专利名称：磁力型爆破片安全装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种爆破片安全装置，具体地说是一种磁力型爆破片安全装置。
背景技术：
爆破片安全装置类别包括正拱形、平板形、反拱形和石墨型，目前在石油、化工、能源、电力、冶金、消防、制药及国防等行业有广泛的应用。正拱形爆破片安全装置和平板形爆破片安全装置都属于拉伸型破坏，其工作原理都是材料受力后发生拉伸变形，当达到材料或材料设置的薄弱点的强度极限时爆破片发生破坏，打开通道，泄放介质。反拱形爆破片安全装置属于失稳型破坏，是一种形状破坏，也就是当预先设置的材料结构或尺寸承受压力达到极限压力时，爆破片形状突然遭受破坏，在形状突然变化的过程中爆破片沿着打开结构破坏，打开通道，泄放介质。石墨型爆破片安全装置属于拉伸和剪切综合破坏类型，当达到爆破压力时，石墨材料发生拉伸或剪切破坏，打开通道，泄放介质。上述类型爆破片安全装置最终检验只能通过抽样爆破试验(破坏试验)判断产品的性能是否满足要求。抽样存在风险，也就可能存在部分产品不能满足性能要求但没有被抽到而被判定为合格产品的情况，给被保护设备的安全运行带来隐患。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种磁力型爆破片安全装置。本发明利用磁环I和磁环II产生的磁力控制爆破片安全装置的爆破压力，当工作压力小于爆破压力时，爆破片安全装置不发生任何变形；当工作压力达到爆破压力时，下夹持器设置的密封结构失效，保护膜片受压面积突然增大，开孔强度板被迅速抬起，保护膜片迅速双向拉伸破坏，超压介质通过开孔强度板的筛孔安全泄放。本发明采用的技术手段如下:—种磁力型爆破片安全装置，包括下夹持器组件、上夹持器组件和固定在所述下夹持器组件和所述上夹持器组件之间的保护膜片，其特征在于:所述下夹持器组件包括下夹持器、磁环I和定位环I ;所述下夹持器上表面设有凹台I ;所述下夹持器下表面设有用于容纳所述磁环I的凹槽I，所述磁环I通过所述定位环I与所述下夹持器下表面固定封闭在所述凹槽I内；所述上夹持器组件包括上夹持器、定位环I1、磁环II和开孔强度板；所述定位环II固定在所述上夹持器的上表面；所述上夹持器的下表面设有与所述凹台I相匹配的凸台I ;所述上夹持器下表面的内壁侧还设有用于限位的变径凸台；所述开孔强度板设有多个均匀分布的筛孔，所述开孔强度板上表面设有用于固定所述磁环II的凹台II，所述开孔强度板的下表面设有与所述变径凸台相匹配的凹台III ；所述保护膜片置于所述凹台I和所述凸台I之间，通过所述磁环I和所述磁环II产生的吸引磁力将所述保护膜片固定夹紧于所述上夹持器组件和所述下夹持器组件之间。
优选地，所述凹台I上还设有用于容纳O形密封圈的凹槽II。优选地，所述凹槽II的内壁两侧上端还设有用于加强密封的环状圆凸台I和环状圆凸台II，所述环状圆凸台I和所述环状圆凸台II的上表面与所述凹台I的表面在同一水平线上。优选地，所述凹台I上还设有用于隔离出完全封闭的常压空间的凹槽III。优选地，所述开孔强度板上端面和定位环II下端面之间的距离为满足屯>
0.35d6，其中，d6为所述变径凸台的内径；所述凹台III的内径为d4，高度为h3，山和h3满足:d4 < d6，h3 > h2，其中，h2为所述变径凸台的高度。优选地，所述保护膜片为金属或非 金属耐腐蚀性材料，所述磁力型爆破片安全装置的爆破压力为P1，所述保护膜片沿d6双向拉伸爆破压力为P2，P2满足如下关系:Sd5P1Zd6 < P2 < ((!/+ndX) P1Ad62其中，Cl1为下夹持器的内径，所述变径凸台的内径d6等于所述凹槽III的外径d2，d5为所述筛孔的内径，η为所述筛孔的数量。优选地，所述磁环I和所述磁环II为尺寸相同的耐高温永磁磁铁，所述磁环I和所述磁环II产生的吸引磁力为F，F满足^ -nd/) JIP/4。优选地，所述下夹持器、定位环1、上夹持器、定位环I1、开孔强度板和保护膜片均为非磁性材料。本发明所述的磁力型爆破片安全装置是靠分别设置在下夹持器组件和上夹持器组件内的磁环I及磁环II产生的磁力控制爆破片安全装置的爆破压力的。其中，下夹持器中设置的O型密封圈的作用是当磁力传递给开孔强度板后，开孔强度板传递到保护膜片压紧O型密封圈，实现软密封；环状圆凸台I和环状圆凸台II的作用是当磁力传递给开孔强度板后，开孔强度板传递到保护膜片压紧环状圆凸台I和环状圆凸台II，实现硬密封；所述保护膜片为金属或非金属耐腐蚀性材料，且强度适中，当工作压力达到爆破压力时保护膜片能迅速双向拉伸破坏，但正常工作时又不会沿着开孔强度板的筛孔破坏；所述开孔强度板上的筛孔以最大利用有效面积的摆布方式设置，加大泄放面积，达到泄放要求。较现有技术相比，本发明具有以下优点:1、可逐套调试及检验，安全系数高。2、保护膜片结构简单，选择范围宽，更换时只更换保护膜片，使用成本低。3、适用于气相、液相、气液混合及粉尘工况。4、动作准确灵敏、耐疲劳性能好，工作压力可达最小爆破压力的90%。基于上述理由该磁力型爆破片安全装置适于在石油、化工、能源、电力、冶金、消防等安全防爆领域广泛推广。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。图1是本发明的结构示意图。图2是本发明中下夹持器组件的结构示意图。图3是本发明中下夹持器的结构示意图。图4是图3中I处的局部放大图。
图5是本发明中上夹持器组件的结构示意图。图6是本发明中上夹持器的示意图。图7是本发明中开孔强度板的结构示意图。图8是本发明中开孔强度板的俯视图。图9是本发明工作压力小于爆破压力时的示意图。图10是本发明工作压力等于爆破压力时的示意图。图11是单位面积磁力与距离的关系曲线图。图中:1、下夹持器组件11、下夹持器111、环状圆凸台I 112、环状圆凸台II 113、凹槽II 114、凹槽III 115、凹台I 116、凹槽I 12、磁环I 13、定位环I 2、保护膜片3、上夹持器组件31、定位环II 32、上夹持器321、变径凸台322、凸台I 33、磁环II 34、开孔强度板341、筛孔342、凹台III 343、凹台II 4、O形密封圈5、法兰6、紧固件
具体实施例方式如图1所示，一种磁力型爆破片安全装置，包括下夹持器组件I (如图2所示)、上夹持器组件3 (如图5所示)和固定在所述下夹持器组件I和所述上夹持器组件3之间的保护膜片2，所述下夹持器组件I包括下夹持器11、磁环I 12和定位环I 13;所述下夹持器11 (如图3、图4所示)上表面设有凹台I 115，所述凹台I 115上还设有用于容纳O形密封圈4的凹槽II 113，磁力通过开孔强度板34传递到所述保护膜片2压紧O型密封圈4，实现软密封；所述凹槽II 113的内壁两侧上端还设有用于加强密封的环状圆凸台I 111和环状圆凸台II 112，所述环状圆凸台I 111和所述环状圆凸台II 112的上表面与所述凹台I 115的表面在同一水平线上，磁力通过开孔强度板34传递到保护膜片2压紧环状圆凸台I 111和环状圆凸台II 112，实现硬密封；所述凹台I 115上还设有凹槽III114，当工作压力小于爆破片安全装置的爆破压力时，凹槽III114和保护膜片2形成密封结构，凹槽III114内为封闭的常压空间；当工作压力等于爆破片安全装置的爆破压力时，密封结构失效，进入凹槽III114中的介质可以起到向上的辅助推力的作用；所述下夹持器11下表面设有用于容纳所述磁环I 12的凹槽I 116，所述磁环I 12通过所述定位环I 13与所述下夹持器11下表面螺钉固定，将磁环I 12封闭在所述凹槽I 116内。如图5所示，所述上夹持器组件3包括上夹持器32(如图6所示)、定位环II 31、磁环II 33和开孔强度板34(如图7、图8所示);所述定位环II 31通过螺钉固定在所述上夹持器32的上表面；所述上夹持器32的下表面设有与所述凹台I 115相匹配的凸台I 322，即凹台I 115的内径屯等于凸台I 322的外径d7;所述上夹持器32下表面的内壁侧还设有用于限位的变径凸台321 ;所述开孔强度板34设有多个均匀分布的筛孔341，所述开孔强度板34上表面设有用于固定所述磁环II 33的凹台II 343，所述磁环II 33与所述凹台II 343为过盈配合，所述开孔强度板34的下表面设有与所述变径凸台321相匹配的凹台III 342 ；所述开孔强度板34上端面和定位环II 31下端面之间的距离为满足屯> 0.35d6，其中，(16为所述变径凸台321的内径；所述凹台III 342的内径为d4，高度为h3，d4和h3满足:d4 < d6，h3 > h2，其中，h2为所述变径凸台321的高度。所述磁环I 12和所述磁环II 33为尺寸相同的耐高温永磁磁铁，装配时，S、N极相匹配，产生的吸引磁力作用在开孔强度板34上，开孔强度板34受力后和下夹持器组件I夹紧保护膜片2，所述磁环I 12和所述磁环II 33产生的吸引磁力为F，F满足^ -nd/)η Ρ!/^。所述下夹持器11、定位环I 13、上夹持器32、定位环II 31、开孔强度板34和保护膜片2均为非磁性材料。所述保护膜片2置于所述凹台I 115和所述凸台I 322之间，通过所述磁环I 12和所述磁环II 33产生的吸引磁力将所述保护膜片2固定夹紧于所述上夹持器组件3和所述下夹持器组件I之间。所述保护膜片2为金属或非金属耐腐蚀性材料，所述磁力型爆破片安全装置的爆破压力为P1，所述保护膜片2沿d6双向拉伸爆破压力为P2，P2满足如下关系:Sd5P1Zd6 < P2 < ((!/+ndX) P1Ad62其中，Cl1为下夹持器11的内径，所述变径凸台321的内径d6等于所述凹槽III 114的外径d2，d5为所述筛孔341的内径，η为所述筛孔341的数量。磁环I 12和磁环II 33产生的吸引磁力F和磁环的尺寸及两个磁环的距离有关，设计制造时可以调节磁环的尺寸及两个磁环之间的距离来控制爆破压力满足要求。如图9所示，使用时通过紧固件6和法兰5对上夹持器组件和下夹持器组件进行紧固。当工作压力小于爆破压力P1时，磁环I 12和磁环II 33之间产生的磁力F大于介质推力Fw，下夹持器11、0型密封圈4、保护膜片2之间形成完全密封结构，保护膜片受力范围为直径Cl1的范围内，爆破片安全装置不发生任何变形。
如图10所示，当工作压力达到爆破压力P1时，下夹持器11设置的密封结构失效，即O型密封圈4实现的软密封和环状圆凸台I 111和环状圆凸台II 112实现硬密封失效；保护膜片2受力范围由直径Cl1变为直径d2 (或d6)，保护膜片2受压面积突然增大，此时的介质推力Fb大于磁环I 12和磁环II 33之间产生的磁力F，开孔强度板34被迅速抬起，磁环I 12和磁环II 33之间产生的磁力也迅速降低，保护膜片2迅速双向拉伸破坏，超压介质通过开孔强度板34的筛孔341安全泄放。实施例1磁力型爆破片安全装置中的公称直径DN=IOOmm, P1=0.2MPa ;(I1=IOOmm,d2=d6=135mm, d3=d7=150mm, d4=134mm, d5=10mm, n=55, Ii1=SOmm,磁环 I 和磁环 II 白勺尺寸为Φ 140mm X Φ 110mm X 15mm ;通过计算得出:需要的磁力F= (d^-nd/) 31 P1^=TOe.86N ；磁环I 和磁环 II 的受力面积为:(1402-1102) 31 /4=5890 (mm2)；磁环I和磁环II单位面积需求的磁力为:706.86N/5890mm2=0.12N/mm2 ；由单位面积磁力和距离关系曲线图(图11所示)查得组装后磁环I和磁环II的距离为6.2mm (此尺寸为设计尺寸，实际情况通过调试可最终确定具体尺寸)。保护膜片沿d2=135mm (同d6)双向拉伸爆破压力P2满足JcyVd6 < P2< (d62+nd52-d12)P1/2d62,即:0.0444MPa < P2 < 0.0752MPa ；最终选择保护膜片材料为聚全氟乙丙烯(F46)，厚度为0.10mm，该保护膜片沿d2=135mm双向拉伸爆破压力为0.059MPa。密封结构失效后介质推力为Fb=(d22_nd52) 31 P1^=Igge.8N。此介质推力远远大于磁力F=706.86N，所以开孔强度板被迅速抬起，保护膜片双向拉伸破坏，泄放介质。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种磁力型爆破片安全装置，包括下夹持器组件(I)、上夹持器组件(3)和固定在所述下夹持器组件(I)和所述上夹持器组件(3 )之间的保护膜片(2 )，其特征在于: 所述下夹持器组件(I)包括下夹持器(11)、磁环I (12)和定位环I (13);所述下夹持器(11)上表面设有凹台I (115);所述下夹持器(11)下表面设有用于容纳所述磁环I (12)的凹槽I (116)，所述磁环I (12)通过所述定位环I (13)与所述下夹持器(11)下表面固定封闭在所述凹槽I (116)内； 所述上夹持器组件(3)包括上夹持器(32)、定位环II (31)、磁环II (33)和开孔强度板(34);所述定位环II (31)固定在所述上夹持器(32)的上表面；所述上夹持器(32)的下表面设有与所述凹台I (115)相匹配的凸台I (322);所述上夹持器(32)下表面的内壁侧还设有用于限位的变径凸台(321);所述开孔强度板(34)设有多个均匀分布的筛孔(341)，所述开孔强度板(34)上表面设 有用于固定所述磁环II (33)的凹台II (343)，所述开孔强度板(34)的下表面设有与所述变径凸台(321)相匹配的凹台111(342)； 所述保护膜片(2)置于所述凹台I (115)和所述凸台I (322)之间，通过所述磁环I(12)和所述磁环II (33)产生的吸引磁力将所述保护膜片(2)固定夹紧于所述上夹持器组件(3 )和所述下夹持器组件(I)之间。
2.根据权利要求1所述的磁力型爆破片安全装置，其特征在于:所述凹台I(115)上还设有用于容纳O形密封圈(4)的凹槽II (113)。
3.根据权利要求1或2所述的磁力型爆破片安全装置，其特征在于:所述凹槽II(113)的内壁两侧上端还设有用于加强密封的环状圆凸台I (111)和环状圆凸台II (112)，所述环状圆凸台I (111)和所述环状圆凸台II (112)的上表面与所述凹台I (115)的表面在同一水平线上。
4.根据权利要求3所述的磁力型爆破片安全装置，其特征在于:所述凹台I(115)上还设有用于隔离出完全封闭的常压空间的凹槽111(114)。
5.根据权利要求4所述的磁力型爆破片安全装置，其特征在于:所述开孔强度板(34)上端面和定位环II (31)下端面之间的距离为满足屯> 0.35d6，其中，d6为所述变径凸台(321)的内径;所述凹台111(342)的内径为d4，高度为h3，d4和h3满足:d4 < d6，h3 >h2，其中，匕为所述变径凸台(321)的高度。
6.根据权利要求5所述的磁力型爆破片安全装置，其特征在于:所述保护膜片(2)为金属或非金属耐腐蚀性材料，所述磁力型爆破片安全装置的爆破压力SP1，所述保护膜片(2)沿d6双向拉伸爆破压力为P2，P2满足如下关系:Sd5P1Zd6 < P2 < (d62+nd52-d12)P1/2d62 其中，Cl1为下夹持器(11)的内径，所述变径凸台(321)的内径d6等于所述凹槽111(114)的外径d2，d5为所述筛孔(341)的内径，η为所述筛孔(341)的数量。
7.根据权利要求6所述的磁力型爆破片安全装置，其特征在于:所述磁环I(12)和所述磁环II (33)为尺寸相同的耐高温永磁磁铁，所述磁环I (12)和所述磁环II (33)产生的吸引磁力为F，F满足^ -nd/) π P/4。
8.根据权利要求1所述的磁力型爆破片安全装置，其特征在于:所述下夹持器(11)、定位环I (13)、上夹持器(32)、定位环II (31)、开孔强度板(34)和保护膜片(2)均为非磁性材料。
全文摘要
本发明公开了一种磁力型爆破片安全装置，包括下夹持器组件、上夹持器组件和固定在所述下夹持器组件和所述上夹持器组件之间的保护膜片，其特征在于所述保护膜片置于下夹持器的凹台Ⅰ和上夹持器的凸台Ⅰ之间，通过磁环Ⅰ和磁环Ⅱ产生的吸引磁力将所述保护膜片固定夹紧于所述上夹持器组件和所述下夹持器组件之间。本发明通过磁环Ⅰ和磁环Ⅱ产生的磁力控制爆破片安全装置的爆破压力，可逐套调试及检验，具有安全系数高、更换时只更换保护膜片，使用成本低、泄放动作准确灵敏、耐疲劳性能好等优点，工作压力可达最小爆破压力的90%，本发明适用于气相、液相、气液混合及粉尘工况。
文档编号F16K17/16GK103090068SQ20131003607
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月30日 优先权日2013年1月30日
发明者李新东, 徐忠慧, 李岳, 温殿江, 苏贵宇, 许文斌, 吴昌巴妥, 宋辰, 肖飞, 王羽佳, 张粼粼, 于开顺 申请人:大连理工安全装备有限公司