体产品的气溶胶罐一类的容器10。容器有一端脖颈14缩小的圆柱形侧壁12以容纳传统盖子、分配阀门或类似物(未示出)。容器的对端或底部用释压装置16封闭以在压力增加超过预定水平时泄放出容器的内容物。释压装置16可用于任何现有技术类型的加压罐。这些罐子的直径通常在约I. 375 英寸和约8. 25英寸之间(仅作为示例，不构成限制)。
图2至图4所示为释压装置16的第一实施例。释压装置16最好为由单张钢板或其它可变形金属制成的单体结构。仅作为示例，释压装置16可采用如美国专利号为7，222， 757的专利中所述的制造技术制成，该专利在此以引用方式并入本文中。制作释压装置16 所用的一种示例性材料是厚约为O. 024英寸的电解镀锡单张减少的钢板。一些使用环境中，人们期望厚度至少为O. 024英寸的此类钢材可提供超过500磅/平方英寸的失效压力。 然而，也可使用横截面尺寸更厚或更薄的其它材料(若需要)。如图所示，释压装置16包括与容器侧壁12相连的环形开口 18，侧壁和环形开口通过任一传统方式连接，如现有技术常用的双缝连接(图4)。
最佳效果可同时参考图2和图3，释压装置16具有较窄的外部环形部分20，向内与环形开口 18相邻。如图3和图4所示，外部环形部分20可沿其宽度(即高度)尺寸略微弯曲以沿与环形开口相邻的释压装置16的外露面形成凹槽。
所示示例性实施例中，外部环形部分20与倾斜环形中间部分22连接成一整体。如上所述，环形中间部分22自外部环形部分20延伸，其宽度尺寸成一定角度倾斜但基本上未弯成弓形。因此，图2至图4的实施例中，释压装置16的侧面从外部环形部分20过渡到倾斜环形中间部分22的基本连续倾斜的斜面。另外预期，外部环形部分20的宽度尺寸还可基本无弯曲度或弯曲度很小(若需要)。
所示示例性实施例中，外部环形部分20比倾斜环形中间部分22更陡和更短。因此，外部环形部分20中点的切线比倾斜环形中间部分22更陡。仅作为示例，如图3所示， 内径约为2. 86英寸的气溶胶罐的一个示例性实施例中，外部环形部分20的宽度“a”约为 O. 298英寸，高度变化“b”约为O. 235英寸，环形中间部分22的宽度“c”约为O. 69英寸， 高度变化“d”约为O. 375英寸。内径约为2. 58英寸的气溶胶的另一个示例性实施例中，外部环形部分的宽度“a”约为O. 298英寸，高度变化“b”约为O. 195英寸，环形中间部分的宽度“c，，约为O. 55英寸，高度变化“d”约为O. 33英寸。预期宽度“c”与宽度“a”的比最好在约I. 5至约3的范围内。但更大和更小的比也可使用。外部环形部分20和环形中间部分22共同形成倾斜侧壁24(图4)。
如示例性实施例中所示，倾斜侧壁24与圆形中心平台26相交形成了释压装置16 的顶部。示例性实施例中，圆形中心平台26基本成平面且有弧形精压线28 (亦称作“精压”)。圆形中心平台26的厚度最好与外部环形部分20和倾斜环形中间部分22基本相同。 最佳效果可共同参考图2和图5，弧形精压线28设置成其顶点30(如图5中弧形中心线与交叉线的交点所示)基本位于圆形中心平台26的中心。因此，圆形中心平台26与释压装置16的外周长同轴，且顶点30位于圆形中心平台26的中心。从而，释压装置16的对称中心轴最好在顶点处穿过并与弧形精压线28相交。
参考图5和图6，示例性实施例中，精压轮廓最好形成约95°至约105°的弧角 “e”，更为理想的是约98°至约102°，最理想的是约100°。但若需要，还可使用其它大小的弧形。精压线28最好能在其对面提供厚度不大于约O. 007英寸的其余单张金属片，更为理想的是小于约O. 005英寸。由厚约O. 024英寸的电解镀锡钢板制成的释压装置的一个示例性实施例中，精压线28的深度“f”约O. 0195英寸(图6)，从而形成厚约O. 0045英寸的其余对面金属片。当然，若需要，也可使用其它尺寸的深度。
最佳效果见图6，精压线28具有基本成梯形的横截面轮廓。由厚约O. 024英寸的电解镀锡钢板制成的释压装置16的一个示例性实施例中，精压线28外部的宽度约O. 033 英寸，内部的宽度约O. 010至O. 012英寸，但若需要时，也可使用其它尺寸的厚度。根据一个可能的优选实施例，精压线28中成一定角度倾斜的侧壁共同形成约60°的角“g”，每个侧壁的斜度(taper)约为30。。
如上所述，弧顶点30基本在释压装置16和圆形中心平台26两者中心的弧形精压线28的结构和方向可显著提高装置的功能。具体而言，由于弧中心顶点基本与炸裂失效前开始膨胀的圆顶中心位置对应，其弧中心线切点基本位于底部外周长的中心的精压线28 的结构和方位可在炸裂前对泄放起到明显促进作用。这样，膨胀时，精压线开始裂开以释放压力。精压线裂开时，泄放孔在精压线28的内部形成垂片34，垂片向下推离圆形中心平台的周围部分。
如上所述，外部环形部分20的内表面稍微凹陷，从而在高度部分形成弯曲部分。 环形中间部分22基本与外部环形部分20和圆形中心平台24之间的高度尺寸共面。因此， 一些实施例中，圆顶从曲面(外部环形部分20)过渡到平坦表面(倾斜环形中间部分22)。 这一过渡最好基本平滑，相交处无梯级。另外，外部环形部分20中点的切线的斜面比环形中间部分22要陡。因此，圆顶的坡段(pitch)从沿外部环形部分20的陡坡过渡至沿倾斜环形中间部分较平缓的斜面。
圆形中心平台26的圆顶高度和尺寸与罐的外径有关，以将泄放压力和平底炸裂压力差维持为最小值50磅/平方英寸的同时提供较高的颠倒压力。另外，由于其整体结构设计，直至形成较显著的压力时，装置才开始泄放。因此可避免过早泄放。应用所示及所述结构时发现，正常操作时容器达约400磅/平方英寸过压，底部沿精压线28裂开，使罐子开始泄放。若未能泄放，底部在压力水平高于预定泄放压力至少50磅/平方英寸时及更理想地高于预定泄放压力约100磅/平方英寸或更大时，底部未能颠倒。因此，罐底部设计为在未能泄放的情况下可承受约500磅/平方英寸或更大的压力而不炸裂。设计泄放压力与对应于未能泄放时圆顶颠倒的失效压力之间的基本差可降低生产过程中任何变化的影响，这种变化可使实际泄放压力偏离预定水平。因此，即使实际泄放压力很不一致也不会导致炸裂失效。仅作为示例，即使实际实现的泄放启动压力大于预定水平(400磅/平方英寸)25%，也可避免炸裂失效。
这种设计关系适用于各种标准直径的罐子。根据示例性设计程序，平底对等物 (即无精压)按规定直径制成可实现超过约500磅/平方英寸的炸裂压力。其次，确定圆环轮廓和圆顶高度，使外部圆形轮廓的弧保持一致。这样便确定了平圆形中心平台的直径。 因此，根据直径要求和平底颠倒可确定一套标准的几何结构。可通过对无精压线的加压容器进行重复测试来确认炸裂强度。确认未泄放时炸裂强度超过约500磅/平方英寸或更大后，引入上述弧形精压线，其中弧中心线顶点基本在平圆形中心平台的中心处。精压线深度最好设为，正常情况下压力水平至少为380磅/平方英寸或更大时(最好为约400磅/平方英寸)进行泄放。该深度可根据重复测试计算或测定得出。
应充分理解的是，根据上述程序设计和制作的释压装置16容易在任何炸裂失效前进行泄压。另外，即使生产造成的变化使实际泄放压力高于期望压力，由于炸裂强度水平较高，泄放也可在炸裂失效前发生。
当然，上述实施例的各种变体和改进在本发明范围内。因此，应当理解的是，此 处所公开和定义的本发明包括本文和/或附图中提及或显而易见的两个或多个单个特征的所有可选组合。所有这些不同的组合构成了本发明的各个可选方面。此处所述实施例对本发明的最佳实施方式进行了说明，使该领域其他技术人员可以利用本发明。所述权利要求书包括替代实施例及现有技术允许范围的等效实施例。
以下权利要求书将对本发明的各种特点进行详细说明。
权利要求
1.一种用于在容器内达到预定压力后泄放内压力容器的内容物、圆顶结构的释压装置，该释压装置包括倾斜侧壁，包括外部环形部分和倾斜环形中间部分，其中，倾斜环形中间部分的宽度大于外部环形部分的宽度；以及圆形中心平台，与倾斜侧壁相交形成了释压装置的同轴平圆顶，圆形中心平台的中心点在释压装置的中心处，其弧形精压线绕弧线延伸，弧的顶点在圆形中心平台的中心点处， 弧形精压线的深度能提供厚度不大于O. 007英寸的其余对面金属片，其中，该释压装置的特点是泄放压力不小于380磅/平方英寸，圆顶颠倒压力应大于泄放压力至少50磅/平方英寸。
2.根据权利要求I所述的释压装置，其中，该释压装置是由整块钢板制成的单一金属结构。
3.根据权利要求2所述的释压装置，其中，外部环形部分、倾斜环形中间部分和圆形中心平台中的每个具有相同的厚度。
4.根据权利要求3所述的释压装置，其中，所述相同厚度约为O.024英寸或更大。
5.根据权利要求I所述的释压装置，其中，倾斜环形中间部分的厚度至少是外部环形部分的厚度的I. 5倍。
6.据权利要求5所述的释压装置，其中，外部环形部分比倾斜环形中间部分更陡和更短。
7.据权利要求5所述的释压装置，其中，外部环形部分的宽度尺寸成凹形。
8.据权利要求I所述的释压装置，其中，弧形精压线的横截面成梯形，其深度能提供厚度不大于O. 007英寸的其余对面金属片，且精压线延伸约” °至约105°的角。
9.据权利要求I所述的释压装置，其中，弧形精压线的横截面成梯形，其深度能提供厚度不大于O. 007英寸的其余对面金属片，且精压线延伸约98°至约102°的角。
10.据权利要求I所述的释压装置，其中，弧形精压线的横截面成梯形，其深度能提供厚度不大于O. 005英寸的其余对面金属片，且精压线延伸约100°的角。
11.一种用于在容器内达到预定压力后泄放内压力容器的内容物、圆顶结构的释压装置，该释压装置包括倾斜侧壁，包括厚度预定的外部环形部分和相同预定厚度的倾斜环形中间部分，其中， 倾斜环形中间部分的宽度尺寸至少是外部环形部分的宽度尺寸的I. 5倍，并且外部环形部分比倾斜环形中间部分更陡和更短，以及圆形中心平台，与倾斜侧壁相交形成了释压装置的同轴平圆顶，圆形中心平台的中心点在释压装置的中心处，其弧形精压线绕弧线延伸95°至105°的角，弧的顶点在圆形中心平台的中心点处，其中，弧形精压线的横截面成梯形，其深度能提供厚度不大于O. 007英寸的其余对面金属片。该释压装置的特点是泄放压力不小于380磅/平方英寸，圆顶颠倒压力应大于泄放压力至少50磅/平方英寸。
12.根据权利要求11所述的释压装置，其中，该释压装置是由整块钢板制成的单一金属结构。
13.根据权利要求12所述的释压装置，其中，外部环形部分、倾斜环形中间部分和圆形中心平台中的每一个的厚度相同。
14.根据权利要求13所述的释压装置，其中，所述相同厚度约为O.024英寸或更大。
15.据权利要求11所述的释压装置，其中，外部环形部分的宽度尺寸成凹形。
16.据权利要求15所述的释压装置，其中，弧形精压线的深度能提供厚度不大于O.007 英寸的其余对面金属片，且精压线延伸约98°至约102°的角。
17.据权利要求15所述的释压装置，其中，弧形精压线的深度能提供厚度不大于O.005 英寸的其余对面金属片，且精压线延伸约100°的角。
18.—种气溶胶罐，包括用于以可控的方式排出内容物的顶部，罐底以及顶部和底部之间延伸的侧壁，罐底界定了用于在罐内达到预定压力后泄放罐的内容物、圆顶结构的释压装置，该释压装置包括倾斜侧壁，包括外部环形部分和倾斜环形中间部分，其中，倾斜环形中间部分的宽度大于外部环形部分的宽度；以及圆形中心平台，与倾斜侧壁相交形成了释压装置的同轴平圆顶，圆形中心平台的中心点在释压装置的中心处，其弧形精压线绕弧线延伸，弧的顶点在圆形中心平台的中心点处， 弧形精压线的深度能提供厚度不大于O. 007英寸的其余对面金属片，其中，该释压装置的特点是泄放压力不小于380磅/平方英寸，圆顶颠倒压力应大于泄放压力至少50磅/平方英寸。
19.据权利要求18所述的气溶胶罐，其中，外部环形部分比倾斜环形中间部分更陡和更短，弧形精压线的横截面成梯形，且精压线延伸约98°至约102°的角。
20.据权利要求19所述的释压装置，其中，外部环形部分的宽度尺寸成凹形。
全文摘要
一种为内压力容器(10)泄压的圆顶结构的释压装置(16)。释压装置(16)包括精压泄放孔(28)，其特征在于所述释压装置具有较高的泄放压力以及未能泄压时大于预定泄放压力的失效压力。释压装置(16)包括具有外部环形部分(20)和倾斜环形中间部分(22)的倾斜侧壁(24)。倾斜环形中间部分(22)的宽度大于外部环形部分(20)的宽度。圆形中心平台(26)界定平圆顶。圆形中心平台(26)有个中心点(30)，弧形精压线(28)绕弧线延伸，弧的顶点在圆形中心平台(26)的中心点(30)处。
文档编号B65D83/38GK102939251SQ201180027458
公开日2013年2月20日 申请日期2011年6月3日 优先权日2010年6月4日
发明者马克·A·费雷拉, 尤里·F·沃夫楚克, 理查德·A·亨利 申请人:伊利诺斯工具制品有限公司