[发明专利]压力响应膜

说明书

描述

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2007年5月8日由Geof Brazier和Arnold Mundt提交的标题为“压力响应膜(PRESSURE RESPONSE MEMBRANE)”的美国临时申请No.60/924,306的优先权，特别地，其公开内容通过引用并入于此。

领域

本公开内容大致上涉及压力响应构件。具体地，本公开内容涉及响应于经历预定大小的流体压力而弯曲的(buckled)、折叠的(collapsed)或以其它形式移动的压力响应构件。

背景

有很多类型的处理、运输或利用压缩流体的系统。为了确保这些类型的系统的安全，每个这样的系统一般都包括设计成防止系统的超压(或者至少在系统的超压过程中提供警报指示)的安全装置。在紧急情况中，当系统中的流体达到不安全水平时，流体的压力作用在安全装置上以产生开口以便从系统释放流体。除了产生开口之外，安全装置可以简单地提供报警警告，指示危险的超压情形正在发生。在实际上破裂或以其它形式对环境开放的装置中，将流体通过开口排放到环境或安全储存器能降低系统中的压力，并防止系统的另一部分由于流体的高压力而失效。

常用的安全装置的例子包括破裂盘(rupture disk)和爆炸面板(explosion panel)。这些安全装置可以被连接到加压系统以将装置的某部分暴露于系统中的加压流体。经常，该装置的暴露于流体的一部分设置成在流体达到预定的压力时破裂或撕开。盘或者面板的撕开或破裂产生开口，加压流体流动通过该开口以减小系统中的压力。因此，此类型的安全装置是自毁的，并且在每次使用后必须更换。一般地，为了更换这些安全装置中的一个，需要对系统进行一些拆卸以便盘或者面板可以正确地与系统接合。

另外，在安全装置设计成破裂或自动打开(即，自毁的安全装置)的地方，生产和形成经常需要在装置的材料上进行精确地划痕或以其它形式削弱装置的材料，以便确保在特定位置和压力下打开。例如，破裂盘的形成经常包括对装置的材料进行划痕、切割、蚀刻或细化，以便勾画出预定的“爆裂模式(burst pattern)”。该精确的机加工引起制造时间以及机械设备的增加，从而增加了制造成本。

在“反向弯曲(reverse buckling)”破裂盘压力释放装置的领域，凹下/凸起形结构已经被用作是一种提供可靠的且可再生的压力响应装置的手段。已知的“反向弯曲”装置被设计成使得当结构的凸起侧被暴露于预定的超压力时，该结构“弯曲”并倒置，引起凸起侧面折叠成凹下形状。而且，处于预定的超压力时，破裂盘一般地设计成不仅倒置，而且还通过位于盘下游的切割装置而打开，或者通过在制造工艺的过程中由划痕、蚀刻或其它方法产生的弱化线而打开。

在用于可靠的反向弯曲压力响应的凹下/凸起形结构的广泛的范畴内，存在有很多的形状子集，比如，例如位于中心的球面圆顶、偏移的球面圆顶、锥形以及截头锥形(truncated pyramid shape)。经常地用于已知反向弯曲装置中的球面圆顶形状具有很多缺点。例如，大致上球面形状的圆顶结构在超压条件的过程中经常仅仅部分地折叠。另外，球面形状的、部分圆顶的结构可能会以不规则的或不均匀、不对称的方式反转，从而引起不一致的结果，特别是对于较小的名义尺寸，比如1″/25mm以下的直径。而且，在装运和包装的过程中，球面形是易受影响的，并且经常遭受损害，或在装运和包装的过程中遭受错误处理，这将不利地影响想要的响应压力(经常引起在压力低于设定压力时破裂或打开)。最终，形成可再生的爆裂模式所需的划痕和蚀刻增加了总体成本和与制造相关联的利润。

有对于克服上文中的一个或更多缺陷和/或现有技术中的其它缺陷的压力响应结构的需要。

概述

依据一个实施方式，压力响应装置包括凸缘部分、具有入口侧和出口侧的中央部分，以及设置在凸缘部分和中央部分之间的带角度的平截头体部分(angled frustum portion)。带角度的平截头体部分被构造成在经历引起中央部分的运动的预定的压力差时致动。

依据另一个实施方式，压力响应系统包括凸缘部分、中央部分以及设置在凸缘部分和中央部分之间的带角度的平截头体部分。中央部分为实质上平坦的，并且突出部被可操作地连接到中央部分。该带角度的平截头体部分被设置成在经历引起中央部分的运动的预定的压力差时致动而不破裂，并且平截头体部分的致动引起突出部指示压力响应。