JPS6218370B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は椀形の破裂部材を有する反転座屈型安
全圧力逃し装置の製法に関するものである。

円板破裂型のこの種の装置の多くが今までに開
発されているがこれ等の装置は１対の支持部材の
相互間に支持された破裂円板を含みまた上記１対
の支持部材は流体圧力を含んだ容器またはシステ
ム内の逃し連結部に接続されている。流体圧力が
上記円板の設計破裂圧力を超すと、上記円板は破
裂して、流体圧力を逃がす。この種の組立体は今
までは互いに溶接され、はんだ付けされ、ボルト
またはその他の手段で一つに締着され、また上記
破裂円板は一般に椀形を有する薄くて脆い金属ま
たはその他の材料で形成された。

この円板は、保護されるべき容器またはシステ
ムからの流体圧力が円板の凹形状の側に加えられ
るように配置されていたので、上記円板は張力が
かかつた状態にあり、円板が早期に応力破壊をし
ないようするために、該円板に加えられる作動流
体圧力、すなわち、上記容器またはシステムの正
常な作動圧力は円板が破裂するように設計されて
いる圧力よりもかなり低くなければならない。

極く近年において、円板が破裂するように設計
された圧力の90％あるいはそれ以上で作動できる
いわゆる「反転座屈」型の破裂円板組立体が開発
された。前前どおり、各種の部品が互いに溶接、
はんだ付け、ボルト締めまたはその他の手段によ
る締着によつて組立てられ、破裂円板は、保護さ
れるべきシステムまたは容器からの流体圧力が円
板の凸形側に加えられるように置かれている。従
つて上記円板は作動中圧縮状態にあつて、上記円
板に加えられる正常な流体圧力を円板の設計破裂
圧力に比較的近くすることができる。反転座屈破
裂円板は早期に破壊することなく長期間にわたり
容器あるいはシステム内の圧力の変動に耐えるこ
とができる。円板が過剰流体圧力により反転され
た場合にこの円板に突き刺さるナイフの刃を設け
ることができるし、あるいは、切り口またはみぞ
を該円板の椀形部分の表面上に形成して、反転の
際に上記椀形部分が上記のごとく形成された弱点
線に沿つて破れて開くようにすることができる。

ほとんど全ての上記装置において各種の部品が
組立てられて一つに締着される。反転座屈破裂円
板組立体において、上記破裂円板は、入口フラン
ジと出口フランジとの間に締着された１対の特殊
な環状部材の間に締着されることが多い。上記破
裂円板を支持部材の間に締着するのに使用される
特定の技法に関係なく、上記円板が破裂する圧力
がしばしば上記締着手段の変数により影響され
て、かなり変えられる可能性がある。上記締着が
溶接またははんだ付けによる場合、この圧力は溶
接またははんだ付けの熱、溶接またははんだ付け
が行われる速度および前記支持部材により破裂円
板に加えられる力の変化により影響される。ボル
トで締着された組立体においては、上記圧力は、
フランジの外形や破裂円板に加えられるボルト締
め荷重の変化および前記支持部材内の破裂円板の
整列不良等により影響され著しく変えられること
が多い。

先行技術の既知の組立体においては、破裂円板
に加えられる流体圧力が、通常ゲージ圧力で140
Kg／cm²以下に制限される用途にのみ使用すること
が可能であることに注意すべきである。

従つて、反転座屈型破裂板を、従来の組立式の
ものより高い圧力で使用できるようにするため
に、破裂板とその支持体を一体に形成されたもの
が開発され、椀形の破裂板が中実の円筒形材料の
中を切削加工によつてくり抜くことによつて製作
されている。一方、破裂板による安全圧力逃し装
置は、正確に所定の圧力で破裂できることが必要
であるが、その性能検定は、破壊試験になるの
で、製品の品質が一定であることが必要である。
しかし、切削加工によつて椀形の破裂板を製作す
ると、製品の品質を一定にするのが困難であり、
大量製産には適さない。

従つて本願発明の主な目的は、高圧の使用に適
する反転座屈破裂板を一定品質で大量生産するの
に適する破裂板の製法を提供することである。

本発明によれば、延性を有する材料からなる本
体を作る工程と、この本体の端部の少くとも１つ
に空洞を形成し、上記少くとも１つの空洞の内方
端部に実質上平坦な一体の比較的薄い部分を形成
する工程と、上記部分を圧力により変形して椀形
の破裂可能な部分を形成する工程とより成る、椀
形の破裂可能な部材を有する反転座屈型安全圧力
逃し装置を形成する方法が提供される。

以下、本発明を添付図面について詳細に説明す
る。

第１図ないし第４図に図示されている装置は円
筒状の支持本体１２から成り、またこの支持本体
は延性材料から形成され且つ互いに平行な対向両
端部１４および１６を有している。入口円筒状空
胴１８および出口円筒状空洞２０が本体１２に設
けられて、それぞれ端部１４および１６から延び
ており、また上記空洞は本体１２の内部で終つ
て、比較的薄い一体の破裂可能な部分２２を本体
１２の内部に形成している。部分２２が椀状に形
成されると、凸形側２４は前記入口空洞１８に面
し、また凹形側２６は出口空洞２０に面してい
る。円筒状本体１２と円筒状入口空洞１８および
出口空洞２０とは同軸をなして、本体１２の破裂
可能な部分２２が本体１２の軸線に垂直な平面内
にある環状接続部３０により本体１２の残りの外
側環状部分２８に接続されている。

本体１２の破裂可能な部分２２は先ず第５図に
図示されているような平らな形に機械加工するこ
とで形成される。次で出口空洞２０を介して圧力
を加えて、破裂可能な部分２２を伸張するかまた
はふくらまして所望の椀形にする。このことは出
口空洞２０を介して凹形側２６に流体圧力を加え
ることで達成される。本体１２の外側環状部分２
８への破裂可能な部分２２の接続部３０が適当な
強さを有すること、すなわち、破裂可能な部分２
２が椀形に形成されるときに、接続部３０に引裂
きあるいは亀裂が生じないことを確実ならしめる
ため、接続部３０が滑らかに彎曲した部分を破裂
可能な部分２２の両側に含み且つ破裂可能な部分
２２が実質上平坦であるように空洞１８および２
０が本体１２内に機械加工またはその他の手段で
形成される。破裂可能な部分２２の両側２６およ
び２４にある接続部３０の彎曲部分はそれぞれ半
径ＲおよびR′を有している円の円弧に一致して
いる。

破裂可能な部分２２の直径のみでなく、破裂可
能な部分２２の厚さ、本装置を形成している材
料、たとえばステンレス鋼、炭素鋼、インコネ
ル、および上記椀形を形成するのに用いられた流
体圧力は上記破裂可能な部分２２が反転し且つ破
裂する流体圧力レベルを決定する。これ等の変数
は本装置の製造の際に所望の結果を与えるように
調節される。破裂可能な部分２２の形成中亀裂あ
るいはその他の応力破損を回避し且つ破裂可能な
部分２２が反転後本体１２の外側環状部分２８か
ら裂けはがれるのを確実にするため半径Ｒおよび
R′が特定の寸法のものであるのが都合がよい。
半径Ｒの方がより重要であるから椀形に形成する
間、接続部３０が、出口空洞２０の中の接続部３
０の彎曲部分において、本体１２を形成している
材料が伸びることに起因して弱くならないように
十分に大きくすべきである。できれば、半径Ｒは
椀形形成前に破裂可能な部分２２の厚さの少なく
とも半分に等しくされて、椀形形成時に、接続部
３０が第６図に図示されているように出口空洞２
０に面した側に滑らかな、とぎれのない遷移部分
を含むようにされることが好ましい。破裂可能な
部分２２が反転するとき、半径R′における接続
部３０に生成される応力により上記接続部が剪断
されるとともに破裂可能な部分２２が本体１２の
部分から裂けて離れるように半径R′はＲに比べ
て小さくなければならない。できれば半径R′は
入口空洞１８を形成するのに使用される機械加工
プロセスが許す限り小さい方がよい。

動作について説明すると、本製法によりなる装
置は、保護されている容器またはシステムからの
流体圧力を部分２２の凸形側２４に加えられなが
ら圧力逃し区域内に流体の漏れないようにして取
付けられる。第１図ないし第６図に図示されてい
る形式においては、この装置は従来どおりのパイ
プフランジまたはその他の同様な締着装置の間に
締着できるようにするのが便利である。部分２２
の凸形側２４に加えられる流体圧力が設計破裂圧
力を超すと、部分２２は第３図に示されているよ
うに反転して、入口空洞１８に面した側の接続部
３０に亀裂を形成させる。その結果として、部分
２２全体が第４図に例示されているように接続部
３０において本体１２の外側環状部分２８から千
切れとぶ。それにより保護されているシステムま
たは容器から流体圧力を完全に逃がすことができ
る。

本体１２の外形はいろいろな形を取ることがで
きる。第７図および第８図に図示されているよう
に、本体１２は下方の外側表面に、管継手に直接
ねじ山で連結するためのねじ山１５を備えてもよ
い。また上方外側部分１７は管継手への本体１２
のねじ込みを容易ならしめるための六角形のヘツ
ドに形成してもよい。空洞１８と２０のいずれか
の端部の本体１２の外側表面または空洞１８およ
び２０のいずれか一方または両方の内部にねじ山
を設けてもよい。

さらに、異る所望の結果を作るため、空洞１８
および２０の直径を変えることができると同様に
本体１２内の破裂可能な部分２２の位置を変える
ことができる。たとえば、第９図に図示されてい
るとおり、本装置は単一の空洞１８または２０を
形成されて、破裂可能な部分２２を支持本体１２
のいずれかの端部に置くこともできるし、また第
１０図および第１１図に図示されているように入
口と出口の円筒状の空洞１８および２０が互いに
直径を異にするようにもできる。第１０図におい
て、出口空洞２０が入口空洞１８より大きい直径
を有し、また第１１図においては、出口空洞２０
は入口空洞１８より小さい直径を有している。

平坦状態にあるときに本体１２の破裂可能な部
分２２に出口空洞２０を介して圧力を加えること
で、上記破裂可能な部分２２を椀形に形成するこ
とは、多数の実質上同一の装置を製造するのには
特に適当している。装置が実質上同じサイズのも
のであれば、同じ成形圧力を用いて部分２２を椀
形に形成するので、破裂可能な部分の厚さがわず
かに変動してもこれ等のユニツトが破裂する圧力
レベルに実質的に影響を与えない。すなわち、他
のものよりもわずかに薄いユニツトの破裂可能な
部分２２は、より大きい頂点高さを有する椀形に
形成され、この頂点高さが大であることが上記破
裂可能な部分が反転する流体圧力を増大するが、
より厚い破裂可能な部分を有するユニツトは、形
成される椀形の頂点の高さが低くなり、したがつ
て破裂可能な部分の反転する流体圧力が小さくな
る。破裂可能な部分２２の直径対厚さの比を精密
に制御することができるので、本製法によりなる
装置はきわめて高い圧力用途に利用可能であり且
つ破裂可能な部分２２を早期に破損させることな
く設計破裂圧力の90％にもおよぶ作動圧力に耐え
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にしたがつた装置の一実施例の
斜視図、第２図は第１図の装置の横断面図、第３
図は破裂可能な部分の反転後における装置を示し
た第２図に類似した図、第４図は破裂可能な部分
の反転および破裂後における同様な図、第５図は
破裂可能な部分を椀形に形成する前の第１図の装
置の部分的拡大横断面図、第６図は破裂可能な部
分を椀形に形成した後における同様な図、第７図
は本発明のさらに他の形式の装置の斜視図、第８
図は第７図の装置の横断面図、第９図は破裂可能
な部分のさらに他の構成を示した、第２図と同様
な図、第１０図はさらに他の構成を示した第９図
と同様な図、第１１図はさらに他の構成を示した
第９図に類似した図である。 １２，２８……本体、１４，１６……本体の対
向両端部、１８，２０……空洞、２２……破裂可
能な部分、３０……環状接続部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 椀形の破裂部材を有する反転座屈型安全圧力
   逃し装置を作る方法で、本体の材料の寸法取りを
   する工程と、前記本体の両端の少なくとも一方に
   空洞を形成し、前記少なくとも一つの空洞の内端
   に椀形の破裂可能な部分となる前記本体と一体の
   比較的薄い部分を設ける工程と、前記比較的薄い
   部分を変形して椀形の破裂可能な部分を形成する
   工程とを含み、前記本体１２の材料が延性材料で
   あること、前記本体の両端の少なくとも一方に設
   けられる空洞１８，２０は、前記比較的薄い部分
   ２２が事実上平坦であるように、前記本体を機械
   加工することなどによつて予備形成されること、
   および前記比較的薄い部分２２の片側にあらかじ
   め選定した値の流体圧力を加えて前記比較的薄い
   部分を変形し椀形の破裂可能な部分を形成するこ
   とを特徴とする反転座屈型安全圧力逃し装置の製
   法。 ２ 前記空洞を予備形成する工程が、前記比較的
   薄い部分が前記本体に結合する場所で前記比較的
   薄い部分の両側に滑らかに湾曲した遷移部３０を
   あらかじめ形成する工程を含むことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の製法。 ３ 前記遷移部をあらかじめ形成する工程が前記
   比較的薄い部分２２を変形したとき凹側になる遷
   移部３０の曲率半径Ｒを、変形前に前記比較的薄
   い部分２２の厚さの少なくとも半分であるように
   あらかじめ形成する工程を含むことを特徴とする
   特許請求の範囲第２項に記載の製法。