安全膜组件制造技术

本发明专利技术揭示了一种改进的安全膜组件以及用来形成一安全膜的方法和装置。该安全膜组件包括一安全膜（４４），该安全膜具有一凸缘，此凸缘通过一过渡区域连接于一圆顶形状的可破裂部分，并密封于一对支承件（３０，３２）之间。该可破裂部分可包括设置在圆顶的顶点处的一刻痕和具有一第一端和一第二端的一刻痕线。在该安全膜和一出口支承件之间设置有一安全件（５０），该安全件具有一铰链（５２），该铰链包括一肘节以及一舌片（５４）。该肘节向下延伸入圆顶并且横穿该圆顶而延伸至一个点，该点位于由该刻痕线所圈划的区域内或位于由连接该刻痕线两端的一弧线所圈划的区域内。本发明专利技术还涉及一种在形成安全膜圆顶之前、在形成安全膜圆顶期间以及在形成安全膜圆顶之后用于均匀地、精确地、可重复地在一安全膜上形成一顶点结构部分的装置和方法。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
相关申请本申请是1999年5月13日提交的、名为“安全膜组件”的申请No.09/310,848的部分继续申请。
技术介绍
本专利技术涉及压力释放系统。更具体地说，本专利技术涉及一种用于压力释放系统的改进的安全膜组件，并涉及用于形成和制造安全膜的装置和方法。压力释放组件通常用作系统中的安全装置，在这种系统中含气体或者液体形式的各种加压流体。当该系统内的压力达到一不安全的水平时，压力释放组件就会从该系统排出流体。许多紧急的状况(包括火灾和系统故障)可能产生危险的压力水平，需要立即释放压力以保护系统安全。一般来说，压力释放组件包括一安全膜，该安全膜密封于一对支承件或者安全盖之间。该压力释放组件通常夹持或用其它方式密封设置在加压系统内的一对传统的管子凸缘之间。一根管子将加压流体引导至该压力释放组件的一侧，而另一根管子则提供一通往安全容器的出口或者可以开放于周围环境。诸支持件包括一中心开口，该中心开口将该安全膜的一部分暴露于系统内的加压流体。当流体压力达到入口与出口侧之间一预定的压力差时，该安全膜的暴露部分就会裂开。破裂的安全膜形成一允许流体通过出口逸出的排放通道，从而降低系统内的压力。安全膜通常呈圆顶形，并既能正向作用又能反向作用。在正向作用安全膜中，圆顶的凹侧对着加压流体，使膜片的材料处于张力之下。在反向作用安全膜中，圆顶的凸侧对着加压流体，使膜片的材料处于压力之下。在反向作用安全膜(也称为反向变形安全膜)中，当流体压力超过预定水平并且膜片结构的材料不能够承受该压力时，该膜片的圆顶将会变形并且开始翻转。这种翻转或者变形将在膜片的特定点开始，该点称为初始翻转点。随着膜片继续翻转，膜片的材料会通过一开口装置而撕裂，从而形成排放通道以释放加压流体。这两种型式的膜片通常都包括刻痕线(薄弱区域)，以促成膜片开口。在反向变形安全膜中，膜片在翻转时沿着刻痕线撕裂。该膜片的选定部分通常是无刻痕的，用作一铰链区域，以保护膜片避免在破裂时碎裂而与加压流体一道逸出。另外，人们已经知道压力释放组件可包括安全件，以帮助打开该膜片并且吸收由膜片破裂所产生的能量，以避免膜片裂成碎片。在系统压力变得不安全的紧急情况下，重要的是尽可能快地降低压力。美国机械工程师协会(ASME)规程确立了压力释放系统的流体流率的最低性能要求。在膜片破裂时所产生的开口的大小和形状对流体逸出系统的速率是一个限制因素。具有大的、无阻碍的开口的破裂膜片的性能要好于具有小的、受阻碍的开口的破裂膜片，因为在大的、无阻碍的开口上的速度头损失(即压力降)将小于在较小的或者有阻碍的开口上的速度头损失。较低的速度头损失所转化成的流阻(Kr)较小，从而使通过膜片的流率较高。调节膜片设计的不同方面，包括膜片的可破裂部分的尺寸以及刻痕线的位置，可以控制膜片破裂时所形成的开口的尺寸和形状。较大的膜片就可能产生较大的开口。影响流阻的另一因素是加压系统内的流体的性质。业已发现，安全膜开口度的不同取决于系统内流体的性质。通常，膜片在气体环境中破裂要比在液体环境破裂得更充分。这样，为了满足所需的流阻性能要求，如果该膜片要用于一液体场合，即使该液体处于与一类似气体场合相同的压力下，膜片的设计也可能要求不同。影响流阻的膜片设计的又一因素是膜片的可破裂部分的厚度。由较薄材料制成的膜片要比用较厚材料制成的膜片更容易弯曲。这样，对于在相同流体压力下破裂的膜片，较薄的膜片要比相应的较厚膜片更容易完全打开而产生大的、无阻碍的开口。然而，由较薄材料制成的膜片要比较厚膜片更易受到损坏。对于安全膜的任何损坏都可能改变膜片的实际破裂压力。对于膜片材料必须较薄以便在所需低压下破裂的低压反向变形膜片的场合，就特别容易产生这种情况。较薄的低压膜片在安装时更容易损坏，这可能会牺牲膜片的结构完整性，使膜片在显著地低于所需破裂压力的压力下翻转。在这些情况下，膜片的材料并不如预期的那样裂开，并且膜片可能完全翻转而不裂开。这样，反向变形膜片就象一正向作用膜片那样起作用，流体压力使膜片材料处于张力之下。由于膜片材料的抗拉强度大于相应的压缩强度，所以膜片可能不裂开而产生排放通道，直到系统内的压力显著地超过所需的破裂压力。这一过压状态可能导致对系统的损坏，而安全膜的目的就是要预防这种情况。安全膜是根据其在一损坏状况下的性能来标定等级的。这种标定一般称为膜片的损坏安全比，它是通过将受损安全膜破裂的实际压力除以该安全膜所需的或额定的破裂压力来确定。具有1以下的损坏安全比的一受损膜片将在所需的破裂压力下破裂，或者在加压流体达到所需压力之前破裂，从而避免对系统造成任何损坏。安全膜的另一重要的性能指标是膜片的破裂精度。在材料、制造和安装上的差异都可能导致从外观上看制造得相同的任意两个膜片不在相同的压力下破裂。因此，在具有相同额定压力的膜片中，实际破裂压力通常存在差异。对于当前的安全膜设计和制造方法，安全膜通常在低于额定压力5％的一压力下破裂，或者，在额定压力低于40psig时，通常在低于额定压力2psig的一压力下破裂。这样，为预防过早发生膜片破裂并提供一安全余量，系统标准工作压力不应超过该系统中所使用的安全膜的额定压力的90％。鉴于以上叙述，需要一种既能够在液体场合又能够在气体场合提供较低的流阻Kr的压力释放组件。还需要使安全膜具有一精确的、能够重复的破裂压力，从而能够用于较高的生产能力。还需要一种具有较低损坏安全比的安全膜，因而在液体场合或在气体场合，不慎损坏的反向变形膜片不会产生潜在而危险的过压状况。专利技术概要因此，本专利技术旨在一种可避免现有技术的压力释放组件的一个或多个限制和缺点的压力释放组件。本专利技术的优点和目的在下面的描述中部分地叙述，并且将通过该描述而部分地清楚，或者可以通过对本专利技术实施来认识。本专利技术的优点和目的将通过所附权利要求书中所具体指明的构件和组合来实现和达到。为了达到这些优点，按照本专利技术，如本文所具体化并概括描述的，本专利技术旨在一种对安全膜进行刻痕的装置，该安全膜包括一环形凸缘和一呈圆顶形的可破裂部分。该装置包括第一部件和一第二部件。第一部件具有一开口，并且构制成与安全膜的可破裂部分的第一侧相接合。第二部件设置在安全膜的可破裂部分的第二侧上，并与第一部件上的开口对齐。第二部件在圆顶形状的顶点处或其附近与可破裂部分接合，并使可破裂部分的一部分相对于第一部件移动，从而在圆顶形状的顶点处或其附近产生一刻痕。在另一方面，本专利技术旨在一种在安全膜上产生一刻痕的方法，该安全膜包括一环形凸缘和一呈圆顶形的可破裂部分。按照该方法，用具有一开口的第一部件支承可破裂部分的第一侧。与第一部件上的开口对齐的第二部件在圆顶形状的顶点处或其附近与可破裂部分的第二侧相接合，以使可破裂部分的一部分相对于第一部件移动，从而在安全膜的可破裂部分的顶点处或其附近产生一刻痕。在另一方面，本专利技术旨在一种在安全膜上产生一刻痕的方法。按照该方法，用一具有一开口的第一部件支承安全膜坯件的第一侧。与第一部件上的开口对齐的第二部件在安全膜坯件的中心处或其附近与安全膜坯件的第二侧相接合，以使安全膜坯件的一部分相对于第一部件移动，从而在安全膜坯件的中心处或其附近产生一刻痕。安全膜坯件的一部分受一加压流体的作用而使安全膜坯件的所述部分形成一圆顶形状，使该刻痕设置在圆顶形状的顶点处或其附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力释放组件，包括： 一入口支承件，它限定一引导一加压流体的入口孔； 一出口支承件，它限定一释放该加压流体的出口孔； 一安全膜，它具有一可破裂部分和一凸缘，该可破裂部分包括一凸面和一对应的凹面，该凸面和凹面限定一圆顶区域，该凸缘密封夹持于入口和出口支承件之间而使凹面与出口孔对齐并使凸面与入口孔对齐，该可破裂部分包括一刻痕线，该刻痕线具有一第一端和一第二端，该刻痕线产生一薄弱线，可破裂部分在加压流体超过一预定水平时沿着该线破裂；以及 一设置在安全膜与出口支承件之间的安全件，该安全件包括一凸缘和一铰链，该铰链具有一肘节，该肘节向下延伸入圆顶区域并横穿该圆顶区域而延伸至一个点，该点位于由该刻痕线所圈划的区域内或位于由连接该刻痕线的两端的一弧线所圈划的区域内，该铰链还包括一舌片，该舌片沿基本垂直于该安全件的凸缘的一方向从肘节延伸入出口孔。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D卡利男，J戴利，S法韦尔，B洛，M鲁科，J托马斯科，G克莱因，G布雷热，
申请(专利权)人：BSB安全体系股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]