专利名称：防超压力泄放安全装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种广泛应用于石油、化工、化肥、医药、冶金、空调等装置和流体压カ设备防超压安全泄放的安全装置。
背景技术：
爆破片是压カ容器、管道的重要安全装置。它能在规定的温度和压カ下爆破，泄放压力，保障设备安全装置。在发生火灾或其他意外时，在主泄压装置打开后，可用爆破片作为附加泄压装置。可用于压カ容器或管道内的工作介质具有粘性或易于结晶、聚合，容易将安全阀阀瓣和底座黏住或堵塞安全阀的场所；压力容器内的物料化学反应可能使容器内压カ瞬间急剧上升安全阀不能及时打开泄压的场所；压カ容器或管道内的工作介质为剧毒气体或昂贵气体，用安全阀可能会存在泄漏导致环境污染和浪费的场所；压力容器和压カ管道要求全部泄放或全部泄放时毫无阻碍的场所，以及其他不适用于安全阀而适用于爆破片的场所。爆破片按失效方式和材料的不同分为四个类别平板型、正拱型、反拱型和石墨型。石墨型主要用于强腐蚀和低压カ场合。平板型爆破片的综合性能较差，主要用于低压和超低压エ况，尤其是大型料仓。正拱型和反拱型的应用场合较多。对于传统的正拱型爆破片，是由延性金属用液压或气压成形的方法制成的球形拱顶。在爆破片的拱与压边之间有一圓角，此圆角尺寸与压紧法兰上的圆角一致。爆破片安装在压カ容器上时，其凹面朝向被保护的容器ー侧，当系统超压达到爆破片的规定爆破压カ时，爆破片在双向等轴拉应力作用下爆破，使系统的压力得到泄放。其工作原理是利用材料的拉伸强度来控制爆破压力，爆破片的拱出方向与压力作用方向一致。在使用中发现，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减弱，易于因疲劳而提前爆破；操作压カ不能超过爆破片最小爆破压カ的65%。由此导致了反拱型爆破片的出现。这种爆破片其安装方向与正拱型爆破片相反，拱顶凸面朝向被保护的容器，即凸面受压。当压カ达到规定爆破压カ吋，凸面的拱顶翘曲失稳并翻转过去。其工作原理是利用材料的抗压强度来控制其爆破压力，爆破机理为失稳破坏。较之传统的正拱型爆破片，其工作时只受压，不受拉，失稳翻转前几乎没有永久变形，能承受交变循环压力，因此具有抗疲劳性能优良、操作压カ高，压カ可达其最小爆破压カ90%以上的优点。同时这种爆破片的爆破压カ还与爆破片拱顶的曲率半径有夫，因此稍微改变拱顶的曲率半径就可以调整爆破片的爆破压力。这对正拱型爆破片来说是完全不可能的。反拱型爆破片主要包括反拱帯刀型、反拱带槽型、反拱鳄齿型等，并可采用刀架、沿刻槽线、带齿形刀刃环形或组合形等多种方式形成泄放ロ。尽管反拱型爆破片有许多优点，但由于其厚度一般比较小，所以其拱面极易受损(例如被压瘪)，此时爆破片会提前失稳(即在低于其正常爆破压カ下发生失稳翻转)实验表明，拱面凹坑对反拱型爆破片的失稳压カ影响很大。例如ー个直径为500mm的爆破片，当拱面被人为压瘪形成ー个直径约为40mm的凹坑时，则其失稳压カ由原来的0. 04MPa降至0. 012MPa。反拱型爆破片如果拱面受到损伤，由于提前失稳，使爆破片失稳反转的能量减小，就有可能不能立即致破(即不能泄放介质，达不到泄放压力)的严重后果。同时低压爆破片还容易受夹紧カ影响，致使爆破压カ不稳定。
发明内容本实用新型的目的是针对现有技术存在不足之处，提供一种即使在其拱面任意位置轻微受伤后，都可确保在设计压力范围内爆破，且能准确控制爆破压力，爆破压カ允差可达到彡2%的反拱型爆破片。本实用新型的技术解决方案可通过以下措施来达到一种防超压カ泄放安全装置，具有一个反拱形球面爆破膜(I )，其特征在于，所述反拱形球面H/D比为1/4 1/6，反拱形球面爆破膜拱面中心制有一三角锥形凹坑(2)，其中，D为拱面直径、H为拱面高度。本实用新型相比于现有技术具有如下有益效果。本实用新型采用在反拱形爆破片拱面(H/D比为1/4 1/6)顶部中心加工ー凹坑进行压カ的预稳定，降低了夹紧カ对爆破压カ的敏感性和操作、安装时损伤的敏感性。通过调整凹坑直径d、凹坑锥度a (通过模具锥度控制)、圆角及深度h，可实现对爆破压カ的准确控制。通过实验证明本实用新型爆破压カ允差可达到< 2%，小于国家标准< 5%的规定，明显优于国家标准。采用本实用新型即使在其拱面任意位置由于任何原因轻微受伤后，都可确保在设计压力范围内爆破。并具有惯性小，可对急剧升高的压カ迅速作出反应的优点。
图1是本实用新型防超压カ泄放安全装置的主视图。图2是图1的俯视图。图3是反拱形爆破片的爆破机理图。图中I反拱形爆破膜，2爆破膜拱面的结构点。
具体实施方式
在图1、图2描述的防超压カ泄放安全装置的实施例中，该反拱形爆破膜I的反拱形球面H/D比为1/4 1/6，爆破膜拱面中心结构点制有一三角锥形凹坑2。结构点位于爆破片拱面顶部中心。该反拱型爆破片可以选用反拱形爆破片类型中的任ー种，主要材质奥氏体不锈钢、因康镍、哈氏合金、蒙乃尔、铝、镍、钛等。生产制造时，先将延性金属片用液压或气压成形的方法制成一 H/D比约为1/4 1/6高度的拱面形状的爆破片，然后用模具在凸面顶部中心部位加工一三角锥形凹坑2，这样生产出来的爆破片产品，爆破压カ准确，即使拱面受轻微伤，也可确保在设计压力范围内爆破，井能降低夹紧カ对爆破压カ的敏感性。爆破片受压发生翻转时的载荷P由材料的抗压强度(弾性模量E)来决定，与金属片圆拱部分的曲率半径、拱面直径D、拱面高度H、膜片厚度5及边界约束条件等密切关联，与结构点凹坑直径d、凹坑锥度a、圆角及深度h大小直接有夫。在金属片圆拱一定的情况下，通过调整结构点凹坑直径d、凹坑锥度a、圆角r及深度h可准确控制爆破压カ，实现了在设计压カ范围内及时准确爆破，确保压力系统设备的安全运行。由于每种反拱形爆破片的翻转载荷P与膜片厚度S及边界约束条件有一定的比例关系。一般在膜片厚度8及拱面直径D —定的前提下，通过调整拱顶的曲率半径，即调整拱面高度H值可控制爆破压カ。在膜片厚度S、拱面直径D及拱面高度H—定的前提下，通过调整拱顶中心结构点凹坑直径d、凹坑锥度a、圆角r及深度h可控制爆破压力。实验表明凹坑直径d、凹坑锥度a、圆角r及深度h值越大,爆破压カ值越小。对于结构点凹坑的调整，兼顾到爆破片翻转后能有一定的势能开启，即能泄放介质，一般凹坑直径d可在D/5 D/15调整，凹坑锥度a可在50° 90°范围调整，圆角r可在D/2 D/5调整，凹坑深度h可在d/C d/20范围调整。实验表明反拱形爆破膜拱顶结构点凹坑位置的不同，对爆破压カ的影响也不同。若把拱面分成三部分，在凹坑直径d、凹坑锥度a、圆角！■及深度h—定时，在膜片拱顶中心位置设置凹坑对爆破压カ值影响最大。拱顶中心受损时，爆破压カ降低约50% ;拱面1/2处受损时，爆破压カ降低约40%，且损伤面积越大爆破压カ降低越大。參阅图3。反拱型爆破片属压缩型爆破片，适用于中低压、承受背压或脉动载荷的エ况。反拱型爆破片的工作是基于欧拉曲杆原理它们向受压方向拱出。在达到爆破压カ时，爆破片发生纵弯泄放压力。延性金属薄片预先加压呈拱型且在安装时拱面(凸面)朝向受压侧的爆破片。超压时因失稳产生翻转变形。爆破片用于防止压カ容器、管道系统、通道等密闭装置因过压或负压而导致破损的安全装置。压カ容器和配管上设置低于压カ容器和配管強度的部分(低強度点)当内压异常升高时，通过破坏此低强度部分释放内压，以保护容器和配管。爆破片在防止化工厂和原子能发电厂等各种エ厂的压カ容器、机器、配管等因异常升压或化学反应升压等而发生危险的用途方面与安全阀相同，但是在防止可燃性、毒性、稀有气体及放射性流体泄漏导致的危险、粘性流体粘结方面更具优势。
权利要求1.一种防超压力泄放安全装置，具有一个反拱形球面爆破膜(1)，其特征在于，所述反拱形球面Η/D比为1/4 1/6，高度爆破膜拱面中心结构点制有一三角锥形凹坑(2)，其中， D为拱面直径、H为拱面高度。
2.如权利要求1所述的防超压力泄放安全装置，其特征在于，所述爆破片是反拱形爆破片中的任一种。
3.如权利要求1所述的防超压力泄放安全装置，其特征在于，所述结构点位于爆破片拱面顶部中心。
专利摘要本实用新型公开的是一种防超压力泄放安全装置，具有一个反拱形球面爆破膜(1)，所述反拱形球面H/D比为1/4～1/6，高度爆破膜拱面中心结构点制有一三角锥形凹坑(2)，其中，D为拱面直径、H为拱面高度。本实用新型采用在反拱形爆破片拱面顶部中心结构点加工一凹坑进行压力的预稳定，爆破片实际的试验爆破压力相对于标定爆破压力的最大允许偏差，即爆破压力允差可达到≤2%，小于国家标准≤5%的规定。且即使在拱面任意位置轻微受伤后，都可确保在设计压力范围内爆破，同时降低了夹紧力对爆破压力的敏感性和操作、安装时损伤的敏感性。
文档编号F16K17/40GK202852109SQ20122055962
公开日2013年4月3日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日
发明者陈仕丽 申请人:成都凯天电子股份有限公司